Слънчеви отоплителни системи: анализ на отоплителни технологии, базирани на слънчеви системи

Въпросът за намирането на алтернативни източници на топлина става все по-актуален. Това се улеснява от нарастващите цени на газа, въглищата и петрола.Много обещаваща посока са слънчевите отоплителни системи, които могат ефективно да отопляват стая в продължение на много години.

Мислите да инсталирате соларна система, но имате съмнения и въпроси? Ще ви помогнем да разберете кога е подходящо да използвате слънчева енергия за отопление и ще опишем възможните варианти за организиране на отопление. Освен това ще предложим инструкции за изработка на самоделни слънчеви системи – плоски и тръбни колектори.

Слънчевата енергия е алтернативен източник на топлина

Идеята за използване на слънчева енергия за отопление не е нова. Освен това осъществимостта на използването му е доказана от американци, китайци, испанци, израелци и японци.

Пазарът е пълен с предложения за различни инсталации за преобразуване на слънчева енергия и нейното по-нататъшно използване за икономически нужди.

Слънчевите системи се използват активно като основен източник на топлина в много страни по света. По нашите географски ширини все още се използва като допълнение към отоплителната система

Цената на системите зависи от техния тип, площ и материал, използван в производството. От година на година се забелязва трайна тенденция на спад на цените на всички видове слънчеви инсталации – соларни системи.

Това ги прави по-достъпни за по-широко население. Но все още не всеки е готов да направи такава покупка.

Но ако желаете, можете да изградите ефективна слънчева отоплителна система със собствените си ръце, като харчите значително по-малко пари.

Една конвенционална отоплителна система, която дълги години е изпълнявала перфектно функциите си, става все по-скъпа. Причината за това е глобалното поскъпване на енергийните ресурси в целия свят. Естественото желание на собственика е да спести от отопление, което изяжда значителна част от семейния бюджет.

Така че слънчевата отоплителна система може напълно да замени обичайното твърдо гориво, газ или друго. Всичко зависи от вида и размера на помещението, в което ще се използва.

Вариант, подходящ за зърнохранилище, няма да е подходящ за жилищна сграда, а система, която задоволява нуждите на лятна къща, не може да се справи с отоплението на двуетажно имение.

Пълната замяна на традиционното отопление със слънчева понякога е проблематична. Собственикът се страхува, че системата може да не се справи или физически няма достатъчно място за инсталиране на необходимия брой панели.

Поради това те често използват комбинирана отоплителна система, без напълно да изоставят инсталираното газово (електрическо или друго) оборудване. Нивото на заместване на конвенционалното отопление със слънчево може да достигне 90%.

Важен е и годишният брой слънчеви дни в района, в който се намира жилището. Освен това средната дневна температура не е толкова важна. Много инсталации ефективно абсорбират светлината в мразовитите зимни дни (слънчеви колектори, използващи антифриз като охлаждаща течност).

Освен отопление, соларната инсталация може да осигури на дома топла вода и електричество.

Къде слънчевата инсталация ще бъде най-ефективна?

Когато става въпрос за подмяна на отопление със слънчева система, трябва да вземете предвид редица фактори, които влияят на нейната ефективност.

Първо, трябва да изберете правилния тип слънчева система. В този случай трябва да вземете предвид площта на стаята и нейното предназначение. Най-често това е частна къща, в която живее семейство от 4-5 души.

Второ, внимателно изчислете вашите нужди от топлина въз основа на максималната консумация през студения сезон. Сравнете тези цифри с количеството енергия, генерирана на квадратен метър. м слънчева инсталация. Остава само да се изчисли площта на слънчевата структура, която може да се справи с отоплението на определена стая.

Получената стойност ще се превърне в основен фактор при определяне на местоположението на системата. Обикновено собствениците на домакинства предпочитат да използват покрива или стената на къщата. Рядко използвайте прилежащата площ или покрива на гаража. Понякога се изграждат специални стойки за монтаж на инсталацията.

Изграждането на специални стендове за монтаж на слънчеви системи позволява максимално удобното им разполагане в района

Важно е нищо да не пречи на свободното проникване на слънчева светлина върху повърхността, абсорбираща светлина. Трябва да изберете южна, югоизточна или югозападна стена или част от покрива.

След като решите къде ще бъдат поставени слънчевите панели, е необходимо да извършите предварителна подготовка на дома:

• Освободете място. Отрежете излишните насаждения, ако ви пречат.
• Укрепване на покрива. Тук не трябва да забравяме за теглото на предложената структура.
• Допълнителна изолация на сградата. В крайна сметка няма смисъл да се отоплява улицата.

трето, трябва да решите дали да закупите или да изградите сами отоплителна система. Всичко зависи от финансовите възможности и желанието да отделите време за производството на структурата.

След като изберете втората опция, трябва да разберете принципа на работа на желаната система, за да сглобите всичко правилно.

Възможни варианти за организиране на слънчево отопление

Възможностите за изграждане на слънчева отоплителна система изцяло зависят от желанията на собственика на домакинството:

• Приложение на фабрични продукти. Закупуване на готови колектори със самостоятелен монтаж и монтаж.
• Изграждане на пилотен проект. Необходимо е да се провери ефектът от използването на системата за по-нататъшни точни изчисления.
• Самостоятелно извършване на пълен цикъл на работа. Изчисляване, проектиране, изграждане от нулата на соларна система, нейното инсталиране.

Опция 1. Това предполага избор на правилно място за соларни инсталации, тъй като от това ще зависи ефективността на тяхното използване. Монтажът също ще изисква специални умения.

Няма нужда да изчислявате броя на панелите - ще бъде достатъчно да изразите всичките си желания на доставчика на оборудването.Също така ще трябва да отговорите на изясняващи въпроси от мениджърите - това е всичко, изборът на оптималния брой панели (колектори) ще се случи без никакви затруднения.

За да инсталирате сами слънчева инсталация на покрива, трябва да привлечете подкрепата на поне един помощник. Не можеш да свършиш тази работа сама

Вариант №2 — изграждане на пилотен проект. Това ще бъде оптималното решение за съмняващи се хора. В крайна сметка окончателното решение за подмяна на отоплителната система е трудно да се вземе веднага. Изграждането на слънчев колектор (въздушен или воден) с малък размер и тестването му „в действие“ ще бъде възнаграждаващо изживяване.

След като оцените реалните производствени разходи, сравните ги с пазарната стойност на подобни системи и изчислите спестяванията от използването във фермата, ще бъде лесно да вземете отговорно решение.

Вариант #3 – изборът на истински майстори.

За пълното отопление на съоръжението ще е необходим колосален обем работа:

• Изчислете необходимата площ на слънчевата система.
• Определете местоположението на бъдещата инсталация и я укрепете.
• Допълнителна изолация на дома.
• Закупете всички елементи за изграждане на системата.
• Изграждане слънчева батерия.
• Инсталирайте изградената система, като се съсредоточите върху основните изисквания - ъгълът на наклон спрямо падането на слънчевата светлина.

Извършването на пълен цикъл на работа по инсталирането на система не може да се нарече лесна задача, но процесът е изключително вълнуващ. Освен това ви позволява да спестите доста значителна сума.

Когато избирате вид отопление, което използва слънчева енергия, трябва да решите дали ще се използва допълнително за загряване на вода и генериране на електричество (щракнете за уголемяване)

Видове инсталации за преобразуване на слънчева енергия

В зависимост от принципа на работа има два вида устройства, които абсорбират слънчева светлина:

• Батерии на базата на фотоелектрически преобразуватели. Представляващи системи от последователно или паралелно свързани полупроводникови елементи. Те доставят ток за захранване на битови нагреватели.
• Слънчеви колектори. Панели със система от тръби, пълни с охлаждаща течност: въздух, антифризна смес или вода. Те доставят охлаждаща течност, загрята от слънцето, към отоплителния кръг.

Нека разгледаме всеки вариант поотделно.

Слънчеви панели

Слънчева батерия преобразува абсорбираната светлина в електричество. Състои се от фотоклетки (най-често силициеви), способни незабавно да извличат постоянен електрически ток от слънчевата радиация.

Такава инсталация може да се използва за осигуряване на функционалността на електрическото отоплително оборудване. Той трябва да бъде свързан към електрозахранващата система на дома.

Ефективността на преобразуване на слънчевата радиация с тази инсталация е от 5% до 20% в зависимост от вида на устройството, обработващо слънчевата радиация. Капацитет 1м² слънчева батерия – 120 W.

Остава да се изчисли колко квадратни метра площ ще са необходими за задоволяване на нуждите на дадено домакинство, въз основа на големината на жилището, индивидуалните нужди от топлина и степента на изолация на конструкциите.

Най-удобно е да поставите слънчеви панели на покрива на къщата, като за целта изберете южния й склон

За отопление слънчевите панели са най-ефективни в южните райони. Основният им недостатък е намаляване на ефективността при здрач и облачно време и пълна липса на ефективност през нощта.

За да направите слънчева батерия със собствените си ръце, първо трябва да сглобите рамката, да запоите слънчевите клетки, след това внимателно да поставите всичко и да използвате уплътнител.

За направата на рамката се използват дървени летви и алуминиеви ъгли.Всичко зависи от размера на конструкцията, която се сглобява, и местоположението на нейната инсталация. Слънчевите клетки - силициеви пластини - са най-консумируемата част от конструкцията. Те биват монокристални и поликристални. Първите са малко по-скъпи, но тяхната производителност е с 5% по-висока.

Да ги направите сами е невъзможно. По-добре е да закупите фотоелектрически преобразуватели с вече запоени проводници.

Те трябва да се поставят върху основа от фазер, след което да се фиксират в рамката, да се изведат проводниците от елементите навън и да се запълнят всички дупки с уплътнител. Оставете структурата да изсъхне добре и покрийте със стъклен или прозрачен пластмасов капак.

Инсталационните схеми и методите за свързване на слънчеви панели са описани в тази статия.

Слънчеви колектори

Колекторите имат коренно различен начин за преобразуване на абсорбираната светлина. Тяхната работа се основава на охлаждащата течност, преминаваща през тръби.

В зависимост от конструкцията могат да се разграничат три основни типа колектори, които най-често се използват за изграждане на слънчева отоплителна система:

• Апартамент. Радиаторът - абсорберът им е изработен от ламарина с почернена външна повърхност. Когато се нагрява, той предава енергия на охлаждащата течност на отоплителната система.
• Вакуум. Колекционер система от вакуумен тип изработени по дизайна на термоса, благодарение на което получената от слънцето топлина се запазва почти двойно повече.
• Хъбове. Устройството е оборудвано с вдлъбната огледална част с голяма повърхност, която фокусира слънчевата светлина върху малка абсорбираща площ.

Най-често срещаните слънчеви инсталации в ежедневието са оборудвани с тръбна система, направена под формата на паралелно свързани елементи или намотка. Тръбите се пълнят с техническа вода или смес от вода с незамръзваща течност или въздух.

След като визуализирате основните части на слънчева инсталация, е по-лесно да решите къде е най-добре да поставите определени компоненти (+)

Въздушната инсталация може да се използва като допълнителен източник на отопление. Не е в състояние напълно да осигури топлина на дома, независимо от региона, в който се намира. Основната характеристика на този тип слънчева система е въздухът, който действа като охлаждаща течност.

Тръбните системи се използват доста активно за отопление през цялата година. Антифризът или антифризната смес се нагряват от слънчевите лъчи, след това преминават през вътрешни топлообменни тръби, след което се изпращат в резервоара за съхранение.

Движението на течността се стимулира от помпа, благодарение на която тя се движи от резервоара към отоплителната система. Нагрятата охлаждаща течност измества охладената част от течността, която трябва да се върне в колектора и да се нагрее.

Принципът на работа на плоската соларна система се основава на проникването на слънчева светлина в панела, където е разположен топлинният абсорбер. Той се нагрява и отделя топлина, която се предава на течността, циркулираща през метални тръби (най-често медни).

Какво можете да изградите сами?

Можете да изградите слънчева отоплителна система, като използвате въздушен колектор със собствените си ръце. Най-добре е да го поставите на южната стена на сградата.

Колкото по-голяма е площта на отопляемото помещение, толкова по-голяма площ ще заема колекторът - може би цялата стена на къщата. Също така тази слънчева система може да бъде изградена на тавана.

Когато планирате да инсталирате система за въздушно отопление на тавана, трябва да се уверите, че тя може да издържи теглото на инсталацията (+)

Слънчев колектор, който загрява въздушната маса, изпълнява своите отоплителни функции благодарение на въздушните потоци, преминаващи вътре в системата.Охлаждащата течност циркулира през веригата, охлажда се и отново влиза в системата. Движението на въздушните потоци може да се извърши естествено или с помощта на вентилатор.

Що се отнася до материалите за направата на въздушния колектор, можете да използвате различни налични инструменти. Няма едно правило.

Домашните занаятчии подобряват този тип слънчева система, сглобена у дома. Някои хора се стремят да получат по-евтин вариант, жертвайки ефективността, докато други правят обратното.

След като разберете основните елементи на въздушния колектор, е по-лесно да вземете решение за мястото на монтажа му - покрив или стена (+)

Нека да разгледаме основните методи.

Характеристики на инсталиране на тръбна слънчева система

Тръбна слънчева отоплителна система може да се използва в различни региони. Не зависи от външната температура. Основното е, че инсталацията получава максимално количество слънчева светлина.

Антифризът, използван като охлаждаща течност, не замръзва при ниски температури. В ясни зимни дни количеството слънчева светлина надвишава количеството светлина, получено през лятото.

Тръбният слънчев колектор се състои от система от прозрачни вакуумни тръби, свързани една с друга. Те съдържат вещество с ниска точка на кипене. Когато заври, се изпарява, предава топлината си на медния връх и се стича надолу, където всичко се повтаря отново.

Вакуумните тръби от огнеупорно стъкло са пълни отвътре с вещество, което може да кипи при ниски температури (+)

Вакуумните тръби абсорбират до 90% от цялата слънчева радиация (видима и инфрачервена). Слънчевата енергия, преобразувана в топлина, се подава към охлаждащата течност. Той пренася тази енергия по-нататък през системата - към топлообменник, разположен в специален резервоар за съхранение.

Движението на охлаждащата течност и водата през отоплителните системи се извършва поради помпи. Важно е резервоарът да има добра топлоизолация. По правило има два топлообменника: единият е свързан към допълнителния нагревател, вторият е свързан към колекторите.

В къщи с този тип слънчева инсталация е изгодно допълнително да се свърже система за топъл под. Това позволява по-ефективно отопление на сградата.

Що се отнася до монтажа на тръбни колектори, можете да го инсталирате сами. Единственото, с което трябва да се съобразите, е работният ъгъл на наклон – той трябва да бъде поне 20°.

Тръбният слънчев колектор се поставя на покрива, като се избира най-слънчевата посока. Важно е наблизо да няма високи сгради, които да пречат на свободното проникване на слънчева светлина

Няма да е възможно да изградите вакуумна инсталация със собствените си ръце - невъзможно е да направите вакуумни тръби у дома. Това се извършва от фабрики, специализирани в производството на вакуумни соларни системи.

Плоска соларна инсталация

Често за отопление се използва плосък слънчев колектор.

За да го изградите ще ви трябва:

• метална рамка;
• издръжливо дъно;
• топлоизолационен слой;
• черен абсорбиращ слой на слънчевата радиация (адсорбер);
• прозрачен капак - пластмаса, стъкло;
• тръби за течност (мед, алуминий).

Конструкцията трябва да бъде оборудвана с входни и изходящи тръби и помпа за ефективна циркулация на течността.

Можете да сглобите плоска слънчева инсталация със собствените си ръце. За да направят това, те често използват импровизирани средства, избирайки по-евтини материали като аналог (+)

Плоският колектор може да се монтира под всякакъв ъгъл, като задължително условие е да бъде почистен от сняг и прах. Особено добро е за топъл климат.

През студения сезон се наблюдава ниска производителност и големи топлинни загуби.Което поставя под въпрос използването само на тази соларна система за цялостно отопление. Оптимално е да използвате плоска слънчева инсталация заедно с отопление на газ, ток или твърдо гориво.

Каним ви да прочетете статии за домашни слънчеви отоплителни системи:

1. Как да направите слънчев колектор за отопление със собствените си ръце - ръководство стъпка по стъпка
2. Как да направите слънчева батерия със собствените си ръце: методи за сглобяване и инсталиране на слънчев панел

Още веднъж за целесъобразността

Полезно е да се използва слънчева енергия за отопление вместо конвенционални енергийни ресурси. В зависимост от избрания тип слънчева система спестяванията от платена консумация на топлина могат да достигнат до 100%.

Вариант за пълна подмяна на отоплителната система е използването на колектори с вакуумни тръби. Това е доста скъп проект в началния етап. В бъдеще може да гарантира пълна енергийна независимост, като се изплаща за 6-8 години.

Изобретателността на домашните майстори не познава граници - обикновен маркуч може да се използва като лабиринт за циркулация на течност вътре в колектора

Срокът на експлоатация на соларните инсталации е до 25 години. Те изискват малко поддръжка - периодично почистване на повърхностите от сняг, прах и отломки. Що се отнася до ремонта, можете да го направите сами. Съществен недостатък е, че плоските колектори и слънчевите панели се „страхуват“ от урагани.

Такова отопление е безопасно за жителите на къщата и околната среда. Той е напълно безплатен и не зависи от обменните курсове или цените на енергията.

Изводи и полезно видео по темата

Видеото ще демонстрира процеса на изграждане на слънчева батерия със собствените си ръце:

Нагледна помощ за изграждане на въздушна отоплителна система:

Технология за създаване на плоска слънчева инсталация със собствените си ръце:

Слънчевите електроцентрали или слънчевите отоплителни системи са се доказали по целия свят. Те ви позволяват да получавате топлина безплатно, намалявайки разходите за плащане на сметки за отопление с 30%.

Възможно е изцяло да замените енергийните ресурси със слънчева енергия във вашата отоплителна система. Друго съществено предимство е, че можете сами да сглобите соларната инсталация.

Имате ли практически умения за монтаж или експлоатация на соларни отоплителни системи? Споделяйте натрупаните знания, задавайте въпроси по темата и участвайте в дискусии. Формата за коментари се намира по-долу.