Skälen till populariteten hos alternativa energikällor är förståeliga: det finns en möjlighet att spara på bränsle och förverkliga drömmar om miljövänliga livssystem. Med hjälp av solen, vinden och vattnets energi kan du förvandla ett vanligt hus på landet till ett modernt ekohus.
Vi kommer att berätta för dig hur du utrustar solvärme i ett privat hus, vi analyserar tillsammans med dig hur lönsamt det är. För att noggrant täcka frågorna om att använda dagsljusets energi beskrev vi i detalj alla populära alternativ som har fått praktisk tillämpning och positiv feedback från användare.
Baserat på våra rekommendationer kan du bygga ett effektivt solsystem för ett sommarhus eller ett hus på landet. För att underlätta uppfattningen av svårt material kompletterade vi informationen med visuella diagram, illustrationer och videoguider.
Sätt att använda solenergi
Metoderna för att tillämpa himmelkroppens energi är inte innovativ teknik, solvärme har använts under lång tid och mycket framgångsrikt. Detta gäller dock främst Australien, vissa länder i Europa, Amerika och de södra regionerna, där alternativ energi kan erhållas under hela året.
Vissa nordliga regioner har brist på naturlig strålning, så det används som ett extra- eller fallback-alternativ.
Bildgalleri
Foto från
Solpaneler - ett av sätten att få nästan fri energi från en himmelkropp
Det är lämpligt att bygga ett autonomt solkraftverk i regioner med ett stort antal soliga dagar, vilket inte är förknippat med den genomsnittliga årliga temperaturen
Autonoma solsystem finns huvudsakligen på taket i lågbyggnader och i områden som är fria från träd
Under frost levererar solsystemen energi för uppvärmning av luft, ånga eller vattenvärme, på sommaren tillhandahåller de uppvärmt vatten
Solkraftverk är gröna, miljövänliga, kontinuerligt förnybara typer av energiproduktion
Hittills är solkraftverkens effektivitet för beroende av antalet soliga dagar. Det är lönsamt endast på de södra breddegraderna. I den mittersta körfältet och i norr kan den endast fungera som reservkälla
Solpaneler i södra CIS-länderna kommer att kunna förse ett hus med el, varmt vatten och kylvätska för värmekretsar
Solsystem, även använt som reservkraftkälla, ger en ganska hög ekonomisk effekt, vilket minskar belastningen på de viktigaste alternativen för energiproduktion
Passiv användning av solenergi
Alternativ för solpanelinstallation
Optimal layout för ett privat solsystem
Solpanelens läge längs takfoten
Solsystem på en mild lutning av taket
Solkraftverk som reservkälla
Batteridrift i de södra regionerna i OSS-länderna
De verkliga fördelarna med solsystemet i den privata sektorn
Mellanledarna mellan solens strålar och den energiproducerande mekanismen är solpaneler eller samlare, som skiljer sig åt i syfte och design.
Batterier ackumulerar solens energi och låter den användas för att driva hushållsapparater. Det är paneler med fotoceller å ena sidan och en låsmekanism å andra sidan. Du kan experimentera och montera batteriet själv, men det är lättare att köpa färdiga element - valet är tillräckligt stort.
Solsystem (solfångare) är en del av husets värmesystem. Stora värmeisolerade lådor med kylvätska, liksom batterier, är monterade på upphöjda sköldar mot solen eller taklutningar.
Det är ett misstag att överväga att absolut alla nordliga regioner får mycket mindre naturlig värme än de södra. Anta att det finns mycket mer soliga dagar i Chukotka eller centrala Kanada än i södra Storbritannien
För att öka effektiviteten placeras paneler på dynamiska mekanismer som liknar ett spårningssystem - de roterar efter solens rörelse. Processen för energiomvandling äger rum i rören som finns inuti lådorna.
Den största skillnaden mellan solsystem och solpaneler är att de förra värmer kylvätskan, medan den senare ackumulerar el. Det är möjligt att värma rummet med hjälp av fotoceller, men enhetens kretsar är irrationella och passar endast för områden där det finns minst 200 soliga dagar på ett år.
Systemet för värmesystemet med en solfångare anslutet till pannan och en reservkälla för el (till exempel en gaspanna) som körs på traditionellt bränsle (+)
Fördelar och nackdelar med ett alternativt värmesystem
Det finns inte många fördelar med solvärmesystemet, men var och en av dem är betydande och kan bli orsaken till privata experiment:
- Ekologiska fördelar. Det är säkert för invånarna i huset och den omgivande naturen, en ren värmekälla som inte kräver användning av traditionella bränslen.
- Autonomi. Systemägarna är helt oberoende av energipriser och den ekonomiska situationen i landet.
- Lönsamhet. Samtidigt som det traditionella värmesystemet upprätthålls blir det möjligt att sänka kostnaden för att betala för varmt vatten.
- Allmän tillgänglighet. För att installera solsystem behöver inte tillstånd från statliga myndigheter.
Men det finns obehagliga stunder som kan förstöra den stora bilden. För att bestämma systemets effektivitet krävs det till exempel en lång period på minst 3 år (förutsatt att det finns tillräckligt med solenergi och att det används aktivt).
Att endast installera solmoduler kommer att kräva stora investeringar: de billigaste kiselpanelerna kommer att kosta minst 2200 rubel. stycke och polykristallina sexdiodelement i den första kategorin - upp till 17000 stycken. Att beräkna kostnaden för 30 moduler är ganska enkelt (+)
Användare noterar följande nackdelar:
- höga priser för utrustning som behövs för att sätta i drift systemet;
- direkt beroende av mängden värme som produceras på det geografiska läget och vädret;
- Obligatorisk tillgänglighet av en reservkälla, till exempel en gaspanna (i praktiken visar sig ett solsystem vara en säkerhetskopia).
För att uppnå större avkastning måste du regelbundet övervaka samlarnas hälsa, rengöra dem för skräp och skydda dem från bildning av isfrost. Om temperaturen ofta sjunker under 0ºС, måste du ta hand om ytterligare värmeisolering, inte bara elementen i solsystemet, utan också huset som helhet.
Bildgalleri
Foto från
Solpaneler på taket av ett hus på landet
Montering av batterier från sommarsolsystemet
Utomhusutrustning av ett solkraftverk
Tekniska anordningar som finns i huset
Solenergi för uppvärmning
Huvudsyftet med energibesparande fotoceller är att tillhandahålla el till huset. För att inkludera dem i kretsen för värmesystemet och uppnå optimal funktion är det nödvändigt att montera en krets med en lagringstank.
Det är i det att vattnet värms upp, vilket, efter att ha nått en viss temperatur, kommer att fylla rör och radiatorer i rum som kräver uppvärmning (vardagsrum, badrum).
Solenergisystem med en dubbelkretsstank som organiserar uppvärmning och varmvattenförsörjning i två riktningar: till värme radiatorer och till analyspunkter (+)
Låt oss försöka analysera designfunktionerna för solpaneler och bestämma deras potentiella roll i värmesystemet.
Principen för drift av paneler med fotoceller
Det finns tre vanliga typer av celler för solpaneler:
- Monokristallina. Dessa är tunna plattor av det renaste kisel som är skuren från en kristall som odlas under konstgjorda förhållanden. Den mest produktiva sorten med en effektivitet på cirka 17-18%. Den optimala temperaturen för drift är från 5 ° till 25 ° C.
- polykristallin. Tillverkad av skivor erhållna genom gradvis kylning av en kiselsmälta. Teknologierna för deras produktion är mindre ansträngande, men effektiviteten hos fotovoltaiska celler tillverkade av polykristall är betydligt lägre - högst 12%.
- Amorf. De är film. De tillverkas enligt metoden för avdunstningsfasen, som ett resultat av vilket kisel i form av en tunn film avsätts på en flexibel polymerbas. Den billigaste produktionsmetoden kombineras med den lägsta produktionsgraden på upp till 7%.
För installation av autonoma värmesystem i norra regioner anses fotovoltaiska batterier monterade från enkristallelement vara det mest lämpliga alternativet. Men batterier med amorfa moduler är lättare att installera, praktiskt taget inte krävande på basen och mycket billigare.
En enkelkristallmodul består av seriekopplade element kombinerade till moduler. Flera moduler bildar en solpanel. Den mörka ytan på solenergi PV optimerar absorptionen av solljus
Externa elementers uppgift är att absorbera och transformera solens strålar. Den frigjorda energin flyter vidare och koncentreras i lagringsackumulatorn. Ett litet element ger cirka 100-250 watt, och en prefabricerad panel på 25-30 m² ger el till ett litet hus. För installation av ett värmesystem krävs energi 2-3 gånger mer.
En växelriktare fungerar som en likströmskonverterare för solproduktionen till elektricitet, eftersom en växelström krävs för drift av hushållens elektriska apparater och lampor.
När vi talar specifikt om värmesystemet fungerar elpannan för uppvärmning av vatten också på växelström. För att förse ett hem med ljus på natten krävs batterier som sparar dagslängd.
Inverterarmodulerna installeras på en bekväm plats för underhåll, även om de inte behöver konstant kontroll och fungerar i automatiskt läge (+)
Effektivitet av att använda fotoceller
Det enklaste sättet är att köpa solfångare och tillämpa ett av de enkla, beprövade genom åren. Emellertid dikterar omständigheterna ibland sina villkor. Anta att du har ett utmärkt fungerande arbetssystem med en solgenerator, men hittills fungerar det för att leverera el och förse huset med varmt vatten.
Det är uppenbart att det inte är lönsamt att köpa ny utrustning, därför är det lättare att öka kraften genom att köpa ett visst antal solceller. Budgetalternativet är kiselpaneler med en kapacitet på upp till 23-25%.
En elektrisk värmare måste anslutas till den aktuella källan. Ett universellt alternativ är en panna utrustad med distributionsledningar.
Polymerfilmelement på den ryska marknaden är mycket mindre vanliga än kiselanaloger och polykristallina analoger. De är praktiska för installation, men har låg effektivitet - endast 6%
Om du ordnar ordentligt elförsörjningen bör det räcka för både varmvattenförsörjning och uppvärmning. Det finns exempel när huset är fullt utrustat med värme - det kan känna igen taket, nästan helt täckt med paneler.
Ibland är det nödvändigt att upprätta speciella fristående konstruktioner om takområdet inte är tillräckligt. Det visar sig att för att öka kraften behövs ytterligare ledigt utrymme.
Även de mest grundliga beräkningarna hjälper dig inte att bestämma den exakta mängden potentiell energi och snabbt skapa ett effektivt, strömlinjeformat system. Faktum är att det i praktiken finns hinder, vars utseende är svårt att förutsäga.
Här är några av faktorerna:
- Väderkonsekvens. Ett klart antal soliga dagar är okänt även i de södra regionerna. Det är nästan omöjligt att förutsäga att deras antal i de nordliga regionerna är pålitligt.
- Oegentlighet i elproduktion. Till exempel, i de norra regionerna på vintern finns det ett kort dagsljus, så mycket bearbetad solenergi går in i belysning. Dessutom är intensiteten för solstrålning på vintern avsevärt reducerad.
- Periodiska uppdelningar. Liksom alla tekniska system kan solpaneler misslyckas då och då på grund av skador på enskilda element, kontraktsanslutningar, skyddsyta etc.
Därför kan du lära dig om effektivitet först efter en viss tid, åtminstone - efter ett år. Du kanske måste öka antalet fotoceller eller batterier, överväga ytterligare värmeisolering hemma och minska det uppvärmda området. Anta att i de norra regionerna i Tyskland, för att spara pengar, värms ofta inte sovrummen alls.
Underhåll av installerade fotoceller kräver inte speciell kompetens och består i regelbunden rengöring: rengöring av snö på vintern och skräp under den varma perioden, tvätt av glasytan med vatten från en slang
Hemkraftverk Installationsdiagram
Det enklaste sättet att installera en solgenerator är att kontakta ett företag som implementerar systemkomponenter och erbjuder tjänster för deras installation. Plusser - ett professionellt projekt med hänsyn till individuella egenskaper, en garanti för alla produkter och installation, minus - höga kostnader.
Om du har relevant erfarenhet kan du självständigt montera ett minikraftverk med solpaneler för uppvärmning av ett privat hus.
Det mest effektiva hybridsystemet anses vara ett luft-solsystem där fotoceller används för att generera energi, samlare för att värma vatten och en ytterligare vindgenerator installeras. Det kan ersättas med en reservbränslekälla (+)
Alla delar för montering av värmesystemet säljs i specialbutiker.
Följande komponenter måste köpas:
- en uppsättning av solmoduler av kisel eller film;
- energilagringsbatteri;
- laddningsstyrenhet som reglerar processen för laddning och urladdning av batteriet;
- en växelriktare som omvandlar likström till växelström;
- uppsättning anslutningskablar.
Det är önskvärt att batterierna är desamma (med hänsyn till märket, kapaciteten och till och med batch) och har förmågan att lagra energi i 3-4 dagar. Varaktigheten av deras arbete beror på rumstemperaturen - under kalla förhållanden lossnar de snabbt. Om den dagliga förbrukningen är 2400 Wh krävs batterier med en total kapacitet på minst 1000 Ah.
När du använder bilbatterier, kom ihåg att deras maximala effektivitet är 70-75% (livslängd är 3 år), specialenheter för solsystem har den bästa prestandan - upp till 85% (livslängd - 10 år). Viss energi går förlorad under lagring och konvertering.
Kvaliteten på strömmen som genereras av sinusformade växelriktare för solsystem är högre än strömmen från ett centraliserat nätverk. En egenskap hos utrustningen är synkroniseringen av spänningsfasen, vid vilken övergången från 12 V till 220 V utförs utan avbrott i driften av hushållens elektriska apparater.
Kraftomformare - från 250 W till 6000 W eller högre.Du kan öka uteffekten genom att tömma parallellanslutningen för flera enheter. Till exempel 3 x 3000 W = 9000 W (+)
Efter installation av alla solsystemets element är det nödvändigt att ansluta en elektrisk tank som värmer vattnet till växelriktaren, och i sin tur en värmeledning till tanken.
Uppsamlingsvärmesystem
Den största effektiviteten och returen kan uppnås genom att installera samlare istället för solmoduler - utomhusinstallationer där vatten värms upp under påverkan av solstrålning. Ett sådant system är mer logiskt och naturligt, eftersom det inte kräver uppvärmning av kylvätskan med andra anordningar.
Tänk på utformningen och principen för drift av enheter av två huvudtyper: platt och rörformig.
Självgjord platt alternativ
Designen av platta växter är så enkel att erfarna hantverkare samlar hantverkskollegor med sina egna händer, efter att ha köpt några av delarna i en specialbutik och byggt några av dem från improviserat material.
En platta som adsorberar solvärme fixeras i en stål- eller aluminiumisolerad låda. Oftast täcks det med ett lager svart krom. Kylflänsen skyddas ovanifrån med ett förseglat transparent hölje.
Vatten värms upp i rör som läggs av en orm och anslutes till en tallrik. Vatten eller frostskyddsmedel kommer in i lådan genom inloppsröret, värms upp i rören och rör sig till utloppet - till utloppsröret.
Lockets ljusöverföring förklaras med användning av ett transparent material - hållbart härdat glas eller plast (till exempel polykarbonat). För att förhindra att solljus reflekteras är glas- eller plastytan frostat (+)
Det finns två typer av anslutningar, ett rör och två rör, det finns ingen grundläggande skillnad i valet. Men det är en stor skillnad i hur kylvätskan kommer att tillföras samlarna - tyngdkraft eller med en pump. Det första alternativet erkänns ineffektivt på grund av den låga rörelseshastigheten för vatten; genom värmeprincipen liknar det en kapacitet för sommardusch.
Funktionen av det andra alternativet beror på anslutningen av en cirkulationspump, som förser kylvätskan med kraft. En energikälla för drift av pumputrustning kan vara ett solenergisystem.
Kylvätsketemperaturen når den värms upp av en solfångare når 45-60 ° C, vid utgången är den maximala indikatorn 35-40 ° C. För att öka värmesystemets effektivitet, tillsammans med radiatorer, använder du "varma golv" (+)
Rörformade grenrör - en lösning för de norra regionerna
Den allmänna driftsprincipen liknar driften av plattanaloger, men med en skillnad - värmeväxlarrör med kylvätska är belägna i glaskolvar. Själva rören är fjäder, förseglade på ena sidan och liknar fjädrar i utseende och koaxiella (vakuum) införda i varandra och förseglade på båda sidor.
Värmeväxlare är också olika:
- system för omvandling av solenergi till termiskt värmerör;
- vanligt rör för att flytta U-typ kylvätska.
Den andra typen av värmeväxlare erkänns som mer effektiv, men inte tillräckligt populär på grund av kostnaderna för reparation: om ett rör misslyckas måste hela sektionen bytas ut.
Värmepipen är inte en del av ett helt segment, så du kan byta det på 2-3 minuter. De misslyckade koaxialelementen repareras genom att helt enkelt ta bort kontakten och byta ut den skadade kanalen.
Schema som förklarar den cykliska naturen hos uppvärmningsprocessen inuti vakuumrören: kall vätska under påverkan av solvärme värms upp och förångas, vilket ger plats för nästa del av kylvätskan (+)
Efter att ha analyserat de tekniska egenskaperna hos olika typer av samlare och sammanfattat upplevelsen av deras användning beslutade vi att platta samlare är mer lämpade för de södra regionerna och rörformiga för de nordliga. Särskilt väl etablerat i det hårda klimatet med installationen med värmerörssystemet. De har uppvärmningsförmåga även på molniga dagar och på natten, "äter" en minsta mängd solljus.
Ett exempel på ett standardschema för anslutning av solfångare till pannutrustning: en pumpstation ger vattencirkulation, regulatorn reglerar uppvärmningsprocessen
Metod för prestationsökning
Vanligtvis, efter att ha experimenterat med ett litet antal solmoduler, går ägarna till privata hus vidare och förbättrar systemet på olika sätt.
Det enklaste sättet är att öka antalet moduler som är involverade respektive, locka till sig extra utrymme för deras placering och köpa mer kraftfull utrustning
Tänk om det finns brist på ledigt utrymme? Här är några rekommendationer för att förbättra en solstations effektivitet (med fotoceller eller samlare):
- Ändra riktningen för modulerna. Flytta element i förhållande till solens position. Enkelt uttryckt installationen av huvuddelen av panelerna på södra sidan. Med ett långt dagsljus är det också optimalt att använda ytor mot öster och väster.
- Tiltjustering. Tillverkaren anger vanligtvis vilken vinkel som är den mest föredragna (till exempel 45 °), men ibland under installationen är det nödvändigt att göra justeringar med hänsyn till den geografiska breddgraden.
- Rätt val av installationsplats. Taket är lämpligt eftersom det oftast är det högsta planet och inte täckas av andra föremål (till exempel trädgårds träd). Men det finns ännu mer lämpliga områden - roterande spårningsanordningar för solen.
Med elementen vinkelräta mot solstrålarna fungerar systemet mer effektivt, men på en stabil fast yta (till exempel ett tak) är detta endast möjligt under en kort tidsperiod. För att öka det kom de med praktiska spårningsenheter.
Spårningsmekanismer är dynamiska plattformar som svänger med deras plan efter solen. Tack vare dem ökar generatorens prestanda på sommaren med cirka 35-40%, på vintern - med 10-12%
Ett stort minus av spårningsenheter är deras höga kostnad. I vissa fall lönar det sig inte, så det är meningslöst att investera i värdelösa mekanismer.
Det uppskattas att 8 paneler är det lägsta belopp som kostnaderna kommer att motivera över tid. Du kan använda 3-4 moduler, men under ett tillstånd: om de är direkt anslutna, förbi batterierna, till vattenpumpen.
Precis häromdagen tillkännagav Tesla Motors skapandet av en ny typ av tak - med integrerade solpaneler. Elon Musk sa att ett modifierat tak kommer att vara billigare än ett konventionellt tak med samlare eller moduler installerade på det.
Temavideor hjälper dig bättre att föreställa dig enheten för solstationer hemma och avslöja några hemligheter för att installera utrustning.
Video nr 1. Den tekniska informationen om solpaneler och laddningsstyrenheter finns:
Video nr 2. Användbar erfarenhet av att använda solpaneler i förorterna:
Video nr 3. Ett exempel på en framgångsrik fungerande solstation, helt monterad oberoende, vilket tillhandahåller både inhemskt varmvatten och hemvärme:
Som ni ser är ett solenergidrivet värmesystem ett mycket verkligt fenomen som du själv kan förverkliga. Fältet med alternativa sätt att generera energi utvecklas ständigt, kanske i morgon kommer du att höra om en ny upptäckt.
Vi inbjuder dig att aktivt kommentera materialet.Du kan uttrycka din inställning till "grön energi", dela din erfarenhet av att bygga ett solsystem, berätta bara de detaljer du känner i blocket nedan.