إلى أي مدى من المناسب استخدام مصادر بديلة للطاقة الحرارية لتنظيم التدفئة؟ حاليًا ، يتم استخدام نوعين من الإمداد الحراري على نطاق واسع - الطاقة الحرارية الأرضية والنظام الشمسي. هذا الأخير هو الأكثر شعبية. كيف تصنع التدفئة الشمسية في المنزل بيديك: المجمعات والبطاريات ومخططات التركيب؟
استخدام الطاقة الشمسية للتدفئة
أحد المبادئ الأساسية لبناء أي نظام تدفئة هو النفعية. أولئك. يجب أن تؤتي كل الاستثمارات ثمارها في غضون فترة زمنية معينة. في هذا الصدد ، فإن تدفئة المنزل باستخدام الطاقة الشمسية هو الاستثمار الأكثر كفاءة والأكثر فائدة 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 ، فيمكنك تحديد اعتماد مثير للاهتمام. كلما تم إجراء التدفئة بشكل احترافي (مجمعات المصانع ، والتدفئة الإضافية ، والتحكم الإلكتروني) ، زادت كفاءة مصدر الحرارة
ما هي الطرق التي يمكن بها تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية؟
- بطارية تسخين بالطاقة الشمسية - كإحدى طرق الحصول على الطاقة الكهربائية. يعمل الإشعاع على مصفوفة من الخلايا الكهروضوئية المقاومة ، ونتيجة لذلك يتم توليد جهد في الدائرة. في المستقبل ، يمكن استخدام هذا التيار لتوصيل أجهزة التدفئة الكهربائية ؛
- تدفئة حديثة لمنزل خاص تجميع الطاقة الشمسية... في هذه الحالة ، هناك نقل مباشر للطاقة الحرارية من الإشعاع الشمسي إلى المبرد. يقع الأخير في نظام خط أنابيب يقع في حاوية خاصة مختومة.
يعتبر التسخين باستخدام الطاقة الشمسية هو الأكثر كفاءة بالطريقة الأخيرة. بهذه الطريقة ، يمكن تجنب تحويل الطاقة الإضافي. سوف تؤثر الشمس بشكل مباشر على المبرد ، مما يزيد من درجة حرارته. ومع ذلك ، فإن التسخين باستخدام الطاقة الشمسية بيديك باستخدام البطاريات الكهربائية يعد أكثر تنوعًا ، حيث يمكن استخدام الكهرباء لتشغيل الأجهزة الكهربائية الأخرى في المنزل. يتم تحديد الاختيار من خلال الميزانية وقدرة النظام المطلوبة.
عند تركيب الألواح الشمسية ، يجب مراعاة زاوية ميل معينة. اعتمادًا على الموسم ، يجب أن تكون 30 درجة (صيفًا) و 70 درجة (شتاء).
أهمية تنظيم النظام الشمسي
قبل شراء محول أو صنعه بنفسك ، يجب عليك معرفة ما إذا كانت تدفئة منزل خاص باستخدام الألواح الشمسية ستكون فعالة بدرجة كافية. للقيام بذلك ، 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 تسقط على سطح الأرض في منطقة معينة. ستعتمد درجة تسخين المبرد أو كمية التيار المتولد على هذا.يجب أن تعمل المشعات الشمسية للتدفئة المنزلية بشكل مثالي بغض النظر عن الموسم. ومع ذلك ، في الواقع ، هذا ليس هو الحال دائمًا.
أيضًا ، يمكن لنظام التسخين الشمسي السلبي تغيير كفاءته بسبب زاوية ميل اللوحة. كما يعتمد على الموسم. لتحديد الطاقة الممكنة نظريًا ، يمكنك استخدام البيانات من الجدول.
بالفعل بناءً على هذه البيانات ، يمكن حساب المجمع الشمسي للتدفئة ، مع مراعاة خصائصه التقنية والتشغيلية. ولكن إلى جانب ذلك ، ينبغي مراعاة هذه العوامل:
- موقع المنزل... لا ينبغي أن تعرقل سقوط أشعة الشمس بأشياء طبيعية أو من صنع الإنسان - الجبال ، والمنازل الشاهقة ، والغابات الشاهقة ، وما إلى ذلك ؛
- مكان للتثبيت... سيتطلب التسخين الشمسي المشترك مساحة كبيرة - من 2 إلى 10 أمتار مربعة. في أغلب الأحيان يستخدم سقف المنزل لهذا الغرض. علاوة على ذلك ، يجب تكييفها لتركيب المجمعات أو الألواح الشمسية ؛
- ناتج الحرارة المطلوب... في كثير من الأحيان ، يتم استخدام أنظمة التدفئة الشمسية لمنزل خاص كمساعدة.
فقط بعد هذا التحليل يمكنك البدء في اختيار مخطط محدد للتدفئة البديلة في المنزل. يتم حساب خسائر الحرارة في المنزل بشكل أولي ، ويتم تحديد الوضع الحراري الأمثل للتدفئة. إذا كان المجمع الشمسي في نظام التدفئة مساعدًا ، فسيتم إضافة نفس مؤشر نظام إمداد الحرارة الرئيسي إلى طاقته المقدرة.
عند الحساب ، من الضروري مراعاة وزن الجهاز. يجب أن يكون سطح السقف قادرًا على تحمل هذا الحمل.
الألواح الشمسية للتدفئة
غالبًا ما يكون هناك ارتباك - تسمى مجمعات الطاقة الشمسية أيضًا بالبطاريات. ولكن من الناحية العملية ، فهي النوع الأول من المعدات التي تستخدم في الغالب لتنظيم التدفئة المنزلية باستخدام الطاقة الشمسية.
مبدأ تشغيل تدفئة منزل خاص بألواح شمسية هو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. لهذا الغرض ، يتم توفير المكونات التالية في تصميم اللوحة:
- ضوئية... عندما يضربهم ضوء الشمس ، يتم تشكيل ما يسمى بالتيار الضوئي ؛
- حافظة شفافة واقية... يمنع تلف الخلايا الضوئية ؛
- محولات التيار الكهربائي - محولات ، محولات ، بطاريات ، إلخ.
أولئك. في الواقع ، تعتبر بطارية التدفئة الشمسية شاحنًا رائعًا. بادئ ذي بدء ، الغرض منه هو الحصول على طاقة كهربائية رخيصة. استخدامه كأحد عناصر التسخين غير عملي. لتزويد منزل بمساحة 60 مترًا مربعًا بالحرارة بمعدل عزل عادي ، يلزم توفير 6 كيلو واط من الطاقة الحرارية لكل ساعة. بطارية تسخين بالطاقة الشمسية قياسية بحجم 284 * 254 مم لها طاقة محددة تبلغ 5 واط / ساعة. أولئك. لتوفير مصدر حراري ، يلزم توفير مساحة تغطية للبطارية تبلغ 82 مترًا مربعًا.
كما يتضح من الحسابات ، هذا أكثر من غير عملي. هذا هو السبب في أنهم يفضلون صنع مجمّع شمسي للتدفئة بأيديهم أو شراء إعدادات المصنع.
بدلاً من تدفئة منزل خاص بألواح شمسية ، يمكن استخدامها كمصدر للكهرباء الرخيصة لتشغيل الأجهزة المنزلية منخفضة الطاقة.
اختيار مجمع الطاقة الشمسية
يوصى بتركيب المجمعات لتسخين الطاقة الشمسية بكفاءة. إنها نظام من خطوط الأنابيب التي يتدفق من خلالها المبرد. للحماية والتركيز بشكل أفضل على الطاقة الشمسية ، الهيكل محمي بلوحة زجاجية شفافة.
لزيادة كفاءة تشغيل الجهاز ، من الممكن استخدام أنواع مختلفة من المبرد ، 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.
حاليًا ، تقدم الشركات المصنعة عدة طرق لتنظيم تدفئة منزل خاص باستخدام مجمعات الطاقة الشمسية:
- الفتحات الفراغية... أفضل خيار لتنظيم نظام تسخين شمسي سلبي. تتميز بغياب شبه كامل لفقدان الحرارة ؛
- المجمعات المسطحة... خيار اقتصادي للتدفئة الشمسية. إنها عبارة عن نظام من الأنابيب المحمية بمادة شفافة. غالبًا ما يتم استخدامها لإمداد الماء الساخن في الصيف. يتطلب تطبيق التسخين الشمسي المشترك مراعاة جدول درجات الحرارة في الشتاء والاختيار الدقيق للناقل الحراري.
يتم تحديد الاختيار إلى حد كبير من خلال الحسابات الأولية - الطاقة المطلوبة وتكرار تشغيل مصدر الحرارة. كخيار اقتصادي ، يمكنك التفكير في إمكانية الإنتاج الذاتي للمجمعات المسطحة للتدفئة بالطاقة الشمسية بيديك.
عند اختيار مخطط الأسلاك ، يجب مراعاة مساحة الهيكل. سيكون لديها مؤشر معين للرياح.
مجمعات الفراغ للتدفئة
تتمثل إحدى مشكلات استخدام المشعات الشمسية لتدفئة المنزل في فقد الحرارة بشكل كبير. إنها بسبب خصائص التشغيل - يجب وضع اللوحة خارج الغرفة المدفأة لامتصاص الطاقة الشمسية. لمعالجة هذه المشكلة ، تم تطوير مجمّع شمسي مفرغ لنظام التدفئة.
يتكون تصميم الفتحات المفرغة من غلاف خارجي ونظام أنبوب زجاجي داخلي. للحصول على عزل أفضل ، يتم فصل خطوط الأنابيب عن البيئة الخارجية بواسطة طبقة داخلية فراغية بهواء مخلخل. في الواقع ، التثبيت بأكمله عبارة عن ترمس كبير وشفاف.
خصوصية المجمع الشمسي الفراغي في نظام التدفئة هي كما يلي:
- استخدام سائل خاص مع درجة غليان منخفضة كحامل حرارة. في هذه الحالة ، هناك نقل أكثر كفاءة للطاقة الحرارية من خلال المبادل الحراري إلى وسط التسخين الرئيسي - الماء ؛
- تطبيق على السطح الداخلي لطلاء خاص يزيد من قدرة امتصاص الطاقة الشمسية الحرارية ؛
- استقلالية العمل عن درجة حرارة الهواء الخارجية.
من أجل الأداء الطبيعي للنظام ، سيكون من الضروري ضمان عزل حراري موثوق للمبادل الحراري. يجب عليك أيضًا عزل خط الأنابيب في الأماكن التي يمر فيها عبر غرف غير مدفأة - العلية ، فطيرة السقف. يمكن استخدام المخططات القياسية لحساب مجمع الطاقة الشمسية للتدفئة. ولكن يجب ألا يغيب عن البال أن تشغيله سيكون غير فعال عندما تنخفض درجة حرارة المبرد في الدائرة إلى + 22 درجة مئوية.
في فصل الشتاء ، من الضروري تنظيف سطح المجمع من غطاء الثلج. لذلك ، عليك التفكير مسبقًا في طريقة لأداء هذا الحدث.
مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة للتدفئة
لإنشاء نظام تدفئة شمسي لمنزل خاص بأقل تكلفة ، غالبًا ما يتم تثبيت مجمعات مسطحة. وهي تختلف عن الفراغ في تصميمها المبسط. ومع ذلك ، فإن هذا يزيد من متطلبات تشغيلهم.
يحتوي المجمع المسطح أيضًا على نظام أنابيب داخلي. ومع ذلك ، فهي مصنوعة من أنابيب النحاس أو البلاستيك. للحماية ، يتم استخدام البولي أو الزجاج المقسى. السطح الداخلي معزول بعزل - صوف معدني أو رغوة. تحت تأثير أشعة الشمس ، يتم تسخين الأنابيب ، ونتيجة لذلك ترتفع درجة حرارة المبرد.
هناك قيود تشغيلية صارمة لمجمع الطاقة الشمسية المسطحة في نظام التدفئة:
- يمكن استخدام مضاد التجمد فقط كمبرد.خلاف ذلك ، سوف يتجمد الماء وسوف ينهار خط الأنابيب ؛
- لتحسين الدورة الدموية أثناء نقل الحرارة ، يجب تركيب مضخة ؛
- في درجات حرارة أقل من -10 درجة مئوية ، تنخفض كفاءة النظام بشكل كبير.
بسبب العامل الأخير ، لا ينصح بتنظيم إمداد المنزل بالحرارة بالطاقة الشمسية باستخدام مجمعات مسطحة في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة في الشتاء. لذلك ، غالبًا ما يصنعون مجمّعًا شمسيًا مسطحًا للتدفئة بأيديهم لتوفير الماء الساخن في الصيف أو الربيع أو الخريف.
يوصي الخبراء بتزويد الحرارة باستخدام الطاقة الشمسية على أساس مجمعات مسطحة فقط في المناطق الجنوبية من البلاد ذات الشتاء الدافئ نسبيًا.
تجميع الطاقة الشمسية DIY
وتجدر الإشارة على الفور إلى أن المجمع الذي يعمل بنفسك لن يعمل على توفير التدفئة بالطاقة الشمسية. للقيام بذلك ، يجب عليك استخدام مخطط إنتاج هيكل الفراغ الذي تمت مناقشته أعلاه. لكن في المنزل يكاد يكون من المستحيل القيام بذلك بسبب نقص المعدات والمواد الاستهلاكية اللازمة. لذلك ، سننظر في واحدة من أبسط الطرق لصنع بطارية تسخين بالطاقة الشمسية لتزويد الماء الساخن.
للإنتاج ، سوف تحتاج إلى المواد الاستهلاكية التالية:
- ورقة البولي الخلوية... لإمداد كوخ صيفي أو منزل صغير بالمياه الساخنة باستخدام مجمّع شمسي للتدفئة بيديك ، ستكون ورقة بحجم 2 * 1 متر كافية ؛
- الأنابيب البلاستيكية والتجهيزات والخراطيم المرنة... بمساعدتهم ، سيتم إنشاء نظام توزيع المياه الساخنة وتزويده بالمستهلك ؛
- ملف تعريف الإطار لألواح دريوال ورغوة... مطلوب منهم إنشاء حاوية واقية في نظام التسخين الشمسي السلبي.
يجب وضع قرص العسل أفقيًا لتحسين تسخين المياه. ثم يتم إجراء قطع طولية في أنابيب PVC. سوف يتدفق الماء الساخن من لوح البولي من خلالهم. يتم تثبيت ورقة في التخفيضات الناتجة. لا ينبغي أن يدخل الأنبوب على طول الطريق.
بمساعدة مسدس حراري ، يتم عزل اللحامات. بدون هذه الأداة ، هناك احتمال كبير بحدوث تسريبات في التدفئة وإمدادات المياه الساخنة للمنزل مع مجمع الطاقة الشمسية. قبل التثبيت في الإطار ، من الضروري إجراء اختبارات إحكام الهيكل. للقيام بذلك ، املأه بالماء وتحقق بصريًا من وجود تسرب.
لتصنيع الإطار ، يلزم وجود مقاطع دريوال مجلفنة. سيقومون بأداء وظائف وقائية مماثلة لجسم المبرد الشمسي لتدفئة كوخ صيفي. يتم تثبيت طبقة عازلة أسفل لوح البولي كربونات ، ثم يتم وضع مجمّع شمسي عصامي. للحصول على تسخين أكثر كفاءة ، يوصى بطلاء الصفيحة باللون الأسود.
عند حساب المجمّع الشمسي للإمداد الحراري ، يؤخذ في الاعتبار موضع الشمس في لحظة معينة من اليوم. يتم تحقيق أكبر قدر من الكفاءة عندما تكون زاوية سقوط الأشعة متعامدة تمامًا على سطح الهيكل.
الخيار الأفضل هو استخدام أنظمة التدفئة الشمسية لمنزل خاص كمنزل مساعد. للحصول على أفضل كفاءة ، يوصى بتركيب مجمع حرارة. سيتم تسخين الماء الموجود فيه من المجمع خلال النهار ، وفي الظلام ، سيتم نقل الطاقة الحرارية المتراكمة إلى المبرد الرئيسي في النظام.
يُظهر الفيديو مثالاً على صنع مجمّع شمسي من أنابيب بوليمر:
