Saules apkures sistēmas: uz saules sistēmām balstītu apkures tehnoloģiju analīze

Jautājums par alternatīvu siltuma avotu atrašanu kļūst arvien aktuālāks. To veicina gāzes, ogļu un naftas cenu kāpums.Ļoti daudzsološs virziens ir saules apkures sistēmas, kas spēj efektīvi sildīt telpu daudzus gadus.

Vai domājat par saules sistēmas uzstādīšanu, bet jums ir šaubas un jautājumi? Palīdzēsim noskaidrot, kad apkurei ir lietderīgi izmantot saules enerģiju, kā arī aprakstīsim iespējamos apkures organizēšanas variantus. Papildus piedāvāsim instrukcijas paštaisītu saules sistēmu - plakano un cauruļveida kolektoru izgatavošanai.

Saules enerģija ir alternatīvs siltuma avots

Ideja par saules enerģijas izmantošanu apkurei nav jauna. Turklāt tā izmantošanas iespējamību ir pierādījuši amerikāņi, ķīnieši, spāņi, izraēlieši un japāņi.

Tirgus ir pārpildīts ar dažādu instalāciju piedāvājumiem saules enerģijas pārveidošanai un turpmākai izmantošanai saimnieciskām vajadzībām.

Saules apkures sistēmas mājas lietošanai
Saules sistēmas tiek aktīvi izmantotas kā galvenais siltuma avots daudzās pasaules valstīs. Mūsu platuma grādos to joprojām izmanto kā apkures sistēmas papildinājumu

Sistēmu izmaksas ir atkarīgas no to veida, platības un ražošanā izmantotā materiāla. Gadu no gada ir vērojama stabila cenu samazināšanās tendence visu veidu saules enerģijas instalācijām – saules sistēmām.

Tas padara tos pieejamākus plašākai sabiedrībai. Bet ne visi vēl ir gatavi veikt šādu pirkumu.

Bet, ja vēlaties, varat izveidot efektīvu saules apkures sistēmu ar savām rokām, iztērējot ievērojami mazāk naudas.

Tradicionālā apkures sistēma, kas jau ilgus gadus lieliski pildījusi savas funkcijas, kļūst arvien dārgāka. Iemesls tam ir globālais energoresursu cenu pieaugums visā pasaulē. Īpašnieka dabiskā vēlme ir ietaupīt uz apkuri, kas apēd ievērojamu daļu no ģimenes budžeta.

Tātad, saules apkures sistēma var pilnībā aizstāt parasto cieto kurināmo, gāzi vai jebkuru citu. Tas viss ir atkarīgs no telpas veida un izmēra, kurā tas tiks izmantots.

Dzīvojamai ēkai nederēs klētiņai piemērots variants, un vasarnīcas vajadzībām atbilstoša sistēma nevar tikt galā ar 2 stāvu savrupmājas apkuri.

Pilnīga tradicionālās apkures aizstāšana ar saules enerģiju dažkārt ir problemātiska. Īpašnieks baidās, ka sistēma var netikt galā vai fiziski nepietiek vietas, lai uzstādītu nepieciešamo paneļu skaitu.

Tāpēc viņi bieži izmanto kombinēto apkures sistēmu, pilnībā neatsakoties no uzstādītajām gāzes (elektriskajām vai citām) iekārtām. Parastās apkures ar saules enerģijas aizstāšanas līmenis var sasniegt 90%.

Svarīgs ir arī ikgadējais saulaino dienu skaits apgabalā, kurā atrodas māja. Turklāt vidējā diennakts temperatūra nav tik svarīga. Daudzas iekārtas efektīvi absorbē gaismu salnās ziemas dienās (saules kolektori izmanto antifrīzu kā dzesēšanas šķidrumu).

DIY saules apkures ierīce
Papildus apkurei saules enerģijas iekārta var nodrošināt māju ar siltu ūdeni un elektrību.

Kur saules enerģijas uzstādīšana būs visefektīvākā?

Runājot par apkures nomaiņu ar saules sistēmu, jāņem vērā vairāki faktori, kas ietekmē tās efektivitāti.

Pirmkārt, jums ir jāizvēlas pareizais saules sistēmas tips. Šajā jautājumā jums jāņem vērā telpas platība un tās mērķis. Visbiežāk šī ir privātmāja, kurā dzīvo 4-5 cilvēku ģimene.

Otrkārt, rūpīgi aprēķiniet savas siltuma vajadzības, pamatojoties uz maksimālo patēriņu aukstajā sezonā. Salīdziniet šos skaitļus ar saražotās enerģijas daudzumu uz kvadrātmetru. m saules enerģijas uzstādīšana. Atliek tikai aprēķināt saules konstrukcijas laukumu, kas var tikt galā ar konkrētas telpas apkuri.

Iegūtā vērtība kļūs par galveno faktoru sistēmas atrašanās vietas noteikšanā. Parasti mājsaimniecības īpašnieki dod priekšroku mājas jumtam vai sienai. Reti izmantojiet blakus esošo teritoriju vai garāžas jumtu. Dažreiz instalācijas montāžai tiek uzbūvēti speciāli statīvi.

Saules apkures sistēmu racionāla uzstādīšana
Speciālu saules sistēmu uzstādīšanas stendu izbūve ļauj tos visērtāk izvietot vietējā teritorijā

Ir svarīgi, lai nekas netraucētu saules gaismas brīvai iekļūšanai uz gaismu absorbējošās virsmas. Jums jāizvēlas dienvidu, dienvidaustrumu vai dienvidrietumu siena vai jumta daļa.

Izlemjot, kur tiks novietoti saules paneļi, ir jāveic iepriekšēja mājas sagatavošana:

  • Atbrīvojiet vietu. Nogrieziet liekos stādījumus, ja tie ir ceļā.
  • Nostipriniet jumtu. Šeit mēs nedrīkstam aizmirst par ierosinātās struktūras svaru.
  • Ēkas papildu siltināšana. Galu galā nav jēgas sildīt ielu.

Trešais, jums ir jāizlemj, vai iegādāties vai būvēt apkures sistēmu pašam. Tas viss ir atkarīgs no finansiālajām iespējām un vēlmes tērēt laiku konstrukcijas izgatavošanai.

Izvēloties otro iespēju, jums ir jāsaprot vēlamās sistēmas darbības princips, lai visu pareizi saliktu.

Iespējamie saules apkures organizēšanas varianti

Saules apkures sistēmas izbūves iespējas pilnībā ir atkarīgas no mājsaimniecības īpašnieka vēlmēm:

  • Rūpnīcas produktu pielietojums. Gatavu kolektoru iegāde ar pašmontāžu un uzstādīšanu.
  • Pilotprojekta būvniecība. Lai veiktu turpmākus precīzus aprēķinus, ir jāpārbauda sistēmas izmantošanas ietekme.
  • Pilna darba cikla patstāvīga izpilde. Saules sistēmas aprēķins, projektēšana, izbūve no nulles, tās uzstādīšana.

Variants #1. Tas nozīmē, ka saules enerģijas instalācijām ir jāizvēlas pareizā vieta, jo no tā būs atkarīga to izmantošanas efektivitāte. Uzstādīšanai būs nepieciešamas arī īpašas prasmes.

Nav nepieciešams aprēķināt paneļu skaitu - pietiks ar visu savu vēlmju izteikšanu aprīkojuma piegādātājam.Jums būs arī jāatbild uz precizējošiem vadītāju jautājumiem - tas ir, optimālā paneļu (kolekcionāru) skaita izvēle notiks bez grūtībām.

Kā ar savām rokām izveidot saules apkuri
Lai pats uzstādītu saules instalāciju uz jumta, jums ir jāpiesaista vismaz viena palīga atbalsts. Jūs nevarat veikt šo darbu viens

Variants Nr.2 — pilotprojekta būvniecība. Tas būs optimālais risinājums šaubīgiem cilvēkiem. Galu galā galīgo lēmumu par apkures sistēmas nomaiņu ir grūti pieņemt uzreiz. Maza izmēra saules kolektora (gaisa vai ūdens) izgatavošana un tā pārbaude “darbā” būs vērtīga pieredze.

Izvērtējot reālās ražošanas izmaksas, salīdzinot tās ar līdzīgu sistēmu tirgus vērtību un aprēķinot ietaupījumu no lietošanas saimniecībā, atbildīgu lēmumu pieņemt būs viegli.

Variants #3 – īstu meistaru izvēle.

Lai pilnībā apsildītu objektu, būs nepieciešams milzīgs darba apjoms:

  • Aprēķiniet nepieciešamo Saules sistēmas laukumu.
  • Nosakiet turpmākās uzstādīšanas vietu un nostipriniet to.
  • Mājas papildu izolācija.
  • Iegādājieties visus elementus, lai izveidotu sistēmu.
  • Būvēt saules baterija.
  • Uzstādiet uzbūvēto sistēmu, koncentrējoties uz pamatprasībām - slīpuma leņķi attiecībā pret saules gaismas iekļūšanu.

Pilna sistēmas uzstādīšanas darba cikla veikšanu nevar saukt par vieglu uzdevumu, taču process ir ārkārtīgi aizraujošs. Turklāt tas ļauj ietaupīt diezgan ievērojamu summu.

Kā izvēlēties saules apkures sistēmas veidu
Izvēloties apkures veidu, kurā tiek izmantota saules enerģija, jāizlemj, vai tas tiks papildus izmantots ūdens sildīšanai un elektrības ražošanai (noklikšķiniet, lai palielinātu)

Saules enerģijas pārveidošanas iekārtu veidi

Atkarībā no darbības principa ir divu veidu ierīces, kas absorbē saules gaismu:

  • Baterijas, kuru pamatā ir fotoelektriskie pārveidotāji. Sērijveida vai paralēli savienotu pusvadītāju elementu sistēmas. Tie nodrošina strāvu mājsaimniecības sildītāju barošanai.
  • Saules kolektori. Paneļi ar cauruļu sistēmu, kas piepildīta ar dzesēšanas šķidrumu: gaisu, antifrīzu maisījumu vai ūdeni. Tie piegādā apkures lokam dzesēšanas šķidrumu, ko silda saule.

Apskatīsim katru iespēju atsevišķi.

Saules paneļi

Saules baterija absorbēto gaismu pārvērš elektrībā. Tas sastāv no fotoelementiem (visbiežāk silīcija), kas spēj nekavējoties iegūt tiešo elektrisko strāvu no saules starojuma.

Šādu instalāciju var izmantot, lai nodrošinātu elektriskās apkures iekārtu funkcionalitāti. Tam jābūt savienotam ar mājas elektroapgādes sistēmu.

Saules starojuma pārveidošanas efektivitāte ar šo iekārtu ir no 5% līdz 20%, atkarībā no ierīces veida, kas apstrādā saules starojumu. Tilpums 1 m2 saules baterija - 120 W.

Atliek aprēķināt, cik kvadrātmetri platības būs nepieciešami konkrētas mājsaimniecības vajadzību apmierināšanai, ņemot vērā mājokļa izmēru, individuālās siltuma vajadzības un konstrukciju siltināšanas līmeni.

Kurā pusē jāuzstāda saules apkures sistēma?
Saules paneļus visērtāk novietot uz mājas jumta, šim nolūkam izvēloties tā dienvidu slīpumu

Apkurei saules paneļi ir visefektīvākie dienvidu reģionos. To galvenais trūkums ir efektivitātes samazināšanās krēslā un mākoņainā laikā un pilnīgs veiktspējas trūkums naktī.

Lai izgatavotu saules bateriju ar savām rokām, vispirms būs jāsamontē rāmis, jāpielodē saules baterijas, pēc tam rūpīgi jānoliek viss un jāizmanto hermētiķis.

Rāmja izgatavošanai tiek izmantotas koka līstes un alumīnija stūri.Tas viss ir atkarīgs no montējamās konstrukcijas izmēra un uzstādīšanas vietas. Saules baterijas - silīcija vafeles - ir konstrukcijas visvairāk patērējamā daļa. Tie ir monokristāliski un polikristāliski. Pirmie ir nedaudz dārgāki, taču to veiktspēja ir par 5% augstāka.

Pašam tos pagatavot nav iespējams. Labāk ir iegādāties fotoelektriskos pārveidotājus ar jau pielodētiem vadītājiem.

Tie jānovieto uz kokšķiedru plātnes pamatnes, pēc tam jānostiprina rāmī, jāizvada vadi no elementiem ārpusē un jāaizpilda visi caurumi ar hermētiķi. Ļaujiet struktūrai rūpīgi nožūt un pārklājiet ar stikla vai caurspīdīgu plastmasas vāku.

Uzstādīšanas shēmas un saules paneļu pievienošanas metodes ir aprakstītas Šis raksts.

Saules kolektori

Kolektoriem ir principiāli atšķirīgs absorbētās gaismas pārveidošanas veids. Viņu darbs ir balstīts uz dzesēšanas šķidruma, kas iet caur caurulēm.

Atkarībā no konstrukcijas var izdalīt trīs galvenos kolektoru veidus, kurus visbiežāk izmanto saules apkures sistēmas izbūvei:

  • Plakans. Siltuma izlietne - to absorbētājs ir izgatavots no lokšņu metāla ar melninātu ārējo virsmu. Sildot, tas nodod enerģiju apkures sistēmas dzesēšanas šķidrumam.
  • Vakuums. Kolekcionārs vakuuma tipa sistēma izgatavots pēc termosa dizaina, pateicoties kuram gandrīz divas reizes tiek saglabāts arī saules saņemtais siltums.
  • Centrmezgli. Ierīce ir aprīkota ar ieliektu spoguļa daļu ar lielu virsmas laukumu, kas fokusē saules gaismu uz nelielu absorbcijas laukumu.

Ikdienā visizplatītākās saules enerģijas iekārtas ir aprīkotas ar cauruļu sistēmu, kas izgatavota paralēli savienotu elementu vai spoles veidā. Caurules pilda vai nu ar tehnisko ūdeni, vai ūdens maisījumu ar nesasalstošu šķidrumu vai gaisu.

Saules apkures sistēmas elementu izkārtojums
Vizualizējot galvenās saules enerģijas iekārtas daļas, ir vieglāk izlemt, kur vislabāk novietot noteiktas sastāvdaļas (+)

Gaisa instalāciju var izmantot kā papildu apkures avotu. Tas nespēj pilnībā nodrošināt mājokli ar siltumu neatkarīgi no reģiona, kurā tas atrodas. Šāda veida saules sistēmas galvenā iezīme ir gaiss, kas darbojas kā dzesēšanas šķidrums.

Cauruļveida sistēmas tiek diezgan aktīvi izmantotas apkurei visu gadu. Antifrīzu vai antifrīzu maisījumu silda saules stari, pēc tam iziet cauri iekšējām siltuma apmaiņas caurulēm, pēc tam nosūta uz uzglabāšanas tvertni.

Šķidruma kustību stimulē sūknis, pateicoties kuram tas pārvietojas no tvertnes uz apkures sistēmu. Uzkarsētais dzesēšanas šķidrums izspiež atdzesēto šķidruma daļu, kurai jāatgriežas kolektorā un jāuzsilst.

Plakanās saules sistēmas darbības princips ir balstīts uz saules gaismas iekļūšanu panelī, kurā atrodas siltuma absorbētājs. Tas uzsilst un izdala siltumu, kas tiek pārnests uz šķidrumu, kas cirkulē caur metāla caurulēm (visbiežāk vara).

Ko jūs varat izveidot pats?

Jūs varat izveidot saules apkures sistēmu, izmantojot gaisa tipa kolektoru ar savām rokām. Vislabāk to novietot uz ēkas dienvidu sienas.

Jo lielāka ir apsildāmās telpas platība, jo lielāku platību aizņems kolektors - iespējams, visa mājas siena. Arī šo saules sistēmu var izbūvēt bēniņos.

Gaisa saules apkures sistēma
Plānojot uzstādīt gaisa apsildes sistēmu bēniņos, jums jāpārliecinās, vai tā iztur instalācijas svaru (+)

Saules kolektors, kas silda gaisa masu, veic savas sildīšanas funkcijas, pateicoties gaisa plūsmām, kas iet cauri sistēmā.Dzesēšanas šķidrums cirkulē caur ķēdi, atdziest un atkal nonāk sistēmā. Gaisa plūsmu kustību var veikt dabiski vai izmantojot ventilatoru.

Attiecībā uz materiāliem gaisa kolektora izgatavošanai varat izmantot dažādus pieejamos instrumentus. Nav vienota noteikuma.

Mājas amatnieki uzlabo šāda veida saules sistēmu, kas samontēta mājās. Daži cilvēki cenšas iegūt lētāku iespēju, upurējot efektivitāti, bet citi rīkojas pretēji.

Ierīces gaiss-gaiss saules apkures sistēmai
Saprotot gaisa kolektora galvenos elementus, ir vieglāk izlemt par tā uzstādīšanas vietu - jumtu vai sienu (+)

Apskatīsim galvenās metodes.

Cauruļveida saules sistēmas uzstādīšanas iezīmes

Cauruļveida saules apkures sistēmu var izmantot dažādos reģionos. Tas nav atkarīgs no ārējās temperatūras. Galvenais ir tas, ka iekārta saņem maksimālo saules gaismas daudzumu.

Antifrīzs, ko izmanto kā dzesēšanas šķidrumu, nesasalst zemā temperatūrā. Skaidrās ziemas dienās saules gaismas daudzums pārsniedz vasarā saņemto gaismas daudzumu.

Cauruļveida saules kolektors sastāv no caurspīdīgu vakuuma cauruļu sistēmas, kas savienotas viena ar otru. Tie satur vielu ar zemu viršanas temperatūru. Vārot tas iztvaiko, nodod savu siltumu uz vara galu un plūst uz leju, kur viss atkārtojas vēlreiz.

Vakuuma saules apkures sistēmas
Vakuuma caurules, kas izgatavotas no ugunsdroša stikla, iekšpusē ir piepildītas ar vielu, kas var vārīties zemā temperatūrā (+)

Vakuuma caurules absorbē līdz 90% no visa saules starojuma (redzamā un infrasarkanā). Saules enerģija, kas pārvērsta siltumā, tiek piegādāta dzesēšanas šķidrumam. Tas nodod šo enerģiju tālāk caur sistēmu - uz siltummaini, kas atrodas īpašā uzglabāšanas tvertnē.

Dzesēšanas šķidruma un ūdens kustība caur apkures sistēmām notiek sūkņu dēļ. Ir svarīgi, lai tvertnei būtu laba siltumizolācija. Parasti ir divi siltummaiņi: viens ir pievienots papildu sildītājam, otrs ir savienots ar kolektoriem.

Mājās ar šāda veida saules instalāciju ir izdevīgi papildus pieslēgt apsildāmās grīdas sistēmu. Tas ļauj ēku sildīt efektīvāk.

Kas attiecas uz cauruļveida kolektoru uzstādīšanu, to var uzstādīt pats. Vienīgais, kas jāņem vērā, ir darba slīpuma leņķis - tam jābūt vismaz 20°.

Saules kolektors privātmājas apkures sistēmai
Cauruļveida saules kolektors tiek novietots uz jumta, izvēloties saulaināko virzienu. Svarīgi, lai tuvumā neatrastos augstceltnes, kas traucē brīvai saules gaismas iekļūšanai

Vakuuma instalāciju nevarēs izveidot ar savām rokām - mājās nav iespējams izgatavot vakuuma caurules. To veic rūpnīcas, kas specializējas vakuuma saules sistēmu ražošanā.

Plakana saules enerģijas uzstādīšana

Bieži vien apkurei izmanto plakanu saules kolektoru.

Lai to izveidotu, jums būs nepieciešams:

  • metāla rāmis;
  • izturīgs dibens;
  • siltumizolācijas slānis;
  • melns saules starojuma absorbcijas slānis (adsorbers);
  • caurspīdīgs vāks - plastmasa, stikls;
  • caurules šķidrumam (varš, alumīnijs).

Konstrukcijai jābūt aprīkotai ar ieplūdes un izplūdes caurulēm un sūkni efektīvai šķidruma cirkulācijai.

Saules panelis apkures sistēmai
Jūs varat montēt plakanu saules instalāciju ar savām rokām. Lai to izdarītu, viņi bieži izmanto improvizētus līdzekļus, kā analogu izvēloties lētākus materiālus (+)

Plakano kolektoru var uzstādīt jebkurā leņķī, priekšnoteikums ir tā attīrīšana no sniega un putekļiem. Tas ir īpaši piemērots siltam klimatam.

Aukstā sezonā tiek novērota zema veiktspēja un lieli siltuma zudumi.Kas liek apšaubīt šīs saules sistēmas izmantošanu vien pilnīgai apkurei. Optimāli būtu izmantot plakanu saules instalāciju kopā ar gāzes, elektrisko vai cietā kurināmā apkuri.

Aicinām lasīt rakstus par paštaisītām saules apkures sistēmām:

  1. Kā ar savām rokām izgatavot saules kolektoru apkurei - soli pa solim
  2. Kā ar savām rokām izgatavot saules bateriju: saules paneļa montāžas un uzstādīšanas metodes

Vēlreiz par lietderību

Apkurei ir izdevīgi izmantot saules enerģiju, nevis parastos energoresursus. Atkarībā no izvēlētās saules sistēmas veida ietaupījums no apmaksātā siltuma patēriņa var būt līdz pat 100%.

Iespēja pilnībā nomainīt apkures sistēmu ir izmantot kolektorus ar vakuuma caurulēm. Sākotnējā posmā tas ir diezgan dārgs projekts. Nākotnē tas var garantēt pilnīgu enerģētisko neatkarību, atmaksājoties 6-8 gados.

DIY saules apkures sistēma
Mājas amatnieku atjautībai nav robežu - parastu šļūteni var izmantot kā labirintu šķidruma cirkulācijai kolektora iekšpusē

Saules instalāciju kalpošanas laiks ir līdz 25 gadiem. Tiem nepieciešama neliela apkope - periodiska virsmu tīrīšana no sniega, putekļiem un gružiem. Kas attiecas uz remontu, to var izdarīt pats. Būtisks trūkums ir tas, ka plakanie kolektori un saules paneļi “baidās” no viesuļvētrām.

Šāda apkure ir droša mājas iedzīvotājiem un videi. Tas ir pilnīgi bez maksas un nav atkarīgs no valūtas maiņas kursa vai enerģijas cenām.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Videoklipā tiks parādīts saules baterijas izveides process ar savām rokām:

Vizuāls palīglīdzeklis gaisa apkures sistēmas izbūvei:

Tehnoloģija plakanas saules enerģijas uzstādīšanai ar savām rokām:

Saules elektrostacijas jeb saules apkures sistēmas ir sevi pierādījušas visā pasaulē. Tie ļauj saņemt siltumu bez maksas, par 30% samazinot komunālo pakalpojumu maksājumus par apkuri.

Jūsu apkures sistēmā ir iespējams pilnībā aizstāt energoresursus ar saules enerģiju. Vēl viena būtiska priekšrocība ir tā, ka jūs varat pats montēt saules enerģijas instalāciju.

Vai jums ir praktiskas iemaņas saules apkures sistēmu montāžā vai ekspluatācijā? Dalieties savās uzkrātajās zināšanās, uzdodiet jautājumus par tēmu un piedalieties diskusijās. Komentāru veidlapa atrodas zemāk.

Apmeklētāju komentāri
  1. Deniss

    Ārzemēs esmu redzējis daudz saules paneļu. Tas ir labs ietaupījums. Es dzīvoju dienvidu reģionā. Mums ir daudz saulainu dienu, bet joprojām saules paneļu izmantošana nav plaši izplatīta. Un es gribu mēģināt to uzstādīt lauku mājā. Es pētu informāciju par šo. Viss, protams, nav vienkārši. Visticamāk nopirkšu jau gatavu un uzstādīšu pats. Es joprojām par to domāju.

  2. Saša

    Reģioniem, kur gadā ir daudz spožu saulaino dienu, saules paneļu uzstādīšana ir ekonomiski pamatota, īpaši ņemot vērā pašreizējo energoresursu sadārdzinājumu un pieaugošās bažas par vidi. Arī paši saules paneļi pamazām kļūst lētāki un uzlabojas, tāpēc domāju, ka nākotnē tie tiks ieviesti visur mūsu valstī.

  3. Aleksandrs

    Bērnībā saules paneļus taisījām ar savām rokām, neatceros no kā: vai nu fotorezistoriem, vai fotodiodēm. Tas izdevās. Es nezinu, cik ekonomiski tas viss ir Krievijai. Mūsu cilvēki (strādāju elektrotīklos), kuri ar savām rokām spēj uztaisīt saules bateriju no enerģētikas viedokļa darboties vēl efektīvāk.Viņi vienkārši iemācās apturēt elektrības skaitītājus un vienoties ar kontrolieriem. Un viņi saņem bezmaksas enerģiju bez baterijām. Tas ir īsts.

Apkure

Ventilācija

Elektrība