Özel bir evin güneş panelleriyle ısıtılması: diyagramlar ve cihaz

Alternatif enerji kaynaklarının popülaritesinin nedenleri oldukça anlaşılır: Yakıttan tasarruf etme ve çevre dostu yaşam destek sistemleri hayallerini gerçekleştirme fırsatı var. Güneşin, rüzgarın ve suyun enerjisini ustaca kullanarak sıradan bir kır evini modern bir eko eve dönüştürebilirsiniz.

Size özel bir evde güneş enerjisiyle ısıtmanın nasıl kurulacağını anlatacağız ve bunun ne kadar karlı olduğunu sizinle birlikte analiz edeceğiz. Gün ışığı enerjisini kullanma konularını iyice ele almak için pratik uygulama ve olumlu kullanıcı incelemeleri alan tüm popüler seçenekleri ayrıntılı olarak anlattık.

Önerilerimizi dikkate alarak bir yazlık veya kır evi için etkili bir güneş enerjisi sistemi kurabilirsiniz. Zor materyalin anlaşılmasını kolaylaştırmak için bilgileri görsel diyagramlar, resimler ve eğitim videoları ile destekledik.

Güneş enerjisini kullanma yolları

Uygulama yöntemleri gök cismin enerjisi yenilikçi teknolojilere ait değildir; güneş ısısı uzun süredir ve oldukça başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Ancak bu durum esas olarak Avustralya, Avrupa'daki bazı ülkeler, Amerika ve yıl boyunca alternatif enerjinin elde edilebildiği güney bölgeler için geçerlidir.

Bazı kuzey bölgeleri doğal radyasyondan yoksun olduğundan ek veya yedek seçenek olarak kullanılır.

Güneş ışınları ile enerji üretim mekanizması arasındaki aracılar, hem amaç hem de tasarım açısından farklılık gösteren güneş panelleri veya kollektörlerdir.

Piller güneş enerjisini biriktirir ve bu enerjinin evdeki elektrikli cihazlara güç sağlamak için kullanılmasına olanak tanır. Bir tarafı fotoselli, diğer tarafı kilitleme mekanizmalı panellerdir. Pili kendiniz deneyebilir ve monte edebilirsiniz, ancak hazır elemanları satın almak daha kolaydır - seçim oldukça geniştir.

Güneş sistemleri (güneş kollektörleri) bir evin ısıtma sisteminin bir parçasıdır. Aküler gibi soğutucu içeren büyük ısı yalıtımlı kutular, güneşe veya çatı eğimlerine bakan yükseltilmiş panellere monte edilir.

Kesinlikle tüm kuzey bölgelerinin güney bölgelerine göre çok daha az doğal ısı aldığına inanmak bir hatadır. Varsayalım ki Chukotka'da ya da orta Kanada'da, güneydeki Büyük Britanya'ya kıyasla çok daha fazla güneşli gün var.

Verimliliği artırmak için paneller, takip sistemini anımsatan dinamik mekanizmalar üzerine yerleştiriliyor; güneşin hareketine göre dönüyorlar. Enerji dönüşüm süreci kutuların içinde bulunan tüplerde gerçekleşir.

Güneş enerjisi sistemleri ile güneş panelleri arasındaki temel fark, birincisinin soğutucuyu ısıtması, ikincisinin ise elektrik biriktirmesidir. Odayı fotosel kullanarak ısıtmak mümkündür, ancak tasarım şemaları mantıksızdır ve yalnızca yılda en az 200 güneşli günün olduğu alanlar için uygundur.

Bir kazana bağlı bir güneş kolektörüne ve geleneksel yakıtla (+) çalışan bir yedek elektrik kaynağına (örneğin bir gaz kazanı) sahip bir ısıtma sisteminin şeması

Alternatif bir ısıtma sisteminin artıları ve eksileri

Güneş enerjisiyle ısıtma sisteminin çok fazla avantajı yoktur, ancak bunların her biri önemlidir ve özel deneyler için bir neden olabilir:

• Çevresel faydalar. Bu, evin sakinleri ve çevredeki ortam için güvenli olan ve geleneksel yakıt türlerinin kullanılmasını gerektirmeyen temiz bir ısı kaynağıdır.
• Özerklik. Sistem sahipleri enerji fiyatlarından ve ülkedeki ekonomik durumdan kesinlikle bağımsızdır.
• Ekonomik. Geleneksel ısıtma sistemini koruyarak sıcak su temini için ödeme maliyetini azaltmak mümkün hale gelir.
• Genel kullanılabilirlik. Güneş enerjisi sistemleri kurmak için resmi makamlardan izin almanıza gerek yoktur.

Ancak genel tabloyu bozabilecek hoş olmayan anlar da var. Örneğin sistemin verimliliğinin belirlenmesi uzun bir süre (en az 3 yıl) gerektirecektir (güneş enerjisinin yeterli olması ve aktif olarak kullanılması şartıyla).

Tek başına güneş modülleri kurmak büyük yatırımlar gerektirecektir: en ucuz silikon paneller en az 2.200 rubleye mal olacaktır. parça başına ve birinci kategorideki çok kristalli altı diyotlu elemanlar - parça başına 17.000'e kadar. 30 modülün maliyetini hesaplamak oldukça basittir (+)

Kullanıcılar aşağıdaki dezavantajları not eder:

• sistemi işletmeye almak için gerekli ekipman için yüksek fiyatlar;
• üretilen ısı miktarının coğrafi konum ve hava durumuna doğrudan bağımlılığı;
• bir yedek kaynağın zorunlu varlığı, örneğin bir gaz kazanı (pratikte bir güneş enerjisi sistemi genellikle bir yedektir).

Daha fazla geri dönüş elde etmek için, toplayıcıların servis verilebilirliğini düzenli olarak izlemeniz, kalıntılardan temizlemeniz ve donma sırasında buz oluşumundan korumanız gerekir. Sıcaklık sıklıkla 0°C'nin altına düşerse, yalnızca güneş sistemi elemanlarının değil aynı zamanda bir bütün olarak evin ek ısı yalıtımına da dikkat etmeniz gerekir.

Isıtma için güneş enerjisi

Enerji depolayan fotovoltaik hücrelerin temel amacı eve elektrik sağlamaktır. Bunları diyagrama dahil etmek için ısıtma sistemi cihazları ve optimum işleyişi elde etmek için devrenin bir depolama tankıyla birleştirilmesi gerekir.

Belli bir sıcaklığa ulaştığında ısıtma gerektiren odalardaki (oturma odası, banyo) boruları ve radyatörleri dolduracak olan su ısıtılacaktır.

Isıtmayı ve sıcak su tedarikini iki yönde düzenleyen, çift devreli bir tanka sahip, güneş enerjisiyle çalışan bir sistem: ısıtma radyatörlerine ve dağıtım noktalarına (+)

Güneş panellerinin tasarım özelliklerini analiz etmeye ve ısıtma sistemindeki potansiyel rollerini belirlemeye çalışalım.

Fotoselli panellerin çalışma prensibi

Güneş panelleri için üç yaygın eleman türü vardır:

• Monokristal. Bunlar, yapay koşullar altında büyütülmüş bir kristalden kesilmiş, en saf silikondan yapılmış ince levhalardır. Yaklaşık% 17-18 verimle en verimli çeşittir. Çalışma için en uygun sıcaklık 5 ºС ila 25 ºС arasındadır.

• çok kristalli. Silikon eriyiğinin kademeli olarak soğutulmasıyla elde edilen gofretlerden yapılmıştır. Üretimlerine yönelik teknoloji daha az emek yoğundur, ancak polikristalden yapılan fotovoltaik elemanların verimliliği önemli ölçüde düşüktür -% 12'den fazla değildir.

• Amorf. Onlar film. İnce bir film formundaki silikonun esnek bir polimer baz üzerine biriktirilmesi sonucunda buharlaştırma fazı yöntemiyle üretilir. En ucuz üretim yöntemi, tahminen %7'ye varan düşük verimlilikle birleşiyor.

Kuzey bölgelerde otonom ısıtma sistemlerinin kurulumu için en uygun seçenek değerlendirilmektedir. fotovoltaik pillermonokristalin elementlerden bir araya getirilmiştir. Bununla birlikte, amorf modüllü pillerin kurulumu daha kolaydır, pratik olarak taban gerektirmez ve çok daha ucuzdur.

Bir monokristalin modül, modüller halinde birleştirilen seri bağlantılı elemanlardan oluşur. Birkaç modül bir güneş pili oluşturur.Güneş fotovoltaik sistemlerinin karanlık yüzeyi güneş ışınlarının emilimini optimize eder

Dış elemanların görevi güneş ışınlarını absorbe etmek ve dönüştürmektir. Açığa çıkan enerji daha da ileri giderek depolama tankında yoğunlaşır. Küçük bir eleman yaklaşık 100-250 W üretiyor ve 25-30 m²'lik prefabrik bir panel küçük bir eve elektrik sağlıyor. Bir ısıtma sisteminin kurulması 2-3 kat daha fazla enerji gerektirecektir.

Evdeki elektrikli cihazların ve lambaların çalışması için alternatif akım gerektiğinden, bir invertör, güneş enerjisi "üretiminden" doğru akımı elektriğe dönüştüren bir dönüştürücü görevi görür.

Özellikle ısıtma sistemi hakkında konuşursak, suyu ısıtmak için kullanılan elektrikli kazan da alternatif akımla çalışır. Geceleri evinize ışık sağlamak için gündüz ihtiyaçlarınızı depolayan pillere ihtiyacınız olacaktır.

İnvertör modülleri sürekli kontrol gerektirmemesine ve otomatik modda (+) çalışmasına rağmen bakıma uygun bir yere monte edilir.

Fotosel kullanmanın verimliliği

Satın alınması en kolay Güneş panelleri ve yıllar içinde kanıtlanmış basit planlardan birini uygulayın. Ancak bazen koşullar kendi koşullarını belirler. Diyelim ki harika çalışan bir solar jeneratör sisteminiz var ama şimdilik sadece evinize elektrik ve sıcak su sağlamaya hizmet ediyor.

Yeni ekipman satın almanın kârlı olmadığı açıktır, bu nedenle belirli sayıda fotoelektrik dönüştürücü satın alarak gücü artırmak daha kolaydır. Bütçe seçeneği -% 23-25'e varan üretkenliğe sahip silikon paneller.

Elektrikle çalışan bir ısıtma cihazının akım kaynağına bağlanması gerekir.Evrensel bir seçenek, dağıtım kablolarıyla donatılmış bir kazandır.

Polimer film elemanları, Rusya pazarında silikon mono ve çok kristalli analoglara göre çok daha az yaygındır. Kurulumu kolaydır ancak verimliliği düşüktür - yalnızca% 6

Elektrik temini uygun şekilde organize edilmişse hem sıcak su temini hem de ısıtma için yeterli olmalıdır. Evin tamamen ısı ile sağlandığı örnekler vardır - neredeyse tamamen panellerle kaplı çatıdan tanınabilir.

Bazen çatı alanı yeterli değilse özel bağımsız yapılar inşa etmek gerekebilir. Gücü artırmak için ek boş alana ihtiyaç duyulduğu ortaya çıktı.

En dikkatli hesaplamalar bile potansiyel enerjinin kesin miktarını belirlemenize ve hızlı bir şekilde etkili, iyi işleyen bir sistem oluşturmanıza yardımcı olmayacaktır. Gerçek şu ki, pratikte görünüşünü tahmin etmek oldukça zor olan engeller ortaya çıkıyor.

İşte faktörlerden bazıları:

• Hava tutarsızlığı. Güney bölgelerde bile güneşli günlerin kesin sayısı bilinmiyor. Kuzey bölgelerindeki sayılarını güvenilir bir şekilde tahmin etmek neredeyse imkansızdır.
• Elektrik alımındaki düzensizlik. Örneğin, kuzey bölgelerde kışın gündüz saatleri kısa olduğundan, geri dönüştürülmüş güneş enerjisinin büyük bir kısmı aydınlatma için harcanmaktadır. Ayrıca kışın güneş radyasyonunun yoğunluğu önemli ölçüde azalır.
• Periyodik arızalar. Tüm teknik sistemler gibi, güneş panelleri de bireysel elemanlara, sözleşme bağlantılarına, koruyucu yüzeylere vb. zarar gelmesi nedeniyle zaman zaman arızalanabilir.

Sonuç olarak, etkinliği ancak belirli bir süre sonra, en az bir yıl sonra öğrenebilirsiniz. Fotosel veya pil sayısını artırmak, evin ek ısı yalıtımını düşünmek, ısıtılan alanı azaltmak gerekebilir. Almanya'nın kuzey bölgelerinde paradan tasarruf etmek için yatak odalarının çoğu zaman hiç ısıtılmadığını varsayalım.

Kurulu fotosellerin bakımı özel beceri gerektirmez ve düzenli temizlikten oluşur: kışın karın ve sıcak dönemlerde döküntülerin temizlenmesi, cam yüzeyinin bir hortumdan su ile yıkanması

Ev enerji santrali kurulum şeması

En kolay yol güneş jeneratörü tesisatları – sistem bileşenleri satan ve kurulum hizmetleri sunan bir şirketle iletişime geçmek. Artıları - bireysel özellikleri dikkate alan profesyonel bir proje, tüm ürünler ve kurulum için garanti, eksi - yüksek maliyet.

İlgili deneyiminiz varsa, özel bir evi ısıtmak için güneş panelli bir mini elektrik santralini bağımsız olarak monte edebilirsiniz.

En etkili olanı, enerji üretmek için fotosellerin kullanıldığı, suyu ısıtmak için kolektörlerin kullanıldığı ve ek bir rüzgar jeneratörünün kurulduğu bir hava-güneş sisteminin tasarımı için hibrit bir şema olarak kabul edilir. Yedek yakıt kaynağı (+) ile değiştirilebilir

Isıtma sisteminin montajı için tüm parçalar özel mağazalarda satılmaktadır.

Aşağıdaki bileşenleri satın almanız gerekir:

• bir dizi silikon veya film güneş modülü;
• enerjiyi depolayan şarj edilebilir bir pil;
• pilin şarj edilmesi ve boşaltılması sürecini düzenleyen şarj kontrol cihazı;
• doğru akımı alternatif akıma dönüştüren bir invertör;
• bağlantı kabloları seti.

Pillerin aynı olması (marka, kapasite ve hatta parti dikkate alınarak) ve 3-4 gün enerji depolayabilmesi arzu edilir. Çalışma süreleri oda sıcaklığına bağlıdır - soğuk koşullarda hızla boşalırlar. Günlük tüketim 2400 Wh ise toplam kapasitesi en az 1000 Ah olan akülere ihtiyaç vardır.

Araba akülerini kullanırken, maksimum verimliliklerinin% 70-75 (hizmet ömrü - 3 yıl) olduğunu, güneş sistemleri için özel cihazların en iyi performansa sahip olduğunu -% 85'e kadar (hizmet ömrü - 10 yıl) olduğunu unutmayın. Depolama ve dönüştürme sırasında bir miktar enerji kaybolur

Sinüzoidal tarafından üretilen akımın kalitesi güneş enerjisi sistemleri için invertörler, merkezi ağdaki mevcut göstergelerden daha yüksek. Ekipmanın özel bir özelliği, elektrikli ev aletlerinin işleyişinde 12 V'tan 220 V'a geçişin kesintisiz olarak gerçekleştirildiği voltaj fazının senkronizasyonudur.

İnvertör gücü – 250 W ila 6000 W ve üzeri. Birkaç cihazın paralel bağlanmasıyla çıkış gücü artırılabilir. Örneğin 3 x 3000 W = 9000 W (+)

Güneş enerjisi sisteminin tüm elemanlarını kurduktan sonra, suyu ısıtan bir elektrik tankını invertöre ve tanka da bir ısıtma boru hattına bağlamak gerekir.

Kollektör ısıtma sistemi

En yüksek verimlilik ve geri dönüş, güneş modülleri yerine kollektörlerin - suyun güneş ışınımının etkisi altında ısıtıldığı harici kurulumların - kurulmasıyla elde edilebilir. Böyle bir sistem, soğutucunun diğer cihazlar tarafından ısıtılmasını gerektirmediği için daha mantıklı ve doğaldır.

İki ana cihaz tipinin tasarımını ve çalışma prensibini ele alalım: düz ve boru şeklinde.

Kendi kendine üretim için düz versiyon

Düz tesislerin tasarımı o kadar basittir ki, deneyimli ustalar el sanatı analoglarını kendi elleriyle birleştirir, bazı parçaları özel bir mağazadan satın alır ve bazılarını hurda malzemelerden inşa eder.

Çelik veya alüminyum yalıtımlı kutunun içinde güneş ısısını emen bir plaka bulunmaktadır. Çoğu zaman siyah bir krom tabakası ile kaplanır. Isı emicinin üst kısmı sızdırmaz şeffaf bir kapakla korunur.

Suyun ısıtılması, bir yılanın içine döşenen ve plakaya bağlanan tüplerde meydana gelir. Su veya antifriz giriş borusundan kutuya girer, borularda ısınır ve çıkışa - çıkış borusuna doğru hareket eder.

Kapağın ışık geçirgenliği şeffaf malzeme - dayanıklı temperli cam veya plastik (örneğin polikarbonat) kullanımıyla açıklanmaktadır. Güneş ışınlarının yansımasını önlemek için cam veya plastik yüzey matlaştırılır (+)

Tek borulu ve iki borulu olmak üzere iki tür bağlantı vardır, seçimde temel bir fark yoktur. Ancak soğutucunun kolektörlere sağlanma şekli arasında büyük bir fark var - yerçekimi veya bir pompa kullanılarak. İlk seçenek, su hareketinin düşük hızı nedeniyle etkisiz kabul edilir, ısıtma prensibine göre yaz duşu için bir konteynere benzer.

İkinci seçeneğin çalışması, zorla soğutucu sağlayan bir sirkülasyon pompasının bağlanması nedeniyle ortaya çıkar. Pompalama ekipmanını çalıştırmak için gereken enerji kaynağı güneş enerjisiyle çalışan bir güç sistemi olabilir.

Güneş kolektörü tarafından ısıtıldığında soğutucunun sıcaklığı 45-60 ºС'ye ulaşır, çıkışta maksimum değer 35-40 ºС'dir. Isıtma sisteminin verimliliğini artırmak için radyatörlerle birlikte “sıcak zeminler” kullanılmaktadır (+)

Borulu kolektörler - kuzey bölgeleri için bir çözüm

Genel çalışma prensibi düz analogların işleyişine benzer, ancak bir farkla - soğutuculu ısı değişim tüpleri cam şişelerin içine yerleştirilmiştir. Tüplerin kendisi tüylü olabilir, bir tarafı kapatılmış ve görünüş olarak tüylere benzeyebilir ve koaksiyel (vakum), birbirine yerleştirilmiş ve her iki taraftan da kapatılmış olabilir.

Isı eşanjörleri de farklıdır:

• güneş enerjisini termal enerjiye dönüştürmek için sistem Isı borusu;
• düzenli bir U tipi soğutucu transfer tüpü.

İkinci tip ısı eşanjörünün daha verimli olduğu düşünülür, ancak onarım maliyeti nedeniyle yeterince popüler değildir: bir boru arızalanırsa tüm bölümün değiştirilmesi gerekecektir.

Isı borusu tüm bir segmentin parçası olmadığından 2-3 dakika içinde değiştirilebilir. Arızalı koaksiyel elemanlar, fişin çıkarılması ve hasarlı kanalın değiştirilmesiyle kolayca onarılabilir.

Vakum tüplerinin içindeki döngüsel ısıtma sürecini açıklayan bir şema: Güneş enerjisinin etkisi altındaki soğuk sıvı ısınır ve buharlaşır, yerini soğuk soğutucunun bir sonraki kısmına bırakır (+)

Çeşitli kolektör tiplerinin teknik özelliklerini analiz ettikten ve kullanım deneyimlerini özetledikten sonra, düz plakalı kolektörlerin güney bölgeler için, boru şeklindeki kolektörlerin ise kuzey bölgeler için daha uygun olduğuna karar verdik. Heat-pipe sistemli kurulumlar özellikle sert iklim koşullarında kendilerini kanıtlamıştır.Minimum miktarda güneş ışığıyla "beslenerek" bulutlu günlerde ve geceleri bile ısıtma yeteneğine sahiptirler.

Güneş kollektörlerini kazan ekipmanına bağlamak için standart şema örneği: pompa istasyonu suyu sirküle eder, kontrolör ısıtma sürecini düzenler

Verimliliği artırma yöntemi

Genellikle, az sayıda güneş modülünü denedikten sonra, özel ev sahipleri daha da ileri giderek sistemi çeşitli şekillerde geliştirirler.

En kolay yol, ilgili modüllerin sayısını buna göre artırmak, bunları barındırmak için ek alan çekmek ve daha güçlü ilgili ekipmanı satın almaktır.

Boş alan sıkıntısı varsa ne yapmalı? Bir güneş enerjisi istasyonunun (fotoseller veya kolektörlerle) verimliliğini artırmak için bazı öneriler:

• Modüllerin yönünü değiştirme. Güneşin konumuna göre hareket eden unsurlar. Basitçe söylemek gerekirse, panellerin büyük kısmını güney tarafına monte etmek. Uzun gündüz saatlerinde doğuya ve batıya bakan yüzeylerin kullanılması da en uygunudur.

• Eğim açısı ayarı. Üretici genellikle hangi açının en çok tercih edildiğini belirtir (örneğin 45°), ancak bazen kurulum sırasında coğrafi enlemi dikkate alarak ayarlamalar yapmak gerekir.

• Kurulum yerinin doğru seçimi. Çatı uygundur çünkü çoğu zaman en yüksek düzlemdir ve diğer nesneler (örneğin bahçe ağaçları) tarafından kapatılmamaktadır. Ancak daha da uygun alanlar var; dönen güneş takip cihazları.

Elemanlar güneş ışınlarına dik olarak konumlandırıldığında sistem daha verimli çalışır ancak sabit bir yüzeyde (örneğin çatı) bu yalnızca kısa bir süre için mümkündür. Bunu artırmak için pratik takip cihazları icat edildi.

Takip mekanizmaları güneşi takip ederek uçaklarıyla dönen dinamik platformlardır. Bunlar sayesinde jeneratör verimliliği yazın yaklaşık %35-40, kışın ise %10-12 oranında artıyor.

İzleme cihazlarının en büyük dezavantajı yüksek maliyetleridir. Bazı durumlarda işe yaramaz, bu nedenle işe yaramaz mekanizmalara yatırım yapmanın bir anlamı yoktur.

Zaman içinde maliyetlerin karşılanacağı minimum sayının 8 panel olduğu tahmin edilmektedir. 3-4 modül kullanabilirsiniz, ancak bir şartla: pilleri atlayarak doğrudan su pompasına bağlıysalar.

Daha geçen gün Tesla Motors, entegre çatı ile yeni bir çatı tipi yaratıldığını duyurdu. Solar paneller. Elon Musk, modifiye edilmiş çatının, üzerine toplayıcılar veya modüller takılan geleneksel çatıya göre daha ucuz olacağını söyledi.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Tematik videolar, evdeki güneş enerjisi istasyonlarının tasarımını daha iyi hayal etmenize yardımcı olacak ve ekipman kurulumunun bazı sırlarını ortaya çıkaracaktır.

Video #1. Güneş panelleri ve şarj kontrolörleri hakkında mevcut teknik bilgiler:

2. video. Moskova bölgesinde güneş panelleri kullanmanın faydalı deneyimi:

Video #3. Tamamen bağımsız olarak monte edilmiş, hem sıcak su temini hem de evin ısıtılmasını sağlayan, başarılı bir şekilde çalışan bir güneş enerjisi istasyonu örneği:

Gördüğünüz gibi güneş enerjisiyle ısıtma sistemi, kendi başınıza uygulayabileceğiniz çok gerçek bir olgudur. Alternatif enerji elde etme yöntemleri alanı sürekli gelişiyor, belki yarın yeni bir keşif duyacaksınız.

Sizi materyal hakkında aktif olarak yorum yapmaya davet ediyoruz. Aşağıdaki blokta “yeşil enerjiye” karşı tavrınızı ifade edebilir, güneş paneli sistemi kurma deneyiminizi paylaşabilir, bilinen incelikleri yalnızca size anlatabilirsiniz.