ما مدى ملاءمة استخدام مصادر بديلة للطاقة الحرارية لتنظيم التدفئة؟ يوجد حاليًا نوعان من إمدادات الحرارة على نطاق واسع - الطاقة الحرارية الأرضية والأنظمة الشمسية. هذا الأخير هو الأكثر شعبية. كيف تصنع التدفئة الشمسية في المنزل بيديك: جامعي البطاريات والرسوم البيانية الأسلاك؟
استخدام الطاقة الشمسية لتزويد الحرارة
النفعية هي أحد المبادئ المحددة لبناء أي نظام تسخين. أولئك. يجب أن تسدد جميع الاستثمارات في فترة زمنية معينة. في هذا الصدد ، يعد تسخين منزل بالطاقة الشمسية هو الاستثمار الأكثر كفاءة والأكثر ربحية من الناحية المالية.
الطاقة الشمسية هي في الأساس مصدر حر للحرارة. يمكن استخدامه بعدة طرق - لتجهيز نظام التدفئة أو لإنشاء نظام مستقل لتزويد الماء الساخن. إذا كنت تدرس بعناية المراجعات حول التدفئة من الألواح الشمسية - يمكنك تحديد علاقة مثيرة للاهتمام. كلما زاد التسخين بشكل احترافي (جامعي المصانع ، والتدفئة الإضافية ، والتحكم الإلكتروني) - زادت كفاءة الإمداد بالحرارة.
ما الطرق التي يمكن أن تحول الطاقة الشمسية إلى حرارة؟
- سخان شمسي - كإحدى طرق إنتاج الطاقة الكهربائية. يعمل الإشعاع على مصفوفة خلايا ضوئية مقاومة ، مما ينتج عنه جهد في الدائرة. في المستقبل ، يمكن استخدام هذا التيار للاتصال بأجهزة التدفئة ؛
- تدفئة حديثة لمنزل خاص تجميع الطاقة الشمسية. في هذه الحالة ، هناك انتقال مباشر للطاقة الحرارية من الإشعاع الشمسي إلى المبرد. يقع الأخير في نظام مواسير يقع في حاوية مختومة خاصة.
الأكثر فاعلية هو التسخين الشمسي بالطريقة الأخيرة. وبالتالي ، يمكن تجنب تحويل طاقة إضافية. سوف تؤثر الشمس بشكل مباشر على المبرد ، مما يزيد من درجة حرارته. ومع ذلك ، فإن التسخين الذاتي باستخدام الطاقة الشمسية باستخدام البطاريات الكهربائية هو أكثر تنوعًا ، حيث يمكن استخدام الكهرباء لتشغيل الأجهزة الكهربائية الأخرى في المنزل. يتم تحديد الاختيار من خلال الميزانية وسعة النظام المطلوبة.
أثناء تركيب البطارية الشمسية ، يجب مراعاة زاوية ميل معينة. اعتمادًا على الموسم ، يجب أن يكون 30 درجة (صيف) و 70 درجة (شتاء).
أهمية تنظيم النظام الشمسي
قبل شراء المحول أو صنعه بنفسك ، يجب عليك معرفة ما إذا كان تسخين منزل خاص بألواح شمسية سيكون فعالًا تمامًا. لهذا ، من الضروري إجراء تحليل مفصل لجميع العوامل التي تؤثر على كفاءة النظام المستقبلي.
بادئ ذي بدء ، يتم تحديد مؤشر التشمس الشمسي. هذه هي كمية الطاقة الشمسية التي تقع على سطح الأرض في منطقة معينة. ستعتمد درجة تسخين المبرد أو كمية التيار المتولد على ذلك. يجب أن تعمل المشعات الشمسية للتدفئة المنزلية بشكل مثالي بغض النظر عن الموسم. ومع ذلك ، في الواقع ، هذا أبعد ما يكون عن الحال دائمًا.
أيضا ، يمكن أن يغير نظام التسخين الشمسي السلبي كفاءته التشغيلية بسبب زاوية اللوحة.هذا يعتمد على الموسم لتحديد الطاقة الممكنة نظريًا ، يمكنك استخدام البيانات من الجدول.
بالفعل على أساس هذه البيانات ، من الممكن حساب المجمع الشمسي للتدفئة ، مع مراعاة خصائصه الفنية والتشغيلية. ولكن بالإضافة إلى ذلك ، يجب مراعاة العوامل التالية:
- موقع المنزل. لا يجب أن تعرقل الأشياء الطبيعية أو الاصطناعية - الجبال والمنازل العالية والغابات العالية وما إلى ذلك سقوط ضوء الشمس.
- مكان التثبيت. يتطلب التسخين الشمسي المشترك مساحة كبيرة - من 2 إلى 10 متر مربع. في معظم الأحيان ، يتم استخدام سقف المنزل لهذا الغرض. علاوة على ذلك ، يجب تكييفه لتركيب جامعي أو الألواح الشمسية ؛
- انتاج الحرارة المطلوبة. في كثير من الأحيان ، يتم استخدام أنظمة التدفئة الشمسية لمنزل خاص كمساعد.
فقط بعد هذا التحليل يمكننا البدء في اختيار مخطط تسخين بديل محدد للمنزل. يتم حساب خسائر الحرارة في المنزل بشكل مبدئي ، ويتم تحديد الوضع الحراري الأمثل للتدفئة. إذا كان المجمع الشمسي في نظام التدفئة مساعدًا ، فسيتم إضافة نفس مؤشر نظام الإمداد الحراري الرئيسي إلى قوته المقدرة.
عند الحساب ، تحتاج إلى النظر في كتلة المعدات. يجب أن يتحمل سطح السقف هذا الحمل.
الألواح الشمسية للتدفئة
غالبًا ما يحدث الارتباك - تسمى جامعات الطاقة الشمسية أيضًا البطاريات. ولكن من الناحية العملية ، يتم استخدام النوع الأول من المعدات في الغالب لتنظيم تدفئة المنزل باستخدام الطاقة الشمسية.
مبدأ تسخين منزل خاص بألواح شمسية هو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. لهذا ، يتم توفير المكونات التالية في تصميم اللوحة:
- خلايا ضوئية. عندما يدخل إليها ضوء الشمس ، يحدث تكوين ما يسمى التيار الضوئي ؛
- حافظة واقية شفافة. يمنع تلف الخلايا الضوئية.
- محولات التيار الكهربائي - محولات ، محولات ، بطاريات ، إلخ.
أولئك. في الواقع ، بطارية التدفئة الشمسية هي شاحن عظيم. أولاً ، تم تصميمه لإنتاج طاقة كهربائية رخيصة. استخدامه كأحد عناصر التسخين غير عملي. لتدفئة منزل مساحته 60 متر مربع بمعدل عزل طبيعي ، ستحتاج إلى 6 كيلو واط من الطاقة الحرارية للساعة. تتميز بطارية التسخين الشمسي القياسية بقياس 284 * 254 مم بقوة محددة تبلغ 5 واط / ساعة. أولئك. لضمان إمدادات الحرارة ، مطلوب تغطية بطارية 82 متر مربع.
كما يتبين من الحسابات ، هذا أكثر من غير عملي. هذا هو السبب في أنهم يفضلون عمل مجمعات شمسية لتسخين أنفسهم أو لشراء إعدادات المصنع.
بدلاً من تسخين منزل خاص بألواح شمسية ، يمكن استخدامها كمصدر للكهرباء الرخيصة للأجهزة المنزلية منخفضة الطاقة.
اختر مجمعا للطاقة الشمسية
من أجل تشغيل التدفئة بكفاءة باستخدام الطاقة الشمسية ، يوصى بتركيب المجمعات. وهي تمثل نظام خطوط الأنابيب التي يتدفق من خلالها المبرد. ولحماية الطاقة الشمسية وتركيزها بشكل أفضل ، فإن التصميم محمي بلوحة زجاجية شفافة.
لزيادة التشغيل الفعال للمعدات ، يمكن استخدام أنواع مختلفة من المبرد فيها ، والتي لن تغير خصائصها تحت تأثير درجات الحرارة السلبية. هذا مهم للمناطق ذات الشتاء البارد. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تحليل العروض في السوق بعناية واختيار التصميم الأمثل.
تقدم الشركات المصنعة حاليًا عدة طرق لتنظيم تدفئة المنزل الخاص بواسطة مجمعات الطاقة الشمسية:
- جامع فراغ. أفضل خيار لتنظيم نظام تسخين شمسي سلبي. تتميز بغياب شبه كامل لفقدان الحرارة ؛
- جامع مسطح. خيار اقتصادي للتسخين الشمسي. إنها نظام من الأنابيب المحمية بمواد شفافة. غالبا ما تستخدم للمياه الساخنة في الصيف. يتطلب تطبيق التسخين الشمسي المشترك مراعاة جدول درجات الحرارة في الشتاء واختيار دقيق لسائل التبريد.
يتم تحديد الخيار إلى حد كبير من خلال الحسابات الأولية - الطاقة المطلوبة وتكرار إمدادات الحرارة. كخيار اقتصادي ، يمكنك التفكير في إمكانية الإنتاج الذاتي للجامعات المسطحة للتدفئة باستخدام الطاقة الشمسية بيديك.
عند اختيار مخطط الأسلاك ، يجب أن تؤخذ منطقة الهيكل بعين الاعتبار. سيكون لديها مؤشر معين للرياح.
مشعبات فراغ للتدفئة
إحدى مشاكل تشغيل المشعات الشمسية لتسخين المنزل هي فقدان الحرارة الكبير. إنها بسبب خصائص التشغيل - يجب وضع اللوحة خارج الغرفة الساخنة لامتصاص الطاقة الشمسية. لحل هذه المشكلة ، تم تطوير جامع شمسي مفرغ لنظام التدفئة.
يتكون تصميم مشعبات الفراغ من غلاف خارجي ونظام داخلي من الأنابيب الزجاجية. للحصول على عزل أفضل ، يتم فصل خطوط الأنابيب عن البيئة الخارجية بطبقة فراغية مع تفريغ الهواء. في الواقع ، فإن التثبيت بأكمله عبارة عن ترمس كبير شفاف.
تفاصيل المجمع الشمسي فراغ في نظام التدفئة على النحو التالي:
- استخدام سائل خاص مع عتبة غليان منخفضة كمبرد. في هذه الحالة ، نقل أكثر كفاءة للطاقة الحرارية من خلال المبادل الحراري إلى وسط التسخين الرئيسي - الماء ؛
- تطبيق طلاء خاص على السطح الداخلي يزيد من قدرة امتصاص الطاقة الشمسية الحرارية ؛
- استقلالية العمل عن درجة حرارة الهواء الخارجية.
من أجل الأداء الطبيعي للنظام ، من الضروري ضمان عزل حراري موثوق به للمبادل الحراري. يجب عليك أيضًا عزل خط الأنابيب في الأماكن التي تمر عبر غرف غير مدفأة - علية ، فطيرة تسقيف. لحساب المجمع الشمسي للتدفئة ، يمكن استخدام المخططات القياسية. ولكن يجب أن يوضع في الاعتبار أن تشغيله سيكون غير فعال عندما تنخفض درجة حرارة سائل التبريد في الدائرة إلى +22 درجة مئوية.
في فصل الشتاء ، من الضروري تنظيف سطح المجمع من غطاء الثلج. لذلك ، تحتاج إلى التفكير مسبقًا في طريقة لتنفيذ هذا الحدث.
مجمعات شمسية مسطحة للتدفئة
لإنشاء نظام تسخين شمسي لمنزل خاص بأقل تكلفة ، غالبًا ما يتم تركيب جامعات مسطحة. وهي تختلف عن الفراغ في تصميم مبسط. ومع ذلك ، هذا يزيد من متطلبات تشغيلها.
يحتوي المجمع المسطح أيضًا على نظام مواسير داخلي. ومع ذلك ، فهي مصنوعة من أنابيب النحاس أو البوليمر. للحماية ، يتم استخدام البولي أو الزجاج المقسى. يتم عزل السطح الداخلي بسخان - صوف معدني أو بوليسترين. تحت تأثير ضوء الشمس ، تسخن الأنابيب ، ونتيجة لذلك ، ترتفع درجة حرارة سائل التبريد.
بالنسبة لمجمع الطاقة الشمسية المسطح في نظام التدفئة ، هناك قيود تشغيلية صارمة:
- يمكن استخدام مضاد التجمد فقط كحامل حراري. خلاف ذلك ، سيحدث تجميد المياه وتدمير خط الأنابيب ؛
- من أجل تداول أفضل أثناء نقل الحرارة ، من الضروري تركيب مضخة ؛
- في درجات حرارة أقل من -10 درجة مئوية ، تنخفض كفاءة النظام بشكل ملحوظ.
بسبب العامل الأخير ، لا يوصى بتنظيم تدفئة المنزل بالطاقة الشمسية باستخدام مجمعات مسطحة في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة في الشتاء. لذلك ، غالبًا ما يصنعون جامعًا شمسيًا مسطحًا للتدفئة بنفسك لتزويد الماء الساخن في الصيف أو الربيع أو الخريف.
يوصي الخبراء بجعل إمدادات الحرارة باستخدام الطاقة الشمسية على أساس جامعات مسطحة فقط في المناطق الجنوبية من البلاد مع شتاء دافئ نسبيًا.
جامع DIY
وتجدر الإشارة على الفور إلى أن المجمع بأيديهم لن يعمل لضمان التدفئة الشمسية. للقيام بذلك ، استخدم تصميم الإنتاج للهيكل الفراغي الموضح أعلاه. ولكن في المنزل يكاد يكون من المستحيل صنعه بسبب نقص المعدات واللوازم اللازمة. لذلك ، نعتبر واحدة من أبسط الطرق لتصنيع بطارية التدفئة الشمسية لإمدادات المياه الساخنة.
للإنتاج ، ستكون المواد الاستهلاكية التالية مطلوبة:
- ورقة البولي العسل. لإمداد الماء الساخن لمنزل صيفي أو منزل صغير بمساعدة جامع شمسي للتدفئة الذاتية ، ستكون ورقة بحجم 2 * 1 م كافية ؛
- تجهيزات الأنابيب البلاستيكية والخراطيم المرنة. بمساعدتهم ، سيتم إجراء نظام لتداول المياه الساخنة وإمداداتها للمستهلك ؛
- بروفيل الإطار لألواح الحوائط الجافة والبلاسترين. إنها ضرورية لإنشاء سكن وقائي في نظام تسخين شمسي سلبي.
يجب وضع أقراص العسل أفقيًا لتسخين المياه بشكل أفضل. ثم يتم عمل المقاطع الطولية في الأنابيب البلاستيكية. سوف يتدفق الماء الساخن من لوح البولي. في الأقسام التي تم الحصول عليها ، يتم تثبيت ورقة. لا يجب أن يدخل الأنبوب حتى يتوقف.
باستخدام مسدس حراري ، يتم عزل المفاصل. بدون هذه الأداة ، هناك احتمال كبير للتسربات في التدفئة وإمدادات المياه الساخنة المنزلية من قبل المجمع الشمسي. قبل التثبيت في الإطار ، من الضروري إجراء اختبار تسرب للهيكل. للقيام بذلك ، يجب ملؤه بالماء والتحقق من عدم وجود تسرب.
لتصنيع الإطار ، ستكون هناك حاجة لمحات مجلفنة للحوائط الجافة. سوف يؤدون وظائف وقائية مماثلة لحالة المبرد الشمسي لتسخين المنزل. يتم تركيب طبقة من العزل تحت صفيحة البولي كربونات ، ثم يتم تجميع مجمعة شمسية مصنوعة من تلقاء نفسها. لتسخين أكثر كفاءة ، يوصى بطلاء الورقة باللون الأسود.
عند حساب المجمع الشمسي للإمداد بالحرارة ، يتم أخذ موضع الشمس في نقطة معينة من اليوم في الاعتبار. يتم تحقيق أكبر قدر من الكفاءة عندما تكون زاوية حدوث الأشعة متعامدة تمامًا على سطح الهيكل.
الخيار الأفضل هو استخدام أنظمة التدفئة الشمسية لمنزل خاص كمساعد. للحصول على أفضل أداء ، يوصى بتثبيت بطارية حرارية. سيتم تسخين الماء الموجود به من المجمع أثناء النهار ، وفي الظلام سيتم نقل الطاقة الحرارية المتراكمة إلى ناقل الحرارة الرئيسي في النظام.
يُظهر الفيديو مثال على تصنيع مجمّع شمسي من أنابيب البوليمر:
