מערכות חימום שמש: ניתוח טכנולוגיות חימום המבוססות על מערכות סולאריות

שאלת מציאת מקורות חום חלופיים הופכת דחופה יותר ויותר. זה מתאפשר על ידי עליית מחירי הגז, הפחם והנפט.כיוון מאוד מבטיח הוא מערכות חימום שמש שיכולות לחמם חדר ביעילות לשנים רבות.

חושבים על התקנת מערכת סולארית, אך יש לכם ספקות ושאלות? אנו נעזור לכם להבין מתי מתאים להשתמש באנרגיה סולארית לחימום, ונתאר אפשרויות אפשריות לארגון הסקה. בנוסף, נציע הנחיות להכנת מערכות סולאריות תוצרת בית - קולטים שטוחים וצינוריים.

אנרגיה סולארית היא מקור חום חלופי

הרעיון של שימוש באנרגיה סולארית לחימום אינו חדש. יתרה מכך, כדאיות השימוש בו הוכחה על ידי האמריקאים, הסינים, הספרדים, הישראלים והיפנים.

השוק גדוש בהצעות של מתקנים שונים להמרת אנרגיה סולארית והמשך השימוש בה לצרכים כלכליים.

מערכות סולאריות משמשות באופן פעיל כמקור החום העיקרי במדינות רבות ברחבי העולם. בקווי הרוחב שלנו הוא עדיין משמש כתוספת למערכת החימום

עלות המערכות תלויה בסוג, בשטח ובחומר המשמש בייצור. משנה לשנה ישנה מגמת ירידה מתמדת במחירים לכל סוגי המתקנים הסולאריים – מערכות סולאריות.

זה הופך אותם לנגישים יותר לאוכלוסייה רחבה יותר. אבל עדיין לא כולם מוכנים לבצע רכישה כזו.

אבל, אם תרצה, אתה יכול לבנות מערכת חימום סולארית יעילה במו ידיך, ולהוציא פחות כסף באופן משמעותי.

מערכת חימום קונבנציונלית שביצעה את תפקידיה בצורה מושלמת במשך שנים רבות הולכת ונעשית יקרה יותר. הסיבה לכך היא העלייה העולמית במחירי משאבי האנרגיה ברחבי העולם. הרצון הטבעי של הבעלים הוא לחסוך בחימום, דבר שגוזל נתח נכבד מתקציב המשפחה.

אז, מערכת חימום סולארית יכולה להחליף באופן מלא את הדלק המוצק הרגיל, גז או כל אחר. הכל תלוי בסוג ובגודל החדר בו הוא ישמש.

אופציה המתאימה לאסם לא תתאים לבניין מגורים ומערכת המספקת את צרכיו של בית קיץ לא יכולה להתמודד עם חימום של אחוזה בת 2 קומות.

החלפה מלאה של החימום המסורתי בסולארי היא לפעמים בעייתית. הבעלים חושש שהמערכת לא תתמודד או שאין מספיק מקום פיזית להתקין את המספר הנדרש של לוחות.

לכן, לעתים קרובות הם משתמשים במערכת חימום משולבת מבלי לנטוש לחלוטין את ציוד הגז המותקן (חשמלי או אחר). רמת ההחלפה של הסקה קונבנציונלית לסולארי יכולה להגיע ל-90%.

כמו כן, יש חשיבות למספר ימי השמש השנתי של האזור בו נמצא הבית. יתר על כן, הטמפרטורה היומית הממוצעת אינה כל כך חשובה. מתקנים רבים סופגים ביעילות אור בימי חורף קפואים (קולטי שמש משתמשים בחומר מונע קיפאון כנוזל קירור).

בנוסף לחימום, מתקן סולארי יכול לספק לבית מים חמים וחשמל.

היכן התקנה סולארית תהיה היעילה ביותר?

כאשר מדובר בהחלפת חימום למערכת סולארית, יש לקחת בחשבון מספר גורמים המשפיעים על יעילותו.

קוֹדֶם כֹּל, אתה צריך לבחור נכון סוג מערכת סולארית. בעניין זה, כדאי לקחת בחשבון את שטח החדר ואת ייעודו. לרוב מדובר בבית פרטי בו מתגוררת משפחה של 4-5 נפשות.

שנית, חשב בקפידה את צרכי החום שלך בהתבסס על צריכה מרבית בעונה הקרה. השוו נתונים אלה לכמות האנרגיה הנוצרת למ"ר. מ התקנה סולארית. כל מה שנותר הוא לחשב את שטח המבנה הסולארי שיכול להתמודד עם חימום של חדר מסוים.

הערך המתקבל יהפוך לגורם העיקרי בקביעת מיקום המערכת. בדרך כלל, בעלי משקי בית מעדיפים להשתמש בגג או בקיר הבית. רק לעתים רחוקות השתמש באזור הסמוך או בגג המוסך. לעיתים נבנים סטנדים מיוחדים להרכבת המתקן.

בניית מעמדים מיוחדים להתקנת מערכות סולאריות מאפשרת את הצבתן הנוח ביותר באזור המקומי

חשוב ששום דבר לא ימנע את החדירה החופשית של אור השמש למשטח סופג האור. אתה צריך לבחור קיר דרום, דרום מזרח או דרום מערב או חלק מהגג.

לאחר ההחלטה היכן יוצבו הפאנלים הסולאריים, יש צורך לבצע הכנה מקדימה של הבית:

• פנה מקום. קצץ עודפי נטיעות אם הם מפריעים.
• לחזק את הגג. כאן אסור לשכוח את משקלו של המבנה המוצע.
• בידוד נוסף של הבניין. אחרי הכל, אין טעם לחמם את הרחוב.

שְׁלִישִׁי, אתה צריך להחליט אם לקנות או לבנות מערכת חימום בעצמך. הכל תלוי ביכולות פיננסיות וברצון לבזבז זמן על ייצור המבנה.

לאחר שבחרתם באפשרות השנייה, עליכם להבין את עקרון הפעולה של המערכת הרצויה על מנת להרכיב את הכל בצורה נכונה.

אפשרויות אפשריות לסידור חימום שמש

אפשרויות בניית מערכת חימום שמש תלויות לחלוטין ברצונות של בעל הבית:

• יישום מוצרי המפעל. רכישת קולטים מוכנים בהתקנה והתקנה עצמית.
• בניית פרויקט פיילוט. יש צורך לבדוק את השפעת השימוש במערכת לצורך חישובים מדויקים נוספים.
• ביצוע עצמאי של מחזור עבודה מלא. חישוב, תכנון, בנייה מאפס של מערכת סולארית, התקנתה.

אופציה 1. הדבר מרמז על בחירת המיקום הנכון עבור מתקנים סולאריים, כי יעילות השימוש בהם תהיה תלויה בכך. התקנה תדרוש גם מיומנויות מיוחדות.

אין צורך לחשב את מספר הפאנלים - זה יספיק להשמיע את כל רצונותיך לספק הציוד.תצטרך גם לענות על שאלות הבהרה של מנהלים - זהו, בחירת המספר האופטימלי של פאנלים (אספנים) תתרחש ללא קשיים.

כדי להתקין מתקן סולארי על הגג בעצמך, עליך לגייס את תמיכתו של עוזר אחד לפחות. אתה לא יכול לעשות את העבודה הזאת לבד

אפשרות מס' 2 - בניית פרויקט פיילוט. זה יהיה הפתרון האופטימלי לאנשים מפקפקים. אחרי הכל, ההחלטה הסופית להחליף את מערכת החימום קשה לקבל מיד. בניית קולט שמש (אוויר או מים) בגודל קטן ובדיקתו "בפעולה" תהיה חוויה מתגמלת.

לאחר הערכת עלויות הייצור האמיתיות, השוואתן לשווי השוק של מערכות דומות וחישוב החיסכון מהשימוש בחווה, יהיה קל לקבל החלטה אחראית.

אפשרות מס' 3 - הבחירה של מאסטרים אמיתיים.

כדי לחמם את המתקן במלואו, תידרש כמות עצומה של עבודה:

• חשב את השטח הנדרש של מערכת השמש.
• קבע את מיקום ההתקנה העתידית וחזק אותה.
• בידוד נוסף של הבית.
• רכוש את כל האלמנטים לבניית המערכת.
• לִבנוֹת סוללה סולארית.
• התקן את המערכת הבנויה תוך התמקדות בדרישות הבסיסיות - זווית הנטייה ביחס לשכיחות אור השמש.

ביצוע מחזור מלא של עבודה על התקנת מערכת לא יכול להיקרא משימה קלה, אבל התהליך מרגש ביותר. בנוסף, זה מאפשר לך לחסוך סכום לא מבוטל.

בבחירת סוג חימום העושה שימוש באנרגיה סולארית, יש להחליט האם הוא ישמש בנוסף לחימום מים ויצירת חשמל (לחצו להגדלה)

סוגי מתקנים להמרת אנרגיה סולארית

בהתאם לעקרון הפעולה, ישנם שני סוגים של מכשירים שסופגים אור שמש:

• סוללות המבוססות על ממירים פוטואלקטריים. מייצג מערכות של אלמנטים מוליכים למחצה מחוברים בסדרה או מקבילה. הם מספקים זרם לתנורי חימום ביתיים.
• קולטי שמש. לוחות עם מערכת צינורות מלאים בנוזל קירור: אוויר, תערובת אנטיפריז או מים. הם מספקים נוזל קירור מחומם על ידי השמש למעגל החימום.

בואו נבחן כל אפשרות בנפרד.

פנלים סולאריים

סוללה סולארית הופכת אור שנבלע לחשמל. הוא מורכב מתאי פוטו (לרוב סיליקון), המסוגלים לחלץ מיד זרם חשמלי ישיר מקרינת השמש.

התקנה כזו יכולה לשמש כדי להבטיח את הפונקציונליות של ציוד חימום חשמלי. זה חייב להיות מחובר למערכת אספקת החשמל של הבית.

יעילות המרת קרינת השמש בהתקנה זו היא בין 5% ל-20%, תלוי בסוג המכשיר המעבד קרינת השמש. קיבולת 1 מ'² סוללה סולארית - 120 וואט.

נותר לחשב כמה מטרים רבועים של שטח יידרש כדי לענות על הצרכים של משק בית מסוים, בהתבסס על גודל הבית, צרכי החום האישיים ורמת הבידוד של המבנים.

הכי נוח להציב פאנלים סולאריים על גג הבית ולבחור את השיפוע הדרומי שלו למטרה זו

לחימום, פאנלים סולאריים יעילים ביותר באזורי הדרום. החיסרון העיקרי שלהם הוא ירידה ביעילות בשעת בין ערביים ומזג אוויר מעונן, וחוסר מוחלט בביצועים בלילה.

כדי ליצור סוללה סולארית במו ידיכם, תחילה תצטרכו להרכיב את המסגרת, להלחים את התאים הסולאריים, ואז להניח הכל בזהירות ולהשתמש באיטום.

להכנת המסגרת משתמשים בפינות עץ ופינות אלומיניום.הכל תלוי בגודל המבנה המורכב ובמיקום התקנתו. תאים סולאריים - פרוסות סיליקון - הם החלק המתכלה ביותר במבנה. הם חד-גבישיים ופולי-גבישים. הראשונים קצת יותר יקרים, אבל הביצועים שלהם גבוהים ב-5%.

להכין אותם בעצמך זה בלתי אפשרי. עדיף לרכוש ממירים פוטו-אלקטריים עם מוליכים שכבר מולחמים.

יש למקם אותם על בסיס סיבי לוח, ואז לקבע אותם במסגרת, להוביל את החוטים מהאלמנטים בחוץ ולמלא את כל החורים באיטום. אפשר למבנה להתייבש היטב ומכסים במכסה זכוכית או פלסטיק שקוף.

דיאגרמות התקנה ושיטות לחיבור פאנלים סולאריים מתוארים ב המאמר הזה.

קולטי שמש

לאספנים יש דרך שונה מהותית להמיר אור נספג. עבודתם מבוססת על נוזל קירור העובר בצינורות.

בהתאם לעיצוב, ניתן להבחין בין שלושה סוגים עיקריים של אספנים, המשמשים לרוב לבניית מערכת חימום סולארית:

• שָׁטוּחַ. גוף הקירור - הבולם שלהם עשוי פח עם משטח חיצוני מושחר. כאשר הוא מחומם, הוא מעביר אנרגיה לנוזל הקירור של מערכת החימום.
• לִשְׁאוֹב. אַסְפָן מערכת מסוג ואקום עשוי על פי עיצוב התרמוס, שבזכותו החום המתקבל מהשמש נשמר כמעט פי שניים.
• רכזות. המכשיר מצויד בחלק מראה קעור בעל שטח פנים גדול הממקד את אור השמש לאזור בולם קטן.

המתקנים הסולאריים הנפוצים ביותר בחיי היומיום מצוידים במערכת צינורות העשויה בצורה של אלמנטים מחוברים במקביל או סליל. הצינורות ממולאים או במים טכניים או בתערובת של מים עם נוזל או אוויר שאינם מקפיאים.

לאחר שדמיינו את החלקים העיקריים של מתקן סולארי, קל יותר להחליט היכן עדיף למקם רכיבים מסוימים (+)

מתקן האוויר יכול לשמש כמקור חימום נוסף. הוא אינו מסוגל לספק לבית חום לחלוטין, ללא קשר לאזור בו הוא ממוקם. המאפיין העיקרי של סוג זה של מערכת סולארית הוא אוויר, הפועל כנוזל קירור.

מערכות צינוריות משמשות באופן פעיל למדי לחימום כל השנה. האנטיפריז או תערובת האנטיפריז מחוממים על ידי קרני השמש, ואז עוברים דרך צינורות חילופי חום פנימיים, ואז נשלחים למיכל האחסון.

תנועת הנוזל מעוררת על ידי משאבה, שבזכותה הוא עובר מהמיכל למערכת החימום. נוזל הקירור המחומם מחליף את החלק המקורר של הנוזל, שעליו לחזור לקולט ולהתחמם.

עקרון הפעולה של מערכת סולארית שטוחה מבוסס על חדירת אור השמש ללוח בו נמצא בולם החום. הוא מתחמם ופולט חום, המועבר לנוזל המסתובב דרך צינורות מתכת (לרוב נחושת).

מה אתה יכול לבנות לבד?

אתה יכול לבנות מערכת חימום שמש באמצעות אספן מסוג אוויר במו ידיך. עדיף למקם אותו על הקיר הדרומי של הבניין.

ככל ששטח החדר המחומם גדול יותר, כך השטח שהאספן יתפוס יהיה גדול יותר - אולי כל קיר הבית. כמו כן, ניתן לבנות מערכת סולארית זו בעליית הגג.

כאשר מתכננים להתקין מערכת חימום אוויר בעליית הגג, עליך לוודא שהיא יכולה לעמוד במשקל ההתקנה (+)

קולט שמש המחמם את מסת האוויר מבצע את תפקידי החימום שלו עקב זרימות אוויר העוברות בתוך המערכת.נוזל הקירור מסתובב במעגל, מתקרר וחודר שוב למערכת. תנועת זרימות האוויר יכולה להתבצע באופן טבעי או באמצעות מאוורר.

באשר לחומרים להכנת סעפת האוויר, אתה יכול להשתמש בכלים זמינים שונים. אין כלל אחד.

בעלי מלאכה לבית משפרים סוג זה של מערכת סולארית, המורכבת בבית. חלק מהאנשים שואפים לקבל אפשרות זולה יותר, תוך הקרבת יעילות, בעוד שאחרים עושים את ההיפך.

לאחר שהבנו את המרכיבים העיקריים של קולט האוויר, קל יותר להחליט על מיקום ההתקנה שלו - גג או קיר (+)

בואו נסתכל על השיטות העיקריות.

תכונות של התקנת מערכת סולארית צינורית

ניתן להשתמש במערכת חימום סולארי צינורי באזורים שונים. זה לא תלוי בטמפרטורה החיצונית. העיקר הוא שההתקנה מקבלת את הכמות המקסימלית של אור שמש.

חומר מונע קיפאון המשמש כנוזל קירור אינו קופא בטמפרטורות נמוכות. בימי חורף בהירים, כמות אור השמש עולה על כמות האור המתקבלת בקיץ.

קולט שמש צינורי מורכב ממערכת של צינורות ואקום שקופים המחוברים זה לזה. הם מכילים חומר בעל נקודת רתיחה נמוכה. כשהוא רותח הוא מתאדה, מעביר את החום שלו לקצה הנחושת וזורם למטה, שם הכל חוזר על עצמו שוב.

צינורות ואקום עשויים זכוכית חסינת אש מלאים בפנים בחומר שיכול לרתוח בטמפרטורות נמוכות (+)

צינורות ואקום סופגים עד 90% מכלל קרינת השמש (נראית ואינפרא אדום). אנרגיה סולארית, המומרת לחום, מסופקת לנוזל הקירור. הוא מעביר את האנרגיה הזו הלאה דרך המערכת - למחליף חום שנמצא במיכל אגירה מיוחד.

התנועה של נוזל קירור ומים דרך מערכות חימום מתרחשת עקב משאבות. חשוב שלמיכל יהיה בידוד תרמי טוב. ככלל, ישנם שני מחליפי חום: אחד מחובר למחמם הנוסף, השני מחובר לאספנים.

בבתים עם סוג זה של התקנה סולארית, כדאי לחבר בנוסף מערכת רצפה מחוממת. זה מאפשר לחמם את הבניין בצורה יעילה יותר.

באשר להתקנה של אספנים צינוריים, אתה יכול להתקין את זה בעצמך. הדבר היחיד שאתה צריך לקחת בחשבון הוא זווית העבודה של הנטייה - זה חייב להיות לפחות 20 מעלות.

קולט השמש הצינורי ממוקם על הגג, בוחר את הכיוון שטוף השמש. חשוב שלא יהיו בקרבת מקום בניינים רבי קומות המפריעים לחדירה חופשית של אור השמש

לא ניתן יהיה לבנות מתקן ואקום במו ידיכם - אי אפשר לעשות צינורות ואקום בבית. זה נעשה על ידי מפעלים המתמחים בייצור מערכות סולאריות ואקום.

התקנה סולארית שטוחה

לעתים קרובות קולט שמש שטוח משמש לחימום.

כדי לבנות אותו תצטרך:

• מסגרת ממתכת;
• תחתית עמידה;
• שכבת בידוד תרמי;
• שכבת בולם קרינת שמש שחורה (סופח);
• כיסוי שקוף - פלסטיק, זכוכית;
• צינורות לנוזל (נחושת, אלומיניום).

המבנה חייב להיות מצויד בצינורות כניסה ויציאה ומשאבה לזרימת נוזלים יעילה.

אתה יכול להרכיב מתקן סולארי שטוח במו ידיך. לשם כך, הם משתמשים לעתים קרובות באמצעים מאולתרים, ובוחרים חומרים זולים יותר כאנלוגי (+)

ניתן להתקין את הקולט השטוח בכל זווית; תנאי מוקדם הוא לפנות אותו משלג ואבק. זה טוב במיוחד עבור אקלים חם.

במהלך העונה הקרה, נצפים ביצועים נמוכים ואיבודי חום גבוהים.מה שמעמיד בספק את השימוש במערכת סולארית זו בלבד לחימום מלא. זה יהיה אופטימלי להשתמש בהתקנה סולארית שטוחה יחד עם חימום גז, חשמלי או דלק מוצק.

אנו מזמינים אתכם לקרוא מאמרים על מערכות חימום שמש תוצרת בית:

1. איך להכין קולט שמש לחימום במו ידיך - מדריך שלב אחר שלב
2. איך להכין סוללה סולארית במו ידיך: שיטות להרכבה והתקנה של פאנל סולארי

שוב על כדאיות

זה מועיל להשתמש באנרגיה סולארית לחימום במקום במשאבי אנרגיה קונבנציונליים. בהתאם לסוג המערכת הסולארית שנבחרה, החיסכון בצריכת חום בתשלום יכול להגיע עד 100%.

אפשרות להחלפה מלאה של מערכת החימום היא שימוש בקולטים עם צינורות ואקום. מדובר בפרויקט די יקר בשלב הראשוני. בעתיד, הוא יכול להבטיח עצמאות אנרגטית מלאה, שישלם על עצמו תוך 6-8 שנים.

כושר ההמצאה של אומני הבית אינו יודע גבול - צינור רגיל יכול לשמש כמבוך להזרמת נוזל בתוך סעפת

חיי השירות של מתקנים סולאריים הם עד 25 שנים. הם דורשים מעט תחזוקה - ניקוי תקופתי של משטחים משלג, אבק ופסולת. לגבי תיקונים, אתה יכול לעשות את זה בעצמך. חסרון משמעותי הוא שקולטי פלטות שטוחות ופאנלים סולאריים "מפחדים" מהוריקנים.

חימום כזה בטוח עבור תושבי הבית והסביבה. הוא חינמי לחלוטין ואינו תלוי בשערי חליפין או במחירי אנרגיה.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

הסרטון ידגים את תהליך בניית סוללה סולארית במו ידיכם:

עזר חזותי לבניית מערכת חימום אוויר:

טכנולוגיה להכנת התקנה סולארית שטוחה במו ידיך:

תחנות כוח סולאריות או מערכות חימום סולאריות הוכיחו את עצמן בכל העולם. הם מאפשרים לך לקבל חום בחינם, ומפחיתים את עלות תשלום חשבונות החשמל עבור חימום ב-30%.

ניתן להחליף לחלוטין את משאבי האנרגיה באנרגיה סולארית במערכת החימום שלך. יתרון משמעותי נוסף הוא שניתן להרכיב את המתקן הסולארי בעצמכם.

האם יש לך מיומנויות מעשיות בהרכבה או הפעלה של מערכות חימום שמש? שתף את הידע המצטבר שלך, שאל שאלות בנושא והשתתף בדיונים. טופס התגובה נמצא למטה.