أنظمة التدفئة الشمسية: تحليل تكنولوجيا التدفئة على أساس الأنظمة الشمسية

أصبحت مسألة إيجاد مصادر بديلة للحرارة ذات صلة متزايدة. ويسهل ذلك ارتفاع أسعار الغاز والفحم والنفط. من المجالات الواعدة للغاية أنظمة التدفئة الشمسية التي يمكنها تسخين غرفة بشكل فعال لسنوات عديدة.

التفكير في ترتيب النظام الشمسي ، ولكن هل هناك شكوك وأسئلة؟ سنساعدك في معرفة متى يُنصح باستخدام طاقة الشمس للتدفئة ، ووصف الخيارات الممكنة لتنظيم التدفئة. بالإضافة إلى ذلك ، سوف نقدم تعليمات لتصنيع أنظمة الطاقة الشمسية محلية الصنع - المجمعات المسطحة والأنبوبية.

الطاقة الشمسية - مصدر بديل للحرارة

إن فكرة استخدام الطاقة الشمسية للتدفئة ليست جديدة. علاوة على ذلك ، فقد أثبت الأمريكيون والصينيون والإسبان والإسرائيليون واليابانيون مدى ملاءمة استخدامه.

السوق مليء بعروض محطات مختلفة لتحويل الطاقة الشمسية واستخدامها الإضافي لاحتياجات الأسرة.

يتم استخدام أنظمة الطاقة الشمسية بنشاط كمصدر رئيسي للحرارة في العديد من دول العالم. في خطوط العرض لدينا ، لا يزال يستخدم كإضافة لنظام التدفئة.

تعتمد تكلفة الأنظمة على نوعها ومساحتها والمواد المستخدمة في التصنيع. من عام لآخر ، هناك اتجاه تنازلي ثابت في أسعار جميع أنواع المنشآت الشمسية - الأنظمة الشمسية.

وهذا يجعلها في متناول عامة الناس. هذا ليس كل شخص على استعداد للقيام بمثل هذا الشراء.

ولكن ، إذا رغبت في ذلك ، يمكنك بناء نظام تسخين شمسي فعال بيديك ، وإنفاق أموال أقل بكثير.

أصبح نظام التدفئة المألوف الذي يؤدي وظائفه بشكل مثالي لسنوات عديدة أكثر تكلفة. والسبب في ذلك هو الارتفاع العالمي في أسعار موارد الطاقة حول العالم. تتمثل رغبة المالك الطبيعية في التوفير في التدفئة ، والتي تأكل جزءًا كبيرًا من ميزانية الأسرة.

لذلك يمكن لنظام التدفئة الشمسية أن يحل محل الوقود الصلب المعتاد أو الغاز أو أي غاز آخر. كل هذا يتوقف على نوع وحجم الغرفة التي سيتم استخدامها فيها.

لا يعد الخيار المناسب لمخزن الحبوب مناسبًا لمبنى سكني ، ولا يمكن للنظام الذي يلبي احتياجات منزل صيفي أن يتكيف مع تدفئة قصر من طابقين.

في بعض الأحيان يكون الاستبدال الكامل للتدفئة الشمسية التقليدية مشكلة. يخشى المالك من عدم قدرة النظام على التأقلم أو عدم وجود مساحة مادية كافية لتثبيت العدد المطلوب من اللوحات.

لذلك ، غالبًا ما يستخدمون نظام تدفئة مشتركًا ، ولا يتخلون تمامًا عن معدات الغاز المركبة (الكهربائية أو غيرها). يمكن أن يصل مستوى استبدال التدفئة الشمسية التقليدية إلى 90٪.

كما أن العدد السنوي للأيام المشمسة للمنطقة التي يقع فيها المنزل مهم. علاوة على ذلك ، متوسط ​​درجة الحرارة اليومية ليس بهذه الأهمية. تمتص العديد من التركيبات الضوء بشكل فعال في أيام الشتاء الباردة (مجمعات الطاقة الشمسية تستخدم مضاد التجمد كمبرد).

بالإضافة إلى التدفئة ، فإن التركيب الشمسي قادر على توفير السكن بالماء الدافئ والكهرباء.

حيث سيكون التركيب الشمسي أكثر فعالية

في مسألة استبدال التدفئة بتركيب شمسي ، يجب مراعاة عدد من العوامل التي تؤثر على فعاليتها.

اولا، تحتاج إلى اختيار الحق نوع النظام الشمسي. في هذه المسألة ، يجب أن تؤخذ مساحة الغرفة والغرض منها في الاعتبار. غالبًا ما يكون هذا منزلًا خاصًا تعيش فيه عائلة من 4 إلى 5 أشخاص.

ثانيًا، احسب بعناية الطلب على الحرارة ، بناءً على أقصى استهلاك في موسم البرد. قارن هذه الأرقام بكمية الطاقة المولدة 1 كيلومتر مربع. م من التركيبات الشمسية. يبقى حساب مساحة الهيكل الشمسي التي يمكن أن تتكيف مع تدفئة غرفة معينة.

ستكون القيمة الناتجة هي العامل الرئيسي في تحديد موقع النظام. عادة ، يفضل أصحاب المنازل استخدام سقف أو جدار المنزل. نادرا ما تستخدم منطقة المنزل أو سقف المرآب. في بعض الأحيان يبنون منصات خاصة للتثبيت.

إن بناء حوامل خاصة لتركيب الأنظمة الشمسية يجعل من الممكن وضعها في المنطقة المجاورة بشكل مريح قدر الإمكان.

من المهم ألا يتداخل أي شيء مع الاختراق الحر لأشعة الشمس على سطح يمتص الضوء. تحتاج إلى اختيار جدار جنوب أو جنوب شرق أو جنوب غرب أو جزء من السقف.

بعد تحديد مكان وضع الألواح الشمسية ، سيتم إجراء إعداد أولي للمسكن:

• إخلاء مساحة. اقطع المزارع الزائدة إذا تدخلت.
• تقوية السقف. هنا يجب ألا تنسى مقدار الوزن الذي سيحمله التصميم المقترح.
• بالإضافة إلى عزل المبنى. بعد كل شيء ، لا جدوى من تسخين الشارع.

ثالثا، من الضروري حل السؤال: لشراء أو بناء نظام تدفئة بنفسك.كل هذا يتوقف على القدرات المالية والرغبة في قضاء بعض الوقت في تصنيع الهيكل.

بعد اختيار الخيار الثاني ، تحتاج إلى فهم مبدأ تشغيل النظام المطلوب من أجل تجميع كل شيء بشكل صحيح.

الخيارات الممكنة للتسخين الشمسي

تعتمد خيارات إنشاء نظام تسخين شمسي تمامًا على رغبات صاحب المنزل:

• استخدام منتجات المصانع. شراء مجمعات جاهزة مع التثبيت الذاتي والتثبيت.
• بناء مشروع تجريبي. هناك حاجة للتحقق من تأثير استخدام النظام لمزيد من إنتاج الحسابات الدقيقة.
• إتمام دورة كاملة من العمل. حساب وتصميم وبناء "من الصفر" للنظام الشمسي وتركيبه.

الخيار رقم 1. إنه يعني اختيار الموقع المناسب للمنشآت الشمسية ، لأن فعالية استخدامها تعتمد على ذلك. سيتطلب التثبيت أيضًا مهارات خاصة.

لن يكون من الضروري حساب عدد اللوحات - سيكون كافياً للتعبير عن جميع رغباتك لمورد المعدات. ومع ذلك ، سيكون من الضروري الإجابة على الأسئلة التوضيحية للمديرين - كل شيء ، سيتم اختيار العدد الأمثل من اللوحات (جامعي) دون أي صعوبات.

لتثبيت تركيب شمسي بيديك على السطح ، تحتاج إلى الحصول على دعم مساعد واحد على الأقل. لا يمكن للمرء التعامل مع هذا العمل

الخيار رقم 2 - بناء مشروع تجريبي. سيكون الحل الأفضل للمشككين. بعد كل شيء ، من الصعب اتخاذ القرار النهائي لاستبدال نظام التدفئة على الفور. إن بناء مجمّع شمسي صغير (الهواء أو الماء) واختباره "في العمل" سيكون تجربة مجزية.

بعد تقدير التكاليف الحقيقية للتصنيع ومقارنتها بالقيمة السوقية للأنظمة المماثلة وحساب المدخرات من الاستخدام في الاقتصاد ، سيكون من السهل اتخاذ قرار مسؤول.

الخيار رقم 3 - اختيار سادة حقيقيين.

للتدفئة الكاملة للمنشأة ، ستحتاج إلى القيام بعمل هائل:

• احسب المساحة المطلوبة في النظام الشمسي.
• تحديد مكان التثبيت المستقبلي وتقويته.
• بالإضافة إلى عزل المنزل.
• شراء جميع عناصر بناء النظام.
• للبناء البطارية الشمسية.
• قم بتثبيت النظام المبني ، مع التركيز على المتطلبات الأساسية - زاوية الميل نسبة إلى حدوث ضوء الشمس.

لا يمكن وصف أداء دورة كاملة من العمل على النظام بمهمة سهلة ، ولكن العملية مثيرة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يوفر كمية كبيرة جدًا.

اختيار نوع التدفئة باستخدام الطاقة الشمسية ، يجب أن تقرر ما إذا كانت ستستخدم أيضًا لتسخين المياه وتوليد الكهرباء (انقر للتكبير)

أنواع المنشآت لتحويل الطاقة الشمسية

اعتمادًا على مبدأ التشغيل ، يتم تمييز نوعين من الأجهزة التي تمتص ضوء الشمس:

• بطاريات على المحولات الكهروضوئية. تمثل أنظمة عناصر أشباه الموصلات المتصلة بالسلسلة أو المتوازية. أنها توفر التيار لتشغيل المدافئ المنزلية.
• جامعي الطاقة الشمسية. ألواح بنظام أنابيب مملوءة بسائل التبريد: هواء أو خليط غير متجمد أو ماء. وهي تزود المبرد المسخن بالطاقة الشمسية بدائرة التسخين.

نحن نعتبر كل خيار على حدة.

الألواح الشمسية

تعمل البطارية الشمسية على تحويل الضوء الممتص إلى كهرباء. وتتكون من خلايا شمسية (غالبًا السيليكون) ، قادرة على استخراج التيار الكهربائي المباشر من الإشعاع الشمسي على الفور.

يمكن استخدام مثل هذا التركيب لضمان تشغيل معدات التدفئة الكهربائية. يجب توصيله بنظام تزويد الطاقة في المنزل.

تتراوح كفاءة تحويل الإشعاع الشمسي من هذا التركيب من 5 ٪ إلى 20 ٪ ، اعتمادًا على نوع جهاز المعالجة الشمسية. إنتاجية 1 م² بطارية شمسيه - 120 وات.

يبقى حساب عدد المربعات التي ستلزم لتلبية احتياجات أسرة معينة ، بناءً على حجم المنزل ومتطلبات الحرارة الفردية ومستوى عزل الهياكل.

من الأنسب وجود ألواح شمسية على سطح المنزل ، واختيار هذا المنحدر الجنوبي

للتدفئة ، يتم استخدام الألواح الشمسية بكفاءة أكبر في المناطق الجنوبية. عيبهم الرئيسي هو انخفاض الكفاءة في الغسق والطقس الغائم ، والافتقار التام للأداء في الليل.

لصنع بطارية شمسية بيديك ، ستحتاج أولاً إلى تجميع الإطار ، ولحام الخلايا الشمسية ، ثم وضع كل شيء بعناية واستخدام مانع التسرب.

لتصنيع الإطار يستخدم عوارض خشبية وزوايا ألومنيوم. كل هذا يتوقف على حجم التجميع ومكان تركيبه. الخلايا الشمسية - رقائق السيليكون - الجزء الأكثر استهلاكًا في التصميم. هم أحادي البلورية ومتعدد البلورات. الأولى أكثر تكلفة إلى حد ما ، ولكن إنتاجيتها أعلى بنسبة 5 ٪.

صنعها بنفسك أمر مستحيل. من الأفضل شراء المحولات الكهروضوئية مع الموصلات الملحومة.

يجب وضعها على قاعدة اللوح الليفي ، ثم تثبيتها في الإطار ، وإخراج الأسلاك من العناصر وملء جميع الثقوب بمادة مانعة للتسرب. دع الهيكل يجف جيدًا وتغطيته بغطاء زجاجي أو بلاستيك شفاف.

يتم وصف مخططات وطرق التثبيت لتوصيل الألواح الشمسية في هذه المقالة.

جامعي الطاقة الشمسية

طريقة مختلفة تمامًا لتحويل الضوء الممتص من جامعي. في قلب عملهم يوجد المبرد الذي يمر عبر الأنابيب.

اعتمادًا على التصميم ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المجمعات التي غالبًا ما تستخدم لبناء نظام التدفئة الشمسية:

• مسطح. بالوعة الحرارة - ممتصها مصنوع من الصفائح المعدنية ذات السطح الخارجي المسود. عند تسخينها ، تنقل الطاقة إلى سائل التبريد في نظام التسخين.
• فراغ جامع نظام نوع الفراغ صُنعت وفقًا لتصميم الترمس ، مما يجعل الحرارة التي تتلقاها من الشمس جيدة مرتين تقريبًا.
• محاور تم تجهيز الجهاز بجزء مرآة مقعرة مع مساحة سطح كبيرة ، مع تركيز ضوء الشمس على منطقة صغيرة من جهاز الامتصاص.

تم تجهيز أنظمة الطاقة الشمسية الأكثر شيوعًا في الحياة اليومية بنظام أنبوب مصنوع على شكل عناصر متصلة بالتوازي أو ملف. تمتلئ الأنابيب إما بالمياه الصناعية ، أو بمزيج من الماء بسائل أو هواء غير متجمد.

من خلال تصور الأجزاء الرئيسية للتركيبات الشمسية ، من الأسهل تحديد المكان الأفضل لترتيب هذه المكونات أو تلك (+)

يمكن استخدام تركيب الهواء كمصدر إضافي للتدفئة. إنها غير قادرة على توفير ملكية المنزل بالكامل بالحرارة ، بغض النظر عن منطقة موقعها. السمة الرئيسية لهذا النوع من النظام الشمسي هو الهواء ، الذي يعمل كمبرد.

تستخدم الأنظمة الأنبوبية بنشاط كبير للتدفئة على مدار السنة. يتم تسخين مانع التجمد أو خليط من التجمد تحت أشعة الشمس ، ثم يمر عبر أنابيب نقل الحرارة الداخلية ، ثم يرسل إلى خزان التخزين.

يتم تحفيز حركة السائل بواسطة المضخة ، والتي بفضلها تنتقل من الخزان إلى نظام التسخين. يبرد المبرد المسخن الجزء المبرد من السائل ، والذي سيعود مرة أخرى إلى المجمع ويسخن.

يعتمد مبدأ تشغيل النظام الشمسي المسطح على اختراق ضوء الشمس في اللوحة حيث يوجد ممتص الحرارة. يسخن ويشع الحرارة ، التي تنتقل إلى السائل المتداول عبر الأنابيب المعدنية (في معظم الأحيان ، النحاس).

ماذا يمكنك أن تبني بنفسك؟

يمكنك بناء نظام تسخين شمسي باستخدام جهاز تجميع من نوع الهواء بيديك. من الأفضل وضعه على الجدار الجنوبي للمبنى.

كلما كبرت مساحة الغرفة المدفأة ، زادت المساحة التي سيشغلها المجمع - ربما جدار المنزل بأكمله. أيضا ، يمكن بناء هذا النظام الشمسي في العلية.

عند التخطيط لتثبيت نظام تسخين الهواء في العلية ، يجب توخي الحذر لدعم وزن التركيب (+)

مجمع الطاقة الشمسية يقوم بتسخين كتلة الهواء - يؤدي وظائفه في التسخين بسبب تدفق الهواء الذي يمر داخل النظام. يدور المبرد من خلال الدائرة ، والتبريد ، ويدخل النظام مرة أخرى. يمكن أن يحدث تدفق الهواء بشكل طبيعي أو مع مروحة.

أما بالنسبة للمواد المستخدمة في صناعة مشعب الهواء ، فيمكنك هنا استخدام أدوات مرتجلة مختلفة. لا توجد قاعدة واحدة.

يحسن الحرفيون المنزليون هذا النوع من النظام الشمسي ، الذي يتم تجميعه في المنزل. يسعى شخص ما للحصول على خيار أرخص ، مع التضحية بالكفاءة ، بينما البعض الآخر - على العكس.

بعد التعامل مع العناصر الرئيسية لمشعب الهواء ، من الأسهل تحديد مكان تركيبه - السقف أو الجدار (+)

فكر في الطرق الرئيسية.

ميزات تركيب نظام شمسي أنبوبي

يمكن استخدام النظام الشمسي من النوع الأنبوبي للتدفئة في مناطق مختلفة. لا يعتمد على درجة الحرارة الخارجية. الشيء الرئيسي هو أن التثبيت يتلقى أكبر قدر من ضوء الشمس.

مضاد التجمد المستخدم كمبرد لا يتجمد عند درجات حرارة منخفضة. في أيام الشتاء الصافية ، تتجاوز كمية ضوء الشمس مقدار الضوء الذي يدخل في الصيف.

يتكون المجمع الشمسي الأنبوبي من نظام أنابيب فراغ شفافة مترابطة. تحتوي على مادة ذات نقطة غليان منخفضة. الغليان ، يتبخر ، ينقل حرارته إلى طرف النحاس ويتدفق إلى الأسفل ، حيث يتكرر كل شيء مرة أخرى.

يتم ملء الأنابيب المفرغة المصنوعة من الزجاج المقاوم بداخلها بمادة يمكن أن تغلي عند درجة حرارة منخفضة (+)

تمتص الأنابيب المفرغة ما يصل إلى 90٪ من جميع الأشعة الشمسية (المرئية والأشعة تحت الحمراء). يتم توفير الطاقة الشمسية ، التي يتم تحويلها إلى حرارة ، إلى سائل التبريد.تنقل هذه الطاقة بشكل أكبر من خلال النظام - إلى المبادل الحراري الموجود في خزان تخزين خاص.

ترجع حركة المبرد والماء من خلال أنظمة التدفئة إلى المضخات. من المهم أن الخزان لديه عزل حراري جيد. كقاعدة عامة ، هناك مبادلان حراريان: أحدهما متصل بسخان إضافي ، والثاني بالجامعات.

في المنازل التي تحتوي على هذا النوع من التركيبات الشمسية ، من المفيد أيضًا توصيل نظام التدفئة الأرضية. هذا يسمح لك بتسخين المبنى بشكل أكثر كفاءة.

أما بالنسبة لتركيب المجمعات الأنبوبية ، فيمكن تثبيتها بمفردها. الشيء الوحيد الذي يجب مراعاته هو زاوية العمل - يجب أن تكون 20 درجة على الأقل.

يتم وضع جامع أنبوبي شمسي على السطح ، واختيار الاتجاه الأكثر مشمسًا. من المهم عدم وجود ارتفاعات شاهقة في الجوار تعوق المرور الحر لأشعة الشمس.

لن يعمل على بناء تركيب فراغ بأيديكم - من المستحيل صنع أنابيب فراغ في المنزل. يتم ذلك عن طريق المصانع المتخصصة في إنتاج أنظمة الطاقة الشمسية الفراغية.

تركيب الطاقة الشمسية المسطحة

غالبًا ما يتم استخدام مجمّع شمسي مسطح للتدفئة.

لبناءه سوف تحتاج إلى:

• إطار معدني
• قاع قوي
• طبقة العزل الحراري
• طبقة امتصاص سوداء (الامتزاز) ؛
• غطاء شفاف - البلاستيك والزجاج.
• أنابيب سائلة (نحاس ، ألمنيوم).

يجب أن يكون التصميم مجهزًا بفوهات مدخل ومخرج ومضخة لتوزيع السوائل بكفاءة.

يمكنك تجميع تركيبات شمسية مسطحة بأيديكم. للقيام بذلك ، غالبًا ما تستخدم وسائل مرتجلة ، واختيار المواد أرخص كنظير (+)

يمكنك تركيب جامع مسطح في أي زاوية ، شرط أساسي للتنظيف من الثلج والغبار. إنه جيد بشكل خاص للمناخات الدافئة.

في موسم البرد ، لوحظ انخفاض الكفاءة وفقدان الحرارة العالية. مما يلقي بظلال من الشك على استخدام هذا النظام الشمسي وحده للتدفئة المناسبة. سيستخدم على النحو الأمثل لتركيب الطاقة الشمسية المسطحة مع نوع التدفئة بالغاز أو الكهرباء أو الوقود الصلب.

نحن نقدم لك قراءة مقالات حول التجميع محلي الصنع لأنظمة التدفئة الشمسية:

1. كيفية عمل جامع للطاقة الشمسية للتدفئة DIY - دليل خطوة بخطوة
2. كيفية صنع بطارية شمسية بيديك: طرق تجميع وتركيب لوحة شمسية

مرة أخرى حول النفعية

من المفيد استخدام الطاقة الشمسية بدلاً من الطاقة المعتادة للتدفئة. اعتمادًا على النوع المختار من النظام الشمسي ، يمكن أن يصل التوفير في استهلاك الحرارة المدفوعة إلى 100٪.

خيار لاستبدال كامل لنظام التدفئة هو استخدام الفتحات مع الأنابيب المفرغة. هذا مشروع مكلف إلى حد ما في المرحلة الأولية. في المستقبل ، يمكنه أن يضمن الاستقلال التام للطاقة ، بعد أن دفع لنفسه في غضون 6-8 سنوات.

براعة أساتذة المنزل لا تعرف حدودًا - يمكن تكييف خرطوم عادي كمتاهة لتداول السوائل داخل المجمع

عمر خدمة الطاقة الشمسية يصل إلى 25 سنة. إنها تتطلب القليل من الصيانة - التنظيف الدوري للأسطح من الثلج والغبار والحطام. أما بالنسبة للإصلاح ، فيمكن تنفيذه بمفرده. من العوائق الكبيرة أن جامعي الألواح الشمسية والألواح الشمسية "يخافون" من الأعاصير.

هذه التدفئة آمنة لسكان المنزل والبيئة. إنه مجاني تمامًا ولا يعتمد على سعر الصرف وأسعار الطاقة.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

سيوضح الفيديو عملية بناء بطارية شمسية بيديك:

المساعدة البصرية لبناء نظام تدفئة الهواء:

تكنولوجيا التصنيع DIY لتركيب الطاقة الشمسية المسطحة:

أثبتت المنشآت الشمسية أو أنظمة التدفئة الشمسية نفسها في جميع أنحاء العالم. تسمح لك بالحصول على الحرارة مجانًا ، مما يقلل من تكلفة دفع فواتير المرافق للتدفئة من 30 ٪.

من الممكن استبدال الطاقة بالطاقة الشمسية في نظام التدفئة الخاص بك. ميزة أخرى مهمة هي أنه يمكنك تجميع تركيب الطاقة الشمسية بيديك.

هل لديك مهارات عملية في تجميع أو تشغيل أنظمة التدفئة الشمسية؟ شارك معلوماتك ، واطرح أسئلة حول الموضوع وشارك في المناقشات. يقع نموذج التعليق أدناه.