Việc sử dụng các nguồn nhiệt năng thay thế để tổ chức sưởi ấm ở mức độ nào? Hiện nay, hai loại cung cấp nhiệt được sử dụng rộng rãi - địa nhiệt và hệ thống sinh nhiệt. Sau này là phổ biến nhất. Làm thế nào để làm cho hệ thống sưởi năng lượng mặt trời tại nhà bằng tay của chính bạn: bộ thu, pin và sơ đồ lắp đặt?
Sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm
Một trong những nguyên tắc xác định của việc xây dựng bất kỳ hệ thống sưởi ấm nào là tính hiệu quả. Những, cái đó. tất cả các khoản đầu tư sẽ trả hết trong một khoảng thời gian nhất định. Về vấn đề này, sưởi ấm một ngôi nhà bằng năng lượng mặt trời là khoản đầu tư hiệu quả và có lợi nhất về mặt tài chính.
Năng lượng mặt trời về bản chất là một nguồn nhiệt miễn phí. Nó có thể được sử dụng theo một số cách - để trang bị một hệ thống sưởi ấm hoặc để tạo ra một hệ thống cung cấp nước nóng tự động. Nếu bạn nghiên cứu cẩn thận các bài đánh giá về sưởi ấm từ các tấm pin mặt trời, bạn có thể xác định một sự phụ thuộc thú vị. Việc gia nhiệt được thực hiện càng chuyên nghiệp (thu gom tại nhà máy, gia nhiệt bổ sung, điều khiển điện tử) thì hiệu quả cấp nhiệt càng cao.
Sự biến đổi quang năng thành nhiệt năng có thể diễn ra theo những cách nào?
- Pin sưởi ấm năng lượng mặt trời - như một trong những cách để thu được năng lượng điện. Bức xạ tác động lên một ma trận các tế bào quang điện trở, do đó một điện áp được tạo ra trong mạch. Trong tương lai, dòng điện này có thể được sử dụng để kết nối với các thiết bị sưởi ấm bằng điện;
- Hệ thống sưởi hiện đại của một ngôi nhà riêng Bộ thu năng lượng mặt trời... Trong trường hợp này, có sự truyền trực tiếp nhiệt năng từ bức xạ mặt trời đến chất làm mát. Sau này nằm trong một hệ thống đường ống nằm trong một vỏ bọc kín đặc biệt.
Sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời là hiệu quả nhất theo cách sau. Bằng cách này, có thể tránh được việc chuyển đổi năng lượng bổ sung. Mặt trời sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất làm mát, làm tăng nhiệt độ của nó. Tuy nhiên, sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời bằng chính bàn tay của bạn sử dụng pin điện là linh hoạt hơn, vì điện có thể được sử dụng để vận hành các thiết bị điện khác trong nhà. Sự lựa chọn được xác định bởi ngân sách và công suất hệ thống cần thiết.
Khi lắp đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời, phải quan sát một góc nghiêng nhất định. Tùy thuộc vào mùa, nó nên là 30 ° (mùa hè) và 70 ° (mùa đông).
Sự liên quan của tổ chức của hệ mặt trời
Trước khi mua hoặc tự làm một bộ chuyển đổi, bạn nên tìm hiểu xem liệu việc sưởi ấm một ngôi nhà riêng bằng các tấm pin mặt trời có đủ hiệu quả hay không. Để làm được điều này, cần phải tiến hành phân tích chi tiết tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống trong tương lai.
Để bắt đầu, chỉ số về sự cách nhiệt của mặt trời được xác định. Đây là lượng năng lượng mặt trời rơi xuống bề mặt trái đất trong một vùng cụ thể. Mức độ làm nóng của chất làm mát hoặc lượng dòng điện được tạo ra sẽ phụ thuộc vào điều này.Bộ tản nhiệt năng lượng mặt trời để sưởi ấm gia đình nên hoạt động lý tưởng bất kể mùa nào. Tuy nhiên, trên thực tế, điều này không phải luôn luôn như vậy.
Ngoài ra, hệ thống sưởi năng lượng mặt trời thụ động có thể thay đổi hiệu quả của nó do góc nghiêng của bảng điều khiển. Nó cũng phụ thuộc vào mùa. Để xác định năng lượng có thể về mặt lý thuyết, bạn có thể sử dụng dữ liệu từ bảng.
Trên cơ sở những dữ liệu này, có thể tính toán bộ thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm, có tính đến các đặc tính kỹ thuật và hoạt động của nó. Nhưng bên cạnh đó, các yếu tố như vậy cần được tính đến:
- Địa chỉ nhà... Tia nắng mặt trời rơi xuống không nên bị cản trở bởi các vật thể tự nhiên hoặc nhân tạo - núi, nhà cao, rừng rậm, v.v.;
- Nơi lắp đặt... Hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời kết hợp sẽ yêu cầu không gian rộng - từ 2 đến 10 m². Thông thường, mái của ngôi nhà được sử dụng cho việc này. Hơn nữa, nó phải được điều chỉnh để lắp đặt các bộ thu hoặc các tấm pin mặt trời;
- Sản lượng nhiệt yêu cầu... Thông thường, hệ thống sưởi năng lượng mặt trời cho một ngôi nhà riêng được sử dụng như một hệ thống phụ trợ.
Chỉ sau khi phân tích này, bạn mới có thể bắt đầu chọn một chương trình cụ thể để sưởi ấm thay thế ở nhà. Tổn thất nhiệt trong nhà được tính toán sơ bộ, xác định chế độ nhiệt tối ưu của lò sưởi. Nếu bộ thu năng lượng mặt trời trong hệ thống sưởi là phụ, thì chỉ số tương tự của hệ thống cung cấp nhiệt chính sẽ được thêm vào công suất định mức của nó.
Khi tính toán, bạn cần tính đến trọng lượng của thiết bị. Bề mặt mái phải có khả năng chịu tải trọng này.
Tấm pin mặt trời để sưởi ấm
Thường có sự nhầm lẫn - bộ thu năng lượng mặt trời còn được gọi là pin. Nhưng trong thực tế, nó là loại thiết bị đầu tiên thường được sử dụng nhất để tổ chức sưởi ấm trong nhà bằng năng lượng mặt trời.
Nguyên lý hoạt động của sưởi ấm nhà riêng bằng tấm pin mặt trời là chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng. Đối với điều này, các thành phần sau được cung cấp trong thiết kế bảng điều khiển:
- Tế bào quang... Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng, một cái gọi là dòng quang được hình thành;
- Vỏ trong suốt bảo vệ... Ngăn chặn sự phá hủy tế bào quang điện;
- Bộ chuyển đổi dòng điện - biến tần, máy biến áp, pin, v.v.
Những, cái đó. trên thực tế, pin sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời là một bộ sạc tuyệt vời. Trước hết, nó nhằm mục đích thu được năng lượng điện giá rẻ. Việc sử dụng nó như một trong những yếu tố sưởi ấm là không thực tế. Để cung cấp nhiệt cho một ngôi nhà có diện tích 60 m² với tỷ lệ cách nhiệt bình thường, sẽ cần 6 kW nhiệt năng mỗi giờ. Một pin sưởi năng lượng mặt trời tiêu chuẩn có kích thước 284 * 254 mm có công suất cụ thể là 5 W / h. Những, cái đó. để cung cấp nhiệt, cần có diện tích bao phủ của pin là 82 m².
Như có thể thấy từ các tính toán, điều này nhiều hơn là phi thực tế. Đó là lý do tại sao họ thích tự làm một bộ thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm bằng tay của mình hoặc mua các thiết lập của nhà máy.
Thay vì sưởi ấm ngôi nhà riêng bằng các tấm pin mặt trời, chúng có thể được sử dụng như một nguồn điện giá rẻ để vận hành các thiết bị gia dụng tiêu thụ điện năng thấp.
Chọn một bộ thu năng lượng mặt trời
Việc lắp đặt các bộ thu nhiệt được khuyến khích để sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời hiệu quả. Chúng là một hệ thống đường ống mà chất làm mát chảy qua. Để bảo vệ và tập trung năng lượng mặt trời tốt hơn, cấu trúc được bảo vệ bởi một tấm kính trong suốt.
Để tăng hiệu quả hoạt động của thiết bị, có thể sử dụng nhiều loại chất làm mát khác nhau, chất làm mát này sẽ không thay đổi tính chất của chúng dưới tác động của nhiệt độ âm. Điều này rất quan trọng đối với những vùng có mùa đông lạnh giá.Ngoài ra, cần phân tích kỹ các chào hàng trên thị trường và lựa chọn thiết kế tối ưu.
Hiện tại, các nhà sản xuất cung cấp một số cách để tổ chức sưởi ấm một ngôi nhà riêng với các bộ thu năng lượng mặt trời:
- Đa tạp chân không... Lựa chọn tốt nhất để tổ chức hệ thống sưởi năng lượng mặt trời thụ động. Chúng được đặc trưng bởi gần như hoàn toàn không có thất thoát nhiệt;
- Bộ sưu tập phẳng... Một lựa chọn kinh tế để sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời. Chúng là một hệ thống các đường ống được bảo vệ bởi một vật liệu trong suốt. Thông thường chúng được sử dụng để cung cấp nước nóng vào mùa hè. Ứng dụng để sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời kết hợp đòi hỏi phải tính đến lịch nhiệt độ vào mùa đông và lựa chọn cẩn thận chất mang nhiệt.
Sự lựa chọn chủ yếu được xác định bởi các tính toán sơ bộ - công suất yêu cầu và tần suất hoạt động của nguồn cung cấp nhiệt. Là một lựa chọn kinh tế, bạn có thể xem xét khả năng tự sản xuất các tấm thu phẳng để sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời bằng chính tay của mình.
Khi chọn sơ đồ nối dây, phải tính đến diện tích của cấu trúc. Cô ấy sẽ có một chỉ số sức gió nhất định.
Bộ thu chân không để sưởi ấm
Một trong những vấn đề của việc sử dụng bộ tản nhiệt năng lượng mặt trời để sưởi ấm ngôi nhà là thất thoát nhiệt lớn. Chúng là do đặc thù của hoạt động - bảng điều khiển phải được đặt bên ngoài căn phòng được sưởi ấm để hấp thụ năng lượng mặt trời. Để giải quyết vấn đề này, một bộ thu năng lượng mặt trời chân không cho hệ thống sưởi đã được phát triển.
Thiết kế của ống góp chân không bao gồm vỏ bọc bên ngoài và hệ thống ống thủy tinh bên trong. Để cách nhiệt tốt hơn, các đường ống được ngăn cách với môi trường bên ngoài bằng lớp xen kẽ chân không với không khí hiếm. Trên thực tế, toàn bộ phần lắp đặt là một phích nước lớn trong suốt.
Đặc điểm cụ thể của bộ thu năng lượng mặt trời chân không trong hệ thống sưởi ấm như sau:
- Sử dụng chất lỏng đặc biệt có ngưỡng sôi thấp làm chất mang nhiệt. Trong trường hợp này, có sự truyền nhiệt năng hiệu quả hơn qua bộ trao đổi nhiệt đến môi chất gia nhiệt chính - nước;
- Ứng dụng trên bề mặt bên trong của một lớp phủ đặc biệt giúp tăng khả năng hấp thụ nhiệt năng của mặt trời;
- Không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí bên ngoài.
Để hệ thống hoạt động bình thường, cần đảm bảo cách nhiệt đáng tin cậy của bộ trao đổi nhiệt. Bạn cũng nên cách nhiệt đường ống ở những nơi mà nó đi qua các phòng không được sưởi ấm - gác xép, tấm lợp. Các sơ đồ tiêu chuẩn có thể được sử dụng để tính toán bộ thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm. Nhưng cần phải lưu ý rằng hoạt động của nó sẽ không hiệu quả khi nhiệt độ của chất làm mát trong mạch giảm xuống + 22 ° C.
Vào mùa đông, cần phải làm sạch bề mặt của bộ thu khỏi nắp tuyết. Do đó, bạn cần nghĩ trước cách thực hiện sự kiện này.
Bộ thu năng lượng mặt trời phẳng để sưởi ấm
Để tạo ra một hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời cho một ngôi nhà riêng với chi phí tối thiểu, các tấm thu phẳng thường được lắp đặt nhiều nhất. Chúng khác với máy hút chân không ở thiết kế đơn giản hóa của chúng. Tuy nhiên, điều này làm tăng các yêu cầu cho hoạt động của họ.
Bộ thu phẳng cũng có một hệ thống đường ống bên trong. Tuy nhiên, nó được làm từ đồng hoặc ống nhựa. Để bảo vệ, polycarbonate hoặc kính cường lực được sử dụng. Bề mặt bên trong được cách nhiệt bằng vật liệu cách nhiệt - bông khoáng hoặc bọt. Dưới tác động của ánh sáng mặt trời, các ống được đốt nóng và kết quả là nhiệt độ của chất làm mát tăng lên.
Có những hạn chế vận hành nghiêm trọng đối với bộ thu năng lượng mặt trời phẳng trong hệ thống sưởi:
- Chỉ chất chống đông có thể được sử dụng làm chất làm mát.Nếu không, nước sẽ đóng băng và đường ống sẽ bị sập;
- Để lưu thông tốt hơn trong quá trình truyền nhiệt, một máy bơm phải được lắp đặt;
- Ở nhiệt độ dưới -10 ° C, hiệu suất của hệ thống giảm đáng kể.
Do yếu tố thứ hai, không nên tổ chức cung cấp nhiệt cho ngôi nhà bằng năng lượng mặt trời sử dụng tấm thu phẳng ở những vùng có nhiệt độ thấp vào mùa đông. Do đó, hầu hết họ thường làm một tấm thu năng lượng mặt trời phẳng để sưởi ấm bằng tay của chính họ để cung cấp nước nóng vào mùa hè, mùa xuân hoặc mùa thu.
Các chuyên gia khuyến nghị chỉ nên cung cấp nhiệt bằng năng lượng mặt trời dựa trên các tấm thu phẳng ở các vùng phía nam của đất nước có mùa đông tương đối ấm áp.
Bộ thu năng lượng mặt trời tự làm
Cần lưu ý ngay rằng bộ thu nhiệt tự làm sẽ không hoạt động để cung cấp hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời. Để làm điều này, bạn nên sử dụng sơ đồ để sản xuất cấu trúc chân không đã thảo luận ở trên. Nhưng ở nhà hầu như không thể thực hiện được do thiếu thiết bị và vật tư tiêu hao cần thiết. Vì vậy, chúng tôi sẽ xem xét một trong những cách đơn giản nhất để làm pin sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời để cung cấp nước nóng.
Để sản xuất, bạn sẽ cần những vật tư tiêu hao sau:
- Tấm polycarbonate dạng tế bào... Để cung cấp nước nóng cho một ngôi nhà mùa hè hoặc một ngôi nhà nhỏ sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm bằng tay của chính bạn, một tấm có kích thước 2 * 1 m là đủ;
- Ống PVC, phụ kiện và ống mềm... Với sự giúp đỡ của họ, một hệ thống tuần hoàn nước nóng sẽ được tạo ra và cung cấp cho người tiêu dùng;
- Hồ sơ khung cho vách thạch cao và tấm xốp... Họ được yêu cầu để tạo ra một vỏ bọc bảo vệ trong một hệ thống sưởi ấm năng lượng mặt trời thụ động.
Nên đặt tổ ong nằm ngang để đun nước tốt hơn. Sau đó, các vết cắt dọc được thực hiện trong ống PVC. Nước nóng từ tấm polycarbonate sẽ chảy qua chúng. Một tấm được cài đặt trong các vết cắt kết quả. Nó không nên đi vào đường ống tất cả các cách.
Với sự trợ giúp của súng nhiệt, các đường nối được cách nhiệt. Nếu không có công cụ này, khả năng cao bị rò rỉ trong hệ thống sưởi và cấp nước nóng của ngôi nhà có bộ thu năng lượng mặt trời. Trước khi lắp đặt vào khung, bắt buộc phải tiến hành kiểm tra độ kín của kết cấu. Để làm điều này, hãy đổ đầy nước và kiểm tra trực quan xem có bị rò rỉ hay không.
Để sản xuất khung, cần có các cấu hình vách thạch cao mạ kẽm. Chúng sẽ thực hiện các chức năng bảo vệ tương tự như phần thân của bộ tản nhiệt năng lượng mặt trời để sưởi ấm một ngôi nhà nhỏ mùa hè. Một lớp cách nhiệt được lắp đặt bên dưới tấm polycarbonate, sau đó đặt một bộ thu năng lượng mặt trời tự chế tạo. Để sưởi ấm hiệu quả hơn, bạn nên sơn tấm màu đen.
Khi tính toán bộ thu năng lượng mặt trời để cung cấp nhiệt, vị trí của mặt trời tại một thời điểm nhất định trong ngày được tính đến. Hiệu suất lớn nhất đạt được khi góc tới của tia thẳng góc với bề mặt của kết cấu.
Lựa chọn tốt nhất là sử dụng hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời cho ngôi nhà riêng làm hệ thống phụ trợ. Để đạt hiệu quả tốt nhất, nên lắp thêm bộ tích nhiệt. Nước trong đó sẽ được làm nóng từ bộ thu nhiệt vào ban ngày, và trong bóng tối, nhiệt năng tích lũy sẽ được chuyển đến chất làm mát chính trong hệ thống.
Video cho thấy một ví dụ về việc chế tạo một bộ thu năng lượng mặt trời từ ống polyme:
