Jak właściwe jest wykorzystanie alternatywnych źródeł energii cieplnej do organizacji ogrzewania? Obecnie powszechne są dwa rodzaje dostaw ciepła - systemy geotermalne i słoneczne. Ten ostatni jest najbardziej popularny. Jak zrobić ogrzewanie słoneczne w domu własnymi rękami: kolektory, baterie i schematy połączeń?
Wykorzystanie energii słonecznej do dostarczania ciepła
Jedną z zasad determinujących budowę dowolnego systemu grzewczego jest celowość. Te. wszystkie inwestycje muszą się zwrócić w określonym czasie. Pod tym względem ogrzewanie domu energią słoneczną jest najbardziej wydajną i rentowną inwestycją.
Energia słoneczna jest zasadniczo darmowym źródłem ciepła. Można go używać na kilka sposobów - do wyposażenia systemu grzewczego lub do stworzenia autonomicznego systemu zaopatrzenia w ciepłą wodę. Jeśli dokładnie przestudiujesz recenzje dotyczące ogrzewania z paneli słonecznych - możesz zidentyfikować interesujący związek. Im bardziej profesjonalnie wykonane ogrzewanie (kolektory fabryczne, dodatkowe ogrzewanie, sterowanie elektroniczne) - tym wyższa wydajność dostarczania ciepła.
Jakie metody mogą przekształcić energię słoneczną w ciepło?
- Podgrzewacz słoneczny - jako jeden ze sposobów wytwarzania energii elektrycznej. Promieniowanie działa na matrycę fotokomórek rezystorowych, powodując napięcie w obwodzie. W przyszłości prąd ten można wykorzystać do podłączenia urządzeń grzewczych;
- Nowoczesne ogrzewanie prywatnego domu kolektory słoneczne. W takim przypadku następuje bezpośredni transfer energii cieplnej z promieniowania słonecznego do chłodziwa. Ten ostatni znajduje się w systemie rurowym umieszczonym w specjalnej szczelnej obudowie.
Najbardziej efektywne jest ogrzewanie słoneczne w ten drugi sposób. W ten sposób można uniknąć dodatkowej konwersji energii. Słońce będzie miało bezpośredni wpływ na chłodziwo, podnosząc jego temperaturę. Jednak ogrzewanie energii słonecznej własnymi rękami za pomocą baterii elektrycznych jest bardziej uniwersalne, ponieważ elektryczność można wykorzystać do obsługi innych urządzeń elektrycznych w domu. Wybór zależy od budżetu i wymaganej wydajności systemu.
Podczas instalacji akumulatora słonecznego należy zachować pewien kąt nachylenia. W zależności od pory roku powinno wynosić 30 ° (lato) i 70 ° (zima).
Znaczenie organizacji układu słonecznego
Przed zakupem lub samodzielnym wykonaniem konwertera powinieneś dowiedzieć się, czy ogrzewanie prywatnego domu za pomocą paneli słonecznych będzie dość skuteczne. W tym celu konieczne jest przeprowadzenie szczegółowej analizy wszystkich czynników wpływających na wydajność przyszłego systemu.
Na początek określa się wskaźnik nasłonecznienia. Jest to ilość energii słonecznej spadającej na powierzchnię ziemi w danym regionie. Od tego zależeć będzie stopień nagrzania chłodziwa lub ilość generowanego prądu. Grzejniki słoneczne do ogrzewania domu powinny idealnie działać bez względu na porę roku. W rzeczywistości jednak nie zawsze tak jest.
Również pasywny system ogrzewania słonecznego może zmienić swoją efektywność działania ze względu na kąt panela.To zależy od sezonu. Aby określić teoretycznie możliwą energię, możesz użyć danych z tabeli.
Już na podstawie tych danych można obliczyć kolektor słoneczny do ogrzewania, biorąc pod uwagę jego parametry techniczne i operacyjne. Ale oprócz tego należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:
- Lokalizacja domu. Obiekty naturalne lub sztuczne - góry, wysokie domy, wysoki las itp. Nie powinny utrudniać padania promieni słonecznych.
- Miejsce do instalacji. Połączone ogrzewanie słoneczne będzie wymagało dużej przestrzeni - od 2 do 10 m². Najczęściej stosuje się do tego dach domu. Ponadto musi być przystosowany do instalacji kolektorów lub paneli słonecznych;
- Wymagana moc cieplna. Często jako pomocnicze stosuje się słoneczne systemy grzewcze prywatnego domu.
Dopiero po tej analizie możemy zacząć wybierać konkretny alternatywny schemat ogrzewania dla domu. Straty ciepła w domu są wstępnie obliczane, określany jest optymalny tryb cieplny ogrzewania. Jeśli kolektor słoneczny w systemie grzewczym jest pomocniczy, ten sam wskaźnik głównego systemu dostarczania ciepła jest dodawany do jego mocy znamionowej.
Podczas obliczania należy wziąć pod uwagę masę sprzętu. Powierzchnia dachu musi wytrzymać to obciążenie.
Panele słoneczne do ogrzewania
Często dochodzi do zamieszania - kolektory słoneczne nazywane są również bateriami. Ale w praktyce pierwszy rodzaj sprzętu jest najczęściej używany do organizowania ogrzewania domu za pomocą energii słonecznej.
Zasada ogrzewania prywatnego domu za pomocą paneli słonecznych polega na zamianie energii cieplnej na energię elektryczną. W tym celu w projekcie panelu znajdują się następujące elementy:
- Fotokomórki. Kiedy światło słoneczne wchodzi do nich, dochodzi do powstania tak zwanego fotoprądu;
- Przezroczysta obudowa ochronna. Zapobiega uszkodzeniu fotokomórek;
- Przetworniki prądu elektrycznego - falowniki, transformatory, akumulatory itp.
Te. W rzeczywistości słoneczna bateria grzewcza jest świetną ładowarką. Przede wszystkim jest przeznaczony do wytwarzania taniej energii elektrycznej. Jego zastosowanie jako jednego z elementów grzewczych jest niepraktyczne. Do ogrzewania domu o powierzchni 60 m² przy normalnym współczynniku izolacji wymagane będzie 6 kW energii cieplnej na godzinę. Standardowa bateria słoneczna o wymiarach 284 * 254 mm ma moc właściwą 5 W / h. Te. Aby zapewnić dopływ ciepła, wymagana jest pojemność baterii 82 m².
Jak widać z obliczeń, jest to więcej niż niepraktyczne. Dlatego wolą zrobić kolektor słoneczny do własnego ogrzewania lub zakupić ustawienia fabryczne.
Zamiast ogrzewania prywatnego domu za pomocą paneli słonecznych, można je wykorzystać jako źródło taniej energii elektrycznej dla urządzeń gospodarstwa domowego o niskiej mocy.
Wybierz kolektor słoneczny
Aby zapewnić wydajne ogrzewanie za pomocą energii słonecznej, zaleca się instalację kolektorów. Stanowią one system rurociągów, przez które przepływa czynnik chłodzący. Dla ochrony i lepszego skupienia energii słonecznej konstrukcja jest chroniona przez przezroczysty szklany panel.
Aby zwiększyć efektywną pracę urządzenia, można w nim zastosować różne rodzaje chłodziwa, które nie zmienią swoich właściwości pod wpływem ujemnych temperatur. Jest to ważne w regionach z mroźnymi zimami. Ponadto należy dokładnie przeanalizować oferty na rynku i wybrać optymalny projekt.
Obecnie producenci oferują kilka sposobów organizacji ogrzewania prywatnego domu przez kolektory słoneczne:
- Kolektor próżniowy. Najlepsza opcja na zorganizowanie pasywnego systemu ogrzewania słonecznego. Charakteryzują się prawie całkowitym brakiem strat ciepła;
- Płaski kolektor. Ekonomiczna opcja do ogrzewania słonecznego. Są to system rur chronionych przezroczystym materiałem. Najczęściej używany do ciepłej wody w lecie. Zastosowanie skojarzonego ogrzewania słonecznego wymaga uwzględnienia harmonogramu temperatur w zimie i starannego doboru chłodziwa.
Wybór zależy w dużej mierze od wstępnych obliczeń - wymaganej mocy i częstotliwości dostarczania ciepła. Jako opcję ekonomiczną możesz rozważyć możliwość własnej produkcji płaskich kolektorów do ogrzewania energią słoneczną własnymi rękami.
Wybierając schemat okablowania, należy wziąć pod uwagę obszar konstrukcji. Będzie miała pewien wskaźnik wiatru.
Kolektory próżniowe do ogrzewania
Jednym z problemów związanych z obsługą grzejników słonecznych do ogrzewania domu jest duża utrata ciepła. Wynika to ze specyfiki działania - panel musi znajdować się na zewnątrz ogrzewanego pomieszczenia, aby pochłonąć energię słoneczną. Aby rozwiązać ten problem, opracowano próżniowy kolektor słoneczny do systemu grzewczego.
Konstrukcja kolektorów próżniowych składa się z zewnętrznej obudowy i wewnętrznego systemu szklanych rur. W celu lepszej izolacji rurociągi są oddzielone od środowiska zewnętrznego warstwą próżniową z odprowadzanym powietrzem. W rzeczywistości cała instalacja to duży przezroczysty termos.
Specyfika próżniowego kolektora słonecznego w systemie grzewczym jest następująca:
- Zastosowanie specjalnego płynu o niskiej wartości progowej wrzenia jako chłodziwa. W tym przypadku bardziej efektywny transfer energii cieplnej przez wymiennik ciepła do głównego czynnika grzewczego - wody;
- Zastosowanie specjalnej powłoki na wewnętrznej powierzchni, która zwiększa zdolność absorpcji termicznej energii słonecznej;
- Niezależność pracy od temperatury powietrza zewnętrznego.
Do normalnego funkcjonowania systemu konieczne będzie zapewnienie niezawodnej izolacji termicznej wymiennika ciepła. Rurociąg należy również zaizolować w miejscach przechodzących przez nieogrzewane pomieszczenia - strych, ciasto dachowe. Aby obliczyć kolektor słoneczny do ogrzewania, można zastosować standardowe schematy. Należy jednak pamiętać, że jego działanie będzie nieskuteczne, gdy temperatura płynu chłodzącego w obwodzie spadnie do + 22 ° C.
Zimą konieczne jest oczyszczenie powierzchni kolektora z czapki śnieżnej. Dlatego musisz wcześniej pomyśleć o sposobie ukończenia tego wydarzenia.
Płaskie kolektory słoneczne do ogrzewania
Aby stworzyć system ogrzewania słonecznego dla prywatnego domu przy minimalnym koszcie, najczęściej instalowane są kolektory płaskie. Różnią się od próżni uproszczoną konstrukcją. Zwiększa to jednak wymagania dotyczące ich działania.
Płaski kolektor ma również wewnętrzny system rur. Jest jednak wykonany z rur miedzianych lub polimerowych. Do ochrony stosuje się poliwęglan lub szkło hartowane. Wewnętrzna powierzchnia jest izolowana grzejnikiem - wełną mineralną lub styropianem. Pod wpływem światła słonecznego rurki nagrzewają się, w wyniku czego wzrasta temperatura płynu chłodzącego.
W przypadku płaskiego kolektora słonecznego w systemie grzewczym obowiązują surowe ograniczenia operacyjne:
- Jako nośnik ciepła można stosować wyłącznie płyn niezamarzający. W przeciwnym razie nastąpi zamarznięcie wody i zniszczenie rurociągu;
- Aby uzyskać lepszą cyrkulację podczas wymiany ciepła, konieczna jest instalacja pompy;
- W temperaturach poniżej -10 ° C wydajność systemu znacznie spada.
Ze względu na ten drugi czynnik nie zaleca się organizowania ogrzewania domu za pomocą energii słonecznej za pomocą płaskich kolektorów w regionach o niskich temperaturach w zimie. Dlatego najczęściej wykonują płaski kolektor słoneczny do samodzielnego ogrzewania w celu zaopatrzenia w ciepłą wodę latem, wiosną lub jesienią.
Eksperci zalecają dostarczanie ciepła za pomocą energii słonecznej opartej na płaskich kolektorach tylko w południowych regionach kraju o stosunkowo ciepłych zimach.
Kolektor DIY
Należy od razu zauważyć, że kolektor własnymi rękami nie będzie działał, aby zapewnić ogrzewanie słoneczne. Aby to zrobić, użyj omówionego powyżej projektu produkcji struktury próżniowej. Ale w domu jest prawie niemożliwe, aby zrobić to z powodu braku niezbędnego sprzętu i materiałów eksploatacyjnych. Dlatego uważamy jedną z najprostszych metod produkcji baterii słonecznej do podgrzewania wody.
Do produkcji wymagane będą następujące materiały eksploatacyjne:
- Arkusz poliwęglanu o strukturze plastra miodu. Do zaopatrzenia w ciepłą wodę domu letniego lub małego domu za pomocą kolektora słonecznego do samonagrzewania wystarczy arkusz o wymiarach 2 * 1 m;
- Złączki do rur PVC i węże elastyczne. Z ich pomocą powstanie system cyrkulacji podgrzanej wody i jej dostarczania do konsumenta;
- Profil ramy do płyt kartonowo-gipsowych i styropianu. Są one niezbędne do stworzenia ochronnej obudowy w pasywnym systemie ogrzewania słonecznego.
Plaster miodu należy umieścić poziomo, aby lepiej podgrzać wodę. Następnie wykonuje się przekroje podłużne w rurach PVC. Podgrzana woda będzie płynąć z arkusza poliwęglanu. W uzyskanych sekcjach instalowany jest arkusz. Nie powinien wchodzić do rury, dopóki się nie zatrzyma.
Za pomocą opalarki połączenia są izolowane. Bez tego narzędzia istnieje wysokie prawdopodobieństwo wycieków z instalacji grzewczej i ciepłej wody użytkowej przez kolektor słoneczny. Przed montażem w ramie konieczne jest przeprowadzenie próby szczelności konstrukcji. Aby to zrobić, należy go napełnić wodą i wizualnie sprawdzić, czy nie ma wycieków.
Do produkcji ramy będą wymagane ocynkowane profile do suchej zabudowy. Będą wykonywać funkcje ochronne podobne do przypadku grzejnika słonecznego do ogrzewania domku. Warstwa izolacji jest instalowana pod poliwęglanową płytą, a następnie samodzielnie wykonany kolektor słoneczny. W celu bardziej wydajnego ogrzewania zaleca się pomalowanie blachy na czarno.
Przy obliczaniu kolektora słonecznego do dostarczania ciepła brana jest pod uwagę pozycja słońca w określonym punkcie dnia. Największą wydajność osiąga się, gdy kąt padania promieni jest ściśle prostopadły do powierzchni konstrukcji.
Najlepszą opcją jest użycie systemów ogrzewania słonecznego prywatnego domu jako pomocniczego. Aby uzyskać najlepszą wydajność, zaleca się zainstalowanie baterii termicznej. Woda w nim będzie podgrzewana z kolektora w ciągu dnia, aw ciemności zgromadzona energia cieplna zostanie przekazana do głównego chłodziwa w systemie.
Film pokazuje przykład produkcji kolektora słonecznego z rur polimerowych:
