Apkure ar saules enerģiju. Privātmājas saules apkure ar savām rokām. Saules kolektoru īpašības

Lasīšana 13 min. Skatījumi 10

Pieaugot enerģijas cenām, arvien svarīgāka kļūst alternatīvo enerģijas avotu izmantošana. Un tā kā apkure daudziem ir galvenais izdevumu postenis, tad mēs vispirms runājam par apkuri: jāmaksā gandrīz visu gadu un ievērojamas summas. Ja vēlaties ietaupīt naudu, pirmā lieta, kas nāk prātā, ir saules siltums: spēcīgs un pilnīgi bezmaksas enerģijas avots. Un to ir pilnīgi iespējams izmantot. Turklāt iekārta ir dārga, taču vairākas reizes lētāka nekā siltumsūkņi. Parunāsim sīkāk par to, kā saules enerģiju var izmantot mājas apsildīšanai.

Apkure no saules: plusi un mīnusi

Ja mēs runājam par saules enerģijas izmantošanu apkurei, tad jāpatur prātā, ka ir divas dažādas ierīces saules enerģijas pārveidošanai:

Ja jums ir karstā ūdens skaitītājs, tad jūs zināt karstā ūdens daudzumu, ko tērējat katru mēnesi. Izdrukājiet mēneša vidējā patēriņa datus vai saskaitiet pēc maksimālā patēriņa - kurš to vēlas. Jums vajadzētu būt arī datiem par siltuma zudumiem mājās.

Apskatiet saules sildītājus, kurus vēlaties piegādāt. Ņemot datus par to veiktspēju, varat aptuveni noteikt elementu skaitu, kas nepieciešams jūsu vajadzību apmierināšanai.

Papildus Saules sistēmas sastāvdaļu skaita noteikšanai būs jānosaka tvertnes tilpums, kurā tiks uzkrāts karstais ūdens karstā ūdens piegādei. To var viegli izdarīt, zinot jūsu ģimenes faktiskos izdevumus. Ja jums ir uzstādīts karstā ūdens skaitītājs un jums ir dati par vairākiem gadiem, varat parādīt vidējo dienas patēriņa līmeni (vidējais mēneša patēriņš, dalīts ar dienu skaitu). Tas ir apmēram tāds pats tvertnes tilpums, kāds jums nepieciešams. Bet tvertne jāņem ar aptuveni 20% rezervi. Katram gadījumam.

Ja nav karstā ūdens padeves vai skaitītāja, varat izmantot patēriņa rādītājus. Viena persona dienā patērē vidēji 100-150 litrus ūdens. Zinot, cik cilvēku pastāvīgi dzīvo mājā, jūs aprēķināsit nepieciešamo tvertnes tilpumu: likme tiek reizināta ar iedzīvotāju skaitu.

Uzreiz jāsaka, ka Krievijas centrālajai daļai racionāls (atmaksāšanās ziņā) ir saules apkures sistēma, kas sedz aptuveni 30% no siltuma pieprasījuma un pilnībā piegādā karstu ūdeni. Tas ir vidējs rezultāts: dažos mēnešos apkuri par 70-80% nodrošinās Saules sistēma, bet dažos mēnešos (decembris-janvāris) tikai 10%. Un atkal daudz kas ir atkarīgs no saules paneļu veida un dzīvesvietas reģiona.

Un tas nav tikai “ziemeļi” vai “dienvidi”. Tas ir par saulaino dienu skaitu. Piemēram, ļoti aukstā Čukotkā saules apkure būs ļoti efektīva: tur gandrīz vienmēr spīd saule. Anglijas daudz maigākajā klimatā ar mūžīgām miglām tā efektivitāte ir ārkārtīgi zema.

Rezultāti

Neskatoties uz daudziem kritiķiem, kuri runā par saules enerģijas neefektivitāti un pārāk ilgu atmaksāšanās periodu, arvien vairāk cilvēku vismaz daļēji pāriet uz alternatīviem avotiem. Papildus ietaupījumiem daudzus piesaista neatkarība no valsts un tās cenu politika. Lai nenožēlotu veltīgi ieguldīto naudu, vispirms varat veikt eksperimentu: ar savām rokām izgatavojiet kādu no saules iekārtām un pats izlemiet, cik ļoti tas jūs piesaista (vai nē).

Apkure no saules: plusi un mīnusi

Ja mēs runājam par saules enerģijas izmantošanu apkurei, tad jāpatur prātā, ka ir divas dažādas ierīces saules enerģijas pārveidošanai:

Abām iespējām ir savas īpašības. Lai gan tas ir jāsaka uzreiz, neatkarīgi no tā, kuru jūs izvēlaties, nesteidzieties atteikties no apkures sistēmas, kas jums ir. Saule, protams, lec katru rītu, bet ne vienmēr uz jūsu saules baterijām nokritīs pietiekami daudz gaismas. Visgudrākais risinājums ir izveidot kombinētu sistēmu. Kad ir pietiekami daudz saules enerģijas, otrais siltuma avots nedarbosies. Ar to jūs aizsargāsit sevi, un jūs dzīvosit komfortablos apstākļos un ietaupīsit naudu.

Ja nav vēlmes vai iespēju uzstādīt divas sistēmas, jūsu saules apkurei vajadzētu būt vismaz divkāršai jaudas rezervei. Tad jūs noteikti varat teikt, ka jums jebkurā gadījumā būs siltums.

Saules enerģijas izmantošanas priekšrocības apkurei:

Trūkumi:

Ienākošā siltuma daudzuma atkarība no laika apstākļiem un reģiona.
Garantētai apkurei nepieciešama sistēma, kas var darboties paralēli saules apkures sistēmai. Daudzi apkures iekārtu ražotāji nodrošina šo iespēju. Jo īpaši Eiropas sienas gāzes katlu ražotāji nodrošina kopīgu darbību ar saules apkuri (piemēram, Baxi katli). Pat ja esat uzstādījis aprīkojumu, kuram šādas iespējas nav, jūs varat koordinēt apkures sistēmas darbību, izmantojot kontrolieri.
Stabili finanšu ieguldījumi sākuma punktā.
Periodiska apkope: Caurules un paneļi jātīra no pielipušajiem gružiem un jānomazgā no putekļiem.
Daži šķidrie saules kolektori nevar darboties ļoti zemā temperatūrā. Smagu salu priekšvakarā šķidrums ir jāiztukšo. Bet tas neattiecas uz visiem modeļiem un ne uz visiem šķidrumiem.

Tagad sīkāk apskatīsim katru no saules sildelementu veidiem.

Saules kolektori

Saules apkurei izmanto saules kolektorus. Šīs iekārtas izmanto saules siltumu, lai uzsildītu apkures šķidrumu, ko pēc tam var izmantot karstā ūdens sildīšanas sistēmā. Īpatnība ir tāda, ka saules ūdens sildītājs mājas apkurei rada tikai 45–60 ° C temperatūru un izplūdes atverē parāda augstāko efektivitāti 35 ° C temperatūrā. Tāpēc šādas sistēmas ieteicams lietot kopā ar siltā ūdens grīdām. Ja nevēlaties atteikties no radiatoriem, palieliniet sekciju skaitu (apmēram divas reizes) vai sasildiet dzesēšanas šķidrumu.

Saules kolektorus (plakanus un cauruļveida) var izmantot, lai nodrošinātu māju ar siltu ūdeni un karstu ūdeni.

Tagad par saules kolektoru veidiem. Strukturāli ir divas izmaiņas:

plakans;
cauruļveida.

Katrā no grupām ir atšķirības gan materiālos, gan dizainā, taču tām ir vienāds darbības princips: caur caurulēm iet dzesēšanas šķidrums, ko silda no saules. Bet dizains ir pilnīgi atšķirīgs.

Plakani saules kolektori

Šīm saules apkures iekārtām ir vienkāršs dizains, un tādēļ tās var izgatavot ar rokām, ja vēlaties. Ciets dibens ir piestiprināts pie metāla rāmja. Virsū tiek uzlikts siltumizolācijas slānis. Izolēts, lai samazinātu zudumus un korpusa sienas. Tad nāk adsorbera slānis - materiāls, kas labi absorbē saules starojumu, pārvēršot to siltumā. Šis slānis parasti ir melns. Caurules ir piestiprinātas pie adsorbera, caur kuru plūst dzesēšanas šķidrums. No augšas visa šī struktūra ir aizvērta ar caurspīdīgu vāku. Vāka materiāls var būt rūdīts stikls vai viena no plastmasām (visbiežāk polikarbonāts). Dažos modeļos vāka gaismu caurlaidīgais materiāls var tikt īpaši apstrādāts: lai samazinātu atstarošanos, tas ir izgatavots nevis gluds, bet nedaudz matēts.

Caurules plakanajā saules kolektorā parasti ir sakārtotas čūskā, ir divi caurumi - ieplūde un izplūde. Var izveidot vienas caurules un divu cauruļu savienojumu. Tas ir kā jums patīk. Bet normālai siltuma apmaiņai ir nepieciešams sūknis. Ir iespējama arī gravitācijas sistēma, taču tā būs ļoti neefektīva dzesēšanas šķidruma zemā kustības ātruma dēļ. Šāda veida saules kolektorus izmanto apkurei, lai gan to var izmantot, lai efektīvi uzsildītu ūdeni karstā ūdens apgādei.

Ir gravitācijas kolektora variants, bet to galvenokārt izmanto ūdens sildīšanai. Šo dizainu sauc arī par plastmasas saules kolektoru. Tās ir divas caurspīdīgas plastmasas plāksnes, kas noslēgtas pie korpusa. Iekšpusē ir labirints ūdens kustībai. Dažreiz apakšējais panelis ir nokrāsots melnā krāsā. Ir divi caurumi - ieplūde un izplūde. Ūdens tiek piegādāts iekšpusē, kad tas pārvietojas pa labirintu, to silda saule un iznāk jau silts. Šī shēma labi darbojas ar ūdens tvertni un viegli uzsilda karstā ūdens padevi. Tas ir mūsdienīgs tradicionālās mucas aizstājējs, kas uzstādīts vasaras dušā. Turklāt efektīvāka nomaiņa.

Cik efektīvi ir saules kolektori? No visām mājsaimniecības saules iekārtām mūsdienās tie uzrāda vislabākos rezultātus: to efektivitāte ir 72-75%. Bet ne viss ir tik labi:

tie nedarbojas naktī un nedarbojas labi mākoņainā laikā;
lieli siltuma zudumi, īpaši ar vēju;
zema apkope: ja kaut kas sabojājas, tad jums ir jāmaina ievērojama daļa vai viss panelis.

Neskatoties uz to, privātmājas apkure no saules bieži tiek veikta, izmantojot šīs saules iekārtas. Šādas iekārtas ir populāras dienvidu valstīs ar aktīvu starojumu un pozitīvu temperatūru ziemā. Tie nav piemēroti mūsu ziemām, bet parāda labus rezultātus vasaras sezonā.

Gaisa kolektors

Šo ierīci var izmantot mājas gaisa sildīšanai. Strukturāli tas ir ļoti līdzīgs iepriekš aprakstītajam plastmasas savācējam, bet tajā cirkulē un uzsilst gaiss. Šādas ierīces ir piekārtas pie sienām. Tie var darboties divos veidos: ja gaisa saules sildītājs ir hermētiski noslēgts, gaiss tiek ņemts no telpas, uzsilst un atgriežas tajā pašā telpā.

Ir vēl viena iespēja. Tas apvieno apkuri ar ventilāciju. Gaisa kolektora ārējā apvalkā ir caurumi. Caur tiem konstrukcijā nonāk auksts gaiss. Izbraucot cauri labirintam, tas sakarst no saules stariem, un pēc tam telpā uzsilst.

Šāda mājas apkure būs vairāk vai mazāk efektīva, ja iekārta aizņem visu dienvidu sienu, un uz šīs sienas nebūs ēnas.

Cauruļveida kolekcionāri

Arī šeit dzesēšanas šķidrums cirkulē caur caurulēm, bet katra no šīm siltumapmaiņas caurulēm tiek ievietota stikla kolbā. Viņi visi apvienojas kolektorā, kas būtībā ir ķemme.

Cauruļveida kolektora shēma (noklikšķiniet, lai palielinātu attēlu)

Cauruļveida kolektoriem ir divu veidu caurules: koaksiālas un spalvas. Koaksiālais - caurule caurulē - ir ievietots viens otrā, un to malas ir noslēgtas. Starp abām sienām ir izveidota retināta bezgaisa vide. Tāpēc šādas caurules sauc arī par vakuuma caurulēm. Spalvu caurules ir parasta caurule, kas ir noslēgta vienā pusē. Un tās sauc par spalvām, jo, lai palielinātu siltuma pārnesi, tajās tiek ievietota adsorbera plāksne, kurai ir izliektas malas un nedaudz atgādina spalvu.

Turklāt dažāda veida siltummaiņus var ievietot dažādos korpusos. Pirmie ir siltuma cauruļu siltuma kanāli. Šī ir vesela sistēma saules gaismas pārvēršanai siltumenerģijā. Siltuma caurule ir neliela diametra doba vara caurule, kas ir pielodēta vienā galā. Otrajam ir masīvs gals. Caurule ir piepildīta ar vielu ar zemu viršanas temperatūru. Sildot, viela sāk vārīties, daļa no tā pārvēršas gāzveida stāvoklī un paceļas augšup pa cauruli. Pa ceļam no caurules apsildāmām sienām tas arvien vairāk sasilst. Tas nokļūst augšpusē, kur kādu laiku paliek. Šajā laikā gāze pārnes daļu siltuma uz masīvo galu, pakāpeniski atdziest, kondensējas un nosēžas, kur process tiek atkārtots.

Otrs veids - U veida - ir tradicionāla caurule, kas piepildīta ar dzesēšanas šķidrumu. Šeit nav ziņu vai pārsteigumu. Viss ir kā parasti: no vienas puses dzesēšanas šķidrums iekļūst, iet caur cauruli, uzsilst no saules gaismas. Neskatoties uz vienkāršību, šāda veida siltummaini ir efektīvāki. Bet to lieto retāk. Tas ir tāpēc, ka šāda veida saules ūdens sildītāji veido vienotu veselumu. Ja viena caurule ir bojāta, visa daļa ir jānomaina.

Cauruļveida kolektori ar Heat-pipe sistēmu ir dārgāki, uzrāda mazāku efektivitāti, bet tiek izmantoti biežāk. Un tas viss tāpēc, ka bojātu cauruli var nomainīt pāris minūšu laikā. Turklāt, ja tiek izmantota koaksiālā kolba, mēģeni var arī salabot. To vienkārši izjauc (augšējais vāciņš tiek noņemts), un bojātais elements (siltuma kanāls vai pati spuldze) tiek aizstāts ar ekspluatējamu. Tad caurule tiek ievietota vietā.

Kurš kolektors ir labāks apkurei

Dienvidu reģionos ar maigām ziemām un daudz saulainu dienu gadā labākais risinājums ir plakans savācējs. Šajā klimatā tas parāda visaugstāko produktivitāti.

Reģioniem ar smagāku klimatu ir piemēroti cauruļveida kolektori. Turklāt sistēmas ar siltuma cauruli ir piemērotākas skarbām ziemām: tās sasilst pat naktī un pat mākoņainā laikā, savācot lielāko daļu saules starojuma spektra. Viņi nebaidās no zemām temperatūrām, bet ir jāprecizē precīzs temperatūras diapazons: tas ir atkarīgs no siltuma kanālā esošās vielas.

Šīs sistēmas, ja tās ir pareizi aprēķinātas, var būt pamata, taču biežāk tās vienkārši ietaupa apkures izmaksas no cita apmaksāta enerģijas avota.

Vēl viena papildu apkure var būt gaisa kolektors. To var izgatavot visā sienā, un to ir viegli izdarīt pats. Tas ir lieliski piemērots garāžas vai vasarnīcas apkurei. Turklāt problēmas ar nepietiekamu apkuri var rasties nevis ziemā, kā jūs gaidāt, bet gan rudenī. Sals un sniegs Saules enerģija ir daudzkārt lielāka nekā mākoņainā lietainā laikā.

Saules paneļi

Dzirdot vārdu "saules enerģija", vispirms domājam par baterijām, kas gaismu pārvērš elektrībā. Un to dara īpaši fotoelektriskie pārveidotāji. Tie ir komerciāli pieejami no dažādiem pusvadītājiem. Visbiežāk sadzīves vajadzībām izmantojam silīcija saules baterijas. Viņiem ir zemākā cena un tie parāda diezgan pienācīgu sniegumu: 20-25%.

Saules paneļi privātmājai ir izplatīti dažās valstīs

Jūs varat tieši izmantot saules paneļus apkurei tikai tad, ja šim strāvas avotam pievienojat katlu vai citu elektrisko sildierīci. Tāpat saules paneļus kopā ar elektriskām baterijām var integrēt mājas elektroapgādes sistēmā un tādējādi samazināt ikmēneša rēķinus par izlietoto elektroenerģiju. Principā ir diezgan reāli pilnībā apmierināt ģimenes vajadzības no šīs attieksmes. Tas vienkārši aizņem daudz līdzekļu un vietas. Vidēji no paneļa kvadrātmetra var iegūt 120-150W. Tāpēc apsveriet, cik daudz jumta vai blakus esošās teritorijas laukumu vajadzētu aizņemt šādiem paneļiem.

Saules apsildes iezīmes

Saules apkures sistēmas uzstādīšanas iespējamība daudziem ir apšaubāma. Galvenais iemesls ir tas, ka tas ir dārgs un nekad neatmaksāsies. Tā kā tas ir dārgi, mums jāpiekrīt: aprīkojuma cenas ir diezgan lielas. Bet neviens neliedz jums sākt ar mazu. Piemēram, lai novērtētu idejas efektivitāti un praktiskumu, veiciet līdzīgu instalāciju pats. Izmaksas ir minimālas, un jums būs ideja no pirmās puses. Tad jūs izlemsiet, vai ar to visu nodarboties vai nē. Šeit ir tikai viena lieta: visi teorētiķu negatīvie ziņojumi. No praktizētājiem neviens netika atrasts. Tiek aktīvi meklēti veidi, kā uzlabot, pārstrādāt, taču neviens neteica, ka ideja būtu bezjēdzīga. Tas kaut ko saka.

Tagad, kad saules apkures sistēmas uzstādīšana nekad neatmaksāsies. Kamēr atmaksāšanās periods

tilti mūsu valstī ir lieli. Tas ir salīdzināms ar saules kolektoru vai bateriju kalpošanas laiku. Bet, ja paskatāmies uz visu energoresursu cenu pieauguma dinamiku, varam pieņemt, ka drīz tas tiks samazināts līdz visai pieņemamiem nosacījumiem.

Patiesībā par to, kā izveidot sistēmu. Pirmkārt, jums ir jānosaka jūsu mājas nepieciešamība un septiņi pēc siltuma un karstā ūdens. Vispārējā saules apkures sistēmas aprēķināšanas metode ir šāda:

Zinot, kurā reģionā māja atrodas, jūs varat uzzināt, cik daudz saules gaismas nokrīt uz 1m 2 platības katrā gada mēnesī. Eksperti to sauc par insolāciju. Pamatojoties uz šiem datiem, jūs varat novērtēt, cik saules paneļu jums ir nepieciešams. Bet vispirms jums jānosaka, cik daudz siltuma būs nepieciešams karstā ūdens padeves sagatavošanai un apkurei.
Ja jums ir karstā ūdens skaitītājs, tad jūs zināt karstā ūdens daudzumu, ko tērējat katru mēnesi. Izdrukājiet mēneša vidējā patēriņa datus vai rēķinieties ar maksimālo patēriņu - kurš to vēlas. Jums vajadzētu būt arī datiem par siltuma zudumiem mājās.
Apskatiet saules sildītājus, kurus vēlaties piegādāt. Ņemot datus par to veiktspēju, varat aptuveni noteikt elementu skaitu, kas nepieciešams jūsu vajadzību apmierināšanai.

Rezultāti

Vai ir reāli nodrošināt savu māju ar saules siltumenerģiju? Šodien mēs apspriedīsim iespēju izmantot saules sistēmas kā galveno apkures avotu, apsvērsim jautājumu par saules kolektoru ekonomisko iespējamību un efektivitāti.

Apkures sistēmas galvenās sastāvdaļas

Saules kolektori kalpo kā Saules sistēmas sildīšanas avots, kura mērķis ir visefektīvākā saules starojuma infrasarkanā spektra enerģijas pārnešana uz dzesēšanas šķidrumu. Saules gaismas termiskais diapazons ir 40-45% no kopējā starojuma plūsmas, konkrētos skaitļos tas ir 200-500 W / m2, atkarībā no platuma, gada laika un dienas.

Principā, lai izveidotu vienkāršāko saules sistēmu, pietiek tikai ar kolektoriem. Caur to kanāliem parasto ūdeni var cirkulēt, izmantot mājsaimniecības vajadzībām un mājas apkurei. Tomēr šī pieeja nav pietiekami efektīva vairāku iemeslu dēļ, no kuriem pirmais ir enerģijas zudumu papildināšanas trūkums visai dienai. Tāpēc viens no svarīgākajiem saules apkures sistēmas elementiem ir siltuma akumulators - trauks ar ūdeni.

Mājas apkures shēma ar saules kolektoriem: 1 - aukstā ūdens padeve; 2 - siltummainis; 3 - siltuma akumulators; 4 - temperatūras sensors; 5 - dzesēšanas šķidruma ķēde; 6 - sūkņu stacija; 7 - kontrolieris; 8 - izplešanās tvertne; 9 - karsts ūdens; 10 - trīsceļu vārsts; 11 - saules kolektors

Arī saules kolektora tehniskā ierīce darbojas kā sava veida ierobežojums. Tās kanāliem ir diezgan mazs plūsmas laukums, kas rada risku aizsērēt ar mehāniskiem piemaisījumiem. Pastāv arī liela varbūtība, ka dzesēšanas šķidrums naktī sasalst, bet darba temperatūras diapazona augšējā robeža ir 200-300 ° C. Kolektori ir paredzēti ātrai nepārtrauktai dzesēšanas šķidruma cirkulācijai, kas nonāk zemā temperatūrā, ātri uzsilst saules gaismā un tikpat ātri atdala siltumu akumulatoram.

Vakuuma U formas saules kolektoru caurules

Šo iemeslu dēļ ir ierasts izmantot propilēnglikolu ar īpašu piedevu komplektu tiešai apkurei siltuma caurulēs. Tātad, apkures saules sistēmas trešais obligātais elements ir īpašs dzesēšanas šķidrums un apmaiņas ķēde, kas bieži ir strukturāli iekļauta siltuma akumulatorā vai var būt daļa no paša kolektora.

Kolekcionāru šķirnes un atšķirības

Neiedziļinoties ierīces tehniskajās detaļās, galvenā atšķirība starp plakanajiem un vakuuma kolektoriem slēpjas to izmantošanas lietderībā dažādās klimatiskajās zonās. Plakanos kolektorus vislabāk izmantot dienvidu platuma grādos ar dominējošo temperatūru virs nulles, vakuumā - tuvāk ziemeļiem.

Plakana saules kolektora konstrukcija: 1 - dzesēšanas šķidruma izeja; 2 - kolektora rāmis; 3 - strukturēts krusa izturīgs stikls; 4 - absorbētājs; 5 - vara caurules; 6 - siltumizolācija; 7 - dzesēšanas šķidruma ieplūde

Dažu veidu saules kolektoru izmantošanas iespējas ir saistītas ar vairākām funkcijām:

vakuuma kolektoru nespēja patstāvīgi attīrīties no sniega;
augsti plakano saules kolektoru siltuma zudumi, kas aug līdz ar temperatūras starpību;
zema plakano kolektoru pretestība vēja slodzēm;
projekta augstās izmaksas par vakuuma saules kolektoriem;
plakano kolektoru efektīvas izmantošanas zemas temperatūras diapazons.

Vakuuma kolektora konstrukcija ar netiešu siltuma pārnesi: 1 - atdzesēta siltumnesēja ieplūde; 2 - siltummainis (kolektors); 3 - noslēgts kontaktdakša; 4 - vakuuma caurule; 5 - alumīnija plāksne (absorbētājs); 6 - siltuma caurule; 7 - darba šķidrums; 8 - apsildāmā dzesēšanas šķidruma izeja; 9 - radiatora korpuss; 10 - siltuma caurules kondensators; 11 - izolācija

Viena no vissvarīgākajām atšķirībām ir instalēšanas procesā. Plakani kolektori jāpiegādā uz jumta pilnībā samontēti, savukārt vakuuma kolektorus var samontēt uz vietas. Arī plakanajiem kolektoriem parasti nav sava siltuma akumulatora un apmaiņas ķēdes.

Saules enerģijas problēmas

Saules apkures sistēmām nav trūkumu, no kuriem vissvarīgākais ir enerģijas avota nepastāvība. Naktīs sistēma nesasilda, un ilgstoši mākoņainā laikā gaidīt, ka skaidras debesis sildīs māju, ir prieks zem vidējā līmeņa. Ja akumulators ar pietiekami lielu tilpumu spēj saglabāt nepieciešamo siltuma daudzumu vismaz līdz rītam, tad vairākas dienas autonomas darbības nepietiekama apgaismojuma apstākļos var sagaidīt tikai ar ievērojamu saules enerģijas fermas paplašināšanos. Tas savukārt rada pretēju problēmu: sasniedzot maksimālās jaudas režīmu (piemēram, skaidrā pavasara dienā), šādai saules sistēmai būs nepieciešama intensīvāka siltuma noņemšana vai vairāku absorbētāju īslaicīga izslēgšana ar to ēnojumu.

Ir svarīgi saprast, ka saules sistēmas Krievijas klimata apstākļos nevar izmantot kā vienīgo vai galveno apkures avotu. Tomēr tie var ievērojami samazināt enerģijas patēriņu apkures sezonā. Īpaši efektīvi darbojas hibrīda kolektori, kuros sildītāji ir apvienoti ar fotoelementiem. Ja mākoņainība bloķē lielāko daļu IR starojuma, tad spektra fotoelektriskās daļas zudumi nav tik būtiski.

Vēl viens saules kolektoru trūkums ir nepieciešamība pēc dzesēšanas šķidruma piespiedu cirkulācijas kolektoru-akumulatoru sistēmā. Daži vakuuma kolektori ir aprīkoti ar dabiskās cirkulācijas tvertni, kas atrodas virs absorbētāja. Šādas iekārtas parasti izmanto karstā ūdens apgādes sistēmās ar ūdens ieplūdi zem auksta ūdens padeves spiediena. Bet joprojām ir veidi, kā izveidot šādu saules kolektoru kopīgu darbību ar apkures sistēmu.

Integrācija apkures sistēmā

Ir divi veidi, kā apvienot saules kolektorus ar patvaļīgi sarežģītu šķidruma apkures sistēmu. Galvenais enerģijas avots var būt gāze vai elektrība - nav būtiskas atšķirības.

Pirmā iespēja ir sasildīt kopējo dienas akumulatoru. Akumulators ar katlu sazinās kopīgi un secīgi; nepietiekami augstā temperatūrā pēdējais tiek nodots ekspluatācijā un uzsilda šķidrumu. Šāda veida pareizi izstrādāta sistēma var efektīvi darboties pat bez piespiedu cirkulācijas.

1 - apkures loks; 2 - sildīšanas šķidrums; 3 - temperatūras sensors; 4 - sūkņu stacija; 5 - kontrolieris; 6 - sūknis; 7 - izplešanās tvertne; 8 - sanitārais ūdens; 9 - auksts ūdens; 10 - karstā ūdens padeve; 11 - saules kolektors; 12 - apkures katls

Otrais kombinācijas veids ietver siltuma akumulatora izmantošanu ar divām ķēdēm. Caur vienu siltums tiek noņemts no kolektora, caur otro - dzesēšanas šķidruma uzsildīšana sistēmā, ūdens no akumulatora kalpo kā karstā ūdens padeves avots. Tā kā ķēdes ir izolētas viena no otras, apkures sistēmā un siltuma apmaiņas ciklā no saules kolektora var izmantot vairāk siltuma absorbējošu šķidrumu vai antifrīzu. Galvenais trūkums ir sistēmas nepastāvība, jo abās ķēdēs cirkulācija ir spiesta.

1 - aukstā ūdens padeve; 2 - temperatūras sensors; 3 - saules kolektora siltummainis; 4 - katla siltummainis; 5 - kolektora dzesēšanas šķidruma ķēde; 6 - sūkņu stacija; 7 - kontrolieris; 8 - izplešanās tvertne; 9 - cirkulācijas sūknis; 10 - karstā ūdens izeja; 11 - apkures katls; 12 - saules kolektors

Jaudas aprēķināšana un uzstādīšana

Pāreja uz saules enerģiju nepieņem steigu un virspusēju pieeju. Bieži secinājumus par heliosistēmas uzstādīšanas lietderību var izdarīt tikai pēc vairāku gadu novērojumiem un aprēķiniem.

Diemžēl paļauties uz insolācijas kartēm nav lielas jēgas, jo vietējie laika apstākļi var ievērojami izkropļot vidējo. Tāpēc pirmais, kas jādara, ir patstāvīgi sastādīt atskaiti par saules starojuma intensitāti vietā, kur ir uzstādīti kolektori. Mērījumiem tiek izmantoti piranometri; 5 tūkstošu rubļu robežās varat iegādāties budžeta ierīci ar pietiekamu funkciju kopumu.

Mērījumi jāveic dažādos diennakts laikos, aptuveni reizi nedēļā visu gadu. Mērījumu procesā jāņem vērā slīpuma leņķis un kolektoru orientācija. Rezultātā iegūtie dati tiek salīdzināti ar hidrometeoroloģiskā centra statistiku par mākoņainu dienu procentuālo daudzumu gadā.

Lai nodrošinātu augstu saules elektrostacijas efektivitāti, jāapsver visnegatīvākais scenārijs, tas ir, garākais periods ar zemāko apgaismojumu jāņem par atskaites punktu. Ideālā gadījumā jūs varat ņemt vērā vēl sliktāku laika apstākļu iespējamību, izmantojot meteoroloģisko statistiku pēdējo 15-20 gadu laikā. Iegūtie dati par ienākošo saules enerģiju palīdzēs noteikt nepieciešamo absorbcijas lauka kopējo platību un noteikt kolektoru skaitu, kas jāiegādājas.

Kā jau minēts, kolektorus ļoti reti izmanto kā galveno apkures avotu, tiem parasti ir palīgdarbība. Bet līdzdalības daļu var aprēķināt, tā ir norādīta procentos no mājas energosistēmas kopējās jaudas vai tās siltuma zudumiem. Saņemot nepieciešamo kilovatu skaitu, tas tiek reizināts ar absorbētāju optisko efektivitāti, tiek pievienoti vairāki koeficienti - orientācijas, slīpuma, temperatūras apstākļu korekcijas, kā arī drošības rezerve.

Atbilstoši saražotās jaudas "neto" vērtībai tiek izvēlēts šāds:

nepieciešamo skaitu noteikta modeļa kolektoru un vidēji vienu rezerves saules kolektoru 10-15 darbībā;
cauruļvadu sistēma ar ražotāja ieteikto caurlaidspēju un karstumizturību;
cirkulācijas grupa, slēgvārsti, citas palīgierīces;
uzglabāšanas tvertnes tilpums un atrašanās vieta. Sistēmās, kuru ikdienas uzglabāšanas vai siltuma ieguves jauda ir lielāka par 20 kW, ir jēga būvēt izolētas betona tvertnes ar tilpumu 15-20 m 3.

Pašu uzstādīšanai un apkopei ir jāizstrādā sistēmas projekts, jāpiešķir vieta palīgierīču novietošanai un jānovieto saules kolektors uz dienvidu (ziemeļu puslodes) jumta slīpuma, ņemot vērā iekārtu piegādātāja ieteikumus. attiecībā uz vēja slodzi. Neaizmirstiet, ka, iegādājoties pilnu aprīkojuma klāstu no viena izplatītāja, jūs iegūstat iespēju bez maksas sastādīt ja ne apkures saules sistēmas projektu, tad vismaz labi saderīgu iekārtu un sastāvdaļu sarakstu.

Vai man ir nepieciešams siltumsūknis?

Viens no galvenajiem saules apkures sistēmu trūkumiem ir augstās izmaksas. Kamēr plakano plākšņu kolektora tehnoloģija ir labi izveidota, vakuuma absorbētāji joprojām ir dārgi, un noteiktos laika apstākļos tikai tos var veiksmīgi darbināt. Bet ir vēl viena alternatīva - gaisa tipa kolektori.

Vienkāršākas ierīces dēļ to izmaksas ir zemākas, kā arī pastāv autonomas darbības iespēja. Gaisa kolektoru efektivitāte tiek palielināta, uzstādot ventilatoru, ko darbina integrēts saules panelis. Sakarā ar paātrināto, bet proporcionālo apkuri, kanālu dzesēšanu, siltuma zudumi caur kolektoru tiek samazināti līdz minimumam. Jaudas ierobežošanu var panākt, kontrolējot ventilatora ātrumu vai vienkārši bloķējot plūsmu - gaisa kolektori nebaidās no termiskā šoka, turklāt ir viegli iestatīt dabisko recirkulāciju.

Gaisa sistēmu trūkums nelielā dzesēšanas šķidruma sildīšanas pakāpē. Gaisa siltuma jauda ir mazāka, turklāt absorbētājs gandrīz vienmēr uzsilst bez fokusēšanās. Lai varētu integrēties apkures sistēmā (kas visbiežāk ir nepieciešams, jo nav iespējams ievietot apsildāmā telpā ventilācijas kanālu), patiešām ir nepieciešams siltumsūknis vai sadalīta sistēma.

Bet gaisa siltumsūkņus var izmantot arī, lai palielinātu gaisa kondicionēšanas efektivitāti. Ar tiem cirkulācijas ātrumu var paaugstināt līdz vērtībām, kas nav pieņemamas sadzīves ventilācijas sistēmās, kas dod 2-3 reizes lielāku ražošanas pieaugumu augstās temperatūras starpības dēļ. Naktī kolektoram būs arī zems ražošanas ātrums darba temperatūras diapazonā.

Gaisu, ko izmanto kā siltumnesēju, var atūdeņot vai aizstāt ar oglekļa dioksīdu vai citu siltumu aizturošāku gāzi. Tomēr nav jēgas izmantot siltumsūkņus ar ūdens primāro ķēdi: tie sākotnēji ir paredzēti darbam ar augstu temperatūras starpību, un tāpēc jaudas palielināšana nav pietiekama, lai pamatotu uzstādīšanas izmaksas.

Saules apkures sistēmas izmaksas

Par prieku izmantot tīru enerģiju kopumā ir jāmaksā diezgan daudz, vismaz šodien. Taisnības labad jāsaka, ka ir dažas pozitīvas ziņas: pēdējo piecu gadu laikā plakano plākšņu kolektoru ražošanas izmaksas ir samazinājušās par 2–2,5 reizes, to pašu drīz var sagaidīt no ierīcēm ar vakuuma absorbētājiem.

Plakano un vakuuma kolektoru izmaksas nosaka ražošanas apjoms - saules starojuma vērtība ideālos apgaismojuma apstākļos, tas ir, īpatnējā jauda. Vidēji par 1 kW plakanā tipa saules kolektoriem jums būs jāmaksā aptuveni 350–500 USD, bet par pilnīgu uzstādīšanu ar ārēju akumulatoru-aptuveni 800–1000 USD. Vakuuma saules kolektoru izmaksas svārstās augstākā diapazonā - no 600 USD līdz 1000-1200 USD par kompleksu, atkarībā no veiktspējas kvalitātes, cauruļu materiāla, siltummaiņa izolācijas un citām īpašībām.

Kapacitatīvajiem kolektoriem mērījumu standarts ir litros ūdens, kas uzsildīts līdz iespējami augstākajai temperatūrai. Saražotās elektroenerģijas daudzumu var aprēķināt vai nu pēc absorbētāja kopējās platības, vai arī izsaka to kā ūdens īpatnējo siltuma jaudu. Atkarībā no sistēmas sarežģītības izmaksas ievērojami atšķiras, viena vidējā tirgus segmenta piemēra cena sasniedz 1500 USD par 300 litriem (4-5 iedzīvotājiem) ar temperatūras starpību aptuveni 50 ° C, kas ir ekvivalents 2,5 kW īpatnējai jaudai.

Dabas katastrofu piegādātās “zaļās” enerģijas izmantošana var ievērojami samazināt komunālos izdevumus. Piemēram, sakārtojot saules apkuri privātmājai, jūs piegādāsit zemas temperatūras radiatorus un apsildāmās grīdas ar praktiski brīvu dzesēšanas šķidrumu. Piekrītu, tas jau ietaupa.

No mūsu piedāvātā raksta jūs uzzināsit visu par “zaļajām tehnoloģijām”. Ar mūsu palīdzību jūs varat viegli saprast saules enerģijas iekārtu veidus, to uzbūves metodes un darbības specifiku. Protams, jūs interesēs viena no populārākajām iespējām, kas intensīvi darbojas pasaulē, bet ne pārāk pieprasīta mūsu valstī.

Pārskatā, kas tika piedāvāts jūsu uzmanībai, sistēmu konstrukcijas iezīmes ir izjauktas, savienojumu shēmas ir detalizēti aprakstītas. Dots saules apkures loku aprēķināšanas piemērs, lai novērtētu tā konstrukcijas realitāti. Lai palīdzētu neatkarīgiem amatniekiem, ir pievienotas fotoattēlu atlases un videoklipi.

Vidēji 1 m 2 zemes virsmas saņem 161 vatu saules enerģijas stundā. Protams, pie ekvatora šis skaitlis būs daudzkārt lielāks nekā Arktikā. Turklāt saules starojuma blīvums ir atkarīgs no sezonas.

Maskavas apgabalā saules starojuma intensitāte decembrī-janvārī atšķiras no maija-jūlija vairāk nekā piecas reizes. Tomēr mūsdienu sistēmas ir tik efektīvas, ka var darboties gandrīz visur uz zemes.

Saules apkures veidošana privātmājai ar savām rokām nav tik grūts uzdevums, kā šķiet neinformētam nespeciālistam. Tam būs nepieciešamas metinātāja prasmes un materiāli, kas pieejami jebkurā datortehnikas veikalā.

Saules apkures izveides nozīme privātmājai ar savām rokām

Pilnīga autonomija ir katra īpašnieka sapnis, uzsākot privātu būvniecību. Bet vai saules enerģija patiešām spēj sildīt dzīvojamo ēku, it īpaši, ja ierīce tās uzkrāšanai ir samontēta garāžā?

Atkarībā no reģiona saules plūsma var radīt no 50 W / m2 mākoņainā dienā līdz 1400 W / m2 ar skaidrām vasaras debesīm. Ar šādiem rādītājiem pat primitīvs kolektors ar zemu efektivitāti (45-50%) un platību 15 kv. gadā var saražot aptuveni 7000-10000 kWh. Un tā ir ietaupītas 3 tonnas malkas cietā kurināmā katlam!

vidēji 900 vati uz ierīces kvadrātmetru;
lai paaugstinātu ūdens temperatūru, jums jātērē 1,16 W;
ņemot vērā arī kolektora siltuma zudumus, 1 kvadrātmetrs spēs uzkarsēt aptuveni 10 litrus ūdens stundā līdz 70 grādu temperatūrai;
lai nodrošinātu 50 litrus karstā ūdens, kas vajadzīgs vienai personai, jums būs jāiztērē 3,48 kW;
Pēc hidrometeoroloģiskā centra datu pārbaudes par saules starojuma jaudu (W / m2) reģionā ir jāsadala 3480 W ar iegūto saules starojuma jaudu - tā būs nepieciešamā saules platība. savācējs, lai uzsildītu 50 litrus ūdens.

Kā kļūst skaidrs, efektīva autonomā apkure, izmantojot tikai saules enerģiju, ir diezgan problemātiska. Patiešām, drūmā ziemas sezonā saules starojums ir ārkārtīgi mazs, un novietojiet uz vietas 120 kvadrātmetru lielu kolektoru. ne vienmēr izdosies.

Tātad saules kolektori nav funkcionāli? Neatlaidiet tos iepriekš. Tātad, ar šādas uzglabāšanas ierīces palīdzību vasarā var iztikt bez katla - būs pietiekami daudz jaudas, lai ģimeni apgādātu ar karstu ūdeni. Ziemā būs iespējams samazināt enerģijas izmaksas, piegādājot jau uzsildītu ūdeni no saules kolektora uz elektrisko katlu.
Turklāt saules kolektors būs lielisks palīgs siltumsūknim mājā ar zemas temperatūras apkuri (apsildāmu grīdu).

Tātad ziemā apsildāmais dzesēšanas šķidrums tiks izmantots siltās grīdās, un vasarā lieko siltumu var nosūtīt uz ģeotermālo ķēdi. Tas samazinās siltumsūkņa jaudu.
Galu galā ģeotermālais siltums netiek atjaunots, tāpēc laika gaitā augsnē veidojas arvien lielāks "aukstuma maiss". Piemēram, parastajā ģeotermālajā kontūrā apkures sezonas sākumā temperatūra ir +5 grādi, bet beigās --2C. Sildot, sākotnējā temperatūra paaugstinās līdz +15 C, un apkures sezonas beigās nenoslīd zem + 2C.

Pašdarināta saules kolektoru ierīce

Pašpārliecinātam meistaram nebūs grūti salikt siltuma kolektoru. Jūs varat sākt ar nelielu ierīci karstā ūdens nodrošināšanai valstī, un veiksmīga eksperimenta gadījumā pārejiet pie pilnvērtīgas saules stacijas izveides.

Plakans saules kolektors no metāla caurulēm

Vienkāršākais kolektors ir plakans. Viņa ierīcei jums būs nepieciešams:

metināšanas iekārta;
caurules no nerūsējošā tērauda vai vara;
tērauda loksne;
rūdīts stikls vai polikarbonāts;
koka dēļi rāmim;
nedegoša izolācija, kas var izturēt metālu, kas uzkarsēts līdz 200 grādiem;
matēta melna krāsa, izturīga pret augstām temperatūrām.

Saules kolektora montāža ir diezgan vienkārša:

Caurules ir metinātas pie tērauda loksnes - tā darbojas kā saules enerģijas adsorbētājs, tāpēc cauruļu stiprinājumam jābūt pēc iespējas ciešākam. Viss ir nokrāsots matēti melnā krāsā.

Uz loksnes ar caurulēm tiek uzlikts rāmis tā, lai caurules būtu iekšpusē. Caurumiem tiek urbti cauruļu ieejai un izejai. Izolācija ir uzlikta. Ja tiek izmantots higroskopisks materiāls, jums ir jārūpējas par hidroizolāciju - galu galā mitra izolācija vairs neaizsargās caurules no atdzišanas.

Izolācija tiek fiksēta ar OSB loksni, visi savienojumi ir piepildīti ar hermētiķi.
Adsorbētāja pusē ir novietots caurspīdīgs stikls vai polikarbonāts ar nelielu gaisa spraugu. Tas kalpo, lai novērstu tērauda loksnes atdzišanu.
Stiklu var piestiprināt, izmantojot koka logu stiklojuma lodītes, iepriekš ievietojot hermētiķi. Tas novērsīs auksta gaisa iekļūšanu un pasargās stiklu no rāmja saspiešanas sildīšanas un dzesēšanas laikā.

Lai savācējs pilnībā darbotos, jums būs nepieciešama tvertne. To var izgatavot no plastmasas mucas, izolētas no ārpuses, kurā spirālē ir ievietots siltummainis, kas savienots ar saules kolektoru. Apsildāmā ūdens ieplūdei jābūt augšpusē, bet aukstā ūdens izplūdei - apakšā.

Ir svarīgi pareizi novietot tvertni un kolektoru. Lai nodrošinātu ūdens dabisko cirkulāciju, tvertnei jāatrodas virs kolektora, un caurulēm jābūt ar pastāvīgu slīpumu.

Saules sildītājs, kas izgatavots no lūžņu materiāliem

Ja nebija iespējams sadraudzēties ar metināšanas iekārtu, varat izgatavot vienkāršu saules sildītāju no tā, kas atrodas pie rokas. Piemēram, no kārbām. Šim nolūkam apakšā tiek izveidoti caurumi, pašas kārbas ir piestiprinātas viena otrai ar hermētiķi, un tās sēž uz tās krustojumos ar PVC caurulēm. Tie ir nokrāsoti melnā krāsā un iederas rāmī zem stikla tāpat kā parastās caurules.

Saules mājas fasāde

Kāpēc gan neizrotāt savu māju ar kaut ko noderīgu, nevis parasto apšuvumu? Piemēram, izgatavojot saules sildītāju visas sienas dienvidu pusē.

Šis risinājums ļaus optimizēt apkures izmaksas uzreiz divos virzienos - samazināt enerģijas izmaksas un ievērojami samazināt siltuma zudumus fasādes papildu siltināšanas dēļ.

Ierīce ir vienkārši satriecoša un neprasa īpašus instrumentus:

uz izolācijas tiek uzlikta krāsota cinkota loksne;
augšpusē ir uzlikta gofrēta nerūsējošā tērauda caurule, kas arī krāsota melnā krāsā;
viss ir pārklāts ar polikarbonāta loksnēm un fiksēts ar alumīnija stūriem.

Ja arī šī metode šķiet sarežģīta, videoklipā redzama opcija, kas izgatavota no alvas, polipropilēna caurulēm un plēves. Daudz vieglāk!