代替エネルギー源の人気の理由は非常に理解できます。燃料を節約し、環境にやさしい生命維持システムの夢を実現する機会があります。太陽、風、水のエネルギーを上手に利用して、普通のカントリーハウスをモダンなエコハウスに変えることができます。
民家にソーラー暖房を設置する方法をご紹介し、一緒に収益性を分析します。日光のエネルギーの使用に関する問題を完全にカバーするために、実用的なアプリケーションとユーザーからの肯定的なフィードバックを受けたすべての人気のあるオプションを詳細に説明しました。
私たちの推奨事項に基づいて、サマーハウスまたはカントリーハウス用の効果的なソーラーシステムを構築できます。難しい資料の認識を容易にするために、視覚的な図、イラスト、ビデオガイドを追加しました。
太陽エネルギーを使用する方法
天体のエネルギーを利用する方法は革新的な技術ではなく、太陽熱が長い間使用され、非常に成功しています。ただし、これは主にオーストラリア、ヨーロッパ、アメリカ、南部の一部の国に当てはまり、年間を通じて代替エネルギーを得ることができます。
一部の北部地域では自然放射線が不足しているため、追加またはフォールバックオプションとして使用されます。
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太陽電池パネル-天体から放出されるほぼ自由なエネルギーを得る方法の1つ
自律型太陽光発電所の建設は、年間平均気温とは関係なく、晴れの日が多い地域で推奨されます
自律型太陽光発電システムは、主に低層ビルの屋上や樹木のない場所にあります
霜の間、太陽系は空気、蒸気または水を加熱するためのエネルギーを供給し、夏には彼らは温水を提供します
太陽光発電所は、環境に優しく、環境に優しく、継続的に再生可能なタイプのエネルギー生成です。
これまでのところ、太陽光発電所の効率は晴天の日数に依存しすぎています。南緯でのみお得です。中央のレーンと北では、予備のソースとしてのみ機能します
CIS諸国南部のソーラーパネルは、暖房回路用の電気、温水、冷却剤をカントリーハウスに提供できるようになります。
太陽光発電システムは、バックアップエネルギー源としても使用され、かなり高い経済効果をもたらし、エネルギー生産の主なオプションへの負荷を軽減します
太陽エネルギーの受動的利用
ソーラーパネル設置オプション
プライベートソーラーシステムの最適なレイアウト
軒先のソーラーパネルの位置
屋根の緩やかな斜面の太陽系
バックアップ源としての太陽光発電所
CIS諸国の南部地域でのバッテリー操作
民間部門における太陽光発電システムの真のメリット
太陽光線とエネルギー生成メカニズムの間の仲介者は、目的と設計が異なるソーラーパネルまたはコレクターです。
バッテリーは太陽のエネルギーを蓄積し、それを家庭用電化製品の電力供給に使用できるようにします。それらは、一方でフォトセルともう一方にロック機構を備えたパネルです。自分でバッテリーを実験して組み立てることができますが、既製の要素を購入する方が簡単です-選択肢は十分に広いです。
ソーラーシステム(ソーラーコレクター)は、家の暖房システムの一部です。クーラントとバッテリーを備えた大きな断熱ボックスは、太陽に面した隆起したシールド、または屋根の斜面に取り付けられています。
絶対にすべての北部地域が南部地域よりもはるかに少ない自然熱を受け取ると考えるのは誤りです。チュコトカまたはカナダ中央部では、イギリス南部よりも晴れの日がはるかに多いと仮定します
効率を上げるために、パネルは追跡システムに似た動的メカニズム上に配置されます-それらは太陽の動きの後に回転します。エネルギー変換のプロセスは、ボックス内にあるチューブで行われます。
ソーラーシステムとソーラーパネルの主な違いは、前者は冷却液を加熱し、後者は電気を蓄積することです。フォトセルの助けを借りて部屋を暖めることは可能ですが、デバイスの回路は不合理であり、年間200日以上晴れる日があるエリアにのみ適しています。
ボイラーに接続されたソーラーコレクターと、従来の燃料(+)で動作するバックアップ電源(たとえば、ガスボイラー)を備えた暖房システムのスキーム
代替暖房システムの長所と短所
太陽熱暖房システムには多くの利点はありませんが、それぞれが重要であり、私的な実験の理由になる可能性があります。
- 生態学的な利点。 それは家の居住者と周囲の自然にとって安全であり、伝統的な燃料の使用を必要としないクリーンな熱源です。
- 自治。システムの所有者は、エネルギー価格と国の経済状況から完全に独立しています。
- 収益性。 従来の暖房システムを維持しながら、お湯の支払いコストを削減することが可能になります。
- 一般的なアクセシビリティ。太陽光発電システムをインストールするには、州当局からの許可は必要ありません。
しかし、全体像を台無しにしてしまう不愉快な瞬間があります。たとえば、システムの効率を判断するには、少なくとも3年の長期間が必要です(十分な太陽エネルギーがあり、アクティブに使用されている場合)。
ソーラーモジュールのみを取り付けるには、多額の投資が必要になります。最も安価なシリコンパネルは少なくとも2200ルーブルの費用がかかります。それぞれ、および最初のカテゴリの多結晶6ダイオードエレメント-最高17000個。 30モジュールのコストの計算は非常に簡単です(+)
ユーザーは次の欠点に注意します。
- システムを稼働させるために必要な機器の高価格。
- 生成される熱量の地理的位置と天候への直接的な依存。
- ガスボイラーなどのバックアップソースの必須の可用性(実際には、ソーラーシステムがバックアップになることがよくあります)。
より大きな利益を達成するには、定期的にコレクターの状態を監視し、破片を取り除き、氷結氷の形成から保護する必要があります。気温が0ºС以下に下がる場合は、ソーラーシステムの要素だけでなく、家全体の断熱にも配慮する必要があります。
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カントリーハウスの屋根の上のソーラーパネル
夏のソーラーシステムのバッテリーの取り付け
太陽光発電所の屋外設備
家の中にある技術機器
暖房用の太陽エネルギー
省エネ型フォトセルの主な目的は、家に電気を供給することです。これらを暖房システムの回路に組み込み、最適な機能を実現するには、回路を貯蔵タンクと組み立てる必要があります。
水が加熱され、一定の温度に達すると、暖房が必要な部屋(リビングルーム、バスルーム)のパイプとラジエーターが満たされます。
暖房と給湯を2つの方向に編成する二重回路タンクを備えた太陽光発電システム:暖房ラジエーターと分析ポイント(+)
ソーラーパネルの設計機能を分析して、暖房システムにおけるそれらの潜在的な役割を確認してみましょう。
フォトセルを備えたパネルの動作原理
太陽電池パネルのセルには、3つの一般的なタイプがあります。
- 単結晶。これらは、人工条件下で成長した結晶から切り出した最も純粋なシリコンの薄板です。約17〜18%の効率を持つ最も生産的な品種。操作の最適温度は5ºСから25ºСです。
- 多結晶。シリコン融液を徐冷して得られるウエハー。それらの製造技術はそれほど手間がかかりませんが、多結晶で作られた太陽電池の効率は著しく低く、12%以下です。
- まとまりのない。 彼らは映画です。それらは、蒸発段階の方法によって作られ、その結果、薄膜の形のシリコンが柔軟なポリマーベース上に堆積します。最も安価な製造方法と最大7%の最も低い製造率が組み合わされています。
北部地域に自律暖房システムを設置する場合、単結晶セルから組み立てられた太陽電池が最も適切なオプションと見なされます。ただし、アモルファスモジュールを使用したバッテリーは、設置が簡単で、ベースをほとんど必要とせず、はるかに安価です。
単結晶モジュールは、モジュールに結合された直列接続要素で構成されます。いくつかのモジュールがソーラーパネルを形成しています。太陽光発電システムの暗い表面は、太陽光の吸収を最適化します
外部要素の役割は、太陽光線を吸収して変換することです。放出されたエネルギーは継続し、貯蔵アキュムレータに集中します。小さな要素は約100〜250ワットを供給し、25〜30m²のプレハブパネルは小さな家に電力を供給します。暖房システムの設置には、2〜3倍のエネルギーが必要です。
インバータは、家庭用電化製品およびランプの動作に交流電流が必要であるため、太陽光への「生産」の直流コンバータとして機能します。
特に暖房システムについて言えば、水を加熱するための電気ボイラーも交流で動作します。夜間に家に光を提供するには、日中の消耗品を節約するバッテリーが必要になります。
インバーターモジュールはメンテナンスのために便利な場所に設置されますが、一定の制御を必要とせず、自動モードで動作します(+)
フォトセルの使用効率
最も簡単な方法は、ソーラーコレクターを購入して、長年にわたって実証されたシンプルなスキームの1つを適用することです。ただし、状況によっては条件が決まる場合があります。太陽光発電機を備えた優れた機能の作業システムがあると仮定しますが、これまでのところそれは電気を供給し、家に温水を提供するのに役立ちます。
新しい機器を購入しても収益性が高くないことは明らかです。そのため、特定の数の太陽光発電コンバーターを購入することで、電力を増やすのは簡単です。予算オプションは、最大23〜25%の容量のシリコンパネルです。
電気ヒーターを電流源に接続する必要があります。ユニバーサルオプションは、配線を備えたボイラーです。
ロシア市場での高分子フィルム要素は、シリコン単結晶および多結晶類似物よりも一般的ではありません。設置には便利ですが、効率が低く、わずか6%です。
電気の供給を適切に整理すれば、給湯と暖房の両方に十分です。家が完全に熱を備えている例があります-それはほとんど完全にパネルで覆われている屋根によって認識できます。
屋根の面積が十分でない場合は、特別な戸建構造物を建てる必要がある場合があります。消費電力を増やすには、追加の空き容量が必要であることがわかります。
最も完全な計算でさえ、潜在的なエネルギーの正確な量を決定し、効率的で合理化されたシステムを迅速に作成するのに役立ちません。実際には実際には障害があり、その外観を予測することは困難です。
ここにいくつかの要因があります:
- 天候の不一致。 南部地域でさえ晴れた日の明確な数は不明です。北部地域におけるそれらの数を確実に予測することはほとんど不可能です。
- 発電の不規則性。 たとえば、冬の北部地域では日照時間が短いため、処理された太陽エネルギーの多くが照明に費やされています。さらに、冬の日射量は大幅に減少します。
- 定期的な故障。すべての技術システムと同様に、個々の要素、契約の接続、保護面などの損傷により、ソーラーパネルは時々故障する可能性があります。
したがって、少なくとも1年間は、一定の期間が経過しないと有効性について学習できません。フォトセルまたはバッテリーの数を増やし、家庭での追加の断熱を検討し、加熱領域を減らす必要がある場合があります。ドイツの北部地域では、お金を節約するために寝室がまったく暖房されていないことが多いと仮定します。
取り付けられたフォトセルのメンテナンスは特別なスキルを必要とせず、定期的なクリーニングで構成されています:冬の雪と暖かい期間のゴミのクリーニング、ガラス表面をホースからの水で洗浄
家庭用発電所設置図
太陽光発電機を設置する最も簡単な方法は、システムコンポーネントを実装し、設置のためのサービスを提供する会社に連絡することです。プラス-個々の特性を考慮した専門的なプロジェクト、すべての製品と設置の保証、マイナス-高コスト。
関連する経験があれば、民家を暖房するためのソーラーパネルを備えたミニ発電所を独立して組み立てることができます。
最も効果的なハイブリッド方式は、太陽電池システムであると考えられています。このシステムでは、フォトセルを使用してエネルギーを生成し、水を加熱するためのコレクターと追加の風力発電機を設置します。予備の燃料源と交換可能(+)
暖房システムを組み立てるためのすべての部品は、専門店で販売されています。
次のコンポーネントを購入する必要があります。
- シリコンまたはフィルム太陽電池モジュールのセット。
- エネルギー貯蔵電池;
- バッテリーの充電と放電のプロセスを調整する充電コントローラー。
- 直流を交流に変換するインバータ;
- 接続ケーブルのセット。
バッテリーは同じであり(ブランド、容量、さらにはバッチを考慮に入れて)、3〜4日間エネルギーを蓄積できることが望ましい。彼らの仕事の期間は室温に依存します-寒い状態では彼らはすぐに排出します。 1日の消費量が2400 Whの場合、総容量が1000 Ah以上のバッテリーが必要です。
カーバッテリーを使用する場合、最大効率は70〜75%(耐用年数は3年)であり、太陽光発電システム用の特別なデバイスは最高のパフォーマンスを発揮します-最大85%(耐用年数-10年)。保管および変換中に一定量のエネルギーが失われる
ソーラーシステム用の正弦波インバーターによって生成される電流の品質は、集中型ネットワークからの電流よりも高くなります。この機器の特徴は、電圧フェーズの同期です。このフェーズでは、12 Vから220 Vへの移行が、家電製品の動作を中断することなく実行されます。
パワーインバータ-250 W〜6000 W以上複数のデバイスの並列接続を空にすることにより、出力電力を増やすことができます。たとえば、3 x 3000 W = 9000 W(+)
ソーラーシステムのすべての要素を設置したら、水を加熱する電気タンクをインバーターに接続し、次に加熱パイプラインをタンクに接続する必要があります。
コレクター暖房システム
最大の効率とリターンは、ソーラーモジュールの代わりにコレクターを設置することで達成できます。屋外設置では、水は太陽放射の影響を受けて加熱されます。このようなシステムは、他のデバイスによる冷却液の加熱を必要としないため、より論理的で自然です。
2つの主なタイプのデバイスの設計と動作原理を検討してください。フラットと管状です。
自作フラットオプション
平らな植物のデザインは非常にシンプルで、経験豊富な職人が手作業で手工芸品を自分の手で組み立て、専門店で一部の部品を購入し、それらのいくつかを即興の材料から構築しました。
太陽熱を吸収するプレートは、スチールまたはアルミニウムの断熱ボックス内に固定されています。ほとんどの場合、黒いクロムの層で覆われています。ヒートシンクは、密閉された透明カバーで上から保護されています。
水は蛇によって敷設され、プレートに接続されたチューブで加熱されます。水または不凍液は、入口パイプを通ってボックスに入り、チューブで加熱され、出口に移動します-出口パイプに。
ふたの光の透過率は、透明な素材の使用によって説明されます-耐久性のある強化ガラスまたはプラスチック(たとえば、ポリカーボネート)。日光の反射を防ぐために、ガラスまたはプラスチックの表面は曇らされています(+)
接続には、1パイプと2パイプの2つのタイプがあり、選択に基本的な違いはありません。しかし、クーラントがコレクターに供給される方法には大きな違いがあります-重力またはポンプの使用。最初のオプションは、水の移動速度が遅いため無効であると認識されており、暖房の原理により、夏のシャワーの容量に似ています。
2番目のオプションの機能は、強制的に冷媒を供給する循環ポンプの接続によるものです。ポンプ装置の操作のためのエネルギー源は、太陽エネルギーシステムであり得る。
ソーラーコレクターによって加熱されたときの冷却液の温度は45〜60℃に達し、出力の最大インジケーターは35〜40℃です。暖房システムの効率を上げるには、ラジエーターとともに「暖かい床」を使用します(+)
管状多様体-北部地域のソリューション
動作の一般的な原理は、フラットアナログの動作に似ていますが、1つの違いがあります-冷却剤を備えた熱交換チューブがガラスフラスコ内に配置されています。チューブ自体は羽毛で、片面が羽に似ており、外見は羽に似ています。同軸(真空)が相互に挿入され、両面が密閉されています。
熱交換器も異なります。
- 太陽エネルギーを熱ヒートパイプに変換するシステム。
- U型クーラントを移動するための通常のチューブ。
2番目のタイプの熱交換器はより効果的であると認識されていますが、修理費がかかるため十分に普及していません。1つのチューブが故障した場合、セクション全体を交換する必要があります。
ヒートパイプはセグメント全体の一部ではないため、2〜3分で変更できます。故障した同軸エレメントは、プラグを取り外して損傷したチャネルを交換するだけで修復されます。
真空管内の加熱プロセスの周期的な性質を説明するスキーム:太陽熱の影響下にある冷たい液体が加熱されて蒸発し、冷却液の次の部分に進みます(+)
さまざまなタイプのコレクターの技術的特徴を分析し、それらの使用経験をまとめた後、フラットコレクターは南部地域に、チューブラーコレクターは北部地域に適していると判断しました。特にヒートパイプシステムを使用した設置の過酷な気候で確立されています。曇った日や夜でも暖房能力があり、日光を最小限に「食べる」ことができます。
ソーラーコレクターをボイラー設備に接続するための標準的なスキームの例:ポンプステーションは水循環を提供し、コントローラーは加熱プロセスを調整します
パフォーマンス向上方法
通常、少数の太陽電池モジュールで実験した後、民家の所有者はさらに進み、さまざまな方法でシステムを改善します。
最も簡単な方法は、関連するモジュールの数をそれぞれ増やして、それらの配置のために追加のスペースを引き付け、より強力な関連機器を購入することです。
空き容量が不足するとどうなりますか?太陽電池の効率を向上させるためのいくつかのガイドラインを次に示します(フォトセルまたはコレクターを使用)。
- モジュールの向きを変更します。 太陽の位置を基準に要素を移動します。簡単に言えば、南側のパネルの主要部分のインストール。日光が長い場合は、東向きと西向きの面を使用することも最適です。
- 傾き調整。 メーカーは通常、どの角度が最も望ましいかを示します(たとえば、45度)。ただし、設置時に地理的緯度を考慮して調整する必要がある場合があります。
- インストール場所の正しい選択。 多くの場合、屋根は最も高い平面であり、他のオブジェクト(たとえば、庭の木)によって遮られないため、屋根が適しています。しかし、さらに適切な領域があります-太陽の回転追跡装置です。
要素が太陽光線に対して垂直であると、システムはより効率的に機能しますが、安定した固定面(たとえば、屋根)では、これは短時間でのみ可能です。それを増やすために、彼らは実用的な追跡装置を考え出しました。
追跡メカニズムは、太陽に追従する飛行機で回転する動的プラットフォームです。それらのおかげで、発電機の性能は夏に約35-40%、冬に-10-12%向上します。
追跡デバイスの大きなマイナスは、その高コストです。場合によっては、効果が得られないため、役に立たないメカニズムに投資しても意味がありません。
コストが時間の経過とともに正当化される最低額は8パネルであると推定されています。 3〜4個のモジュールを使用できますが、バッテリーがバイパスされて直接ウォーターポンプに接続されている場合があります。
先日、テスラモーターズは新しいタイプの屋根の作成を発表しました-統合された太陽電池パネルを備えています。エロン・マスクは、改造された屋根は、コレクターやモジュールが取り付けられた従来の屋根よりも安価になると語った。
テーマ付きのビデオは、家庭用太陽光ステーションのデバイスをよりよく想像し、機器を設置する秘訣を明らかにするのに役立ちます。
ビデオ#1。ソーラーパネルと充電コントローラーに関する技術情報は次のとおりです。
ビデオ#2。郊外でソーラーパネルを使用した経験:
ビデオ#3。完全に独立して組み立てられ、家庭用温水と家庭用暖房の両方を提供する、正常に動作するソーラーステーションの例:
ご覧のとおり、太陽光発電の暖房システムは、独自に実現できる非常に現実的な現象です。エネルギーを生成する別の方法の分野は常に進化しています。おそらく明日、新しい発見について聞くでしょう。
積極的にコメントをお願いします。「グリーンエネルギー」への態度を表現し、太陽光発電システムを構築した経験を共有し、以下のブロックで知っている詳細のみを伝えてください。