Metoder for solvarme i et privat hus

Prinsippet for drift av et solkraftverk hjemme

Et solkraftverk er et system som består av paneler, en inverter, et batteri og en kontroller. Solcellepanelet forvandler strålingsenergi til elektrisitet (som nevnt ovenfor). Likestrøm kommer inn i kontrolleren, som distribuerer strømmen til forbrukerne (for eksempel en datamaskin eller belysning).En omformer konverterer likestrøm til vekselstrøm og driver de fleste elektriske husholdningsapparater. Batteriet lagrer energi som kan brukes om natten.

Videobeskrivelse

Et godt eksempel på beregninger som viser hvor mange paneler som trengs for å gi en autonom strømforsyning, se denne videoen:

Hvordan solenergi brukes til å generere varme

Solcelleanlegg brukes til oppvarming av vann og oppvarming av boliger. De kan gi varme (på forespørsel fra eier) selv når fyringssesongen er over, og gi huset varmt vann gratis. Den enkleste enheten er metallpaneler som er installert på taket av huset. De samler energi og varmt vann, som sirkulerer gjennom rør som er skjult under dem. Funksjonen til alle solsystemer er basert på dette prinsippet, til tross for at de kan være strukturelt forskjellige fra hverandre.

Solfangere består av:

• oppbevaringstank;
• bensinstasjon;
• kontrolleren
• rørledninger;
• beslag.

I henhold til konstruksjonstypen skilles flat- og vakuumsamlere. I førstnevnte er bunnen dekket med varmeisolerende materiale, og væsken sirkulerer gjennom glassrør. Vakuumsamlere er svært effektive fordi varmetapet holdes på et minimum. Denne typen samler gir ikke bare solvarme til et privat hus - det er praktisk å bruke det til varmtvannssystemer og oppvarming av bassenger.

Prinsippet for drift av solfangeren

Populære produsenter av solcellepaneler

Oftest finnes produkter fra Yingli Green Energy og Suntech Power Co. i hyllene.HiminSolarpaneler (Kina) er også populære. Solcellepanelene deres produserer strøm selv i regnvær.

Produksjonen av solcellebatterier er også etablert av en innenlandsk produsent. Følgende selskaper gjør dette:

• Hevel LLC i Novocheboksarsk;
• "Telecom-STV" i Zelenograd;
• Sun Shines (Autonomous Lighting Systems LLC) i Moskva;
• JSC "Ryazan Plant of Metal-ceramic Devices";
• CJSC "Termotron-zavod" og andre.

Du kan alltid finne et passende alternativ for prisen. For eksempel, i Moskva for solcellepaneler for et hjem, vil kostnadene variere fra 21 000 til 2 000 000 rubler. Kostnaden avhenger av konfigurasjonen og kraften til enhetene.

Solcellepaneler er ikke alltid flate – det finnes en rekke modeller som fokuserer lys på ett punkt

Installasjonstrinn for batteri

1. For å installere panelene, velges det mest opplyste stedet - oftest er dette takene og veggene til bygninger. For at enheten skal fungere så effektivt som mulig, er panelene montert i en viss vinkel mot horisonten. Mørkenivået på territoriet tas også i betraktning: omkringliggende gjenstander som kan skape en skygge (bygninger, trær, etc.)
2. Paneler er installert ved hjelp av spesielle festesystemer.
3. Deretter kobles modulene til batteri, kontroller og omformer, og hele systemet justeres.

For installasjon av systemet utvikles alltid et personlig prosjekt, som tar hensyn til alle funksjonene i situasjonen: hvordan solcellepaneler vil bli installert på taket av huset, pris og vilkår. Avhengig av type og omfang av arbeid, beregnes alle prosjekter individuelt. Byggherren aksepterer arbeidet og får garanti for det.

Montering av solcellepaneler skal utføres av fagfolk og i henhold til sikkerhetstiltak.

Som et resultat - utsiktene for utvikling av solenergiteknologier

Hvis den mest effektive driften av solcellepaneler på jorden hindres av luft, som til en viss grad sprer strålingen fra solen, er det ikke noe slikt problem i verdensrommet. Forskere utvikler prosjekter for gigantiske satellitter i bane med solcellepaneler som vil fungere 24 timer i døgnet. Fra dem vil energien bli overført til bakkemottakende enheter. Men dette er et spørsmål om fremtiden, og for eksisterende batterier er innsatsen rettet mot å forbedre energieffektiviteten og redusere størrelsen på enheter.

3 hovedtyper

Store installasjoner er i stand til å gi strøm til hele huset, og om nødvendig varme det helt opp. Men dette gjelder bare små private hytter, de vil ikke kunne varme opp bygninger i flere etasjer.

Når det gjelder utstyret, kan det variere avhengig av modell. Som regel inkluderer grunnsettet:

• vakuum solfanger;
• en spesiell kontroller som overvåker arbeidseffektiviteten;
• en pumpe som kjølevæsken leveres med;
• en tank med et volum på 500-1000 liter for varmt vann;
• elektrisk varmeovn eller varmepumpe.

Før du installerer samlere, er det nødvendig å beregne hvor mye strøm de trenger for å tilfredsstille alle behov. Når du beregner, er det verdt å vurdere arealet til et privat hus, antall personer som bor, samt energiforbruk. For eksempel, for en liten familie på tre, vil det i gjennomsnitt kreves fra 200 til 500 W / m² per måned.

Hvis du planlegger å gi et hjem varmt vann, vil energikostnadene øke.For effektivitet kan du lage en kombinert versjon av varmesystemet. I dette tilfellet vil husholdninger være forsikret og vil ikke stå uten oppvarming i nødstilfeller og uforutsette situasjoner.

Gjør-det-selv oppvarming i et privat hus: det beste alternativet

I ordningen med dampoppvarming av et bolighus i en eller to etasjer, er det en varmekjele, radiatorer og en lukket krets av rør som en væske oppvarmet til en viss temperatur (frostvæske, vann) sirkulerer gjennom. For en en-etasjes bygning er det enkleste gravitasjonssystemet egnet, hvis operasjonsprinsipp er basert på fysikkens lover.

I den sirkulerer kjølevæsken ved hjelp av tyngdekraften på grunn av det hydrauliske trykket oppnådd av kombinasjonen:

• rør med forskjellige diametre;
• inkludering i kretsen av en ekspansjonstank av lukket (expansomat) eller åpen type;
• høydeforskjell mellom retur (retur) og direkte (tilførsel) rørledninger.

Fordeler med et Gravity Flow System	Minuser
Systemet trenger ikke et elektrisk nettverk for å fungere.	Gjør-det-selv-installasjon er vanskelig, fordi du må sjekke vinklene på rørledningen
Lave materialkostnader	Du må visuelt vurdere mengden væske i ekspansjonstanken og om nødvendig fylle på
vedlikeholdbarhet	Effektiv i hus opp til 150 m²

For hus med et stort areal med et hvilket som helst antall etasjer (1-2 etasjer), velges en varmeordning med tvungen sirkulasjon:

• pumpe;
• ekspansjonstank av enhver type, installert nær en fastbrenselkjele (membrantype) eller på toppen av varmekretsen (åpen).

Populære oppvarmingsordninger	Egenskaper
Enkelt rør	Batteriene er koblet i serie, hastigheten på kjølevæsken stilles inn av pumpen, for å kontrollere varmeintensiteten til konvektorene, avstengnings- og kontrollventiler er installert: termostatventiler, luftventiler, radiatorregulatorer, balanseringskraner (ventiler)
To-rør	Kjølevæsken tilføres, utlades til batteriet av forskjellige rør; under installasjonen brukes en parallell ordning for tilkobling av radiatorer. Dette sikrer samme varmeintensitet
"Edderkopp" (tyngdekraftsstrøm)	Kjelen plasseres i kjelleren, og ekspansjonstanken er installert på loftet. Samtidig overholdes regelen: nivåforskjellen er ikke mer enn 10 m. Det oppvarmede vannet beveger seg opp stigerøret til tanken, hvorfra det tilføres radiatorene gjennom vertikale rør. Kjølevæsken som har gitt fra seg varme går inn i en horisontal linje og går tilbake til kjelen
"Leningradka"	Hovedrøret går langs gulvet langs omkretsen av huset, varm væske (frostvæske, vann) passerer suksessivt gjennom hver radiator som er inkludert i kretsen
Stråling	Varmtvann distribueres til radiatorer gjennom en manifold

Samler varmesystem

Den største effektiviteten og avkastningen kan oppnås ved å installere solfangere i stedet for solcellemoduler - utendørs installasjoner der vann varmes opp under påvirkning av solstråling. Et slikt system er mer logisk og naturlig, siden det ikke krever oppvarming av kjølevæsken av andre enheter.

Vurder utformingen og prinsippet for drift av enheter av to hovedtyper: flat og rørformet.

Flat versjon for DIY

Utformingen av flate installasjoner er så enkel at erfarne håndverkere setter sammen håndverksanaloger med egne hender, kjøper noen av delene i en spesialbutikk og bygger noen av improvisert materiale.

Inne i en stål- eller aluminiumsisolert boks er det festet en plate som absorberer solvarme. Oftest er den dekket med et lag med svart krom. Toppen av kjøleribben er beskyttet av et forseglet gjennomsiktig deksel.

Vann varmes opp i rør lagt i en slange og koblet til platen. Vann eller frostvæske kommer inn i boksen gjennom innløpsrøret, varmes opp i rørene og beveger seg til utløpet - til utløpsrøret.

Lysoverføringen til dekselet skyldes bruken av et gjennomsiktig materiale - slitesterkt herdet glass eller plast (for eksempel polykarbonat). Slik at solens stråler ikke reflekteres, er glass- eller plastoverflaten mattet (+)

Det er to typer tilkobling, ett-rør og to-rør, det er ingen grunnleggende forskjell i valget. Men det er stor forskjell på hvordan kjølevæsken vil bli tilført kollektorene - tyngdekraften eller ved hjelp av en pumpe. Det første alternativet er anerkjent som ineffektivt på grunn av den lave hastigheten på vannbevegelsen; i henhold til oppvarmingsprinsippet ligner det en beholder for en sommerdusj.

Driften av det andre alternativet skjer på grunn av tilkoblingen av en sirkulasjonspumpe, som tilfører kjølevæsken med makt. Solenergisystemet kan bli en energikilde for drift av pumpeutstyr.

Temperaturen på kjølevæsken når den varmes opp av en solfanger når 45-60 ºС, ved utløpet er maksimalindikatoren 35-40 ºС.For å øke effektiviteten til varmesystemet, sammen med radiatorer, brukes "varme gulv" (+)

Rørformede samlere - en løsning for de nordlige regionene

Det generelle operasjonsprinsippet ligner funksjonen til flate motstykker, men med en forskjell - varmevekslerrørene med kjølevæsken er inne i glasskolbene. Selve rørene er fjær, forseglet på den ene siden og ligner fjær i utseende, og koaksiale (vakuum), satt inn i hverandre og forseglet på begge sider.

Varmevekslere er også forskjellige:

• et system for å konvertere solenergi til termisk energi Heat-pipe;
• et konvensjonelt rør for å flytte en U-type kjølevæske.

Den andre typen varmevekslere er anerkjent som mer effektiv, men ikke populær nok på grunn av kostnadene ved reparasjoner: Hvis ett rør svikter, må hele seksjonen byttes ut.

Heat-pipen er ikke en del av et helt segment, så det kan endres på 2-3 minutter. Mislykkede koaksiale elementer repareres ved ganske enkelt å fjerne pluggen og erstatte den skadede kanalen.

Et diagram som forklarer den sykliske naturen til oppvarmingsprosessen inne i vakuumrørene: den kalde væsken varmes opp og fordamper under påvirkning av solvarme, og gir plass til neste del av den kalde kjølevæsken (+)

Etter å ha analysert de tekniske egenskapene til samlere av ulike typer og oppsummert opplevelsen av bruken, bestemte vi oss for at flate samlere er mer egnet for de sørlige regionene, og rørformede samlere for de nordlige regionene. Spesielt godt bevist under forholdene med et alvorlig klima i installasjonen med Heat-pipe-systemet. De har en varmekapasitet selv på overskyede dager og om natten, og "mater" på en minimal mengde sollys.

Et eksempel på et standardskjema for tilkobling av solfangere til kjeleutstyr: en pumpestasjon sirkulerer vann, en kontroller regulerer oppvarmingsprosessen

Øke effektiviteten til solcellemoduler

Effektiviteten til solsystemer kan forbedres ved å bruke en av følgende metoder:

1. Endring av plassering av moduler. Noen ganger, for å øke effektiviteten, vil det være nok å plassere modulene riktig i forhold til retningsvektoren til solens stråler. Dette krever vanligvis utplassering av alle moduler mot sør. Er dagen i regionen lang kan du også bruke flatene som er rettet mot øst- og vestsiden – det er også nok lys som omdannes til energi.
2. Endring av helningsvinkelen. Dokumentasjonen for modulene angir alltid den anbefalte tiltvinkelen der systemeffektiviteten vil være maksimal. I praksis kan denne verdien variere betydelig avhengig av geografisk plassering og andre individuelle egenskaper.
3. Velge et sted for installasjon. Oftest er solcellemoduler installert på taket av en bygning - dette er det enkleste, rimeligste og åpenbare alternativet, men ikke det mest effektive. Det beste du kan gjøre er å forberede en dreibar base på forhånd og installere panelene på den slik at enhetene følger solens stråler mens de beveger seg.

Det siste punktet fortjener spesiell oppmerksomhet. Selvfølgelig er moduler installert på taket ikke ubrukelige - tross alt er det ingen hindringer for solens stråler i dette tilfellet, slik at de lett når enheten og omdannes til den nødvendige typen energi.

Problemet er at arrangementet av moduler vinkelrett på solens stråler har maksimal effektivitet over kort tid.

Roterende enheter som sporer strømretningen til strålene lar deg bli kvitt slike problemer. Riktignok har slike enheter også negative sider - spesielt snakker vi om de ekstremt høye kostnadene ved roterende systemer. I tillegg, i noen tilfeller, påvirker ikke anskaffelsen av slikt utstyr effektiviteten til systemet på noen måte - for eksempel hvis klimatiske forhold ikke ble tatt i betraktning på riktig måte. Kostnadene i dette tilfellet vil være helt upassende.

I følge omtrentlige beregninger, for at de roterende elementene skal lønne seg, må antallet være minst åtte. Selvfølgelig kan du bruke et mindre antall moduler (ca. 3-4), men de vil være et lønnsomt kjøp bare hvis du kobler dem direkte til vannpumpen, i andre tilfeller vil økningen i effektivitet være ubetydelig.

Beregning av energieffektiviteten til solcellepaneler

Når du beregner det nødvendige arealet av solcellepaneler, må det tas i betraktning at en kvadratmeter slikt utstyr vil gi omtrent 120 watt til nettverket ditt. Gå nå rundt i huset ditt og anslå hvor mye strøm dine elektriske husholdningsapparater og utstyr har. Det vil også være rimelig å anslå hvor mye energibesparelser som kan oppnås ved å erstatte enkelte enheter med energieffektive. Etter det kan du begynne å beregne det nødvendige antallet og arealet av solcellepaneler, og prøve å ta hensyn til tidspunktet for solaktivitet i området ditt.

Oppvarming av et privat hus fra solenergi

I tillegg til å utvinne elektrisitet fra solenergi, kan armaturen vår godt varme opp hjemmet ditt. Du kan selvfølgelig bruke den enkleste måten og koble det elektriske varmesystemet til solcellepaneler. Men mest sannsynlig vil det være ganske ineffektivt, spesielt gitt det ikke så store antallet soldager per år på våre breddegrader.

Det beste ville være å kombinere et system for å generere elektrisitet ved hjelp av solcellepaneler og et autonomt varmesystem basert på oppvarming av væsken med solvarme, som deretter kommer inn i varmeradiatorene til hjemmet ditt.

Slik fungerer solvarme

Varmekollektorene vil være nøkkelleddet i et slikt autonomt solvarmesystem. Dette er spesialiserte enheter som med minimalt tap overfører solenergi til en kjølevæske, som kan være vann eller en spesiell frostvæske.

solvarmekrets

En viktig fordel med en slik høyteknologisk tilnærming er at et slikt system vil fungere effektivt selv under de mest alvorlige klimatiske forholdene, effektiviteten reduseres ikke selv ved lave negative utendørstemperaturer.

Slike systemer, også kalt solfangere, har vist seg for eksempel i de nordlige delene av Kina – i områder med et svært tøft klima. Dessuten er de installert i disse regionene selv i leilighetsbygg.

Etter oppvarming i kollektoren kommer kjølevæsken vanligvis inn i lagertanken, som er utstyrt med utmerket varmeisolasjon. Temperaturen på væsken i en slik tank opprettholdes i ganske lang tid.Hvis vanlig vann fra springen brukes som varmebærer, kan en slik væske i tillegg til oppvarming også brukes til husholdningsformål, for eksempel til vask eller oppvask.

Normer og krav til autonom oppvarming

Før du designer en varmestruktur, er det nødvendig å se på SNiP 2.04.05-91, som angir de grunnleggende kravene til rør, varmeovner og ventiler.

Generelle normer koker ned til å sikre at huset har et behagelig mikroklima for menneskene som bor i det, for å utstyre varmesystemet på riktig måte, etter å ha utarbeidet og godkjent prosjektet tidligere.

Mange krav er formulert i form av anbefalinger i SNiP 31-02, som regulerer reglene for bygging av eneboliger og deres kommunikasjon.

Separat er bestemmelser knyttet til temperatur fastsatt:

• parametrene til kjølevæsken i rørene bør ikke overstige + 90ºС;
• optimale indikatorer er innenfor + 60-80ºС;
• temperaturen på den ytre overflaten til varmeenheter som er plassert i sonen for direkte tilgang, bør ikke overstige 70ºС.

Rørledninger til varmesystemer anbefales å være laget av messing, kobber, stålrør. I privat sektor brukes hovedsakelig polymer- og metall-plastrørprodukter som er godkjent for bruk i bygg.

Rørledninger til vannvarmekretser legges oftest på en åpen måte. Skjult legging er tillatt ved montering av "varme gulv"

Metoden for å legge varmerørledningen kan være:

• åpen. Det innebærer å legge på bygningskonstruksjoner med feste med klips og klemmer. Det er tillatt når du bygger kretser fra metallrør.Bruk av polymeranaloger er tillatt dersom skade fra termisk eller mekanisk påvirkning er utelukket.
• Skjult. Det innebærer å legge rørledninger i strober eller kanaler valgt i bygningskonstruksjoner, i gulvlister eller bak beskyttende og dekorative skjermer. Monolitisk kontur er tillatt i bygninger designet for minst 20 års drift og med levetid for rør på minst 40 år.

Prioriteten er den åpne metoden for legging, fordi utformingen av rørledningsruten skal gi fri tilgang til ethvert element i systemet for reparasjon eller utskifting.

Rør er skjult i sjeldne tilfeller, bare når en slik løsning er diktert av teknologisk, hygienisk eller konstruktiv nødvendighet, for eksempel når du installerer "varme gulv" i en betongmasse.

Når du legger rørledningen til systemer med naturlig bevegelse av kjølevæsken, er det nødvendig å observere en helning på 0,002 - 0,003. Rørledninger til pumpesystemer, der kjølevæsken beveger seg med en hastighet på minst 0,25 m/s, trenger ikke å gi skråninger

Ved åpen legging av hovednettet, må seksjonene som krysser uoppvarmede lokaler forsynes med varmeisolasjon som tilsvarer de klimatiske dataene for konstruksjonsregionen.

Autonome varmerørledninger med en naturlig sirkulasjonstype må installeres i retning av kjølevæskebevegelsen, slik at det oppvarmede vannet når batteriene ved tyngdekraften, og etter avkjøling beveger det seg langs returledningen til kjelen på samme måte. Strømnettet til pumpesystemer bygges uten skråning, fordi. det er ikke nødvendig.

Bruken av ulike typer ekspansjonstanker er fastsatt:

• åpen, brukt for systemer med både pumping og naturlig forsering, bør installeres over hovedstigerøret;
• lukkede membranenheter, som utelukkende brukes i tvungne systemer, er installert på returledningen foran kjelen.

Ekspansjonstanker er utformet for å kompensere for den termiske utvidelsen av væsken når den varmes opp. De er nødvendige for å slippe ut overskudd i kloakken eller corny i gaten, slik tilfellet er med de enkleste åpne alternativene. Lukkede kapsler er mer praktiske, fordi de ikke krever menneskelig inngripen for å justere trykket i systemet, men dyrere.

En åpen ekspansjonstank er installert på systemets høyeste punkt. I tillegg til å gi en reserve for å utvide væsken, er den også betrodd oppgaven med å fjerne luft. Lukkede tanker plasseres foran kjelen, luftventiler og separatorer brukes for å fjerne luft

Når du velger avstengningsventiler, foretrekkes kuleventiler, når du velger en pumpeenhet - utstyr med et trykk på opptil 30 kPa og en kapasitet på opptil 3,0 m3 / t.

Budsjettåpningsvarianter må etterfylles med jevne mellomrom på grunn av standard forvitring av væsken. Under installasjonen deres er det nødvendig å styrke loftgulvet betydelig og isolere loftet.

Radiatorer og konvektorer anbefales å monteres under vinduer, på steder som er praktiske for vedlikehold. Rollen til varmeelementer i bad eller bad kan spilles av oppvarmede håndklestativ koblet til varmekommunikasjon

Varmeakkumulering i varmt fjell, betong, småstein, etc.

Vann har en av de høyeste varmekapasitetene - 4,2 J / cm3 * K, mens betong har bare en tredjedel av denne verdien. Betong kan derimot varmes opp til mye høyere temperaturer på 1200C ved for eksempel elektrisk oppvarming og har dermed en mye høyere totalkapasitet. Som følge av eksemplet nedenfor, kan en isolert kube med en diameter på ca. 2,8 m kunne gi nok lagret varme til at en bolig kan dekke 50 % av varmebehovet. I prinsippet kan dette brukes til å lagre overflødig vind- eller solcellevarmeenergi på grunn av elektrisk oppvarmings evne til å nå høye temperaturer.

På fylkesnivå vakte Wiggenhausen-Süd-prosjektet i den tyske byen Friedrichshafen internasjonal oppmerksomhet. Dette er en 12 000 m3 (420 000 cu.ft.) termisk lagringsenhet i armert betong koblet til et 46 000 m2 (46 000 sq ft.) solfangerkompleks som gir halvparten av varmtvanns- og oppvarmingsbehovet til 570 boliger.

Siemens bygger et varmelager nær Hamburg med en kapasitet på 36 MWh, bestående av basalt oppvarmet til 600C og genererer 1,5 MW kraft. Et lignende system er planlagt for bygging i den danske byen Sorø, hvor 41-58 % av den lagrede varmen med en kapasitet på 18 MWh skal overføres til fjernvarmen i byen, og 30-41 % som elektrisitet.

ft.), som dekker halvparten av behovet for varmtvann og oppvarming for 570 boliger. Siemens bygger et varmelager nær Hamburg med en kapasitet på 36 MWh, bestående av basalt oppvarmet til 600C og genererer 1,5 MW kraft.Et lignende system er planlagt for bygging i den danske byen Sorø, hvor 41-58 % av den lagrede varmen med en kapasitet på 18 MWh skal overføres til fjernvarmen i byen, og 30-41 % som elektrisitet.

Grunnleggende informasjon om hjemmelagde solfangere

Profesjonelle enheter har en effektivitet på omtrent 80-85%, men du må ta hensyn til det faktum at de er ganske dyre, og nesten alle har råd til å kjøpe materialer for å montere en hjemmelaget samler.

I denne forbindelse avhenger alt av designfunksjonene, som bestemmes og beregnes individuelt.

Montering av enheten krever ikke vanskelig å bruke og vanskelig tilgjengelig verktøy og dyre materialer.

solfanger

Solfanger DIY-verktøy

1. Perforator.
2. Elektrisk drill.
3. En hammer.
4. Hacksag.

Det finnes flere varianter av det vurderte designet. De skiller seg fra hverandre i effektivitet og sluttkostnad. Under alle omstendigheter vil en hjemmelaget enhet koste en størrelsesorden billigere enn en fabrikkmodell med lignende egenskaper.

Et av de beste alternativene er en vakuum solfanger. Dette er det mest budsjettmessige og enkleste alternativet i utførelse.