Důvody popularity alternativních zdrojů energie jsou zcela pochopitelné: existuje možnost ušetřit na pohonných hmotách a realizovat sny o systémech na podporu života šetrných k životnímu prostředí. Zručně využívající energii slunce, větru a vody můžete z obyčejného venkovského domu udělat moderní ekologický dům.
Řekneme vám, jak vybavit solární vytápění v soukromém domě, společně s vámi analyzujeme, jak je to rentabilní. Abychom důkladně pokryli problémy s využitím energie denního světla, podrobně jsme popsali všechny oblíbené možnosti, které získaly praktickou aplikaci a pozitivní zpětnou vazbu od uživatelů.
Na základě našich doporučení můžete postavit efektivní solární systém pro letní nebo venkovský dům. Abychom usnadnili vnímání obtížného materiálu, doplnili jsme informace vizuálními diagramy, ilustracemi a video průvodci.
Způsoby využití sluneční energie
Metody aplikace energie nebeského těla nejsou inovativní technologie, sluneční teplo se používá dlouhou dobu a velmi úspěšně. To se však týká hlavně Austrálie, některých zemí Evropy, Ameriky a jižních regionů, kde lze v průběhu roku získat alternativní energii.
Některé severní regiony mají nedostatek přirozeného záření, takže se používá jako doplňková nebo záložní varianta.
Galerie Obrázků
Foto z
Solární panely - jeden ze způsobů, jak získat téměř volnou energii emitovanou nebeským tělesem
Vybudování autonomní solární elektrárny je vhodné v regionech s velkým počtem slunečných dnů, které nejsou spojeny s průměrnou roční teplotou
Autonomní solární systémy se nacházejí hlavně na střechách nízkopodlažních budov a v oblastech bez stromů
Během mrazů dodávají solární systémy energii pro ohřev vzduchu, páry nebo vody, v létě poskytují ohřátou vodu
Solární elektrárny jsou zelené, ekologické a nepřetržitě obnovitelné typy výroby energie
Dosud je účinnost solárních elektráren příliš závislá na počtu slunečných dnů. Je to výhodné pouze v jižních zeměpisných šířkách. Ve středním pruhu a na severu může sloužit pouze jako rezervní zdroj
Solární panely na jihu zemí SNS budou moci poskytnout venkovskému domu elektřinu, horkou vodu a chladicí kapalinu pro topné okruhy
Solární systémy, i když se používají jako záložní zdroj energie, přinášejí poměrně vysoký ekonomický efekt a snižují zatížení hlavních možností výroby energie
Pasivní využití sluneční energie
Možnost instalace solárního panelu
Optimální uspořádání soukromé sluneční soustavy
Umístění solárního panelu podél okapu
Sluneční soustava na mírném svahu střechy
Solární elektrárna jako záložní zdroj
Provoz baterií v jižních oblastech zemí SNS
Skutečné přínosy sluneční soustavy v soukromém sektoru
Zprostředkovateli mezi slunečními paprsky a mechanismem výroby energie jsou solární panely nebo kolektory, které se liší svým účelem a konstrukcí.
Baterie akumulují energii slunce a umožňují jej použít k napájení domácích elektrických spotřebičů. Jsou to panely s fotobunkami na jedné straně a blokovacím mechanismem na straně druhé. Můžete experimentovat a sestavovat baterii sami, ale je snazší koupit hotové prvky - výběr je dostatečně široký.
Solární systémy (solární kolektory) jsou součástí topného systému domu. Velké izolované krabice s chladicí kapalinou a baterie jsou namontovány na vyvýšených štítech proti slunci nebo na svazích střechy.
Je chybou vzít v úvahu, že absolutně všechny severní oblasti přijímají mnohem méně přirozeného tepla než jižní oblasti. Předpokládejme, že v Čukotce nebo ve střední Kanadě je mnohem více slunečných dnů než na jihu Velké Británie
Pro zvýšení účinnosti jsou panely umístěny na dynamických mechanismech připomínajících sledovací systém - rotují po pohybu slunce. Proces přeměny energie probíhá v trubkách umístěných uvnitř krabic.
Hlavní rozdíl mezi solárními systémy a solárními panely spočívá v tom, že první teplo chladí, zatímco druhé akumuluje elektřinu. Místnost je možné vytápět pomocí fotobuněk, ale obvody zařízení jsou iracionální a vhodné pouze pro oblasti, kde je nejméně 200 slunečných dnů v roce.
Schéma topného systému se solárním kolektorem připojeným k kotli a záložním zdrojem elektřiny (například plynový kotel), s využitím tradičního paliva (+)
Výhody a nevýhody alternativního systému vytápění
Solární systém nemá mnoho výhod, ale každá z nich je významná a může se stát důvodem pro soukromé experimenty:
- Ekologické výhody. Je bezpečný pro obyvatele domu a okolní přírodu, čistý zdroj tepla, který nevyžaduje použití tradičních paliv.
- Autonomie. Majitelé systémů jsou naprosto nezávislí na cenách energie a hospodářské situaci v zemi.
- Ziskovost. Při zachování tradičního topného systému je možné snížit náklady na placení horké vody.
- Obecná dostupnost. K instalaci solárních systémů nepotřebujete povolení státních orgánů.
Existují však nepříjemné okamžiky, které mohou zničit celkový obraz. Například pro stanovení účinnosti systému bude vyžadovat dlouhé období - nejméně 3 roky (za předpokladu, že je dostatek sluneční energie a je aktivně využíváno).
Instalace pouze solárních modulů bude vyžadovat velké investice: nejlevnější křemíkové panely budou stát nejméně 2200 rublů. a polykrystalické šestidiodové prvky první kategorie - až 17000 kusů. Výpočet nákladů na 30 modulů je poměrně jednoduchý (+)
Uživatelé berou na vědomí následující nevýhody:
- vysoké ceny za vybavení potřebné k uvedení systému do provozu;
- přímá závislost množství vyrobeného tepla na zeměpisné poloze a počasí;
- Povinná dostupnost záložního zdroje, například plynového kotle (v praxi se solární systém často ukáže jako záložní).
Abyste dosáhli větších výnosů, musíte pravidelně monitorovat zdraví sběratelů, očistit je od zbytků a chránit je před vznikem ledových mrazů. Pokud teplota často klesne pod 0 ° C, musíte se postarat o další tepelnou izolaci nejen prvků sluneční soustavy, ale také domu jako celku.
Galerie Obrázků
Foto z
Solární panely na střeše venkovského domu
Montáž baterií letní sluneční soustavy
Venkovní vybavení solární elektrárny
Technická zařízení umístěná uvnitř domu
Solární energie pro vytápění
Hlavním účelem energeticky úsporných fotobuněk je dodávat elektřinu do domu. Aby bylo možné je zapojit do okruhu topného systému a dosáhnout optimálního fungování, je nutné sestavit obvod s akumulační nádrží.
V tom se voda ohřeje, která po dosažení určité teploty naplní potrubí a radiátory v místnostech vyžadujících vytápění (obývací pokoj, koupelna).
Solární systém s dvouokruhovou nádrží, který organizuje vytápění a horkou vodu ve dvou směrech: do topných těles a do analytických bodů (+)
Zkusme analyzovat konstrukční vlastnosti solárních panelů a určit jejich potenciální roli v topném systému.
Princip činnosti panelů s fotobuňkami
Pro solární panely existují tři běžné typy článků:
- Monokrystalický. Jsou to tenké desky nejčistšího křemíku vyříznutého z krystalu pěstovaného za umělých podmínek. Nejproduktivnější odrůda s účinností asi 17-18%. Optimální teplota pro provoz je od 5 ° do 25 °.
- Polykrystalický. Vyrobeno z destiček získaných postupným ochlazováním křemíkové taveniny. Technologie pro jejich výrobu jsou méně pracné, ale účinnost fotovoltaických článků vyrobených z polykrystalů je výrazně nižší - ne více než 12%.
- Amorfní. Jsou to filmy. Jsou vyráběny metodou odpařovací fáze, v důsledku čehož se křemík ve formě tenkého filmu nanáší na pružnou polymerovou bázi. Nejlevnější výrobní metoda je kombinována s nejnižší produkční rychlostí až 7%.
Pro instalaci autonomních topných systémů v severních oblastech jsou fotovoltaické baterie sestavené z monokrystalických článků považovány za nejvhodnější variantu. Baterie s amorfními moduly se však snadněji instalují, prakticky nevyžadují na základně a jsou mnohem levnější.
Monokrystalový modul se skládá ze sériově zapojených prvků kombinovaných do modulů. Několik modulů tvoří solární panel. Tmavý povrch fotovoltaických solárních systémů optimalizuje absorpci slunečního světla
Úkolem vnějších prvků je absorbovat a transformovat sluneční paprsky. Uvolněná energie pokračuje a je koncentrována v akumulačním akumulátoru. Malý prvek dává asi 100 - 250 wattů a prefabrikovaný panel o ploše 25–30 m² poskytuje elektřinu malému domu. Pro instalaci topného systému je zapotřebí 2-3krát více energie.
Střídač funguje jako převodník stejnosměrného proudu solární „výroby“ na elektřinu, protože pro provoz domácích elektrických spotřebičů a lamp je vyžadován střídavý proud.
Pokud jde konkrétně o topný systém, elektrický kotel pro ohřev vody také pracuje se střídavým proudem. Aby bylo v noci zajištěno osvětlení domu, budou zapotřebí baterie, které šetří denní potřeby.
Invertorové moduly jsou instalovány na vhodném místě pro údržbu, ačkoli nevyžaduje stálé řízení a pracuje v automatickém režimu (+)
Účinnost použití fotobuněk
Nejjednodušší způsob je nákup solárních kolektorů a použití jednoho z jednoduchých, ověřených v průběhu let. Jejich podmínky však někdy diktují okolnosti. Předpokládejme, že máte skvěle fungující pracovní systém se solárním generátorem, ale zatím slouží k napájení elektřiny a zásobování domu teplou vodou.
Je zřejmé, že nákup nového zařízení není ziskový, a proto je snazší zvýšit energii nákupem určitého počtu fotovoltaických konvertorů. Cenovou možností jsou křemíkové panely s kapacitou až 23-25%.
K zdroji proudu musí být připojen elektrický ohřívač. Univerzální volbou je kotel vybavený rozvodným vedením.
Polymerové filmové prvky na ruském trhu jsou mnohem méně běžné než křemíkové jednoduché a polykrystalické analogy. Jsou vhodné pro instalaci, ale mají nízkou účinnost - pouze 6%
Pokud správně organizujete dodávku elektřiny, mělo by to stačit jak pro přívod teplé vody, tak pro vytápění. Existují příklady, kdy je dům plně vybaven teplem - lze jej rozeznat střechou, téměř zcela pokrytou panely.
Pokud nestačí plocha střechy, je někdy nutné postavit speciální oddělené konstrukce. Ukazuje se, že ke zvýšení výkonu je potřeba další volný prostor.
Ani ty nejpřesnější výpočty vám nepomohou určit přesné množství potenciální energie a rychle vytvořit efektivní a racionální systém. Skutečností je, že v praxi existují překážky, jejichž vzhled je obtížné předvídat.
Zde jsou některé z faktorů:
- Nekonzistence počasí. Jasný počet slunečných dnů není znám ani v jižních oblastech. Spolehlivě předpovídat jejich počet v severních oblastech je téměř nemožné.
- Nesrovnalosti ve výrobě elektřiny. Například v zimních měsících v severních oblastech je krátké denní světlo, takže na osvětlení se vynakládá velké množství zpracované sluneční energie. Kromě toho je výrazně snížena intenzita slunečního záření v zimě.
- Periodické členění. Stejně jako všechny technické systémy mohou solární panely čas od času selhat v důsledku poškození jednotlivých prvků, smluvních spojení, ochranného povrchu atd.
Proto se můžete dozvědět o účinnosti až po určitém časovém období, nejméně za rok. Možná budete muset zvýšit počet fotobuněk nebo baterií, zvážit další tepelnou izolaci doma a omezit vytápěnou plochu. Předpokládejme, že v severních oblastech Německa, aby se ušetřily peníze, se pokoje často vůbec nevykurují.
Údržba nainstalovaných fotobuněk nevyžaduje speciální dovednosti a spočívá v pravidelném čištění: čištění sněhu v zimě a odpadky v teplém období, mytí skleněného povrchu vodou z hadice
Schéma instalace domácí elektrárny
Nejjednodušší způsob instalace solárního generátoru je kontaktovat společnost, která implementuje systémové komponenty a nabízí služby pro jejich instalaci. Plusy - profesionální projekt s přihlédnutím k individuálním vlastnostem, záruka na všechny produkty a instalaci, minus - vysoké náklady.
Pokud máte příslušné zkušenosti, můžete samostatně sestavit mini-elektrárnu se solárními panely pro vytápění soukromého domu.
Za nejúčinnější hybridní schéma se považuje vzduch-solární systém, ve kterém se k výrobě energie používají fotobuňky, jsou instalovány kolektory pro ohřev vody a je instalován další větrný generátor. Lze jej nahradit záložním zdrojem paliva (+)
Všechny díly pro montáž topného systému se prodávají ve specializovaných prodejnách.
Je třeba zakoupit následující součásti:
- sada křemíkových nebo filmových solárních modulů;
- akumulátory energie;
- regulátor nabíjení, který reguluje proces nabíjení a vybíjení baterie;
- střídač, který převádí stejnosměrný proud na střídavý proud;
- sada propojovacích kabelů.
Je žádoucí, aby baterie byly stejné (s přihlédnutím ke značce, kapacitě a dokonce i dávce) a měly schopnost ukládat energii po dobu 3-4 dnů. Doba jejich práce závisí na pokojové teplotě - v chladných podmínkách se rychle vybíjejí. Pokud je denní spotřeba 2400 Wh, jsou zapotřebí baterie s celkovou kapacitou nejméně 1 000 Ah.
Při používání autobaterií pamatujte, že jejich maximální účinnost je 70-75% (životnost 3 roky), speciální zařízení pro solární systémy mají nejlepší výkon - až 85% (životnost - 10 let). Během skladování a přeměny dochází ke ztrátě určitého množství energie
Kvalita proudu generovaného sinusovými invertory pro solární systémy je vyšší než proud z centralizované sítě. Charakteristickým znakem zařízení je synchronizace napěťové fáze, při které je přechod 12 V na 220 V prováděn bez přerušení provozu domácích elektrických spotřebičů.
Výkonové měniče - od 250 W do 6000 W a více.Výstupní výkon můžete zvýšit vyprázdněním paralelního připojení několika zařízení. Například 3 x 3 000 W = 9 000 W (+)
Po instalaci všech prvků solárního systému je nutné připojit elektrický zásobník ohřívající vodu k měniči a následně topný potrubí k nádrži.
Kolektorový topný systém
Nejvyšší účinnosti a návratnosti lze dosáhnout instalací namísto kolektorů solárních modulů - venkovních instalací, ve kterých je voda ohřívána pod vlivem slunečního záření. Takový systém je logičtější a přirozenější, protože nevyžaduje zahřívání chladicí kapaliny jinými zařízeními.
Zvažte konstrukci a princip fungování zařízení dvou hlavních typů: plochých a trubkových.
Možnost vlastního bytu
Konstrukce plochých rostlin je tak jednoduchá, že zkušení řemeslníci sestavují řemeslné protějšky vlastníma rukama, nakupují některé části ve specializovaném obchodě a konstruují část z improvizovaného materiálu.
Deska absorbující sluneční teplo je upevněna uvnitř ocelové nebo hliníkové izolované krabice. Nejčastěji je pokryta vrstvou černého chromu. Chladič je shora chráněn utěsněným průhledným krytem.
Voda se zahřívá v trubkách položených hadem a připojuje se k talířku. Voda nebo nemrznoucí směs vstupuje do krabice přes vstupní trubku, zahřívá se v trubkách a pohybuje se k výstupu - k výstupní trubce.
Propustnost světla víka je vysvětlena použitím transparentního materiálu - odolného tvrzeného skla nebo plastu (například polykarbonátu). Aby se zabránilo odrazu slunečního světla, je sklo nebo plastový povrch matný (+)
Existují dva typy připojení, jedno trubka a dvojitá trubka, není zásadní rozdíl ve výběru. Existuje však velký rozdíl v tom, jak bude chladivo dodáváno do kolektorů - gravitace nebo pomocí čerpadla. První možnost je uznána jako neúčinná z důvodu nízké rychlosti pohybu vody, podle principu vytápění se podobá kapacitě pro letní sprchu.
Fungování druhé možnosti je způsobeno připojením oběhového čerpadla, které chladicí kapalinu přivádí násilně. Zdrojem energie pro provoz čerpacího zařízení může být solární energetický systém.
Teplota chladicí kapaliny při zahřívání solárním kolektorem dosahuje 45-60 ° C, na výstupu je maximální indikátor 35-40 °С. Pro zvýšení účinnosti topného systému používejte spolu s radiátory „teplé podlahy“ (+)
Trubkové rozvody - řešení pro severní regiony
Obecný princip činnosti se podobá činnosti plochých analogů, ale s jedním rozdílem - trubky pro výměnu tepla s chladivem jsou umístěny uvnitř skleněných lahví. Samotné zkumavky jsou peří, na jedné straně utěsněné a svým vzhledem připomínající peří a koaxiální (vakuum) vložené do sebe a utěsněné na obou stranách.
Výměníky tepla se také liší:
- systém pro přeměnu sluneční energie na tepelnou trubku;
- obyčejná trubice pro pohyb chladiva typu U.
Druhý typ tepelných výměníků je uznáván jako účinnější, ale není dostatečně oblíbený kvůli nákladům na opravu: Pokud jedna trubka selže, bude muset být vyměněna celá sekce.
Heat-pipe není součástí celého segmentu, takže jej můžete změnit za 2-3 minuty. Vadné koaxiální prvky jsou opraveny jednoduše odstraněním zástrčky a výměnou poškozeného kanálu.
Schéma vysvětlující cyklickou povahu zahřívacího procesu uvnitř vakuových trubic: studená kapalina pod vlivem slunečního tepla se zahřívá a odpařuje, čímž se uvolňuje další část chladicí kapaliny (+)
Po analýze technických charakteristik různých typů kolektorů a shrnutí zkušeností s jejich použitím jsme se rozhodli, že ploché kolektory jsou vhodnější pro jižní regiony a trubkové pro severní regiony. Obzvláště dobře zavedené v drsném klimatu instalace pomocí systému Heat-pipe. Mají schopnost vytápění i za oblačných dnů a v noci, „jedí“ minimální množství slunečního světla.
Příklad standardního schématu připojení solárních kolektorů k zařízení kotle: čerpací stanice zajišťuje cirkulaci vody, regulátor reguluje proces vytápění
Metoda zvýšení výkonu
Po experimentování s malým počtem solárních modulů obvykle majitelé soukromých domů postupují dále a vylepšují systém různými způsoby.
Nejjednodušší způsob je zvýšit počet zapojených modulů, resp. Přilákat další prostor pro jejich umístění a zakoupit výkonnější související zařízení
Co když je nedostatek volného místa? Zde je několik pokynů, jak zlepšit účinnost solární stanice (s fotobuňkami nebo kolektory):
- Změňte orientaci modulů. Pohyblivé prvky vzhledem k poloze slunce. Jednoduše řečeno, instalace hlavní části panelů na jižní straně. Při dlouhém denním světle je také optimální používat povrchy orientované na východ a západ.
- Nastavení sklonu. Výrobce obvykle uvádí, který úhel je nejvýhodnější (například 45 °), ale někdy je třeba během instalace provést úpravy s ohledem na zeměpisnou šířku.
- Správná volba místa instalace. Střecha je vhodná, protože nejčastěji se jedná o nejvyšší rovinu a nezakrývají ji jiné objekty (například zahradní stromy). Ale jsou zde ještě vhodnější oblasti - rotační sledovací zařízení pro slunce.
S prvky kolmými na sluneční paprsky systém pracuje efektivněji, ale na stabilním pevném povrchu (například na střeše) je to možné pouze na krátkou dobu. Aby to zvýšili, přišli s praktickými sledovacími zařízeními.
Sledovací mechanismy jsou dynamické platformy, které se otáčí s jejich rovinou po Slunci. Díky nim se výkon generátoru v létě zvyšuje asi o 35-40%, v zimě o 10-12%
Velké mínus sledovacích zařízení jsou jejich vysoké náklady. V některých případech se to nevyplatí, takže nemá smysl investovat do zbytečných mechanismů.
Odhaduje se, že 8 panelů je minimální částka, za kterou se náklady v průběhu času ospravedlní. Můžete použít 3-4 moduly, ale za jedné podmínky: pokud jsou přímo připojeny k obtoku baterií, k vodnímu čerpadlu.
Tesla Motors teprve nedávno oznámila vytvoření nového typu střechy - s integrovanými solárními panely. Elon Musk řekl, že upravená střecha bude levnější než konvenční střecha s nainstalovanými kolektory nebo moduly.
Tématická videa vám pomohou lépe si představit zařízení domácích solárních stanic a odhalit některá tajemství instalace zařízení.
Video č. 1. Technické informace o solárních panelech a regulátorech nabíjení jsou k dispozici:
Video č. 2. Užitečné zkušenosti s používáním solárních panelů na předměstí:
Video č. 3. Příklad úspěšně fungující solární stanice, která je plně sestavena nezávisle a poskytuje jak teplou užitkovou vodu, tak i vytápění domácností:
Jak vidíte, topný systém na solární energii je velmi skutečný jev, který si můžete samostatně uvědomit. Pole alternativních způsobů výroby energie se neustále vyvíjí, možná zítra uslyšíte o novém objevu.
Zveme vás k aktivnímu komentování tohoto materiálu.Můžete vyjádřit svůj postoj k „zelené energii“, podělit se o své zkušenosti s budováním sluneční soustavy, sdělit pouze podrobnosti, které znáte v níže uvedeném bloku.