In hoeverre is het zinvol om alternatieve bronnen van thermische energie te gebruiken voor de organisatie van verwarming? Momenteel worden twee soorten warmtetoevoer veel gebruikt: geothermie en heliosysteem. De laatste is het populairst. Hoe maak je thuis zonneverwarming met je eigen handen: collectoren, batterijen en installatieschema's?
Zonne-energie gebruiken voor verwarming
Een van de bepalende principes bij het bouwen van een verwarmingssysteem is doelmatigheid. Die. alle investeringen moeten binnen een bepaalde tijd renderen. In dat opzicht is het verwarmen van een woning met zonne-energie de meest efficiënte en financieel voordelige investering.
Zonne-energie is in wezen een gratis warmtebron. Het kan op verschillende manieren worden gebruikt - om een verwarmingssysteem uit te rusten of om een autonoom warmwatervoorzieningssysteem te maken. Als u de beoordelingen over verwarming door zonnepanelen zorgvuldig bestudeert, kunt u een interessante afhankelijkheid identificeren. Hoe professioneler de verwarming wordt gedaan (fabriekscollectoren, bijverwarming, elektronische regeling), hoe hoger het rendement van de warmtelevering.
Op welke manieren kan de omzetting van zonne-energie in thermische energie plaatsvinden?
- Zonneverwarmingsbatterij - als een van de manieren om elektrische energie te verkrijgen. Straling werkt in op een matrix van foto-elektrische cellen met weerstand, waardoor in de schakeling een spanning wordt opgewekt. In de toekomst kan deze stroom worden gebruikt om elektrische verwarmingstoestellen aan te sluiten;
- Moderne verwarming van een woonhuis zonnecollectoren... In dit geval is er een directe overdracht van thermische energie van zonnestraling naar het koelmiddel. Deze laatste bevindt zich in een leidingsysteem in een speciale afgesloten behuizing.
Op deze laatste manier is verwarmen met zonne-energie het meest efficiënt. Op deze manier kan extra energieconversie worden vermeden. De zon heeft direct invloed op het koelmiddel, waardoor de temperatuur stijgt. Verwarmen met zonne-energie met uw eigen handen met behulp van elektrische batterijen is echter veelzijdiger, omdat elektriciteit kan worden gebruikt om andere elektrische apparaten in huis te bedienen. De keuze wordt bepaald door het budget en de benodigde systeemcapaciteit.
Bij het installeren van het zonnepaneel moet een bepaalde hellingshoek in acht worden genomen. Afhankelijk van het seizoen moet het 30° (zomer) en 70° (winter) zijn.
De relevantie van de organisatie van het zonnestelsel
Voordat u zelf een omvormer aanschaft of maakt, moet u weten of het verwarmen van een privéwoning met zonnepanelen efficiënt genoeg is. Om dit te doen, is het noodzakelijk om een gedetailleerde analyse uit te voeren van alle factoren die van invloed zijn op de efficiëntie van het toekomstige systeem.
Om te beginnen wordt de indicator van zonnestraling bepaald. Dit is de hoeveelheid zonne-energie die in een bepaald gebied naar het aardoppervlak valt. De mate van verwarming van de koelvloeistof of de hoeveelheid opgewekte stroom is hiervan afhankelijk.Zonneradiatoren voor huisverwarming zouden idealiter moeten werken, ongeacht het seizoen. In feite is dit echter niet altijd het geval.
Ook kan een passief zonneverwarmingssysteem zijn efficiëntie veranderen door de hellingshoek van het paneel. Het hangt ook af van het seizoen. Om de theoretisch mogelijke energie te bepalen, kun je de gegevens uit de tabel gebruiken.
Al op basis van deze gegevens is het mogelijk om de zonnecollector voor verwarming te berekenen, rekening houdend met de technische en operationele kenmerken ervan. Maar daarnaast moet met dergelijke factoren rekening worden gehouden:
- Thuislocatie... De val van de zonnestralen mag niet worden belemmerd door natuurlijke of door de mens gemaakte objecten - bergen, hoge huizen, hoge bossen, enz.;
- Plaats voor installatie... Gecombineerde zonneverwarming vereist een grote ruimte - van 2 tot 10 m². Meestal wordt hiervoor het dak van het huis gebruikt. Bovendien moet hij aangepast zijn voor de installatie van collectoren of zonnepanelen;
- Vereiste warmteafgifte... Vaak worden zonneverwarmingssystemen voor een privéwoning als hulpsystemen gebruikt.
Pas na deze analyse kunt u beginnen met het kiezen van een specifiek schema voor alternatieve verwarming in huis. Warmteverliezen in het huis worden voorlopig berekend, de optimale thermische verwarmingsmodus wordt bepaald. Als de zonnecollector in het verwarmingssysteem een hulpbron is, wordt dezelfde indicator van het hoofdverwarmingssysteem toegevoegd aan het nominale vermogen.
Bij het berekenen moet u rekening houden met het gewicht van de apparatuur. Het dakoppervlak moet deze belasting kunnen weerstaan.
Zonnepanelen voor verwarming
Er is vaak verwarring - zonnecollectoren worden ook wel batterijen genoemd. Maar in de praktijk is het het eerste type apparatuur dat het meest wordt gebruikt om woningverwarming met zonne-energie te organiseren.
Het principe van het verwarmen van een woonhuis met zonnepanelen is om thermische energie om te zetten in elektrische energie. Hiervoor zijn de volgende componenten in het paneelontwerp voorzien:
- Fotocellen... Wanneer zonlicht ze raakt, wordt een zogenaamde fotostroom gevormd;
- Beschermende transparante behuizing... Voorkomt schade aan fotocellen;
- Elektrische stroomomvormers - omvormers, transformatoren, batterijen, enz.
Die. in feite is een zonneverwarmingsbatterij een geweldige oplader. Allereerst is het bedoeld voor het verkrijgen van goedkope elektrische energie. Het gebruik ervan als een van de verwarmingselementen is onpraktisch. Voor het leveren van warmte aan een woning met een oppervlakte van 60 m² met een normaal isolatiepercentage is 6 kW warmte-energie per uur nodig. Een standaard zonnebatterij met een afmeting van 284 * 254 mm heeft een specifiek vermogen van 5 W/h. Die. om voor warmtevoorziening te zorgen, is een batterijdekkingsgebied van 82 m² vereist.
Zoals uit de berekeningen blijkt, is dit meer dan onpraktisch. Daarom maken ze bij voorkeur een zonnecollector voor verwarming met hun eigen handen of kopen ze fabrieksinstellingen.
In plaats van een woonhuis te verwarmen met zonnepanelen, kunnen ze worden gebruikt als een bron van goedkope elektriciteit om huishoudelijke apparaten met een laag vermogen te laten werken.
Een zonnecollector kiezen
Voor een efficiënte zonneverwarming wordt de installatie van collectoren aanbevolen. Het is een systeem van pijpleidingen waar de koelvloeistof doorheen stroomt. Voor bescherming en betere focus van zonne-energie wordt de structuur beschermd door een transparant glaspaneel.
Om de efficiënte werking van de apparatuur te vergroten, is het mogelijk om er verschillende soorten koelvloeistof in te gebruiken, die hun eigenschappen niet veranderen onder invloed van negatieve temperaturen. Dit is belangrijk voor regio's met koude winters.Bovendien is het noodzakelijk om de aanbiedingen op de markt zorgvuldig te analyseren en het optimale ontwerp te kiezen.
Momenteel bieden fabrikanten verschillende manieren om de verwarming van een privéwoning met zonnecollectoren te organiseren:
- Vacuümverdeelstukken... De beste optie voor het organiseren van een passief zonneverwarmingssysteem. Ze worden gekenmerkt door bijna volledige afwezigheid van warmteverliezen;
- Platte collectoren... Een voordelige optie voor zonneverwarming. Ze zijn een systeem van buizen beschermd door een transparant materiaal. Meestal worden ze in de zomer gebruikt voor warmwatervoorziening. Toepassing voor gecombineerde zonneverwarming vereist rekening houden met het temperatuurschema in de winter en zorgvuldige selectie van de warmtedrager.
De keuze wordt grotendeels bepaald door voorlopige berekeningen - het benodigde vermogen en de bedrijfsfrequentie van de warmtevoorziening. Als een economische optie kunt u de mogelijkheid van zelfproductie van platte collectoren voor verwarming met zonne-energie met uw eigen handen overwegen.
Bij het kiezen van een bedradingsschema moet rekening worden gehouden met het gebied van de structuur. Ze zal een bepaalde windvangindex hebben.
Vacuümcollectoren voor verwarming
Een van de problemen bij het gebruik van zonneradiatoren voor het verwarmen van een huis zijn grote warmteverliezen. Ze zijn te wijten aan de eigenaardigheden van de werking - het paneel moet zich buiten de verwarmde ruimte bevinden om zonne-energie te absorberen. Om dit probleem aan te pakken, is een vacuüm-zonnecollector voor het verwarmingssysteem ontwikkeld.
Het ontwerp van de vacuümverdeelstukken bestaat uit een buitenmantel en een binnenste glazen buissysteem. Voor een betere isolatie zijn de leidingen gescheiden van de buitenomgeving door een vacuüm tussenlaag met ijle lucht. In feite is de hele installatie een grote transparante thermoskan.
De specificiteit van een vacuüm zonnecollector in een verwarmingssysteem is als volgt:
- Gebruik van een speciale vloeistof met een lage kookdrempel als warmtedrager. In dit geval is er een efficiëntere overdracht van thermische energie door de warmtewisselaar naar het hoofdverwarmingsmedium - water;
- Aanbrengen op het binnenoppervlak van een speciale coating die het absorptievermogen van thermische zonne-energie verhoogt;
- Onafhankelijkheid van het werk van de buitenluchttemperatuur.
Voor de normale werking van het systeem moet worden gezorgd voor een betrouwbare thermische isolatie van de warmtewisselaar. Je moet de pijpleiding ook isoleren op plaatsen waar deze door onverwarmde kamers gaat - een zolder, een dakpan. Standaardschema's kunnen worden gebruikt om de zonnecollector voor verwarming te berekenen. Maar er moet rekening mee worden gehouden dat de werking ervan niet effectief zal zijn wanneer de temperatuur van het koelmiddel in het circuit daalt tot + 22 ° C.
In de winter is het noodzakelijk om het oppervlak van de collector van de sneeuwkap te reinigen. Daarom moet je van tevoren nadenken over een manier om dit evenement uit te voeren.
Platte zonnecollectoren voor verwarming
Om met minimale kosten een zonneverwarmingssysteem voor een woonhuis te creëren, worden meestal platte collectoren geïnstalleerd. Ze verschillen van vacuüm-exemplaren in hun vereenvoudigde ontwerp. Dit verhoogt echter de vereisten voor hun werking.
De platte collector heeft ook een intern leidingsysteem. Het is echter gemaakt van koperen of plastic buizen. Voor bescherming wordt polycarbonaat of gehard glas gebruikt. Het binnenoppervlak is geïsoleerd met isolatie - minerale wol of schuim. Onder invloed van zonlicht worden de buizen verwarmd en daardoor stijgt de temperatuur van de koelvloeistof.
Er zijn strenge bedrijfsbeperkingen voor een platte zonnecollector in een verwarmingssysteem:
- Alleen antivries kan als koelvloeistof worden gebruikt.Anders zal het water bevriezen en zal de pijpleiding instorten;
- Voor een betere circulatie tijdens warmteoverdracht moet een pomp worden geïnstalleerd;
- Bij temperaturen onder de -10°C daalt de efficiëntie van het systeem drastisch.
Vanwege de laatste factor wordt het niet aanbevolen om de warmtevoorziening van het huis met zonne-energie te organiseren met behulp van platte collectoren in regio's met lage temperaturen in de winter. Daarom maken ze meestal een platte zonnecollector om met hun eigen handen te verwarmen voor warmwatervoorziening in de zomer, lente of herfst.
Experts raden aan om alleen in de zuidelijke regio's van het land met relatief warme winters warmte te leveren met zonne-energie op basis van platte collectoren.
DIY zonnecollector
Er moet meteen worden opgemerkt dat een doe-het-zelf-collector niet zal werken om te verwarmen met zonne-energie. Om dit te doen, moet u het hierboven besproken schema voor de productie van een vacuümstructuur gebruiken. Maar thuis is het bijna onmogelijk om het te maken vanwege het ontbreken van de benodigde apparatuur en verbruiksartikelen. Daarom zullen we een van de eenvoudigste manieren overwegen om een zonnebatterij voor warmwatervoorziening te maken.
Voor de productie heeft u de volgende verbruiksartikelen nodig:
- Cellulaire polycarbonaatplaat... Voor warmwatervoorziening naar een zomerhuisje of een klein huis met behulp van een zonnecollector om met uw eigen handen te verwarmen, is een plaat van 2 * 1 m groot voldoende;
- PVC-buis, fittingen en flexibele slangen... Met hun hulp zal een verwarmd watercirculatiesysteem worden gemaakt en aan de consument worden geleverd;
- Frameprofiel voor gipsplaten en schuimplaten... Ze zijn nodig om een beschermende omhulling te creëren in een passief zonne-energiesysteem.
De honingraat moet horizontaal worden geplaatst voor een betere waterverwarming. Vervolgens worden longitudinale sneden gemaakt in PVC-buizen. Er zal verwarmd water van een polycarbonaatplaat doorheen stromen. In de resulterende sneden wordt een vel geïnstalleerd. Het mag niet helemaal in de buis gaan.
Met behulp van een thermisch pistool worden de naden geïsoleerd. Zonder deze tool is er een grote kans op lekkages in de verwarming en warmwatervoorziening van het huis met een zonnecollector. Voor de montage in het frame is het absoluut noodzakelijk om structurele dichtheidstesten uit te voeren. Om dit te doen, vult u het met water en controleert u visueel op lekken.
Voor de vervaardiging van het frame zijn gegalvaniseerde gipsplaatprofielen vereist. Ze zullen beschermende functies vervullen die vergelijkbaar zijn met het lichaam van een zonneradiator voor het verwarmen van een zomerhuisje. Onder de polycarbonaatplaat wordt een isolatielaag aangebracht, waarna een zelfgemaakte zonnecollector wordt geplaatst. Voor een efficiëntere verwarming wordt aanbevolen om de plaat zwart te schilderen.
Bij het berekenen van een zonnecollector voor warmtelevering wordt rekening gehouden met de stand van de zon op een bepaald moment van de dag. De grootste efficiëntie wordt bereikt wanneer de invalshoek van de stralen strikt loodrecht op het oppervlak van de constructie staat.
De beste optie is om zonneverwarmingssystemen voor een privéwoning als hulpsystemen te gebruiken. Voor de beste efficiëntie wordt aanbevolen om een warmteaccumulator te installeren. Het water erin wordt overdag door de collector verwarmd en in het donker wordt de verzamelde thermische energie overgedragen naar de hoofdkoelvloeistof in het systeem.
De video toont een voorbeeld van het maken van een zonnecollector van polymeerbuizen:
