Słoneczne systemy grzewcze: analiza technologii grzewczych w oparciu o systemy solarne

Kwestia znalezienia alternatywnych źródeł ciepła staje się coraz bardziej paląca. Sprzyjają temu rosnące ceny gazu, węgla i ropy.Bardzo obiecującym kierunkiem są systemy ogrzewania energią słoneczną, które mogą skutecznie ogrzewać pomieszczenie przez wiele lat.

Zastanawiasz się nad montażem instalacji fotowoltaicznej, ale masz wątpliwości i pytania? Pomożemy Ci dowiedzieć się, kiedy warto wykorzystać energię słoneczną do ogrzewania i opiszemy możliwe możliwości organizacji ogrzewania. Dodatkowo przekażemy instrukcję wykonania domowych układów fotowoltaicznych – kolektorów płaskich i rurowych.

Energia słoneczna jest alternatywnym źródłem ciepła

Pomysł wykorzystania energii słonecznej do ogrzewania nie jest nowy. Co więcej, wykonalność jego stosowania udowodnili Amerykanie, Chińczycy, Hiszpanie, Izraelczycy i Japończycy.

Na rynku jest mnóstwo ofert różnorodnych instalacji do konwersji energii słonecznej i jej dalszego wykorzystania na potrzeby gospodarcze.

Instalacje fotowoltaiczne są aktywnie wykorzystywane jako główne źródło ciepła w wielu krajach świata. W naszych szerokościach geograficznych nadal jest używany jako dodatek do systemu grzewczego

Koszt systemów zależy od ich rodzaju, powierzchni i materiału użytego do produkcji. Z roku na rok obserwuje się stałą tendencję spadkową cen wszystkich rodzajów instalacji fotowoltaicznych – systemów fotowoltaicznych.

Dzięki temu stają się one bardziej dostępne dla szerszej populacji. Jednak nie każdy jest jeszcze gotowy na taki zakup.

Ale jeśli chcesz, możesz zbudować skuteczny system ogrzewania słonecznego własnymi rękami, wydając znacznie mniej pieniędzy.

Konwencjonalny system grzewczy, który przez wiele lat doskonale spełniał swoje funkcje, staje się coraz droższy. Powodem tego jest globalny wzrost cen surowców energetycznych na całym świecie. Naturalnym pragnieniem właściciela jest oszczędzanie na ogrzewaniu, które pochłania znaczną część rodzinnego budżetu.

Tak więc system ogrzewania słonecznego może w pełni zastąpić zwykłe paliwo stałe, gaz lub inne. Wszystko zależy od rodzaju i wielkości pomieszczenia, w którym będzie użytkowane.

Opcja odpowiednia dla spichlerza nie będzie odpowiednia dla budynku mieszkalnego, a system zaspokajający potrzeby domu letniskowego nie poradzi sobie z ogrzewaniem dwupiętrowej rezydencji.

Całkowite zastąpienie tradycyjnego ogrzewania energią słoneczną jest czasami problematyczne. Właściciel obawia się, że system może sobie nie poradzić lub fizycznie nie ma wystarczającej ilości miejsca na montaż wymaganej liczby paneli.

Dlatego często korzystają z kombinowanego systemu grzewczego, nie rezygnując całkowicie z zainstalowanego sprzętu gazowego (elektrycznego lub innego). Poziom zastąpienia konwencjonalnego ogrzewania energią słoneczną może sięgać 90%.

Ważna jest także roczna liczba dni słonecznych w okolicy, w której znajduje się dom. Co więcej, średnia dzienna temperatura nie jest tak ważna. Wiele instalacji skutecznie pochłania światło w mroźne zimowe dni (kolektory słoneczne wykorzystujące jako chłodziwo płyn niezamarzający).

Oprócz ogrzewania instalacja fotowoltaiczna może zapewnić domowi ciepłą wodę i energię elektryczną.

Gdzie instalacja fotowoltaiczna sprawdzi się najbardziej efektywnie?

Jeśli chodzi o wymianę ogrzewania na instalację fotowoltaiczną, należy wziąć pod uwagę szereg czynników wpływających na jej efektywność.

Po pierwsze, musisz wybrać właściwy typ układu słonecznego. W tej kwestii należy wziąć pod uwagę powierzchnię pomieszczenia i jego przeznaczenie. Najczęściej jest to dom prywatny, w którym mieszka 4-5-osobowa rodzina.

Po drugie, dokładnie oblicz swoje zapotrzebowanie na ciepło w oparciu o maksymalne zużycie w zimnych porach roku. Porównaj te liczby z ilością energii wytworzonej na metr kwadratowy. m instalacja fotowoltaiczna. Pozostaje tylko obliczyć powierzchnię konstrukcji solarnej, która poradzi sobie z ogrzewaniem konkretnego pomieszczenia.

Wynikowa wartość stanie się głównym czynnikiem przy określaniu lokalizacji systemu. Zazwyczaj właściciele gospodarstw domowych wolą korzystać z dachu lub ściany domu. Rzadko korzystamy z sąsiedniego terenu lub dachu garażu. Czasami budowane są specjalne stojaki do montażu instalacji.

Budowa specjalnych stanowisk do montażu systemów fotowoltaicznych pozwala na najdogodniejsze ich rozmieszczenie w okolicy

Ważne jest, aby nic nie utrudniało swobodnego przenikania światła słonecznego na powierzchnię pochłaniającą światło. Musisz wybrać ścianę południową, południowo-wschodnią lub południowo-zachodnią lub część dachu.

Po podjęciu decyzji, gdzie zostaną umieszczone panele słoneczne, konieczne jest wstępne przygotowanie domu:

• Zwolnij miejsce. Przytnij nadmiar nasadzeń, jeśli przeszkadzają.
• Wzmocnij dach. Nie możemy tutaj zapomnieć o wadze proponowanej konstrukcji.
• Dodatkowa izolacja budynku. Przecież nie ma sensu ogrzewać ulicy.

Trzeci, musisz podjąć decyzję, czy samodzielnie kupić, czy zbudować system grzewczy. Wszystko zależy od możliwości finansowych i chęci poświęcenia czasu na produkcję konstrukcji.

Wybierając drugą opcję, musisz zrozumieć zasadę działania żądanego systemu, aby wszystko poprawnie zmontować.

Możliwe opcje aranżacji ogrzewania słonecznego

Opcje budowy systemu ogrzewania słonecznego całkowicie zależą od życzeń właściciela gospodarstwa domowego:

• Zastosowanie produktów fabrycznych. Zakup gotowych kolektorów z możliwością samodzielnego montażu i montażu.
• Budowa projektu pilotażowego. Należy sprawdzić efekt wykorzystania systemu do dalszych dokładnych obliczeń.
• Samodzielne wykonanie pełnego cyklu pracy. Obliczanie, projektowanie, budowa od podstaw układu fotowoltaicznego, jego montaż.

Opcja 1. Wiąże się to z wyborem właściwej lokalizacji instalacji fotowoltaicznych, gdyż od tego będzie zależała efektywność ich wykorzystania. Instalacja będzie również wymagać specjalnych umiejętności.

Nie ma potrzeby obliczania liczby paneli - wystarczy wyrazić wszystkie swoje życzenia dostawcy sprzętu.Będziesz także musiał odpowiedzieć na pytania wyjaśniające menedżerów - to wszystko, wybór optymalnej liczby paneli (kolektorów) odbędzie się bez żadnych trudności.

Aby samodzielnie zamontować instalację fotowoltaiczną na dachu, należy pozyskać wsparcie przynajmniej jednego pomocnika. Nie możesz wykonywać tej pracy sam

Opcja nr 2 — budowa projektu pilotażowego. Będzie to optymalne rozwiązanie dla osób wątpiących. W końcu ostateczną decyzję o wymianie instalacji grzewczej trudno podjąć od razu. Zbudowanie kolektora słonecznego (powietrznego lub wodnego) o niewielkich rozmiarach i przetestowanie go „w działaniu” będzie satysfakcjonującym doświadczeniem.

Po oszacowaniu rzeczywistych kosztów produkcji, porównaniu ich z wartością rynkową podobnych systemów i obliczeniu oszczędności wynikających z użytkowania w gospodarstwie, łatwo będzie podjąć odpowiedzialną decyzję.

Opcja nr 3 – wybór prawdziwych mistrzów.

Aby w pełni ogrzać obiekt, wymagany będzie kolosalny nakład pracy:

• Oblicz wymaganą powierzchnię Układu Słonecznego.
• Określ lokalizację przyszłej instalacji i wzmocnij ją.
• Dodatkowa izolacja domu.
• Zakup wszystkich elementów potrzebnych do zbudowania systemu.
• Zbudować bateria słoneczna.
• Zamontuj zbudowany system, skupiając się na podstawowych wymaganiach - kącie nachylenia w stosunku do padania światła słonecznego.

Przeprowadzenia pełnego cyklu prac nad instalacją systemu nie można nazwać łatwym zadaniem, ale proces ten jest niezwykle ekscytujący. Ponadto pozwala zaoszczędzić całkiem pokaźną sumę.

Wybierając rodzaj ogrzewania wykorzystującego energię słoneczną, należy zdecydować, czy będzie ona dodatkowo wykorzystywana do podgrzewania wody i wytwarzania prądu (kliknij, aby powiększyć)

Rodzaje instalacji do przetwarzania energii słonecznej

W zależności od zasady działania wyróżnia się dwa rodzaje urządzeń pochłaniających światło słoneczne:

• Baterie oparte na przetwornikach fotoelektrycznych. Reprezentujące układy elementów półprzewodnikowych połączonych szeregowo lub równolegle. Dostarczają prąd do zasilania grzejników domowych.
• Kolektory słoneczne. Panele z systemem rur wypełnionych czynnikiem chłodzącym: powietrzem, mieszanką przeciw zamarzaniu lub wodą. Dostarczają do obiegu grzewczego chłodziwo podgrzane przez słońce.

Rozważmy każdą opcję osobno.

Panele słoneczne

Bateria słoneczna przekształca pochłonięte światło w energię elektryczną. Składa się z fotokomórek (najczęściej krzemowych), zdolnych do natychmiastowego pobrania prądu stałego z promieniowania słonecznego.

Taką instalację można zastosować w celu zapewnienia funkcjonalności elektrycznych urządzeń grzewczych. Musi być podłączony do domowej sieci energetycznej.

Sprawność konwersji promieniowania słonecznego przy tej instalacji wynosi od 5% do 20%, w zależności od rodzaju urządzenia przetwarzającego promieniowanie słoneczne. Pojemność 1m² bateria słoneczna – 120 W.

Pozostaje obliczyć, ile metrów kwadratowych powierzchni będzie potrzebnych na zaspokojenie potrzeb konkretnego gospodarstwa domowego, biorąc pod uwagę wielkość domu, indywidualne potrzeby cieplne i poziom izolacji konstrukcji.

Panele fotowoltaiczne najwygodniej jest umieścić na dachu domu, wybierając w tym celu jego południowe nachylenie

Do ogrzewania panele słoneczne są najskuteczniejsze w regionach południowych. Ich główną wadą jest spadek wydajności przy zmierzchu i pochmurnej pogodzie oraz całkowity brak wydajności w nocy.

Aby zrobić baterię słoneczną własnymi rękami, najpierw musisz złożyć ramę, przylutować ogniwa słoneczne, a następnie ostrożnie położyć wszystko i użyć uszczelniacza.

Do wykonania ramy stosuje się listwy drewniane i narożniki aluminiowe.Wszystko zależy od wielkości montowanej konstrukcji i miejsca jej montażu. Ogniwa słoneczne - płytki krzemowe - są najbardziej zużywalną częścią konstrukcji. Są monokrystaliczne i polikrystaliczne. Te pierwsze są nieco droższe, ale ich wydajność jest o 5% wyższa.

Wykonanie ich samodzielnie jest niemożliwe. Lepiej jest kupić konwertery fotoelektryczne z już przylutowanymi przewodnikami.

Należy je położyć na podłożu z płyty pilśniowej, następnie zamocować w ramie, wyprowadzić przewody z elementów na zewnątrz i wypełnić wszystkie otwory masą uszczelniającą. Pozostaw konstrukcję do całkowitego wyschnięcia i przykryj szklaną lub przezroczystą plastikową pokrywką.

Schematy instalacji i sposoby łączenia paneli słonecznych opisano w Ten artykuł.

Kolektory słoneczne

Kolektory mają zasadniczo inny sposób przekształcania pochłoniętego światła. Ich praca opiera się na przepływie chłodziwa przez rury.

W zależności od konstrukcji można wyróżnić trzy główne typy kolektorów, najczęściej wykorzystywane do budowy instalacji solarnej:

• Płaski. Radiator - ich absorber wykonany jest z blachy o czernionej powierzchni zewnętrznej. Po podgrzaniu przekazuje energię do chłodziwa systemu grzewczego.
• Próżnia. Kolektor system typu próżniowego wykonany według projektu termosu, dzięki czemu ciepło odbierane ze słońca zostaje zatrzymane niemal dwukrotnie.
• Piasty. Urządzenie wyposażone jest w część zwierciadlaną wklęsłą o dużej powierzchni, która skupia światło słoneczne na małej powierzchni absorbera.

Najczęściej spotykane w życiu codziennym instalacje fotowoltaiczne wyposażone są w układ rurowy wykonany w formie połączonych równolegle elementów lub wężownicy. Rury napełnia się wodą techniczną lub mieszaniną wody z niezamarzającą cieczą lub powietrzem.

Po wizualizacji głównych części instalacji fotowoltaicznej łatwiej jest zdecydować, gdzie najlepiej umieścić poszczególne elementy (+)

Instalacja powietrzna może służyć jako dodatkowe źródło ogrzewania. Nie jest w stanie w pełni zapewnić ciepła domu, niezależnie od regionu, w którym się znajduje. Główną cechą tego typu układu słonecznego jest powietrze, które pełni rolę chłodziwa.

Systemy rurowe są dość aktywnie wykorzystywane do ogrzewania przez cały rok. Środek zapobiegający zamarzaniu lub mieszanina środka przeciw zamarzaniu jest podgrzewana przez promienie słoneczne, następnie przechodzi przez wewnętrzne rurki wymiany ciepła, a następnie przesyłana do zbiornika magazynowego.

Ruch cieczy stymulowany jest pompą, dzięki czemu przemieszcza się ona ze zbiornika do instalacji grzewczej. Ogrzany płyn chłodzący wypiera schłodzoną część cieczy, która musi wrócić do kolektora i się nagrzać.

Zasada działania płaskiego układu fotowoltaicznego opiera się na przenikaniu światła słonecznego do panelu, w którym znajduje się pochłaniacz ciepła. Nagrzewa się i oddaje ciepło, które przekazywane jest cieczy krążącej w metalowych rurkach (najczęściej miedzianych).

Co możesz zbudować samodzielnie?

Możesz zbudować system ogrzewania słonecznego za pomocą kolektora powietrznego własnymi rękami. Najlepiej umieścić go na południowej ścianie budynku.

Im większa powierzchnia ogrzewanego pomieszczenia, tym większą powierzchnię zajmie kolektor – być może cała ściana domu. Również ten układ fotowoltaiczny można zbudować na poddaszu.

Planując montaż ogrzewania powietrznego na poddaszu należy zadbać o to, aby udźwignął on ciężar instalacji (+)

Kolektor słoneczny podgrzewający masę powietrza swoje funkcje grzewcze realizuje dzięki przepływom powietrza wewnątrz układu.Płyn chłodzący krąży w obwodzie, schładza się i ponownie wchodzi do układu. Ruch strumieni powietrza można przeprowadzić w sposób naturalny lub za pomocą wentylatora.

Jeśli chodzi o materiały do ​​wykonania kolektora powietrza, możesz skorzystać z różnych dostępnych narzędzi. Nie ma jednej reguły.

Domowi rzemieślnicy ulepszają tego typu układ słoneczny, montowany w domu. Niektórzy ludzie starają się uzyskać tańszą opcję, poświęcając wydajność, podczas gdy inni robią odwrotnie.

Po zrozumieniu głównych elementów kolektora powietrza łatwiej jest zdecydować o miejscu jego montażu - dach czy ściana (+)

Spójrzmy na główne metody.

Cechy instalacji rurowego układu słonecznego

Rurowy system ogrzewania słonecznego można stosować w różnych regionach. Nie zależy to od temperatury zewnętrznej. Najważniejsze jest to, że instalacja otrzymuje maksymalną ilość światła słonecznego.

Środek przeciw zamarzaniu stosowany jako płyn chłodzący nie zamarza w niskich temperaturach. W pogodne zimowe dni ilość światła słonecznego przewyższa ilość światła otrzymywanego latem.

Rurowy kolektor słoneczny składa się z układu przezroczystych rur próżniowych połączonych ze sobą. Zawierają substancję o niskiej temperaturze wrzenia. Kiedy się zagotuje, odparowuje, przekazuje ciepło miedzianej końcówce i spływa w dół, gdzie wszystko powtarza się od nowa.

Rurki próżniowe wykonane ze szkła ognioodpornego wypełnione są wewnątrz substancją mogącą wrzeć w niskich temperaturach (+)

Lampy próżniowe pochłaniają do 90% całego promieniowania słonecznego (widzialnego i podczerwonego). Energia słoneczna zamieniona na ciepło jest dostarczana do chłodziwa. Przekazuje tę energię dalej poprzez system – do wymiennika ciepła umieszczonego w specjalnym zbiorniku magazynującym.

Ruch chłodziwa i wody przez systemy grzewcze odbywa się za pomocą pomp. Ważne jest, aby zbiornik miał dobrą izolację termiczną. Z reguły występują dwa wymienniki ciepła: jeden jest podłączony do dodatkowego podgrzewacza, drugi jest podłączony do kolektorów.

W domach wyposażonych w tego typu instalację fotowoltaiczną korzystne jest dodatkowo podłączenie systemu ogrzewania podłogowego. Dzięki temu budynek będzie efektywniej ogrzewany.

Jeśli chodzi o montaż kolektorów rurowych, możesz go zainstalować samodzielnie. Jedyne na co należy zwrócić uwagę to kąt pracy – musi on wynosić co najmniej 20°.

Rurowy kolektor słoneczny umieszcza się na dachu, wybierając najbardziej nasłoneczniony kierunek. Ważne jest, aby w pobliżu nie było wieżowców, które zakłócają swobodną penetrację światła słonecznego

Nie będzie możliwości zbudowania instalacji próżniowej własnymi rękami - nie da się wykonać lamp próżniowych w domu. Robią to fabryki specjalizujące się w produkcji próżniowych systemów solarnych.

Płaska instalacja solarna

Często do ogrzewania wykorzystuje się płaski kolektor słoneczny.

Aby go zbudować, będziesz potrzebować:

• metalowa rama;
• trwałe dno;
• warstwa termoizolacyjna;
• czarna warstwa pochłaniająca promieniowanie słoneczne (adsorber);
• przezroczysta pokrywa - plastik, szkło;
• rurki do cieczy (miedź, aluminium).

Konstrukcja musi być wyposażona w rury wlotowe i wylotowe oraz pompę zapewniającą efektywną cyrkulację płynu.

Płaską instalację fotowoltaiczną zmontujesz własnymi rękami. Aby to zrobić, często używają improwizowanych środków, wybierając tańsze materiały jako analogi (+)

Kolektor płaski można zamontować pod dowolnym kątem, warunkiem jest oczyszczenie go ze śniegu i kurzu. Jest szczególnie dobry w ciepłym klimacie.

W zimnych porach roku obserwuje się niską wydajność i duże straty ciepła.Co stawia pod znakiem zapytania wykorzystanie samego układu słonecznego do pełnego ogrzewania. Optymalnie byłoby zastosować płaską instalację fotowoltaiczną wraz z ogrzewaniem gazowym, elektrycznym lub paliwem stałym.

Zapraszamy do zapoznania się z artykułami na temat domowych systemów ogrzewania słonecznego:

1. Jak zrobić kolektor słoneczny do ogrzewania własnymi rękami - instrukcja krok po kroku
2. Jak zrobić baterię słoneczną własnymi rękami: metody montażu i instalacji panelu słonecznego

Jeszcze raz o celowości

Do ogrzewania korzystne jest wykorzystanie energii słonecznej zamiast konwencjonalnych źródeł energii. W zależności od rodzaju wybranego układu fotowoltaicznego oszczędności na płatnym zużyciu ciepła mogą sięgać nawet 100%.

Opcją całkowitej wymiany instalacji grzewczej jest zastosowanie kolektorów z rurami próżniowymi. Jest to dość kosztowny projekt na początkowym etapie. W przyszłości może zagwarantować pełną niezależność energetyczną, zwracając się w ciągu 6-8 lat.

Pomysłowość domowych rzemieślników nie zna granic – zwykły wąż można wykorzystać jako labirynt do cyrkulacji cieczy wewnątrz kolektora

Żywotność instalacji fotowoltaicznych wynosi do 25 lat. Wymagają niewielkiej konserwacji - okresowego czyszczenia powierzchni ze śniegu, kurzu i gruzu. Jeśli chodzi o naprawę, możesz to zrobić sam. Istotną wadą jest to, że kolektory płaskie i panele słoneczne „boją się” huraganów.

Takie ogrzewanie jest bezpieczne dla mieszkańców domu i środowiska. Jest to całkowicie bezpłatne i niezależne od kursów walut czy cen energii.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film pokaże proces budowy baterii słonecznej własnymi rękami:

Pomoc wizualna przy budowie systemu ogrzewania powietrznego:

Technologia wykonania płaskiej instalacji fotowoltaicznej własnymi rękami:

Elektrownie słoneczne lub systemy ogrzewania słonecznego sprawdziły się na całym świecie. Pozwalają otrzymać ciepło za darmo, obniżając koszty płacenia rachunków za media za ogrzewanie o 30%.

W systemie grzewczym możliwe jest całkowite zastąpienie zasobów energii energią słoneczną. Kolejną istotną zaletą jest to, że możesz samodzielnie zamontować instalację fotowoltaiczną.

Czy posiadasz praktyczne umiejętności w zakresie montażu lub obsługi systemów ogrzewania słonecznego? Dziel się zdobytą wiedzą, zadawaj pytania na dany temat i bierz udział w dyskusjach. Formularz komentarzy znajduje się poniżej.