Metoder för solvärme i ett privat hus

Principen för driften av ett solkraftverk hemma

Ett solkraftverk är ett system som består av paneler, en växelriktare, ett batteri och en styrenhet. Solpanelen omvandlar strålningsenergi till elektricitet (som nämnts ovan). Likström kommer in i styrenheten, som distribuerar strömmen till konsumenterna (till exempel en dator eller belysning).En växelriktare omvandlar likström till växelström och driver de flesta elektriska hushållsapparater. Batteriet lagrar energi som kan användas på natten.

Videobeskrivning

Ett bra exempel på beräkningar som visar hur många paneler som behövs för att ge en autonom strömförsörjning, se den här videon:

Hur solenergi används för att generera värme

Solcellssystem används för vattenuppvärmning och uppvärmning av hem. De kan ge värme (på begäran av ägaren) även när eldningssäsongen är över, och förse huset med varmvatten gratis. Den enklaste enheten är metallpaneler som är installerade på husets tak. De samlar energi och varmt vatten, som cirkulerar genom rör som är gömda under dem. Alla solsystems funktion bygger på denna princip, trots att de kan vara strukturellt olika varandra.

Solfångare består av:

• lagringstank;
• pumpstation;
• kontroller
• rörledningar;
• beslag.

Beroende på typen av konstruktion särskiljs platta och vakuumsamlare. I den förra är botten täckt med värmeisolerande material, och vätskan cirkulerar genom glasrör. Vakuumfångare är mycket effektiva eftersom värmeförlusterna hålls till ett minimum. Denna typ av samlare ger inte bara soluppvärmning av ett privat hus - det är bekvämt att använda det för varmvattensystem och uppvärmning av pooler.

Principen för driften av solfångaren

Populära tillverkare av solpaneler

Oftast finns produkter från Yingli Green Energy och Suntech Power Co. på hyllorna.HiminSolar paneler (Kina) är också populära. Deras solpaneler producerar el även i regnigt väder.

Tillverkningen av solbatterier har också etablerats av en inhemsk tillverkare. Följande företag gör detta:

• 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" och andra.

Du kan alltid hitta ett lämpligt alternativ för priset. Till exempel, i Moskva för solpaneler för ett hem, kommer kostnaden att variera från 21 000 till 2 000 000 rubel. Kostnaden beror på enheternas konfiguration och kraft.

Solpaneler är inte alltid platta – det finns ett antal modeller som fokuserar ljus på en punkt

Installationssteg för batteri

1. För att installera panelerna väljs den mest upplysta platsen - oftast är dessa tak och väggar i byggnader. För att enheten ska fungera så effektivt som möjligt monteras panelerna i en viss vinkel mot horisonten. Territoriets mörkernivå beaktas också: omgivande föremål som kan skapa en skugga (byggnader, träd, etc.)
2. Paneler installeras med hjälp av speciella fästsystem.
3. Därefter kopplas modulerna till batteri, styrenhet och växelriktare och hela systemet justeras.

För installationen av systemet utvecklas alltid ett personligt projekt, som tar hänsyn till alla funktioner i situationen: hur solpaneler kommer att installeras på husets tak, pris och villkor. Beroende på typ och omfattning av arbetet beräknas alla projekt individuellt. Beställaren accepterar arbetet och får garanti för det.

Installation av solpaneler ska utföras av fackmän och i enlighet med säkerhetsåtgärder.

Som ett resultat - utsikterna för utvecklingen av solteknik

Om på jorden den mest effektiva driften av solpaneler hindras av luft, som i viss utsträckning sprider solens strålning, så finns det inget sådant problem i rymden. Forskare utvecklar projekt för gigantiska satelliter i omloppsbana med solpaneler som kommer att fungera 24 timmar om dygnet. Från dem kommer energin att överföras till markmottagande enheter. Men detta är en fråga om framtiden, och för befintliga batterier syftar insatserna till att förbättra energieffektiviteten och minska storleken på enheter.

3 huvudtyper

Stora installationer kan ge el till hela huset, och vid behov värma det helt. Men detta gäller bara små privata stugor, de kommer inte att kunna värma flervåningshus.

När det gäller utrustningen kan den variera beroende på modell. Som regel innehåller grunduppsättningen:

• vakuum solfångare;
• en speciell styrenhet som övervakar arbetseffektiviteten;
• en pump med vilken kylvätskan tillförs;
• en tank med en volym på 500-1000 liter för varmvatten;
• elvärmare eller värmepump.

Innan du installerar samlare är det nödvändigt att beräkna hur mycket kraft de behöver för att fullt ut tillgodose alla behov. Vid beräkning är det värt att överväga arean av ett privat hus, antalet människor som bor, såväl som energiförbrukningen. Till exempel, för en liten familj på tre kommer i genomsnitt från 200 till 500 W / m² att krävas per månad.

Om du planerar att förse ett hem med varmvatten kommer energikostnaderna att öka.För effektivitet kan du göra en kombinerad version av värmesystemet. I det här fallet kommer hushållen att vara försäkrade och lämnas inte utan värme i nödsituationer och oförutsedda situationer.

Gör-det-själv uppvärmning i ett privat hus: det bästa alternativet

I schemat för ånguppvärmning av ett bostadshus i en eller två våningar finns en värmepanna, radiatorer och en sluten krets av rör genom vilka en vätska uppvärmd till en viss temperatur (frostskyddsmedel, vatten) cirkulerar. För en envåningsbyggnad är det enklaste gravitationssystemet lämpligt, vars funktionsprincip är baserad på fysikens lagar.

I den cirkulerar kylvätskan med gravitationen på grund av det hydrauliska trycket som erhålls av kombinationen:

• rör med olika diametrar;
• inkludering i kretsen av en expansionstank av en stängd (expansomat) eller öppen typ;
• höjdskillnad mellan retur (retur) och direkt (matning) rörledningar.

Fördelarna med ett Gravity Flow System	Minus
Systemet behöver inget elnät för att fungera.	Gör-det-själv-installation är svårt, eftersom du måste kontrollera rörledningens vinklar
Låga materialkostnader	Du måste visuellt bedöma mängden vätska i expansionstanken och vid behov fylla på
underhållbarhet	Effektiv i hus upp till 150 m²

För hus med en stor yta med valfritt antal våningar (1-2 våningar) väljs ett värmesystem med tvångscirkulation:

• pump;
• expansionstank av vilken typ som helst, installerad nära en fastbränslepanna (membrantyp) eller på toppen av värmekretsen (öppen).

Populära värmesystem	Egenheter
Enkelrör	Batterierna är anslutna i serie, hastigheten på kylvätskan ställs in av pumpen, för att kontrollera konvektorernas uppvärmningsintensitet, avstängnings- och kontrollventiler är installerade: termostatventiler, luftventiler, radiatorregulatorer, balanseringskranar (ventiler)
Tvårör	Kylvätskan tillförs, urladdad till batteriet av olika rör; under installationen används ett parallellt schema för anslutning av radiatorer. Detta säkerställer samma uppvärmningsintensitet
"Spindel" (gravitationsflöde)	Pannan placeras i källaren och expansionstanken är installerad på vinden. Samtidigt observeras regeln: nivåskillnaden är inte mer än 10 m. Det uppvärmda vattnet rör sig uppför stigaren till tanken, från vilken det tillförs radiatorerna genom vertikala rör. Kylvätskan som har avgett värme går in i en horisontell linje och går tillbaka till pannan
"Leningradka"	Huvudröret löper längs golvet längs husets omkrets, varm vätska (frostskyddsmedel, vatten) passerar successivt genom varje radiator som ingår i kretsen
Strålning	Varmvatten distribueras till radiatorer genom ett grenrör

Collector värmesystem

Den största effektiviteten och avkastningen kan uppnås genom att installera solfångare istället för solcellsmoduler - utomhusinstallationer där vatten värms upp under inverkan av solstrålning. Ett sådant system är mer logiskt och naturligt, eftersom det inte kräver uppvärmning av kylvätskan av andra enheter.

Tänk på designen och funktionsprincipen för enheter av två huvudtyper: platt och rörformig.

Platt version för DIY

Utformningen av platta installationer är så enkel att erfarna hantverkare monterar hantverksanaloger med sina egna händer, köper några av delarna i en specialiserad butik och bygger några av improviserat material.

Inuti en stål- eller aluminiumisolerad låda sitter en platta fast som absorberar solvärme. Oftast är det täckt med ett lager av svart krom. Kylflänsens ovansida skyddas av ett förseglat transparent lock.

Vatten värms upp i rör som läggs i en orm och kopplas till plattan. Vatten eller frostskyddsmedel kommer in i lådan genom inloppsröret, värms upp i rören och går till utloppet - till utloppsröret.

Ljusöverföringen av locket beror på användningen av ett transparent material - hållbart härdat glas eller plast (till exempel polykarbonat). För att solens strålar inte ska reflekteras är glas- eller plastytan mattad (+)

Det finns två typer av anslutningar, ettrör och tvårör, det finns ingen grundläggande skillnad i valet. Men det är stor skillnad på hur kylvätskan kommer att tillföras kollektorerna - gravitation eller med hjälp av en pump. Det första alternativet erkänns som ineffektivt på grund av den låga hastigheten på vattenrörelsen; enligt principen om uppvärmning liknar det en behållare för en sommardusch.

Driften av det andra alternativet uppstår på grund av anslutningen av en cirkulationspump, som tillför kylvätskan med tvång. Solenergisystemet kan bli en energikälla för driften av pumputrustning.

Temperaturen på kylvätskan när den värms upp av en solfångare når 45-60 ºС, vid utloppet är den maximala indikatorn 35-40 ºС.För att öka effektiviteten hos värmesystemet, tillsammans med radiatorer, används "varma golv" (+)

Rörformade samlare - en lösning för de norra regionerna

Den allmänna principen för drift liknar funktionen hos platta motsvarigheter, men med en skillnad - värmeväxlarrören med kylvätskan är inuti glaskolvarna. Själva rören är fjäder, förseglade på ena sidan och liknar fjädrar till utseendet, och koaxiala (vakuum), införda i varandra och förseglade på båda sidor.

Värmeväxlare är också olika:

• ett system för omvandling av solenergi till termisk energi Heat-pipe;
• ett konventionellt rör för att flytta en kylvätska av U-typ.

Den andra typen av värmeväxlare är erkänd som mer effektiv, men inte tillräckligt populär på grund av kostnaden för reparationer: om ett rör misslyckas måste hela sektionen bytas ut.

Heat-pipen är inte en del av ett helt segment, så det kan bytas på 2-3 minuter. Misslyckade koaxialelement repareras genom att helt enkelt ta bort pluggen och byta ut den skadade kanalen.

Ett diagram som förklarar uppvärmningsprocessens cykliska karaktär inuti vakuumrören: den kalla vätskan värms upp och avdunstar under påverkan av solvärme och ger vika för nästa del av den kalla kylvätskan (+)

Efter att ha analyserat de tekniska egenskaperna hos samlare av olika typer och sammanfattat erfarenheterna av deras användning, beslutade vi att platta samlare är mer lämpade för de södra regionerna och rörformiga samlare för de norra regionerna. Speciellt väl beprövad under förhållanden med ett hårt klimat i installationen med Heat-pipe-systemet. De har en värmekapacitet även på molniga dagar och på natten, "matar" på en minimal mängd solljus.

Ett exempel på ett standardschema för anslutning av solfångare till pannutrustning: en pumpstation ger vattencirkulation, en styrenhet reglerar uppvärmningsprocessen

Öka effektiviteten av solcellsmoduler

Effektiviteten hos solsystem kan förbättras genom att använda en av följande metoder:

1. Ändra placeringen av moduler. Ibland, för att öka effektiviteten, räcker det att korrekt placera modulerna i förhållande till riktningsvektorn för solens strålar. Detta kräver vanligtvis att alla moduler distribueras söderut. Om dagen i regionen är lång kan man även använda ytorna riktade mot den östra och västra sidan – det finns också tillräckligt med ljus som omvandlas till energi.
2. Ändra lutningsvinkeln. Dokumentationen för modulerna anger alltid den rekommenderade lutningsvinkeln vid vilken systemets effektivitet blir maximal. I praktiken kan detta värde variera avsevärt beroende på geografiskt läge och andra individuella egenskaper.
3. Välja en plats för installation. Oftast installeras solcellsmoduler på taket av en byggnad - detta är det enklaste, mest prisvärda och uppenbara alternativet, men inte det mest effektiva. Det bästa man kan göra är att förbereda en vridbar bas i förväg och installera panelerna på den så att enheterna följer solens strålar när de rör sig.

Den sista punkten förtjänar särskild uppmärksamhet. Naturligtvis är moduler installerade på taket inte värdelösa - trots allt finns det inga hinder för solens strålar i det här fallet, så de når enkelt enheten och omvandlas till den nödvändiga typen av energi.

Problemet är att arrangemanget av moduler vinkelrätt mot solens strålar har maximal effektivitet under en kort tidsperiod.

Roterande enheter som spårar strålarnas nuvarande riktning gör att du kan bli av med sådana problem. Det är sant att sådana enheter också har negativa sidor - i synnerhet talar vi om den extremt höga kostnaden för roterande system. Dessutom, i vissa fall, påverkar förvärvet av sådan utrustning inte systemets effektivitet på något sätt - till exempel om klimatförhållandena inte beaktades ordentligt. Kostnaderna i detta fall kommer att vara helt olämpliga.

Enligt ungefärliga beräkningar måste deras antal vara minst åtta för att de roterande elementen ska löna sig. Naturligtvis kan du använda ett mindre antal moduler (cirka 3-4), men de kommer att vara ett lönsamt köp endast om du ansluter dem direkt till vattenpumpen, i andra fall kommer effektivitetsökningen att vara obetydlig.

Beräkning av energieffektiviteten för solpaneler

När du beräknar den erforderliga arean av solpaneler, måste det tas med i beräkningen att en kvadratmeter av sådan utrustning ger cirka 120 watt till ditt nätverk. Gå nu runt ditt hus och uppskatta hur mycket kraft dina elektriska hushållsapparater och utrustning har. Det skulle också vara rimligt att uppskatta hur mycket energibesparingar som kan uppnås genom att ersätta vissa enheter med energieffektiva. Efter det kan du börja beräkna det erforderliga antalet och arean av solpaneler, och försöka ta hänsyn till tiden för solaktivitet i ditt område.

Uppvärmning av ett privat hus från solenergi

Förutom att generera el från solenergi kan vår armatur mycket väl värma ditt hem. Naturligtvis kan du använda det enklaste sättet och koppla elvärmesystemet till solpaneler. Men troligtvis kommer det att vara ganska ineffektivt, särskilt med tanke på det inte särskilt stora antalet soliga dagar per år på våra breddgrader.

Det skulle vara bäst att kombinera ett system för att generera el med hjälp av solpaneler och ett autonomt värmesystem baserat på att värma upp vätskan med solvärme, som sedan kommer in i ditt hems värmeradiatorer.

Så fungerar solvärme

Värmekollektorerna kommer att vara nyckelelementet i ett sådant autonomt solvärmesystem. Dessa är specialiserade enheter som med minimala förluster överför solstrålningsenergi till ett kylmedel, som kan vara vatten eller ett speciellt frostskyddsmedel.

solvärmarkrets

En viktig fördel med ett sådant högteknologiskt tillvägagångssätt är att ett sådant system kommer att fungera effektivt även under de mest svåra klimatförhållandena, dess effektivitet minskar inte ens vid låga negativa utomhustemperaturer.

Sådana system, även kallade solfångare, har visat sig, till exempel i de norra delarna av Kina - i områden med ett mycket hårt klimat. Dessutom installeras de i dessa regioner även i flerbostadshus.

Efter uppvärmning i kollektorn kommer kylvätskan vanligtvis in i lagringstanken, som är utrustad med utmärkt värmeisolering. Temperaturen på vätskan i en sådan tank bibehålls under ganska lång tid.Om vanligt kranvatten används som värmebärare, kan en sådan vätska förutom uppvärmning även användas för hushållsändamål, till exempel för att diska eller diska.

Normer och krav för autonom uppvärmning

Innan du designar en värmestruktur är det nödvändigt att titta på SNiP 2.04.05-91, som anger de grundläggande kraven för rör, värmare och ventiler.

Allmänna normer går ut på att säkerställa att huset har ett bekvämt mikroklimat för människorna som bor i det, för att korrekt utrusta värmesystemet, efter att tidigare ha utarbetat och godkänt projektet.

Många krav formuleras i form av rekommendationer i SNiP 31-02, som reglerar reglerna för byggande av småhus och deras tillhandahållande av kommunikationer.

Separat anges bestämmelser relaterade till temperatur:

• parametrarna för kylvätskan i rören bör inte överstiga + 90ºС;
• optimala indikatorer är inom + 60-80ºС;
• temperaturen på den yttre ytan av värmeanordningar som är placerade i zonen för direkt åtkomst bör inte överstiga 70ºС.

Rörledningar av värmesystem rekommenderas att vara gjorda av mässing, koppar, stålrör. Den privata sektorn använder huvudsakligen polymer- och metall-plaströrprodukter som är godkända för användning i byggbranschen.

Rörledningar för vattenvärmekretsar läggs oftast på ett öppet sätt. Dold läggning är tillåten vid installation av "varma golv"

Metoden för att lägga värmerörledningen kan vara:

• öppna. Det handlar om att lägga på byggnadskonstruktioner med infästning med klämmor och klämmor. Det är tillåtet när man bygger kretsar från metallrör.Användning av polymeranaloger är tillåten om deras skador från termisk eller mekanisk påverkan är utesluten.
• Dold. Det handlar om att lägga rörledningar i strober eller kanaler valda i byggnadskonstruktioner, i golvlister eller bakom skyddande och dekorativa skärmar. Monolitisk kontur är tillåten i byggnader konstruerade för minst 20 års drift och med en livslängd på rör på minst 40 år.

Prioriteten är den öppna metoden för läggning, eftersom utformningen av rörledningsvägen bör ge fri tillgång till alla delar av systemet för reparation eller utbyte.

Rör är dolda i sällsynta fall, endast när en sådan lösning dikteras av teknisk, hygienisk eller konstruktiv nödvändighet, till exempel när du installerar "varma golv" i en betongmassa.

När man lägger rörledningen av system med naturlig rörelse av kylvätskan är det nödvändigt att observera en lutning på 0,002 - 0,003. Rörledningar av pumpsystem, inuti vilka kylvätskan rör sig med en hastighet av minst 0,25 m/s, behöver inte ge sluttningar

Vid öppen läggning av huvudledningen måste sektionerna som korsar ouppvärmda lokaler förses med värmeisolering som motsvarar klimatdata för byggområdet.

Autonoma värmerörledningar med en naturlig cirkulationstyp måste installeras i kylvätskerörelsens riktning, så att det uppvärmda vattnet når batterierna genom gravitationen och efter kylning rör sig längs returledningen till pannan på samma sätt. Elnätet till pumpsystem byggs utan lutning, eftersom. det är inte nödvändigt.

Användningen av olika typer av expansionstankar är föreskriven:

• öppen, som används för system med både pumpning och naturlig kraft, bör installeras ovanför huvudstigaren;
• slutna membrananordningar, som uteslutande används i forcerade system, installeras på returledningen framför pannan.

Expansionstankar är utformade för att kompensera för den termiska expansionen av vätskan när den värms upp. De behövs för att släppa ut överskott i avloppet eller corny på gatan, som är fallet med de enklaste öppna alternativen. Slutna kapslar är mer praktiska, eftersom de inte kräver mänskligt ingripande för att justera trycket i systemet, men dyrare.

En expansionstank av öppen typ är installerad på systemets högsta punkt. Förutom att tillhandahålla en reserv för att expandera vätskan, är den också anförtrodd uppgiften att avlägsna luft. Stängda tankar placeras framför pannan, luftventiler och separatorer används för att avlägsna luft

Vid val av avstängningsventiler ges företräde åt kulventiler, vid val av pumpenhet - utrustning med ett tryck på upp till 30 kPa och en kapacitet på upp till 3,0 m3 / h.

Budgetöppningsvarianter måste fyllas på med jämna mellanrum på grund av vätskans standardvittring. Under deras installation är det nödvändigt att avsevärt stärka vindsgolvet och isolera vinden.

Radiatorer och konvektorer rekommenderas att monteras under fönster, på platser som är lämpliga för underhåll. Värmeelementens roll i badrum eller badrum kan spelas av handdukstorkar anslutna till värmekommunikation

Värmeansamling i hett berg, betong, småsten etc.

Vatten har en av de högsta värmekapaciteterna - 4,2 J / cm3 * K, medan betong bara har en tredjedel av detta värde. Betong däremot kan värmas upp till mycket högre temperaturer på 1200C genom till exempel elvärme och har därmed en mycket högre total kapacitet. Enligt exemplet nedan kan en isolerad kub med en diameter på cirka 2,8 m kunna ge tillräckligt med lagrad värme för en bostad för att möta 50 % av värmebehovet. I princip skulle detta kunna användas för att lagra överskott av vind- eller solcellsvärmeenergi på grund av eluppvärmningens förmåga att nå höga temperaturer.

På länsnivå väckte projektet Wiggenhausen-Süd i den tyska staden Friedrichshafen internationell uppmärksamhet. Detta är en 12 000 m3 (420 000 cu.ft.) värmelagringsenhet i armerad betong ansluten till ett 46 000 m2 (46 000 sq. ft.) solfångarkomplex som tillhandahåller hälften av varmvatten- och värmebehovet för 570 hem.

Siemens bygger en värmelagringsanläggning nära Hamburg med en kapacitet på 36 MWh, bestående av basalt uppvärmd till 600C och genererar 1,5 MW effekt. Ett liknande system planeras för byggnation i den danska staden Sorø, där 41-58% av den lagrade värmen med en kapacitet på 18 MWh kommer att överföras till stadens fjärrvärme och 30-41% som el.

ft.), täcker hälften av behovet av varmvatten och uppvärmning för 570 bostäder. Siemens bygger en värmelagringsanläggning nära Hamburg med en kapacitet på 36 MWh, bestående av basalt uppvärmd till 600C och genererar 1,5 MW effekt.Ett liknande system planeras för byggnation i den danska staden Sorø, där 41-58% av den lagrade värmen med en kapacitet på 18 MWh kommer att överföras till stadens fjärrvärme och 30-41% som el.

Grundläggande information om hemmagjorda solfångare

Professionella enheter har en effektivitet på cirka 80-85%, men du måste ta hänsyn till det faktum att de är ganska dyra, och nästan alla har råd att köpa material för att montera en hemmagjord samlare.

I detta avseende beror allt på designfunktionerna, som bestäms och beräknas individuellt.

Montering av enheten kräver inte svåra att använda och svåråtkomliga verktyg och dyra material.

solfångare

Solfångare DIY-verktyg

1. Perforator.
2. Elektrisk borr.
3. En hammare.
4. Bågfil.

Det finns flera varianter av den övervägda designen. De skiljer sig från varandra i effektivitet och slutkostnad. Under alla omständigheter kommer en hemmagjord enhet att kosta en storleksordning billigare än en fabriksmodell med liknande egenskaper.

Ett av de bästa alternativen är en vakuumsolfångare. Detta är det mest budgetmässiga och enklaste alternativet i dess genomförande.