- Саморобні системи: як використовується сонячна енергія
- Економічна ефективність використання сонячного генератора енергії
- Уразливість альтернативної системи опалення
- Принципи дії основних систем опалення
- Простий варіант повітряного обігріву будинку
- Використовуємо водостічні труби для обігріву
- Нагріваємо воду сонячною енергією
В сучасних умовах питання про економне ведення господарства більш ніж актуальне, що безпосередньо пов'язано з постійним подорожчанням звичних енергоносіїв, періодичними економічними кризовими явищами і порушенням екологічної рівноваги на нашій планеті. Перехід на альтернативні джерела, наприклад, сонячні водонагрівачі, повітряно сонячне опалення, - це спосіб економії і турбота про майбутні покоління.
Сьогодні для монтажу відповідного обладнання можна скористатися послугами професіоналів або встановити повітряне сонячне опалення своїми руками. Другий варіант економічно вигідніше в 4 рази, оскільки ціна - це важливий фактор для прийняття рішень, наслідки якого будуть давати результат на протязі багатьох років.
Удосконалення існуючих раніше технологій грає безпосередню роль в процесі інтегрування в сучасну систему господарювання альтернативних джерел обігріву житлових і промислових приміщень.
Тому для економічно і технологічно правильного проектування системи, виконання монтажу її елементів необхідно мати найбільш повну картину можливостей опалення будинку сонячними батареями.
Саморобні системи: як використовується сонячна енергія
Сонячна система опалення приміщень.
Обладнати сонячне опалення своїми руками можна навіть початківцю майстру, але робота з різними типами пристроїв має деякі відмінності. Йдеться про сонячних батареях і сонячному колекторі.
Сонячні батареї дозволяють акумулювати енергію, а потім використовувати її і для обігріву, і для підігріву теплоносіїв, і для живлення електричних приладів. Фотоелементи, які є основою батарей, зробити самостійно важко. Тому їх купують, з'єднують в ланцюг і фіксують в окремому корпусі, правильно встановлюючи всі елементи.
Сонячними колекторами (геліосистемами) обігрівають приватні будинки, організовуючи додатково і гаряче водопостачання. Фотоелементи для колектора не потрібні. Відгуки свідчать, що організувати сонячне опалення з підручних матеріалів під силу і починаючому майстрові.
Плоскі геліосистеми є засклені і утеплені короби з теплоносієм усередині. Основним елементом вакуумних колекторів є трубки, в яких перетворюється енергія.
Отже, відмінність полягає в тому, що за допомогою батареї можна виробляти електроенергію, а за допомогою колектора нагрівати воду.
Схема сонячної системи.
Економічна ефективність використання сонячного генератора енергії
Сонячні батареї для опалення генерують електричну енергію в результаті фотоелектричних реакцій. В середньому один модуль має потужність від 50 до 300 Вт при коефіцієнті корисної дії до 30%, що є невисоким показником. Економічна вигода криється в іншому - ефективному - виробництві енергії, що дозволяє окупити витрати вже за 3 роки експлуатації системи. Один раз облаштувавши опалення на сонячних батареях, можна забути про проблему на 25 років, оскільки саме такий термін встановлюють виробники для роботи обладнання.
До вигідним параметрам такого виду опалення можна віднести економію внутрішнього корисного простору, що досягається установкою батареї для опалення на даху будівлі. При цьому слід дотримуватися певних правил:
Генератор.
- Устаткування, що забезпечує сонячне опалення, встановлюється на південній стороні, оскільки саме тут зосереджена найбільша кількість тепла.
- Дах повинна бути не горизонтальна, а під нахилом - орієнтовно 45 °.
- Сонячні батареї досить важкі, тому кроквяна система даху будинку повинна бути міцною. Загроза обвалення найбільш імовірна в зимовий час, коли на даху скупчується сніг.
- У дворі, на стороні будинку, де розташовуються батареї, не повинно бути дерев чи будівель, що створюють тінь.
Розрахунок площі необхідного для батарей простору проводиться індивідуально, але можна зорієнтуватися, з огляду на такі параметри: для середньої смуги для опалення будинку, площа якого становить 100 кв.м, знадобиться близько 30 кв.м батарей. Слід врахувати необхідність ізольованого місця в будинку, в якому буде встановлено обладнання, що використовується в похмуру погоду або в темряві.
Економічна вигода також визначається типом системи, яку підключають до електричного котла, зокрема:
- електрична;
- водяна.
Перша має найбільшу популярність завдяки ефективності при невеликому нагріванні великих ділянок будинку, припустимо, статі з підігрівом. Електричну систему легше настроювати відповідно до погодними умовами, кількістю людей в будинку. Устаткування електричного опалення легше монтувати, при цьому відсутні громіздкі труби і радіатори під вікнами.
Складові елементи системи.
Уразливість альтернативної системи опалення
Розрахунок ефективності роботи сонячної батареї для опалення будинку дозволяє визначити період її окупності. Як вже було сказано, це 3 роки, але при дотриманні декількох умов.
По-перше, якщо енергії недостатньо і будинок доводиться опалювати газом, витрати на сонячне опалення збільшуються, що в результаті призводить і до збільшення термінів окупності.
Зниження вартості експлуатації обладнання для опалення будинку сонячними батареями можна досягти за рахунок поліпшення показників енергоефективності. Іншими словами, перш ніж перейти на альтернативне джерело енергії, необхідно подбати про теплоізоляції, виключивши можливість витоку тепла. Утеплені стіни, дах і підлогу, законопаченние щілини в вікнах і дверях дозволять знизити витрати енергії, що зменшить терміни окупності.
По-друге, ефективна робота системи опалення будинку сонячними батареями можлива тільки при належному догляді. Забруднення поверхні призведе до зменшення енергоефективності. Тому рекомендується щонайменше 1 раз в півроку проводити очищення зовнішніх блоків.
Водяне сонячне опалення.
Відгуки власників будинків з сонячною системою опалення свідчать про необхідність створення резервної системи, наприклад, газового котла. При наявності централізованої електромережі можна передбачити можливість перемикання її потужності в сезони з недостатньою кількістю сонячних днів. Найчастіше потреба додаткового джерела енергії виникає в зимовий час, а ось восени і навесні опалення на сонячних батареях економічно доцільно.
Принципи дії основних систем опалення
Для забезпечення опалення й водопостачання в будинку використовують дві системи, що використовують різні теплоносії - воду і повітря. Облаштування таких систем дещо відрізняється, як і ефективність.
Водяне сонячне опалення може складатися з наступних елементів:
- сонячного колектора з використанням водяного теплоносія;
Водяна система сонячного опалення.
- трубопроводу;
- додаткового нагрівача; бака-акумулятора гарячої води;
- колекторного насоса;
- теплообмінника;
- додаткового палива;
- радіатора приміщення, яке опалюється.
Таке сонячне опалення будинку працює за принципом віддачі тепла від нагрітої попередньо води, що проходить по трубопроводах і опалювальних приладів. Розрахунок підтверджує економічність витрати матеріалу, використовуваного для опалення, що досягається за рахунок теплоємності води. Вважається, що при нагріванні до одного рівня температури вода в 4000 разів більше теплоємна, ніж повітря.
Відгуки споживачів свідчать про трудомісткість установки та експлуатації водного сонячного обладнання, необхідності постійного контролю роботи генератора. При низьких температурах вода, що наповнює трубопровід, замерзає і розширюється, викликаючи руйнування всієї системи. Встановити обладнання можна тільки в процесі будівництва будинку або його капітального ремонту.
Повітряне сонячне опалення та гаряче водопостачання забезпечується теплим повітрям, що нагнітається спеціальними вентиляторами. Відмінність цієї системи полягає у використанні не насосів, а потужних вентиляторів.
Повітряне сонячне опалення має високий рівень ККД, оскільки в його схемі відсутні передавальні елементи. Опалення об'єднується з кліматичної, що дозволяє створювати і підтримувати комфортний мікроклімат приміщення. Внаслідок малої інерційності приміщення обігрівається дуже швидко. Повітряне сонячне опалення довело свою ефективність, а ціна на нього формується в залежності від обсягів приміщень, що обігріваються, середньорічних погодних умов і деяких інших чинників.
Повітряна система сонячного опалення.
Перед закупівлею необхідного обладнання та його установкою потрібно зробити розрахунок:
- Потужності нагрівача повітря з урахуванням того, що приміщення має отримати достатній обігрів, а теплові втрати повинні бути компенсовані.
- Швидкості подачі повітря, який нагрівається.
- Неминучих втрат тепла, які здійснюються через стіни приміщення, вікна, двері, внаслідок протягів чи інших причин.
- Діаметра воздуховода з урахуванням аеродинамічних характеристик всієї системи, що дозволить визначити обсяг втрат повітряного напору.
Якщо розрахунок виявився неправильним, можливі перегріви теплових нагрівачів, виникнення вібрації, додаткових шумів, що створює дискомфорт, а згодом призводить до виходу системи з ладу.
Простий варіант повітряного обігріву будинку
Найбільш простий варіант - це створити повітряно сонячне опалення своїми руками з металевого профнастилу. Розрахунок матеріалу такий: для створення короба розмірами 180х120х15 см знадобиться вологостійка фанера товщиною 1,2 см на бічні стінки і 0,7 см - на задню стінку.
По периметру готового короба до задньої стінки прикріплюється брус 4х4 см, на який укладається мінеральна вата шаром товщиною 4 см. Отримана після утеплення поверхню зашивається профнастилом і забарвлюється чорної матовою фарбою з термостійкими характеристиками.
Принцип роботи повітряного колектора.
В середині короба прибиваються планки, розмір яких відповідає відстані від стінки до скла, яке буде потім встановлено. Планки прибиваються в вигляді лабіринту, щоб створювалася необхідна циркуляція повітря. У нижній частині бічної стінки прорізається прямокутний отвір, через яке здійснюється подача повітря. Отвір захищається сіткою або повітряним фільтром. Скління сонячного колектора доповнюється ретельною герметизацією всіх стиків.
З протилежного до отвору подачі повітря боку прорізається ще один отвір, в якому встановлюється вентилятор. Коли промені сонця потраплять на профнастил, утворюється тепло. Воно потім і буде нагнітатися для опалення приміщення. Сонячне опалення своїми руками дозволяє при температурі + 10 ° С отримувати близько 60 ° C на вихідному отворі.
Використовуємо водостічні труби для обігріву
Повітряно сонячне опалення своїми руками з профнастилу дозволяє економити на дорогих енергоносіях в весняно-осінній період за умови опалення невеликих площ. Більш значні розміри і віддачу має повітряне сонячне опалення, створене з теплопровідних алюмінієвих труб переважно прямокутного перетину.
Колектор складається з великого короба, довжина якого дорівнює довжині будинку. На створення міцного каркаса йдуть дошки товщиною 3-4 см і вологостійка фанера від 0,8 до 1 см. Принцип створення колектора такий же, як і у випадку з профнастилом: задня стінка збитого короба утеплюється мінеральною ватою, бічні - пінопластом. Шар мінеральної вати покривається алюмінієвим листом, до якого за допомогою хомутів прикріплюються труби.
На малюнку схематично зображено принцип роботи повітряних сонячних колекторів.
Колектор з алюмінієвих труб, що забезпечує повітряне сонячне опалення, має особливість: вхідний і вихідний отвори для повітря розташовується в одній його частині і розділяються дерев'яними перегородками. Далі проводиться скління (можна використовувати прозорий шифер), фарбування та установка вентиляторів на вхід і вихід.
Готовий колектор встановлюється під кутом до будинку, а до нього по утепленій пінопластом траншеї підводяться повітроводи.
Повітряно сонячне опалення своїми руками, створене за описаною технологією, в зимовий час до 15.00 включно при мінусовій температурі не нижче 10 ° С дозволяє отримувати на виході повітря температурою 65 ° С. Розрахунок обсягів тепла, які можна отримати в літню пору, дає ще більш значні показники, тому рекомендується, щоб уникнути перегріву затінювати обладнання.
Нагріваємо воду сонячною енергією
Сонячні водонагрівачі можна придбати в магазинах або створити своїми руками. Ціна на обладнання залежить від обсягу бака і кількості і типу трубок. В середньому ці показники становлять від 26 і до 80 тисяч (можна нагріти від 127 до 340 л води).
Можна знайти сотні конструкцій такого обладнання, але найбільшим попитом користуються переносні сонячні водонагрівачі, які в разі потреби можна відвезти на дачу або взяти з собою в похід. Відгуки підтверджують, що можливість мати гарячу воду цілодобово - серйозний аргумент на користь створення зручного колектора.
Найбільш трудомісткою частиною майбутнього водонагрівача є бак. Для його виготовлення знадобиться лист оцинкованого заліза, з якого вирізується основа бака з припусками по 2-2,5 см. Після надання форми стики ретельно пропаіваются. Ретельний розрахунок дозволить зробити роботу з одного аркуша, але в разі невдачі можна створити конструкцію з двох оцинкованих листів.
Для змійовика використовуються тонкостінні мідні або сталеві трубки діаметром до 18 мм, які припаиваются до колектора по всій довжині. Таким чином можна досягти більш високих показників теплопровідності.
Далі схема роботи та ж, що і для створення повітряного сонячного колектора. З багатошарової фанери збивається короб-кожух, дно якого теплоізолюється. Всередину короба встановлюються колектор, бак, трубки і зміцнюються за допомогою металевих куточків.
Після цього конструкція склити, кріпляться опорні елементи. Щоб система працювала ефективно, необхідно її встановити таким чином, щоб сонячні промені падали на поверхню під прямим кутом.
Оцініть статтю: Поділіться з друзями!