Solární systémy vytápění: analýza technologií vytápění založených na solárních systémech

Otázka hledání alternativních zdrojů tepla je stále naléhavější. To je usnadněno rostoucími cenami plynu, uhlí a ropy.Velmi slibným směrem jsou solární topné systémy, které dokážou efektivně vytápět místnost po mnoho let.

Uvažujete o instalaci solárního systému, ale máte pochybnosti a otázky? Pomůžeme vám zjistit, kdy je vhodné využít solární energii k vytápění, a popíšeme možné možnosti organizace vytápění. Navíc nabídneme návod na výrobu domácích solárních systémů - plochých a trubicových kolektorů.

Solární energie je alternativním zdrojem tepla

Myšlenka využití solární energie k vytápění není nová. Navíc proveditelnost jeho použití prokázali Američané, Číňané, Španělé, Izraelci a Japonci.

Trh je plný nabídek různých instalací pro přeměnu solární energie a jejího dalšího využití pro ekonomické potřeby.

Solární systémy jsou aktivně využívány jako hlavní zdroj tepla v mnoha zemích po celém světě. V našich zeměpisných šířkách se stále používá jako doplněk k topnému systému

Cena systémů závisí na jejich typu, oblasti a materiálu použitého při výrobě. Rok od roku je u všech typů solárních instalací – solárních systémů, neustále klesající trend cen.

Díky tomu jsou dostupnější pro širší populaci. Ne každý je ale na takový nákup ještě připraven.

Ale pokud si přejete, můžete si vytvořit účinný solární systém vlastníma rukama, přičemž utratíte výrazně méně peněz.

Konvenční topný systém, který plnil své funkce perfektně po mnoho let, je stále dražší. Důvodem je globální růst cen energetických zdrojů po celém světě. Přirozenou touhou majitele je ušetřit za vytápění, které zabírá značnou část rodinného rozpočtu.

Solární systém tak může plně nahradit běžná pevná paliva, plyn nebo jakákoliv jiná. Vše závisí na typu a velikosti místnosti, ve které bude použit.

Možnost vhodná pro sýpku nebude vhodná pro obytnou budovu a systém, který vyhovuje potřebám letního domu, se nedokáže vyrovnat s vytápěním dvoupatrového sídla.

Úplné nahrazení tradičního vytápění solárním je někdy problematické. Majitel se obává, že systém nemusí obstát nebo není fyzicky dostatek místa pro instalaci požadovaného počtu panelů.

Často proto používají kombinovaný systém vytápění, aniž by zcela opustili instalované plynové (elektrické nebo jiné) zařízení. Míra náhrady klasického vytápění solárním může dosáhnout 90 %.

Důležitý je také roční počet slunečných dní v oblasti, ve které se domov nachází. Průměrná denní teplota navíc není tak důležitá. Mnoho instalací účinně absorbuje světlo v mrazivých zimních dnech (solární kolektory používající nemrznoucí kapalinu jako chladicí kapalinu).

Kromě vytápění může solární zařízení poskytnout domovu teplou vodu a elektřinu.

Kde bude solární instalace nejúčinnější?

Při výměně vytápění za solární systém je třeba vzít v úvahu řadu faktorů, které ovlivňují jeho účinnost.

Za prvé, musíte si vybrat správně typ sluneční soustavy. V této záležitosti byste měli vzít v úvahu plochu místnosti a její účel. Nejčastěji se jedná o soukromý dům, ve kterém žije rodina 4-5 lidí.

Za druhé, pečlivě spočítejte své potřeby tepla na základě maximální spotřeby v chladném období. Porovnejte tato čísla s množstvím energie vyrobené na metr čtvereční. m solární instalace. Zbývá pouze vypočítat plochu solární konstrukce, která se dokáže vyrovnat s vytápěním konkrétní místnosti.

Výsledná hodnota se stane hlavním faktorem při určování umístění systému. Majitelé domácností obvykle dávají přednost použití střechy nebo stěny domu. Přilehlý prostor nebo střechu garáže používejte jen zřídka. Někdy jsou pro montáž instalace postaveny speciální stojany.

Konstrukce speciálních stojanů pro instalaci solárních systémů umožňuje jejich nejpohodlnější umístění v místním prostoru

Je důležité, aby nic nebránilo volnému pronikání slunečního záření na světlo pohlcující povrch. Je třeba zvolit jižní, jihovýchodní nebo jihozápadní stěnu nebo část střechy.

Po rozhodnutí, kde budou solární panely umístěny, je nutné provést předběžnou přípravu domu:

• Uvolněte místo. Přebytečné výsadby seřízněte, pokud překáží.
• Zpevněte střechu. Zde nesmíme zapomenout na váhu navrhované konstrukce.
• Dodatečné zateplení budovy. Koneckonců nemá smysl vytápět ulici.

Třetí, musíte se rozhodnout, zda si topný systém pořídíte nebo postavíte sami. Vše závisí na finančních možnostech a touze trávit čas výrobou konstrukce.

Po výběru druhé možnosti musíte pochopit princip fungování požadovaného systému, abyste mohli vše správně sestavit.

Možné možnosti uspořádání solárního ohřevu

Možnosti výstavby solárního systému zcela závisí na přání majitele domácnosti:

• Aplikace továrních produktů. Nákup hotových kolektorů s vlastní instalací a montáží.
• Výstavba pilotního projektu. Pro další přesné výpočty je potřeba zkontrolovat účinek použití systému.
• Samostatný výkon celého cyklu práce. Výpočet, návrh, stavba solárního systému od základu, jeho instalace.

Možnost 1. To znamená výběr správného místa pro solární zařízení, protože na tom bude záviset účinnost jejich využití. Instalace bude také vyžadovat speciální dovednosti.

Není třeba počítat počet panelů - bude stačit vyjádřit všechna vaše přání dodavateli zařízení.Budete také muset odpovědět na vysvětlující otázky manažerů - to je vše, výběr optimálního počtu panelů (kolektorů) proběhne bez problémů.

Chcete-li nainstalovat solární zařízení na střechu sami, musíte získat podporu alespoň jednoho asistenta. Tuto práci nemůžete dělat sami

Možnost č. 2 — vybudování pilotního projektu. Bude to optimální řešení pro pochybující lidi. Konečné rozhodnutí o výměně topného systému je totiž těžké udělat hned. Postavit solární kolektor (vzduchový nebo vodní) malé velikosti a vyzkoušet jej „v akci“ bude obohacující zkušeností.

Po posouzení skutečných výrobních nákladů, jejich porovnání s tržní hodnotou podobných systémů a výpočtu úspor z používání na farmě bude snadné učinit odpovědné rozhodnutí.

Možnost #3 – výběr skutečných mistrů.

K úplnému zahřátí zařízení bude zapotřebí obrovské množství práce:

• Vypočítejte požadovanou plochu sluneční soustavy.
• Určete umístění budoucí instalace a zpevněte ji.
• Dodatečné zateplení domu.
• Kupte si všechny prvky k sestavení systému.
• Stavět solární baterie.
• Nainstalujte konstruovaný systém se zaměřením na základní požadavky - úhel sklonu vzhledem k dopadu slunečního záření.

Provedení celého cyklu práce na instalaci systému nelze nazvat snadným úkolem, ale tento proces je nesmírně vzrušující. Navíc umožňuje ušetřit poměrně značnou částku.

Při výběru typu vytápění využívajícího solární energii byste se měli rozhodnout, zda se bude dále využívat k ohřevu vody a výrobě elektřiny (klikněte pro zvětšení)

Typy zařízení pro přeměnu sluneční energie

V závislosti na principu činnosti existují dva typy zařízení, která absorbují sluneční světlo:

• Baterie na bázi fotoelektrických konvertorů. Reprezentující systémy sériově nebo paralelně zapojených polovodičových prvků. Dodávají proud pro napájení domácích topidel.
• Solární kolektory. Panely se systémem trubek naplněných chladicí kapalinou: vzduchem, nemrznoucí směsí nebo vodou. Přivádějí chladivo ohřáté sluncem do topného okruhu.

Zvažme každou možnost zvlášť.

Solární panely

Solární baterie přeměňuje absorbované světlo na elektřinu. Skládá se z fotočlánků (nejčastěji křemíkových), schopných okamžitě odebírat stejnosměrný elektrický proud ze slunečního záření.

Takovou instalací lze zajistit funkčnost elektrických topných zařízení. Musí být připojen k domácímu napájecímu systému.

Účinnost přeměny slunečního záření u této instalace je od 5 % do 20 % v závislosti na typu zařízení zpracovávajícího sluneční záření. Kapacita 1m² solární baterie – 120W.

Zbývá spočítat, kolik metrů čtverečních prostoru bude potřeba k uspokojení potřeb konkrétní domácnosti, na základě velikosti domu, individuální potřeby tepla a úrovně izolace konstrukcí.

Nejvýhodnější je umístit solární panely na střechu domu a zvolit pro tento účel její jižní sklon

Pro vytápění jsou solární panely nejúčinnější v jižních oblastech. Jejich hlavní nevýhodou je pokles účinnosti za šera a zataženého počasí a naprostý nedostatek výkonu v noci.

Chcete-li vyrobit solární baterii vlastníma rukama, musíte nejprve sestavit rám, připájet solární články, poté vše pečlivě položit a použít tmel.

K výrobě rámu se používají dřevěné lamely a hliníkové rohy.Vše závisí na velikosti sestavované konstrukce a místě její instalace. Solární články – křemíkové pláty – jsou nejspotřebnější částí konstrukce. Jsou monokrystalické a polykrystalické. První z nich jsou poněkud dražší, ale jejich výkon je o 5% vyšší.

Vyrobit si je sami je nemožné. Je lepší zakoupit fotoelektrické měniče s již připájenými vodiči.

Musí být umístěny na sololitovém podkladu, poté upevněny v rámu, vést vodiče z prvků ven a vyplnit všechny otvory tmelem. Nechte strukturu důkladně vyschnout a přikryjte skleněným nebo průhledným plastovým víčkem.

Instalační schémata a způsoby připojení solárních panelů jsou popsány v tento článek.

Solární kolektory

Kolektory mají zásadně odlišný způsob přeměny absorbovaného světla. Jejich práce je založena na průchodu chladicí kapaliny potrubím.

V závislosti na provedení lze rozlišit tři hlavní typy kolektorů, které se nejčastěji používají pro stavbu solárního systému:

• Byt. Chladič - jejich absorbér je vyroben z plechu s černěným vnějším povrchem. Při zahřívání předává energii chladicí kapalině topného systému.
• Vakuum. Kolektor systém vakuového typu vyrobeno podle designu termosky, díky kterému je teplo přijaté ze slunce zachováno téměř dvakrát.
• Náboje. Zařízení je vybaveno konkávní zrcadlovou částí s velkou plochou, která soustředí sluneční záření na malou plochu absorbéru.

Nejběžnější solární instalace v každodenním životě jsou vybaveny trubkovým systémem vyrobeným ve formě paralelně spojených prvků nebo cívky. Trubky se plní buď technickou vodou, nebo směsí vody s nemrznoucí kapalinou nebo vzduchem.

Po vizualizaci hlavních částí solární instalace je snazší rozhodnout, kam je nejlepší umístit určité komponenty (+)

Vzduchovou instalaci lze použít jako doplňkový zdroj vytápění. Není schopen kompletně zajistit domov teplem bez ohledu na region, kde se nachází. Hlavním rysem tohoto typu solárního systému je vzduch, který funguje jako chladivo.

Trubkové systémy se poměrně aktivně používají k vytápění po celý rok. Nemrznoucí směs nebo nemrznoucí směs je ohřívána slunečními paprsky, poté prochází vnitřními teplosměnnými trubicemi a poté posílána do akumulační nádrže.

Pohyb kapaliny je stimulován čerpadlem, díky kterému se pohybuje z nádrže do topného systému. Zahřátá chladicí kapalina vytlačí ochlazenou část kapaliny, která se musí vrátit do kolektoru a zahřát se.

Princip činnosti plochého solárního systému je založen na pronikání slunečního záření do panelu, kde je umístěn absorbér tepla. Ohřívá se a vydává teplo, které je předáváno kapalině cirkulující kovovými trubicemi (nejčastěji mědí).

Co si můžete postavit sami?

Solární topný systém pomocí kolektoru vzduchového typu můžete postavit vlastníma rukama. Nejlepší je umístit jej na jižní stěnu budovy.

Čím větší je plocha vytápěné místnosti, tím větší plochu kolektor zabere - možná celou stěnu domu. Také tento solární systém lze postavit v podkroví.

Při plánování instalace systému vzduchového vytápění v podkroví se musíte ujistit, že unese váhu instalace (+)

Solární kolektor, který ohřívá vzduchovou hmotu, plní své topné funkce díky proudění vzduchu procházejícím uvnitř systému.Chladicí kapalina cirkuluje okruhem, ochlazuje se a znovu vstupuje do systému. Pohyb proudění vzduchu lze provádět přirozeně nebo pomocí ventilátoru.

Pokud jde o materiály pro výrobu vzduchového potrubí, můžete použít různé dostupné nástroje. Neexistuje jediné pravidlo.

Domácí řemeslníci vylepšují tento typ solárního systému, sestaveného doma. Někteří lidé se snaží získat levnější variantu, přičemž obětují efektivitu, zatímco jiní dělají opak.

Po pochopení hlavních prvků vzduchového kolektoru je snazší rozhodnout o umístění jeho instalace - střecha nebo stěna (+)

Podívejme se na hlavní metody.

Vlastnosti instalace trubkového solárního systému

Trubkový solární systém lze použít v různých regionech. Nezáleží na venkovní teplotě. Hlavní věc je, že instalace dostane maximální množství slunečního světla.

Nemrznoucí směs používaná jako chladicí kapalina nezamrzá při nízkých teplotách. Za jasných zimních dnů množství slunečního světla převyšuje množství světla přijatého v létě.

Trubicový solární kolektor se skládá ze soustavy transparentních vakuových trubic navzájem spojených. Obsahují látku s nízkým bodem varu. Při varu se odpaří, předá své teplo měděnému hrotu a stéká dolů, kde se vše znovu opakuje.

Vakuové trubice z ohnivzdorného skla jsou uvnitř naplněny látkou, která se může při nízkých teplotách vařit (+)

Vakuové trubice absorbují až 90 % veškerého slunečního záření (viditelného i infračerveného). Sluneční energie přeměněná na teplo je dodávána do chladicí kapaliny. Tuto energii předává dále systémem – do výměníku tepla umístěného ve speciální akumulační nádrži.

K pohybu chladicí kapaliny a vody topnými systémy dochází díky čerpadlům. Je důležité, aby nádrž měla dobrou tepelnou izolaci. Zpravidla existují dva výměníky tepla: jeden je připojen k přídavnému ohřívači, druhý je připojen ke kolektorům.

V domech s tímto typem solární instalace je výhodné dodatečně připojit vyhřívaný podlahový systém. To umožňuje efektivnější vytápění budovy.

Pokud jde o instalaci trubicových kolektorů, můžete si ji nainstalovat sami. Jediné, co byste měli vzít v úvahu, je pracovní úhel sklonu – ten musí být minimálně 20°.

Trubicový solární kolektor je umístěn na střeše a volí se směr nejslunečnějšího světla. Je důležité, aby v blízkosti nebyly žádné výškové budovy, které by bránily volnému pronikání slunečního světla

Nebude možné postavit vakuovou instalaci vlastníma rukama - je nemožné vyrobit vakuové trubice doma. Dělají to továrny specializované na výrobu vakuových solárních systémů.

Plochá solární instalace

K vytápění se často používá plochý solární kolektor.

K jeho sestavení budete potřebovat:

• kovový rám;
• odolné dno;
• tepelně izolační vrstva;
• černá vrstva absorbující sluneční záření (adsorbér);
• průhledný kryt - plast, sklo;
• trubky na kapalinu (měď, hliník).

Konstrukce musí být vybavena vstupním a výstupním potrubím a čerpadlem pro účinnou cirkulaci kapaliny.

Plochou solární instalaci můžete sestavit vlastníma rukama. K tomu často používají improvizované prostředky a jako analog si vybírají levnější materiály (+)

Plochý kolektor lze instalovat pod libovolným úhlem, podmínkou je zbavení se sněhu a prachu. Je vhodný zejména pro teplé podnebí.

V chladném období je pozorován nízký výkon a vysoké tepelné ztráty.Což zpochybňuje použití tohoto solárního systému samotného pro kompletní vytápění. Optimální by bylo využít plošnou solární instalaci spolu s vytápěním plynem, elektřinou nebo tuhými palivy.

Zveme vás k přečtení článků o domácích solárních topných systémech:

1. Jak vyrobit solární kolektor pro vytápění vlastníma rukama - průvodce krok za krokem
2. Jak vyrobit solární baterii vlastníma rukama: způsoby montáže a instalace solárního panelu

Ještě jednou o účelnosti

Pro vytápění je výhodné využívat solární energii namísto klasických energetických zdrojů. V závislosti na typu zvoleného solárního systému může být úspora na placené spotřebě tepla až 100 %.

Možností kompletní náhrady topného systému je použití kolektorů s vakuovými trubicemi. V počáteční fázi jde o poměrně nákladný projekt. V budoucnu může zaručit úplnou energetickou nezávislost, která se vyplatí za 6-8 let.

Vynalézavost domácích kutilů nezná mezí – obyčejnou hadici lze použít jako labyrint pro cirkulaci kapaliny uvnitř rozdělovače

Životnost solárních instalací je až 25 let. Vyžadují malou údržbu - pravidelné čištění povrchů od sněhu, prachu a nečistot. Pokud jde o opravy, můžete to udělat sami. Významnou nevýhodou je, že ploché kolektory a solární panely se „bojí“ hurikánů.

Takové vytápění je bezpečné pro obyvatele domu i životní prostředí. Je zcela zdarma a nezávisí na směnných kurzech ani cenách energií.

Závěry a užitečné video k tématu

Video ukáže proces stavby solární baterie vlastníma rukama:

Vizuální pomůcka pro stavbu vzduchového vytápění:

Technologie pro výrobu ploché solární instalace vlastníma rukama:

Solární elektrárny nebo solární systémy vytápění se osvědčily po celém světě. Umožňují vám přijímat teplo zdarma a snižují náklady na placení účtů za vytápění o 30 %.

Ve vašem topném systému je možné zcela nahradit energetické zdroje solární energií. Další významnou výhodou je, že si solární instalaci můžete sestavit sami.

Máte praktické dovednosti v montáži nebo obsluze solárních systémů? Podělte se o své nasbírané znalosti, ptejte se na dané téma a zapojte se do diskuzí. Formulář komentáře se nachází níže.