Memanaskan rumah persendirian dengan panel solar: gambar rajah dan peranti

Sebab-sebab populariti sumber tenaga alternatif agak difahami: terdapat peluang untuk menjimatkan bahan api dan menjadikan impian sistem sokongan hidup mesra alam menjadi kenyataan. Dengan mahir menggunakan tenaga matahari, angin dan air, anda boleh mengubah rumah desa biasa menjadi rumah eko moden.

Kami akan memberitahu anda cara memasang pemanasan solar di rumah persendirian, dan kami akan menganalisis dengan anda betapa menguntungkannya. Untuk menyelesaikan isu penggunaan tenaga siang hari secara menyeluruh, kami telah menerangkan secara terperinci semua pilihan popular yang telah menerima aplikasi praktikal dan ulasan pengguna yang positif.

Dengan mengambil kira cadangan kami, anda boleh membina sistem suria yang berkesan untuk rumah musim panas atau rumah desa. Untuk menjadikan bahan sukar lebih mudah difahami, kami telah menambah maklumat dengan gambar rajah visual, ilustrasi dan tutorial video.

Cara-cara menggunakan tenaga suria

Kaedah permohonan tenaga badan angkasa tidak tergolong dalam teknologi inovatif; haba suria telah digunakan untuk masa yang lama dan sangat berjaya. Walau bagaimanapun, ini terpakai terutamanya untuk Australia, beberapa negara di Eropah, Amerika dan kawasan selatan, di mana tenaga alternatif boleh diperolehi sepanjang tahun.

Sesetengah wilayah utara kekurangan sinaran semula jadi, jadi ia digunakan sebagai pilihan tambahan atau sandaran.

Perantara antara sinar matahari dan mekanisme penjanaan tenaga ialah panel solar atau pengumpul, yang berbeza dalam kedua-dua tujuan dan reka bentuk.

Bateri mengumpul tenaga suria dan membolehkannya digunakan untuk menghidupkan peralatan elektrik isi rumah. Ia adalah panel dengan fotosel di satu sisi dan mekanisme penguncian di sisi yang lain. Anda boleh mencuba dan memasang sendiri bateri, tetapi lebih mudah untuk membeli elemen siap pakai - pilihannya agak luas.

Sistem suria (pengumpul suria) adalah sebahagian daripada sistem pemanasan rumah. Kotak berpenebat haba yang besar dengan bahan penyejuk, seperti bateri, dipasang pada panel yang dinaikkan menghadap matahari atau cerun bumbung.

Adalah satu kesilapan untuk mempercayai bahawa benar-benar semua wilayah utara menerima lebih sedikit haba semulajadi daripada kawasan selatan. Katakan terdapat lebih banyak hari cerah di Chukotka atau tengah Kanada daripada di Great Britain yang terletak di selatan

Untuk meningkatkan kecekapan, panel diletakkan pada mekanisme dinamik yang mengingatkan sistem penjejakan - mereka berputar mengikut pergerakan matahari. Proses penukaran tenaga berlaku dalam tiub yang terletak di dalam kotak.

Perbezaan utama antara sistem suria dan panel solar ialah bekas memanaskan penyejuk, dan yang terakhir mengumpul elektrik. Adalah mungkin untuk memanaskan bilik menggunakan fotosel, tetapi skema reka bentuk tidak rasional dan hanya sesuai untuk kawasan yang terdapat sekurang-kurangnya 200 hari cerah setahun.

Gambar rajah sistem pemanasan dengan pengumpul suria disambungkan ke dandang dan sumber elektrik sandaran (contohnya, dandang gas) yang menggunakan bahan api tradisional (+)

Kebaikan dan keburukan sistem pemanasan alternatif

Tidak banyak kelebihan sistem pemanasan solar, tetapi masing-masing adalah penting dan boleh menjadi sebab untuk eksperimen peribadi:

• Faedah alam sekitar. Ini adalah sumber haba bersih yang selamat untuk penghuni rumah dan persekitaran sekeliling serta tidak memerlukan penggunaan bahan api jenis tradisional.
• Autonomi. Pemilik sistem benar-benar bebas daripada harga tenaga dan keadaan ekonomi di negara ini.
• Jimat. Dengan mengekalkan sistem pemanasan tradisional, ia menjadi mungkin untuk mengurangkan kos membayar bekalan air panas.
• Ketersediaan awam. Untuk memasang sistem solar, anda tidak memerlukan kebenaran daripada pihak berkuasa kerajaan.

Tetapi terdapat juga saat-saat yang tidak menyenangkan yang boleh merosakkan gambaran keseluruhan. Sebagai contoh, menentukan kecekapan sistem akan memerlukan tempoh yang panjang - sekurang-kurangnya 3 tahun (dengan syarat terdapat tenaga suria yang mencukupi dan ia digunakan secara aktif).

Memasang modul solar sahaja memerlukan pelaburan yang besar: panel silikon termurah akan menelan kos sekurang-kurangnya 2,200 rubel. setiap keping, dan unsur enam diod polihabluran kategori pertama - sehingga 17,000 setiap keping. Pengiraan kos 30 modul agak mudah (+)

Pengguna perhatikan kelemahan berikut:

• harga tinggi untuk peralatan yang diperlukan untuk menjalankan sistem;
• pergantungan langsung jumlah haba yang dihasilkan pada lokasi geografi dan cuaca;
• kehadiran wajib sumber sandaran, sebagai contoh, dandang gas (dalam amalan, sistem suria selalunya sandaran).

Untuk mencapai pulangan yang lebih besar, anda perlu sentiasa memantau kebolehkhidmatan pengumpul, membersihkannya daripada serpihan dan melindungi mereka daripada pembentukan ais semasa fros. Jika suhu sering turun di bawah 0ºC, anda perlu menjaga penebat haba tambahan bukan sahaja unsur-unsur sistem suria, tetapi juga rumah secara keseluruhan.

Tenaga suria untuk pemanasan

Tujuan utama sel fotovoltaik simpanan tenaga adalah untuk membekalkan elektrik ke rumah. Untuk memasukkannya ke dalam rajah peranti sistem pemanasan dan untuk mencapai fungsi optimum, adalah perlu untuk memasang litar dengan tangki simpanan.

Di dalamnya air akan dipanaskan, yang, setelah mencapai suhu tertentu, akan mengisi paip dan radiator di dalam bilik yang memerlukan pemanasan (ruang tamu, bilik mandi).

Sistem yang dikuasakan oleh tenaga suria, dengan tangki litar dua yang mengatur pemanasan dan bekalan air panas dalam dua arah: ke radiator pemanasan dan ke titik pengedaran (+)

Mari cuba menganalisis ciri reka bentuk panel solar dan menentukan peranan potensi mereka dalam sistem pemanasan.

Prinsip operasi panel dengan fotosel

Terdapat tiga jenis elemen biasa untuk panel solar:

• Monocrystalline. Ini adalah wafer nipis silikon paling tulen, dipotong daripada kristal yang ditanam dalam keadaan buatan. Varieti yang paling produktif dengan kecekapan kira-kira 17-18%. Suhu optimum untuk operasi adalah dari 5 ºС hingga 25 ºС.

• Polihabluran. Diperbuat daripada wafer yang diperoleh dengan penyejukan beransur-ansur cair silikon. Teknologi untuk pengeluaran mereka adalah kurang intensif buruh, tetapi kecekapan unsur fotovoltaik yang diperbuat daripada polihabluran jauh lebih rendah - tidak lebih daripada 12%.

• Amorfus. Mereka adalah filem. Dihasilkan oleh kaedah fasa penyejatan, akibatnya silikon dalam bentuk filem nipis didepositkan pada asas polimer yang fleksibel. Kaedah pengeluaran termurah digabungkan dengan produktiviti yang rendah, dianggarkan sehingga 7%.

Untuk pemasangan sistem pemanasan autonomi di kawasan utara, pilihan yang paling sesuai dipertimbangkan bateri fotovoltaik, dipasang daripada unsur monohabluran. Walau bagaimanapun, bateri dengan modul amorf lebih mudah dipasang, praktikalnya tidak memerlukan asas dan jauh lebih murah.

Modul monohablur terdiri daripada elemen bersiri yang digabungkan menjadi modul. Beberapa modul membentuk bateri solar.Permukaan gelap sistem fotovoltan suria mengoptimumkan penyerapan sinaran suria

Tugas unsur luar adalah untuk menyerap dan mengubah pancaran matahari. Tenaga yang dibebaskan pergi lebih jauh dan tertumpu di dalam tangki simpanan. Elemen kecil menghasilkan kira-kira 100-250 W, dan panel pasang siap 25-30 m² membekalkan elektrik ke rumah kecil. Memasang sistem pemanasan akan memerlukan 2-3 kali lebih banyak tenaga.

Inverter bertindak sebagai penukar arus terus daripada "pengeluaran" suria kepada elektrik, kerana arus ulang alik diperlukan untuk pengendalian peralatan elektrik dan lampu rumah.

Jika kita bercakap secara khusus mengenai sistem pemanasan, dandang elektrik untuk memanaskan air juga berjalan pada arus ulang-alik. Untuk memberikan cahaya ke rumah anda pada waktu malam, anda memerlukan bateri yang menyimpan bekalan siang hari.

Modul penyongsang dipasang di tempat yang mudah untuk penyelenggaraan, walaupun ia tidak memerlukan kawalan berterusan dan beroperasi dalam mod automatik (+)

Kecekapan menggunakan fotosel

Paling mudah untuk dibeli pengumpul suria dan gunakan salah satu skim mudah yang telah terbukti selama ini. Walau bagaimanapun, keadaan kadangkala menentukan keadaan mereka sendiri. Katakan anda mempunyai sistem penjana solar yang berfungsi dengan baik, tetapi buat masa ini ia hanya berfungsi untuk membekalkan elektrik dan membekalkan air panas ke rumah anda.

Adalah jelas bahawa membeli peralatan baru tidak menguntungkan, jadi lebih mudah untuk meningkatkan kuasa dengan membeli sejumlah penukar fotoelektrik tertentu. Pilihan bajet - panel silikon dengan produktiviti sehingga 23-25%.

Ia adalah perlu untuk menyambungkan peranti pemanasan yang berjalan pada elektrik ke sumber semasa.Pilihan sejagat ialah dandang yang dilengkapi dengan pendawaian pengedaran.

Unsur filem polimer adalah kurang biasa di pasaran Rusia daripada analog silikon mono- dan polihabluran. Mereka mudah dipasang, tetapi mempunyai kecekapan rendah - hanya 6%

Jika bekalan elektrik disusun dengan betul, ia sepatutnya mencukupi untuk bekalan air panas dan pemanasan. Terdapat contoh apabila rumah itu disediakan sepenuhnya dengan haba - ia boleh dikenali oleh bumbung, hampir sepenuhnya ditutup dengan panel.

Kadang-kadang perlu untuk mendirikan struktur berdiri bebas khas jika kawasan bumbung tidak mencukupi. Ternyata untuk meningkatkan kuasa, ruang kosong tambahan diperlukan.

Malah pengiraan yang paling teliti tidak akan membantu anda menentukan jumlah sebenar tenaga berpotensi dan dengan cepat mencipta sistem yang berkesan dan berfungsi dengan baik. Hakikatnya ialah dalam amalan halangan timbul, rupa yang agak sukar untuk diramalkan.

Berikut adalah beberapa faktor:

• Ketidakkonsistenan cuaca. Bilangan tepat hari cerah tidak diketahui walaupun di kawasan selatan. Hampir mustahil untuk meramalkan bilangan mereka dengan pasti di kawasan utara.
• Ketidakteraturan penerimaan elektrik. Sebagai contoh, di kawasan utara terdapat waktu siang yang singkat pada musim sejuk, jadi banyak tenaga suria kitar semula dibelanjakan untuk pencahayaan. Di samping itu, keamatan sinaran suria pada musim sejuk berkurangan dengan ketara.
• Kerosakan berkala. Seperti semua sistem teknikal, panel solar boleh gagal dari semasa ke semasa disebabkan oleh kerosakan pada elemen individu, sambungan kontrak, permukaan pelindung, dsb.

Akibatnya, anda boleh mengetahui tentang keberkesanan hanya selepas tempoh masa tertentu, sekurang-kurangnya selepas setahun. Ia mungkin perlu untuk menambah bilangan fotosel atau bateri, pertimbangkan penebat haba tambahan rumah, dan mengurangkan kawasan yang dipanaskan. Katakan bahawa di wilayah utara Jerman, untuk menjimatkan wang, bilik tidur sering tidak dipanaskan sama sekali.

Penyelenggaraan fotosel yang dipasang tidak memerlukan kemahiran khas dan terdiri daripada pembersihan biasa: mengeluarkan salji pada musim sejuk dan serpihan dalam tempoh panas, mencuci permukaan kaca dengan air dari hos

Gambar rajah pemasangan loji kuasa rumah

Cara paling mudah pemasangan penjana solar – menghubungi syarikat yang menjual komponen sistem dan menawarkan perkhidmatan pemasangan. Kebaikan - projek profesional dengan mengambil kira ciri individu, jaminan untuk semua produk dan pemasangan, tolak - kos tinggi.

Jika anda mempunyai pengalaman yang berkaitan, anda boleh memasang stesen janakuasa mini secara bebas dengan panel solar untuk memanaskan rumah persendirian.

Yang paling berkesan dianggap sebagai skema hibrid untuk reka bentuk sistem udara-solar, di mana fotosel digunakan untuk menjana tenaga, pengumpul untuk memanaskan air, dan penjana angin tambahan dipasang. Ia boleh digantikan dengan sumber bahan api sandaran (+)

Semua bahagian untuk memasang sistem pemanasan dijual di kedai khusus.

Anda mesti membeli komponen berikut:

• satu set modul solar silikon atau filem;
• bateri boleh dicas semula yang menyimpan tenaga;
• pengawal cas yang mengawal proses mengecas dan menyahcas bateri;
• penyongsang yang menukarkan arus terus kepada arus ulang alik;
• set kabel penyambung.

Adalah wajar bahawa bateri adalah sama (dengan mengambil kira jenama, kapasiti dan juga kelompok) dan dapat menyimpan tenaga selama 3-4 hari. Tempoh operasi mereka bergantung pada suhu bilik - dalam keadaan sejuk mereka cepat dilepaskan. Jika penggunaan harian ialah 2400 Wh, bateri dengan jumlah kapasiti sekurang-kurangnya 1000 Ah diperlukan.

Apabila menggunakan bateri kereta, ingat bahawa kecekapan maksimumnya ialah 70-75% (hayat perkhidmatan - 3 tahun), peranti khas untuk sistem solar mempunyai prestasi terbaik - sehingga 85% (hayat perkhidmatan - 10 tahun). Sesetengah tenaga hilang semasa penyimpanan dan penukaran

Kualiti arus yang dihasilkan oleh sinusoidal penyongsang untuk sistem suria, lebih tinggi daripada penunjuk semasa daripada rangkaian berpusat. Ciri khas peralatan ialah penyegerakan fasa voltan, di mana peralihan dari 12 V ke 220 V dijalankan tanpa gangguan dalam fungsi peralatan elektrik rumah.

Kuasa penyongsang – dari 250 W hingga 6000 W dan ke atas. Anda boleh meningkatkan kuasa output dengan menyambungkan beberapa peranti secara selari. Contohnya, 3 x 3000 W = 9000 W (+)

Selepas memasang semua elemen sistem suria, perlu menyambungkan tangki elektrik yang memanaskan air ke penyongsang, dan ke tangki, seterusnya, saluran paip pemanasan.

Sistem pemanasan pengumpul

Kecekapan dan pulangan terbesar boleh dicapai dengan memasang pengumpul dan bukannya modul solar - pemasangan luaran di mana air dipanaskan di bawah pengaruh sinaran suria. Sistem sedemikian lebih logik dan semula jadi, kerana ia tidak memerlukan pemanasan penyejuk oleh peranti lain.

Mari kita pertimbangkan reka bentuk dan prinsip operasi dua jenis peranti utama: rata dan tiub.

Versi rata untuk pengeluaran sendiri

Reka bentuk pemasangan rata adalah sangat mudah sehingga tukang berpengalaman memasang analog kraftangan dengan tangan mereka sendiri, membeli beberapa bahagian di kedai khusus, dan membina beberapa daripada bahan sekerap.

Di dalam kotak bertebat keluli atau aluminium terdapat plat yang menyerap haba matahari. Selalunya ia disalut dengan lapisan krom hitam. Penyerap haba dilindungi di bahagian atas dengan penutup lutsinar yang tertutup.

Pemanasan air berlaku dalam tiub yang diletakkan di dalam ular dan disambungkan ke plat. Air atau antibeku memasuki kotak melalui paip masuk, panas di dalam tiub dan bergerak ke saluran keluar - ke paip keluar.

Transmisi cahaya penutup dijelaskan dengan penggunaan bahan lutsinar - kaca atau plastik tahan lama (contohnya, polikarbonat). Untuk mengelakkan sinaran matahari daripada dipantulkan, permukaan kaca atau plastik dilapisi (+)

Terdapat dua jenis sambungan, satu paip dan dua paip; tiada perbezaan asas dalam pilihan. Tetapi terdapat perbezaan besar dalam cara penyejuk akan dibekalkan kepada pengumpul - graviti atau menggunakan pam. Pilihan pertama dianggap tidak berkesan kerana kelajuan pergerakan air yang rendah; mengikut prinsip pemanasan, ia menyerupai bekas untuk mandi musim panas.

Fungsi pilihan kedua berlaku kerana sambungan pam edaran, yang membekalkan penyejuk secara paksa. Sumber tenaga untuk mengendalikan peralatan pengepaman boleh menjadi sistem kuasa solar.

Suhu penyejuk apabila dipanaskan oleh pengumpul suria mencapai 45-60 ºС, di alur keluar nilai maksimum ialah 35-40 ºС. Untuk meningkatkan kecekapan sistem pemanasan, "lantai hangat" digunakan bersama-sama dengan radiator (+)

Pengumpul tiub - penyelesaian untuk kawasan utara

Prinsip umum operasi mengingatkan fungsi analog rata, tetapi dengan satu perbezaan - tiub pertukaran haba dengan penyejuk terletak di dalam kelalang kaca. Tiub itu sendiri boleh menjadi bulu, dimeterai pada satu sisi dan menyerupai bulu dalam penampilan, dan sepaksi (vakum), dimasukkan ke dalam satu sama lain dan dimeterai pada kedua-dua belah pihak.

Penukar haba juga berbeza:

• sistem untuk menukar tenaga suria kepada tenaga haba Paip-panas;
• tiub pemindahan penyejuk jenis U biasa.

Jenis penukar haba kedua dianggap lebih cekap, tetapi tidak cukup popular kerana kos pembaikan: jika satu tiub gagal, keseluruhan bahagian perlu diganti.

Paip Haba bukan sebahagian daripada keseluruhan segmen, jadi ia boleh ditukar dalam 2-3 minit. Elemen sepaksi yang gagal boleh dibaiki dengan hanya menanggalkan palam dan menggantikan saluran yang rosak.

Gambar rajah yang menerangkan proses pemanasan kitaran di dalam tiub vakum: cecair sejuk, di bawah pengaruh haba suria, memanas dan menyejat, memberi laluan kepada bahagian penyejuk sejuk (+) seterusnya

Selepas menganalisis ciri teknikal pelbagai jenis pengumpul dan meringkaskan pengalaman penggunaannya, kami memutuskan bahawa pengumpul plat rata lebih sesuai untuk kawasan selatan, dan pengumpul tiub lebih sesuai untuk wilayah utara. Pemasangan dengan sistem paip Haba telah membuktikan dirinya terutamanya dalam iklim yang keras.Mereka mempunyai keupayaan memanaskan walaupun pada hari mendung dan pada waktu malam, "menyusu" pada jumlah cahaya matahari yang minimum.

Contoh rajah piawai untuk menyambungkan pengumpul suria kepada peralatan dandang: stesen pam mengedarkan air, pengawal mengawal proses pemanasan

Kaedah untuk meningkatkan produktiviti

Biasanya, selepas bereksperimen dengan sebilangan kecil modul solar, pemilik rumah persendirian pergi lebih jauh dan memperbaiki sistem dalam pelbagai cara.

Cara paling mudah adalah dengan menambah bilangan modul yang terlibat, oleh itu, menarik ruang tambahan untuk menempatkannya dan membeli peralatan berkaitan yang lebih berkuasa

Apa yang perlu dilakukan jika terdapat kekurangan ruang kosong? Berikut ialah beberapa cadangan untuk meningkatkan kecekapan stesen suria (dengan fotosel atau pengumpul):

• Menukar orientasi modul. Elemen bergerak berbanding kedudukan matahari. Ringkasnya, memasang sebahagian besar panel di sebelah selatan. Semasa waktu siang yang panjang, ia juga optimum untuk menggunakan permukaan yang menghadap ke timur dan barat.

• Pelarasan sudut kecondongan. Pengilang biasanya menunjukkan sudut mana yang paling disukai (contohnya, 45º), tetapi kadangkala semasa pemasangan adalah perlu untuk membuat pelarasan dengan mengambil kira latitud geografi.

• Pilihan lokasi pemasangan yang betul. Bumbungnya sesuai kerana ia selalunya merupakan satah tertinggi dan tidak dikaburkan oleh objek lain (contohnya, pokok taman). Tetapi terdapat kawasan yang lebih sesuai - peranti pengesan matahari berputar.

Apabila unsur-unsur diletakkan berserenjang dengan sinaran matahari, sistem ini berfungsi dengan lebih cekap, tetapi pada permukaan yang stabil (contohnya, bumbung) ini hanya boleh dilakukan untuk jangka masa yang singkat. Untuk meningkatkan ini, peranti pengesan praktikal telah dicipta.

Mekanisme penjejakan ialah platform dinamik yang berputar dengan satahnya mengikut matahari. Terima kasih kepada mereka, produktiviti penjana meningkat kira-kira 35-40% pada musim panas, dan sebanyak 10-12% pada musim sejuk.

Kelemahan besar peranti pengesan ialah kosnya yang tinggi. Dalam sesetengah kes, ia tidak membuahkan hasil, jadi tidak ada gunanya melabur dalam mekanisme yang tidak berguna.

Dianggarkan bahawa 8 panel ialah bilangan minimum di mana kos akan dibenarkan dari semasa ke semasa. Anda boleh menggunakan 3-4 modul, tetapi di bawah satu syarat: jika ia disambungkan terus ke pam air, memintas bateri.

Pada hari yang lain, Tesla Motors mengumumkan penciptaan jenis bumbung baharu - dengan bersepadu panel solar. Elon Musk berkata bahawa bumbung yang diubah suai akan lebih murah daripada bumbung konvensional dengan pengumpul atau modul dipasang di atasnya.

Kesimpulan dan video berguna mengenai topik ini

Video tematik akan membantu anda membayangkan dengan lebih baik reka bentuk stesen suria rumah dan akan mendedahkan beberapa rahsia memasang peralatan.

Video #1. Maklumat teknikal yang tersedia mengenai panel solar dan pengawal cas:

Video #2. Pengalaman berguna menggunakan panel solar di rantau Moscow:

Video #3. Contoh stesen solar yang berjaya beroperasi, dipasang sepenuhnya secara bebas, menyediakan kedua-dua bekalan air panas dan pemanasan rumah:

Seperti yang anda lihat, sistem pemanasan solar adalah fenomena yang sangat nyata yang boleh anda laksanakan sendiri. Bidang kaedah alternatif untuk mendapatkan tenaga sentiasa berkembang, mungkin esok anda akan mendengar tentang penemuan baru.

Kami menjemput anda untuk mengulas secara aktif mengenai bahan tersebut. Anda boleh menyatakan sikap anda terhadap "tenaga hijau", berkongsi pengalaman anda dalam memasang sistem panel solar, dan memberitahu anda perkara-perkara kecil yang diketahui dalam blok yang terletak di bawah.