Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Технологічні інновації дійсно дивують, особливо, якщо це стосується практичної сторони життя. Ще зовсім недавно людям не були відомі схеми отримання вигідною енергії, що дає можливість відмовитися від дорогого електрики. Погодьтеся, тепер альтернативні джерела доступні кожному і було б здорово ними скористатися.

Новаторські сонячні батареї для опалення будинку поступово, але наполегливо впроваджуються в наші побутові реалії. Але перш ніж відправитися за ними в магазин, варто зважити всі за і проти, інакше можна придбати зовсім невідповідну модель. Для того щоб цього не сталося, ми розкриємо секрети вибору цих пристроїв.

Крім того, з нашого матеріалу ви дізнаєтеся, конструктивні особливості сонячних колекторів, а також знайдете покрокову інструкцію по установці геліобаратей. Для простоти сприйняття матеріал супроводжується тематичними фотографіями і відеороликами.

Принцип використання сонячної енергії

Нерідко, зіткнувшись з необхідністю монтажу сонячних панелей, людина задається питанням про доцільність підприємства. Тому що в більшості випадків відсоток сонячних днів істотно програє аналогічному значенню похмурих.

Подібне співвідношення характерно для регіонів середньої смуги, а клімату північних областей властиво ще більшу кількість хмарних днів.

Недостатня кількість сонячних днів безпосередньо пов'язано з ефективністю роботи приладів, переробних енергію земного світила. Внаслідок зменшується потрапляння сонячних променів на поверхню батареї. Процес цей називається інсоляцією.

Сонячні батареї можуть використовуватися в опалювальних системах в якості постачальника теплоносія або енергії для живлення приладів

Суть його полягає в тому, що будь-яка площина, незалежно від її призначення, приймає на себе певну кількість сонячної енергії. У південних регіонах кількість це природно вище, що робить монтаж сонячних панелей більш актуальним.

Однак, як показує практика, ринок технологічного оснащення в сфері синтезу енергії сонця, невпинно покращує свої продукти, тому сучасні фотоелементи в геліопанелях прекрасно функціонують навіть в місцевості з невисоким рівнем інсоляції.

Розподіл сонячної активності на прикладі карти Росії. Більш високий коефіцієнт характерний для південних областей (+)

Зважений підхід до установки

Перед тим, як організувати систему опалення на сонячних батареях, слід з'ясувати мінуси і сильні сторони конструкції, що живиться енергією сонця.

Знання ці потрібні для кращого сприйняття відмінностей обладнання від аналогів і оцінки раціональності пристрої та оцінки доцільності спорудження.

Найбільш значимими факторами є:

  • Ефективність. Реальний ККД при конвертації сонячної енергії в електричну. Поки енергія геліобатареї майже п'ятикратно дорожче звичного електрики.
  • Сезонність застосування. Сонячні батареї зможуть продуктивно працювати тільки при відсутності перешкод на шляху сонячних променів, в тому числі високої хмарності.
  • Слабка схема акумуляції. Отриману енергію в більшості випадків потрібно витрачати відразу. Для накопичення і зберігання її потрібні досить об'ємні накопичувачі, для розміщення яких буде потрібно значна площа.
  • Необхідність в допоміжній енергії. У зимовий період геліопанелі не зможуть постачати достатнього для обігріву будинку кількості тепла. Але можуть стати корисним доповненням до опалювального котла в разі сонячної погоди.
  • Доцільність спорудження. На поточний момент окупність сонячних батарей змушує бажати кращого. Установка їх виправдовує себе тільки в місцевостях, які не підключені до централізованих мереж. Там, де сонячним приладів немає взагалі альтернативи.

Є надії на розробку і випуск більш доступних приватникам приладів геліоенергетики. Є впевненість, що коли-то споруда систем, переробних сонячну енергію, стане рентабельним.

Правда, якщо врахувати, що енергорессурси планети поступово тануть, то можна цілком розглядати геліотехніці як вигідне, перспективне вкладення.

Сонячний комплекс повністю безпечний для навколишнього середовища, не виділяє токсичних продуктів горіння, чи не порушує природного балансу, не вимагає спалювання викопних і деревини

Однак зараз це лише доповнення до основних джерел тепла, але вже володіє власним набором переваг.

Значні переваги сонячного комплексу:

  • Тривалий період експлуатації. Конструктивна простота гарантує мінімум поломок. Панелі можна випадково пошкодити в момент очищення від снігу, але заміна скла цілком доступна для виробництва власними руками.
  • Широка варіативність моделей. Прилади випускає солідне число зарубіжних компаній і окремі представники вітчизняних виробників. Розкид цін дозволяє вибрати варіант "по кишені".
  • Індивідуальність налаштувань. Устаткування можна налаштувати з урахуванням всіх примх природи в конкретній місцевості.
  • Дешевизна енергії. Точніше, її повна безкоштовність - якість, яке не варто сприймати буквально через солідної матеріаломісткості спорудження геліопанелей.
  • Зовнішня привабливість. Плоскі системи обігріву не порушують архітектури будинків, можуть сприйматися як елементи креативного дизайну.

З'ясували, що сонячний комплекс може стати підмогою в побуті, що доповнює традиційні джерела опалення. Крім того, з огляду на сьогоднішні ціни на паливо, альтернативна енергія сприяє економії, особливо в умовах приватного сектора.

Провідні виробники обладнання, при описі своїх товарів, всіляко роблять акцент на абсолютній екологічності системи. Природно, процес перетворення фотонів енергії відбувається без участі яких би то ні було горючих, токсичних, або хімічних вибухонебезпечних речовин.

Розташовані на даху сонячні панелі не псують зовнішній вигляд будинку, не займають багато місця

Якщо міркувати більш глобально, повсюдне використання сонячних батарей безумовно знизить споживання інших джерел енергії, таких як вугілля або природний газ. Звичайно ж, ситуація з екологією в такому випадку якісно покращиться, а невгамовні рахунки за опалення і горючі матеріали залишаться в минулому.

Ефективність роботи панелей прямо пропорційна кількості поглинається сонячної енергії. Але технологічний аспект обладнання різних видів дозволяє збільшити або зменшити продуктивність.

Для підвищення продуктивності системи, рекомендується здійснювати монтаж сонячного опалення в симбіозі з іншими, більш традиційними способами обігріву.

Не варто турбуватися про те, що сонячний колектор дуже скоро вийде з ладу. Середній термін експлуатації такого обладнання становить близько 15 років. Правильне функціонування фотоелементів в першу чергу залежить від регіону, в якому використовується установка.

Як правило, найбільш інтенсивний рівень інсоляції піддає систему більшого навантаження. Тому, якщо обладнання використовується в помірному кліматі, воно цілком здатне прослужити більше 15 років.

Термін експлуатації сонячних панелей від 12 до 15 років. При грамотному догляді вони прослужать довше

Види сонячних комплексів

Дослідним шляхом доведено, що деякі речовини здатні більш інтенсивно реагувати на вплив фотонів. Тому технологія виготовлення сонячних панелей різна.

Геліоустройства для побутового застосування діляться на 2 головних види:

  • Фотоелектричні перетворювачі (кремнієві і плівкові). Являють собою групи послідовно або паралельно з'єднаних одна з одною фотоелементів, що перетворюють сонячне випромінювання в електрику. Зібрані в єдину напівпровідникову систему елементи називаються сонячною панеллю, яка поставляє енергію електрозавісімий пристроїв обігріву.
  • Сонячні колектори (плоскі, вакуумні або трубчасті, колектори-концентратори або дзеркальні). Це найпоширеніший в побуті тип, який приймає сонячну енергію і передає її в систему опалення у вигляді електроенергії чи підігрітого теплоносія.

Крім перерахованих типів є геліостанції, що виробляють енергію в промислових масштабах. Для приватника вони можуть служити централізованим постачальником енергії.

Система опалення з сонячними колекторами передбачає витрату енергії відразу після її отримання

Пристрій фотоелектричних перетворювачів

Принцип роботи фотоелектричних перетворювачів заснований на конвертації сонячної енергії в електричний її тип. Випускають їх у вигляді модулів на алюмінієвій рамці або на гнучкому полімерному полотні.

У першому випадку верх модуля захищається високоміцним склом, а низ ізоляційною плівкою. У другому випадку обидві захисні оболонки виконуються з полімерів.

Фотоелектричні елементи з'єднуються за допомогою струмопровідних шин, функція яких полягає в передачі енергії акумулятора або споживача. До шин підключаються контакти, які використовуються для з'єднання окремих батарей в цілісну систему і для підключення до споживачів.

Принцип дії фотоелектричних перетворювачів заснований на здатності елементів перетворювати сонячну енергію в електричну

З орієнтиром на організацію атомів кремнію сонячні батареї діляться на такі категорії:

  • Монокристалічні. Постачає найбільш чистим кремнієм, технологія виробництва якого давно застосовується у виготовленні напівпровідників. Суть виробництва полягає в штучному вирощуванні монокристалів, який в підсумку розрізають на пластини 0, 2-0, 4 мм завтовшки. Це і є осередки майбутньої батареї, яких потрібно 36 штук.
  • Полікристалічні. У виготовленні використовуються пластини, отримані з розплавленого кремнію після його повільного охолодження. Енергії і трудових зусиль технологія вимагає менше, тому коштують сонячні батареї з полікристалів набагато менше. Зазвичай у таких батарей стандартний яскраво-синій колір.
  • З аморфного кремнію. Технологія їх виробництва орієнтована на принцип испарительной фази. В результаті процесу випаровування на несучому елементі осідає тоненька плівка кремнію, яку зверху обволікають прозорим захисним покриттям. Цю категорію сонячних батарей називають тонкопленочной, встановлюють на стіни будинків.

Монокристалічні батареї найбільш продуктивні. Залежно від моделі та від виробника ККД їх варіює в інтервалі 14-17%. Полікристалічні програють їм за критеріями ефективності, ККД їх в середньому 10-12%.

Самі малопродуктивні системи - геліобатареї на аморфному кремнії. Вони розраховані на переробку розсіяного випромінювання, встановлюються на стіни будинків в якості доповнення до розташованих на даху більш потужним системам. ККД в межах 5-6%.

Полікристалічні варіанти сонячних батарей - середня пропозиція щодо ціни і продуктивності

Спираючись на дані, отримані від провідних виробників сонячних модулів, таких як компанія SunTech Power, стає зрозуміло, що ефективність монокристалів з кожним роком зростає, і незабаром ККД може досягти близько 33%.

Однак, на сьогоднішній день кращі показники продуктивності належать продукції компанії Sanyo. Особливість цих панелей полягає в багатошаровості зовнішнього елемента, що значно підвищує ефективність, а ККД геліоколекторів становить 23%.

З огляду на характерною процедури обробки кремнію, структура полікристала містить небажані освіти, які заважають кращому поглинанню енергії сонця.

Також, кристалічні частинки мікроструктури модуля розташовуються в хаотичному порядку по відношенню один до одного, що ускладнює сублімацію енергії. Внаслідок цього, ККД панелі рідко перевищує 18%.

Іноді зустрічається симбіоз аморфних і полі- / монокристалічних колекторів. Це пояснюється тим, що для нормальної роботи полікристалів потрібне інтенсивне сонячне освітлення, на відміну від аморфних панелей. Тому об'єднання двох технологій може стати виходом з положення.

У виробництві плівкових систем теж є відчутні зміни. Так, на сучасному етапі, досить часто зустрічаються плівкові геліомодулі на основі кадмію та індію.

На кожному етапі постійно проводиться моніторинг кремневодневі покриття, інакше можливі проблеми, пов'язані з працездатністю

Доведено, що кадмій дуже добре поглинає сонячне світло, тому його взяли на озброєння багато виробників в сфері геліоенергетики. Як відомо, речовина радіоактивно, але не варто турбуватися через можливість опромінення, тому що частка металу не так велика, щоб нанести хоч якоїсь шкоди атмосфері, не кажучи вже про людину.

Напівпровідник індій успішно видає 20% ККД, випереджаючи кадмій. З огляду на те, що індій набагато більш затребуваний в побутовій техніці, а саме на виробництві РК телевізорів, часто виробники заміняють метал іншим аналогом - галієм.

Плівкове геліооборудованіе має гнучку структуру, що істотно спрощує монтаж

Говорячи про переваги полімерних модулів і плівкових колекторів в цілому, хочеться виділити досить невисоку ціну, в порівнянні з кристалічними батареями, повну безпеку і екологічність, завдяки стабільному станом хім. речовин. Також, до числа додаткових плюсів можна додати гнучкість і універсальність.

Конструктивні особливості сонячних колекторів

Найпростіший варіант плоский сонячного колектора являє собою якийсь ящик-корпус, лицьовою стороною якого є зачорнена металева поверхня. Всередині розташований змійовик, заповнений водою, сумішшю води з незамерзающим засобом або повітрям.

Дно і стінки ящика закривається теплоізоляцією, необхідної збереження отриманої енергії в межах батареї.

Металева пластина укупі з трубками проводять збір і передачу нагрітого теплоносія в систему опалення. Ця частина називається абсорбером. Найчастіше для його виготовлення використовують листову мідь, що характеризується високою теплопровідністю.

Зовнішня сторона адсорбера зобов'язана бути інтенсивно чорної для максимального поглинання сонячного випромінювання.

Сонячні панелі трубчастого типу являють собою систему трубок або змійовик з металевою пластиною зверху

Для того щоб від металевої поверхні адсорбера не відбивалися промені, зверху встановлюється міцне прозоре покриття. Зазвичай це загартовані варіанти скла з мінімальним вмістом металу.

Зовні на нього наносять особливу оптичну оболонку, що не випромінює тепла в інфрачервоному світлі. Воно сприяє підвищенню продуктивності пристрою, здатної нагрівати воду до 200 ° С.

Трубчасті панелі чутливі до атмосферного негативу. Після сильних опадів, особливо граду, рекомендується ретельно перевірити цілісність лицьового покриття колектора.

Що з вітром листя, курна зваж і уламки гілок також можуть пошкодити поверхню. Подряпини і відколи приведуть до різкого погіршення продуктивності обладнання.

Є кілька варіантів пристрою сонячних панелей, тому що в ході експлуатації розробники поступово усували недоліки

Вакуумна різновид оснащена багатошарової трубкою, сконструйованої за принципом термоса. Подібна система дозволяє на 95% краще попередніх моделей зберігати тепло.

У нижній частині багатошарової трубки є рідина, яка при нагріванні сонцем перетворюється в пар. Вгорі цієї своєрідної запаяної колби вмонтований конденсатор. Досягаючи його пар конденсується і транспортує в систему тепло.

Геліопанелі, що працюють по вакуумному принципом, ефективніше звичайних трубчастих в областях з незначним кількість сонячних днів.

Колектори концентратори оснащуються пристроєм із дзеркальною поверхнею, яка фокусує отриману нею енергію на поверхню абсорбера. Площа дзеркала більше, ніж той же розмір абсорбера, завдяки чому збільшується ефективність прийому сонячної енергії.

Дзеркальний елемент взагалі можна сконцентрувати на точці або тонкої лінії без найменшої втрати в продуктивності.

За рахунок пристрою теплопріемной трубки за принципом термоса продуктивність приладу збільшується майже в два рази

Мінус концентраторів в тому, що сприймати вони можуть лише пряме випромінювання. Тому останні розробки оснащуються поворотними стежать пристроями з метою усунення або скорочення впливу цього недоліку оснащуються.

Стежать пристосування змушують колектор повертатися слідом за рухом світила, щоб зібрати всі його промені.

Це найефективніша різновид колекторних геліопанелей, що дозволяє нагрівати теплоносій до максимальної в порівнянні з іншими температури. Правда, хорошо работают они в пустынных областях, стоят немало, из-за чего востребованы в основном производственными организациями.

Солнечный коллектор-концентратор работает, фокусируя солнечную энергию на абсорбере, имеющем меньшую площадь

Интересным новым решением стала сферическая коллекторная конструкция, улавливающая буквально все возможные к восприятию ею лучи. Ее не нужно оборудовать поворотным механизмом, кстати, энергозависимым и требующим подключения к питающей сети.

Сферическая конструкция отличается от обычного тем, что состоит не из отдельных трубок, подключенных к приемному и выходному патрубку, а из единого винтового теплоприемника.

Заполняется змеевик-приемник технической водой, которая при нагревании передвигается вверх по винтовому пути и выходит нагретым в выходной патрубок, а оттуда в систему отопления.

После охлаждения теплоноситель вновь возвращается из отопительного контура к входному патрубку сферического коллектора. Процесс повторяется.

Сферическая форма позволяет полный световой день принимать солнечные лучи без применения поворотных механизмов

Существенный плюс сферической системы в том, что нагревание проистекает весь световой день. Его не надо оборудовать поворотными механизмами, нуждающимися в электропитании. Благодаря винтовой схеме он отличается минимальными потерями энергии в трубопроводе.

Все виды гелиоколлекторов относятся к разряду сезонных вспомогательных систем получения энергии. В зависимости от модели их внутренний трубопровод может вмещать в себя до 200 л жидкости, а минимальное количество, используемое в вакуумных модулях, составляет около 60 л.

Соорудить солнечный коллектор вполне реально своими руками. На сайте есть подборка статей, посвященная самодельным гелиосистемам.

Радимо ознайомитися:

  1. Как сделать солнечный коллектор для отопления своими руками - пошаговое руководство
  2. Як зробити сонячну батарею своїми руками: інструктаж по самостійній збірці

Инструкция по монтажу гелиобатарей

Панели, относящиеся к классу «плоских», желательно устанавливать в летний сезон, когда уровень инсоляции выше. Это будет оптимальным вариантом соотношения цены и получаемой энергии, а значит покупка таких гелиоколлекторов полностью оправдает все затраченные средства.

Так или иначе, энергетический потенциал оборудования позволяет ему использоваться в системах горячего водоснабжения и отопления.

Процесс преобразования энергии крайне чувствителен к перепадам температур. Это стоит учитывать во время монтажа. Первым делом нужно убедится в том, что жилище тщательно утеплено, иначе могут происходить непредвиденные сбои в работе системы.

Система отопления с солнечными панели представляет собой замкнутый контур с циркулирующим по нему теплоносителем

Для каждого региона предусмотрен оптимальный вариант монтажа оборудования. Расчет производится на степени все той же инсоляции. Согласно правилам использования, коллектор необходимо располагать так, чтобы угол падения солнечных лучей на его поверхность составлял 90°.

Только в этом случает КПД от работы системы будет максимальным. Добиться абсолютной точности при монтаже панелей можно посредством измерения широты местности.

Важным фактором будет направление, в котором располагаются панели. Вследствие того, что наибольший уровень мощности достигается преимущественно в середине дня, стоит ориентированно располагать панели в южном направлении. Допускаются некоторые отклонения в процессе монтажа, в восточном или западном направлении, но не слишком.

Кроме того, часто снижение эффективности наблюдается на фоне попадания тени от деревьев на панель коллектора. Зимой рекомендуется повышать угол наклона гелиопанелей, это улучшит уровень производительности системы.

Крок 1. Выбор угла наклона

Эффективность коллекторов в первую очередь зависит от угла расположения панели по отношению к горизонтальной поверхности. Для оптимального светопоглощения рекомендуется сохранять наклон в районе 45°.

Оптимальный угол наклона солнечной панели зависит от сезона. Хорошо, если прибор будет оснащен устройством для корректировки угла

Азимут необходимо сохранять на отметке в 0° (прямое направление на Юг). Разрешены некоторые отклонения в 30-40°для лучшей инсоляции. Для увеличения жесткости, существует спец. конструкции из алюминия.

Это в первую очередь характерно для установки коллекторов на крышу наклонного типа. Они предотвратят изменение установленных параметров, вследствие погодных явлений, а быстрая скорость монтажа, с использованием крепежных крюков и профилей, сэкономит время.

Крок # 2. Сооружение первичного контура

На первом этапе происходит монтаж всех компонентов отопления: бойлеры, компрессоры, теплопроводники и т.д. Для удобства рекомендуется располагать элементы системы в легкодоступном месте. При монтаже расширительного бака, следует учитывать отсутствие препятствий между ним и коллекторами.

Температура внутри бака измеряется при помощи температурного датчика. Его следует крепить к нижней части резервуара.

Следующим этапом станет организация системы вентилирования. При монтаже контура необходимо создать воздухоотвод, выходящий из расширительного бака. Лучшим решением будет вывести коммуникацию на крышу. Это поспособствует регуляции перепадов давления внутри отопительной системы.

Солнечные панели – часть системы отопления, которая должна кроме них включать бойлеры, центробежные насосы, трубопровод и т.д.

Процесс движения жидкости внутри ГВС зависит от циркуляционного насоса. Его рекомендуется использовать только для систем с закрытым типом водяного контура. Кроме того, для удобства смены жидкости, расширительный бак должен быть снабжен системой слива. Для этого подойдет монтаж крана где-нибудь в нижней части устройства.

Крок # 3. Разбираемся в особенностях эксплуатации

Гелиосистема работает от сети в 220 В. Каждая модель имеет уникальную схему подключения, которая поставляется в комплекте.

Проводка должна быть тщательно заизолирована, а терморегуляторы и всевозможные реле необходимо располагать в исключительно сухом месте. Для лучшей герметичности рекомендуется защитить оборудование гидрофобным материалом.

Обязательно убедитесь в том, что к системе подключено заземление. Это убережет от ситуаций опасных для жизни.

Крок # 4. Выбор способа соединения элементов

Спайку медных контуров и электрических деталей нужно производить с использованием специальной паяльной пасты. Перед этим нужно произвести очистку стыков. Лучше это делать стальной щеткой.

Элементы, ведущие к распределительному баку (трубы, змеевики) приваривают, либо прикручивают, предварительно нарезав резьбу. Важно понимать, что труба с охлажденной жидкостью должна подходить к нижней части бака, а с горячей – к верхней.

Крок № 5. Установка солнечных батарей

Подготовительный этап: что необходимо приготовить для монтажа.

Для установки солнечных панелей пригодятся обычные инструменты монтажника: дрель, шуруповерт, молоток, плоскогубцы, отвертки, ключи Две солнечные батареи необходимы в качестве источника питания для устройства автономно работающих систем В комплект входят саморезы, болты с гайками, дюбеля, заклепки, зажимы – то есть любой крепеж, который может пригодиться для монтажа металлического профиля и панелей Быстро и легко панели крепятся на специально подобранные крепежи, которые находятся в комплекте для сборки или приобретаются отдельно

Далее следует процесс установки солнечных батарей. Инструкция для монтажа 2 панелей подходит для крепления любого количества солнечных коллекторов: принцип монтажа не меняется. Главное – найти площадь для установки.

В качестве подходящего места выбран фасад – сторона, выходящая на южную сторону, то есть максимально освещенная солнцем Отделка здания – мягкий сайдинг, поэтому для монтажа потребуется дополнительная подставка. Раму из алюминиевого профиля необходимо сделать по размерам солнечных батарей Алюминий достаточно легок, чтобы не повредить фасадную облицовку, и прочен, чтобы выдержать вес панелей – 2 штуки по 8 кг Для подъема панелей под крышу достаточно обыкновенной приставной лестницы, но во время установки необходимо соблюдать правила техники безопасности Для упрощения процедуры крепления лучше воспользоваться помощью второго человека: один крепко держит панель, второй ее прикручивает После установки обеих панелей следует еще раз проверить прочность всех крепежей, так как сооружение будет испытывать на себе нагрузку во время сильного ветра и дождя Сначала нужно подключить кабеля, соединяющие солнечные батареи и контроллер, находящиеся с наружной стороны дома (под панелями) Кабеля с внешней стороны дома сквозь отверстие в стене протянуты внутрь – осталось только присоединить клеммы аккумулятора

Последний этап – тестирование системы.

Дополнительная информация по монтажу и подключению солнечных батарей представлена в статьях:

  1. Схемы и способы подключения солнечных батарей: как правильно провести монтаж солнечной панели
  2. Схема підключення сонячних батарей: до контролера, до акумулятора і обслуговує системам

Висновки і корисне відео по темі

Применение солнечных панелей в автономных коммуникационных системах:

Демонстрация продукции одного из лидеров производства солнечных батарей:

Принцип устройства и работы вакуумного коллектора:

Гелиосистемы ежегодно улучшают показатели в преобразовании солнечной энергии. Разработчики уже предлагают огромный выбор коллекторов плоского и трубчатого типа, с использованием кварцевого напыления или монокристаллические модули.

Все это постепенно актуализирует альтернативные источники энергии, вследствие чего солнечная энергия скоро станет доступна каждому.

Имеете опыт подключения или использования солнечных батарей для отопления дома? Або залишилися питання по темі? Будь ласка, діліться своєю думкою, залишайте коментарі та беріть участь в обговореннях. Блок для зв'язку розташований нижче.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Будівництво