태양열 패널로 개인 주택 난방 : 다이어그램 및 장치

대체 에너지원이 인기를 얻는 이유는 충분히 이해할 수 있습니다. 연료를 절약하고 환경 친화적인 생명 유지 시스템의 꿈을 실현할 수 있는 기회가 있기 때문입니다. 태양, 바람, 물의 에너지를 능숙하게 활용하면 평범한 시골집을 현대적인 에코하우스로 탈바꿈시킬 수 있습니다.

개인 주택에 태양열 난방 장치를 설치하는 방법을 알려 드리고 그것이 얼마나 수익성이 있는지 분석해 드리겠습니다. 일광 에너지 사용 문제를 철저하게 다루기 위해 실제 적용과 긍정적인 사용자 리뷰를 받은 모든 인기 옵션을 자세히 설명했습니다.

우리의 권장 사항을 고려하면 여름 별장이나 시골집에 효과적인 태양광 시스템을 구축할 수 있습니다. 어려운 자료를 더 쉽게 이해할 수 있도록 시각적 다이어그램, 일러스트레이션 및 비디오 튜토리얼을 통해 정보를 보완했습니다.

태양 에너지를 사용하는 방법

신청방법 천체의 에너지 혁신적인 기술에 속하지 않으며 태양열은 오랫동안 매우 성공적으로 사용되었습니다. 그러나 이는 주로 호주, 유럽의 일부 국가, 미국 및 남부 지역에 적용되며 일년 내내 대체 에너지를 얻을 수 있습니다.

일부 북부 지역에는 자연 방사선이 부족하여 추가 또는 백업 옵션으로 사용됩니다.

태양 광선과 에너지 생성 메커니즘 사이의 중개자는 태양 전지 패널 또는 수집기이며 목적과 디자인이 모두 다릅니다.

배터리는 태양 에너지를 축적하여 가정용 전기 제품에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 한쪽에는 광전지가 있고 다른 한쪽에는 잠금 장치가 있는 패널입니다. 배터리를 직접 실험하고 조립할 수 있지만 기성품을 구입하는 것이 더 쉽습니다. 선택의 폭이 상당히 넓습니다.

태양열 시스템(태양열 집열기)은 주택 난방 시스템의 일부입니다. 배터리와 같은 냉각수가 들어 있는 대형 단열 상자는 태양이나 지붕 경사면을 향한 돌출된 패널에 장착됩니다.

절대적으로 모든 북부 지역이 남부 지역보다 자연열을 훨씬 적게 받는다고 믿는 것은 실수입니다. 남쪽에 위치한 영국보다 추코트카나 캐나다 중부 지역에 맑은 날이 더 많다고 가정해 보세요.

효율성을 높이기 위해 패널은 추적 시스템과 유사한 동적 메커니즘에 배치되어 태양의 움직임에 따라 회전합니다. 에너지 변환 과정은 상자 내부에 위치한 튜브에서 발생합니다.

태양광 시스템과 태양광 패널의 주요 차이점은 전자는 냉각수를 가열하고 후자는 전기를 축적한다는 것입니다. 광전지를 사용하여 방을 가열하는 것이 가능하지만 설계 방식이 비합리적이며 일년에 맑은 날이 200일 이상인 지역에만 적합합니다.

보일러에 연결된 태양열 집열기와 기존 연료로 작동하는 백업 전력원(예: 가스 보일러)이 있는 난방 시스템의 다이어그램(+)

대체 난방 시스템의 장단점

태양열 난방 시스템의 장점은 많지 않지만 각각은 중요하며 개인 실험의 이유가 될 수 있습니다.

• 환경적 이점. 이는 주택 거주자와 주변 환경에 안전하고 전통적인 유형의 연료를 사용할 필요가 없는 깨끗한 열원입니다.
• 자치. 시스템 소유자는 에너지 가격과 해당 국가의 경제 상황으로부터 완전히 독립되어 있습니다.
• 경제적입니다. 전통적인 난방 시스템을 유지함으로써 온수 공급 비용을 절감할 수 있습니다.
• 공개 가용성. 태양광 시스템을 설치하려면 정부 당국의 허가가 필요하지 않습니다.

그러나 전체적인 그림을 망칠 수 있는 불쾌한 순간도 있습니다. 예를 들어, 시스템의 효율성을 결정하려면 최소 3년(충분한 태양 에너지가 있고 적극적으로 사용되는 경우)의 오랜 기간이 필요합니다.

태양광 모듈을 설치하는 것만으로도 많은 투자가 필요합니다. 가장 저렴한 실리콘 패널의 가격은 최소 2,200루블입니다. 조각당 및 첫 번째 범주의 다결정 6다이오드 요소 - 조각당 최대 17,000개. 30개 모듈의 비용을 계산하는 것은 매우 간단합니다. (+)

사용자는 다음과 같은 단점을 지적합니다.

• 시스템을 가동하는 데 필요한 장비의 높은 가격;
• 지리적 위치와 날씨에 따라 발생하는 열량의 직접적인 의존성;
• 가스 보일러와 같은 백업 소스의 필수 존재(실제로 태양광 시스템은 백업인 ​​경우가 많습니다).

더 큰 수익을 얻으려면 수집기의 서비스 가능성을 정기적으로 모니터링하고 잔해물을 청소하고 서리가 내리는 동안 얼음이 형성되지 않도록 보호해야 합니다. 온도가 종종 0°C 아래로 떨어지면 태양계 요소뿐만 아니라 집 전체의 추가 단열도 관리해야 합니다.

난방용 태양 에너지

에너지 저장형 태양전지의 주요 목적은 가정에 전기를 공급하는 것입니다. 다이어그램에 포함하려면 난방 시스템 장치 최적의 기능을 달성하려면 회로를 저장 탱크와 조립해야 합니다.

물이 가열되어 특정 온도에 도달하면 난방이 필요한 방 (거실, 욕실)의 파이프와 라디에이터가 채워집니다.

난방 라디에이터와 분배 지점(+)의 두 방향으로 난방 및 온수 공급을 구성하는 이중 회로 탱크를 갖춘 태양 에너지로 구동되는 시스템입니다.

태양광 패널의 설계 특징을 분석하고 난방 시스템에서의 잠재적인 역할을 결정해 보겠습니다.

광전지를 사용한 패널 작동 원리

태양광 패널에는 세 가지 일반적인 유형의 요소가 있습니다.

• 단결정. 이것은 인공적인 조건에서 성장한 결정에서 잘라낸 가장 순수한 실리콘의 얇은 웨이퍼입니다. 효율성이 약 17-18%인 가장 생산적인 품종입니다. 작동을 위한 최적 온도는 5°C ~ 25°C입니다.

• 다결정. 실리콘 용융물을 점진적으로 냉각시켜 얻은 웨이퍼로 제작됩니다. 생산 기술은 노동 집약적이지만 다결정으로 만든 광전지 소자의 효율은 12% 이하로 상당히 낮습니다.

• 무정형. 그들은 영화입니다. 증발 단계 방법으로 제조되며 그 결과 얇은 필름 형태의 실리콘이 유연한 폴리머 베이스에 증착됩니다. 가장 저렴한 생산 방식은 최대 7%로 추정되는 낮은 생산성과 결합됩니다.

북부 지역에 자율 난방 시스템을 설치하려면 가장 적합한 옵션이 고려됩니다. 광전지, 단결정 요소로 조립됩니다. 그러나 비정질 모듈을 갖춘 배터리는 설치가 더 쉽고 실제로 베이스가 필요하지 않으며 훨씬 저렴합니다.

단결정 모듈은 모듈로 결합된 직렬 연결된 요소로 구성됩니다. 여러 모듈이 태양전지를 구성합니다.태양광발전 시스템의 어두운 표면은 태양광선 흡수를 최적화합니다.

외부 요소의 임무는 태양 광선을 흡수하고 변형하는 것입니다. 방출된 에너지는 더 멀리 이동하여 저장 탱크에 집중됩니다. 작은 요소는 약 100-250W를 생산하고 25-30m²의 조립식 패널은 작은 집에 전기를 공급합니다. 난방 시스템을 설치하려면 2~3배 더 많은 에너지가 필요합니다.

인버터는 가정용 전기 제품 및 램프의 작동에 교류가 필요하기 때문에 태양광 "생산"에서 직류를 전기로 변환하는 역할을 합니다.

난방 시스템에 대해 구체적으로 말하면 물을 가열하는 전기 보일러도 교류로 작동합니다. 밤에 집에 빛을 제공하려면 주간 공급품을 저장하는 배터리가 필요합니다.

인버터 모듈은 지속적인 제어가 필요하지 않고 자동 모드(+)로 작동하지만 유지 관리가 편리한 곳에 설치됩니다.

광전지 사용의 효율성

구매가 가장 쉬움 태양열 수집기 수년에 걸쳐 입증된 간단한 계획 중 하나를 적용하십시오. 그러나 때로는 상황에 따라 자신의 조건이 결정되기도 합니다. 당신이 훌륭하게 작동하는 태양열 발전기 시스템을 가지고 있지만 지금은 집에 전기를 공급하고 온수를 공급하는 역할만 한다고 가정해 보겠습니다.

새로운 장비를 구입하는 것은 수익성이 없다는 것이 분명하므로 일정 수의 광전 변환기를 구입하여 전력을 늘리는 것이 더 쉽습니다. 예산 옵션 - 생산성이 최대 23-25%인 실리콘 패널.

전류원에는 전기로 작동하는 가열 장치를 연결해야 합니다.보편적인 옵션은 배전 배선이 장착된 보일러입니다.

폴리머 필름 요소는 실리콘 단결정 및 다결정 유사체보다 러시아 시장에서 훨씬 덜 일반적입니다. 설치가 쉽지만 효율이 6%에 불과합니다.

전기 공급이 제대로 이루어지면 온수 공급과 난방 모두에 충분할 것입니다. 집에 열이 완전히 공급되는 예가 있습니다. 거의 완전히 패널로 덮인 지붕으로 알아볼 수 있습니다.

때로는 지붕 면적이 충분하지 않은 경우 특별한 독립형 구조물을 세워야 하는 경우도 있습니다. 전력을 높이려면 추가 여유 공간이 필요하다는 것이 밝혀졌습니다.

아무리 주의 깊게 계산하더라도 위치 에너지의 정확한 양을 결정하고 효과적이고 잘 작동하는 시스템을 신속하게 만드는 데 도움이 되지 않습니다. 사실 실제로 장애물이 발생하며 그 모양을 예측하기가 매우 어렵습니다.

다음은 몇 가지 요인입니다.

• 날씨의 불일치. 남부 지역에서도 정확한 맑은 날 수는 알려져 있지 않습니다. 북부 지역에서는 그 수를 확실하게 예측하는 것이 거의 불가능합니다.
• 전기 수신이 불규칙합니다. 예를 들어, 북부 지역에서는 겨울에 일광 시간이 짧기 때문에 많은 재활용 태양 에너지가 조명에 소비됩니다. 또한 겨울에는 일사량의 강도가 크게 감소합니다.
• 주기적 고장. 모든 기술 시스템과 마찬가지로 태양광 패널은 개별 요소, 계약 연결, 보호 표면 등의 손상으로 인해 때때로 실패할 수 있습니다.

결과적으로 일정 기간이 지나야, 적어도 1년이 지나야 효과를 알 수 있다. 광전지 또는 배터리 수를 늘리고, 주택의 추가 단열을 고려하고, 난방 면적을 줄여야 할 수도 있습니다. 독일 북부 지역에서는 돈을 절약하기 위해 침실에 난방을 전혀 하지 않는 경우가 많다고 가정해 보겠습니다.

설치된 광전지의 유지 관리에는 특별한 기술이 필요하지 않으며 정기적인 청소로 구성됩니다. 겨울에는 눈, 따뜻한 기간에는 잔해 제거, 호스의 물로 유리 표면 세척

가정용 발전소 설치 다이어그램

가장 쉬운 방법 태양광 발전기 설치 – 시스템 구성 요소를 판매하고 설치 서비스를 제공하는 회사에 문의합니다. 장점 - 개별 특성, 모든 제품 및 설치에 대한 보증, 마이너스 높은 비용을 고려한 전문 프로젝트입니다.

관련 경험이 있으면 개인 주택 난방용 태양열 패널이 있는 미니 발전소를 독립적으로 조립할 수 있습니다.

가장 효과적인 것은 광전지를 사용하여 에너지를 생성하고 물을 가열하기 위한 수집기를 사용하며 추가 풍력 발전기를 설치하는 대기-태양광 시스템 설계를 위한 하이브리드 방식으로 간주됩니다. 예비 연료원으로 교체 가능 (+)

난방 시스템 조립에 필요한 모든 부품은 전문 매장에서 판매됩니다.

다음 구성 요소를 구입해야 합니다.

• 실리콘 또는 필름 태양광 모듈 세트;
• 에너지를 저장하는 재충전 가능한 배터리;
• 배터리의 충전 및 방전 과정을 조절하는 충전 컨트롤러;
• 직류를 교류로 변환하는 인버터;
• 연결 케이블 세트입니다.

배터리는 브랜드, 용량, 심지어 배치까지 고려하여 동일하고 3~4일 동안 에너지를 저장할 수 있는 것이 바람직합니다. 작동 기간은 실내 온도에 따라 달라집니다. 추운 환경에서는 빠르게 방전됩니다. 일일 소비량이 2400Wh인 경우 총 용량이 최소 1000Ah인 배터리가 필요합니다.

자동차 배터리를 사용할 때 최대 효율은 70-75%(사용 수명 - 3년)이며, 태양광 시스템용 특수 장치는 최대 85%(사용 수명 - 10년)의 최고 성능을 갖는다는 점을 기억하십시오. 저장 및 변환 중에 일부 에너지가 손실됩니다.

정현파에 의해 생성된 전류의 품질 태양광 시스템용 인버터, 중앙 집중식 네트워크의 현재 지표보다 높습니다. 장비의 특별한 특징은 가전 제품의 기능을 중단하지 않고 12V에서 220V로 전환되는 전압 위상의 동기화입니다.

인버터 전력 – 250W ~ 6000W 이상. 여러 장치를 병렬로 연결하여 출력 전력을 높일 수 있습니다. 예를 들어 3 x 3000W = 9000W(+)

태양광 시스템의 모든 요소를 ​​설치한 후에는 물을 가열하는 전기 탱크를 인버터에 연결하고 탱크, 즉 가열 파이프라인에 연결해야 합니다.

콜렉터 가열 시스템

태양광 모듈 대신 태양열 복사의 영향으로 물이 가열되는 외부 설치물인 수집기를 설치하면 최고의 효율성과 수익을 얻을 수 있습니다. 이러한 시스템은 다른 장치에 의한 냉각수 가열이 필요하지 않기 때문에 더 논리적이고 자연스럽습니다.

평면형과 관형이라는 두 가지 주요 장치 유형의 설계와 작동 원리를 고려해 보겠습니다.

자체 생산을 위한 플랫 버전

평면 설치의 디자인은 매우 간단하여 숙련된 장인이 손으로 수공예품을 조립하고 전문 매장에서 일부 부품을 구입하고 일부는 스크랩 자재로 구성합니다.

강철 또는 알루미늄 절연 상자 내부에는 태양열을 흡수하는 판이 있습니다. 대부분 검정색 크롬 층으로 코팅되어 있습니다. 열 흡수 장치는 밀봉된 투명 덮개로 상단을 보호합니다.

물의 가열은 뱀 안에 놓여 있고 판에 연결된 튜브에서 발생합니다. 물이나 부동액은 입구 파이프를 통해 상자로 들어가고 튜브에서 가열되어 출구-출구 파이프로 이동합니다.

커버의 빛 투과율은 내구성이 뛰어난 강화 유리 또는 플라스틱(예: 폴리카보네이트)과 같은 투명한 소재를 사용하여 설명됩니다. 태양광선이 반사되는 것을 방지하기 위해 유리나 플라스틱 표면을 무광택(+)으로 처리하였습니다.

연결에는 단일 파이프와 이중 파이프의 두 가지 유형이 있으며 선택에 근본적인 차이는 없습니다. 그러나 냉각수가 수집기에 공급되는 방식에는 중력 또는 펌프 사용과 같은 큰 차이가 있습니다. 첫 번째 옵션은 물 이동 속도가 느리기 때문에 효과적이지 않은 것으로 간주되며 가열 원리에 따라 여름 샤워 용기와 유사합니다.

두 번째 옵션의 기능은 냉각수를 강제로 공급하는 순환 펌프의 연결로 인해 발생합니다. 펌핑 장비를 작동하기 위한 에너지원은 태양열 발전 시스템일 수 있습니다.

태양열 집열기에 의해 가열될 때 냉각수의 온도는 45-60 ºС에 도달하고 출구에서 최대 값은 35-40 ºС입니다. 난방 시스템의 효율성을 높이기 위해 라디에이터(+)와 함께 "따뜻한 바닥"을 사용합니다.

관형 수집기 - 북부 지역을 위한 솔루션

일반적인 작동 원리는 평면 아날로그의 기능과 유사하지만 한 가지 차이점이 있습니다. 냉각수가 포함된 열 교환 튜브는 유리 플라스크 내부에 있습니다. 튜브 자체는 한쪽이 밀봉되어 외관상 깃털과 유사한 깃털일 수도 있고, 서로 삽입되어 양쪽이 밀봉된 동축(진공)일 수도 있습니다.

열교환기도 다릅니다.

• 태양에너지를 열에너지로 변환하는 시스템 Heat-pipe;
• 일반 U형 냉각수 이송 튜브.

두 번째 유형의 열 교환기는 더 효율적인 것으로 간주되지만 수리 비용으로 인해 충분히 대중적이지 않습니다. 하나의 튜브가 고장 나면 전체 섹션을 교체해야 합니다.

히트파이프는 전체 세그먼트의 일부가 아니므로 2~3분 안에 교체할 ​​수 있습니다. 고장난 동축 요소는 간단히 플러그를 제거하고 손상된 채널을 교체하여 수리할 수 있습니다.

진공관 내부의 순환 가열 과정을 설명하는 다이어그램: 태양열의 영향으로 차가운 액체가 가열되고 증발하여 차가운 냉각수의 다음 부분으로 이동합니다(+).

다양한 유형의 수집기의 기술적 특성을 분석하고 사용 경험을 요약 한 결과 남부 지역에는 평판 수집기가 더 적합하고 북부 지역에는 관형 수집기가 더 적합하다고 결정했습니다. 히트파이프 시스템을 사용한 설치는 특히 가혹한 기후에서 그 성능이 입증되었습니다.흐린 날이나 밤에도 난방 능력을 갖고 있어 최소한의 햇빛을 “먹이”는 역할을 합니다.

태양열 집열기를 보일러 장비에 연결하기 위한 표준 다이어그램 샘플: 펌핑 스테이션은 물을 순환시키고 컨트롤러는 가열 과정을 조절합니다.

생산성을 높이는 방법

일반적으로 개인 주택 소유자는 소수의 태양광 모듈을 실험한 후 더 나아가 다양한 방법으로 시스템을 개선합니다.

가장 쉬운 방법은 관련 모듈 수를 늘려서 이를 수용할 수 있는 추가 공간을 확보하고 더 강력한 관련 장비를 구입하는 것입니다.

여유 공간이 부족하면 어떻게 해야 하나요? 다음은 태양열 발전소(광전지 또는 수집기 포함)의 효율성을 높이기 위한 몇 가지 권장 사항입니다.

• 모듈 방향 변경. 태양의 위치를 ​​기준으로 요소를 이동합니다. 간단히 말해서, 대부분의 패널을 남쪽에 설치하는 것입니다. 낮 시간이 긴 동안에는 동쪽과 서쪽을 향한 표면을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

• 기울기 각도 조정. 제조업체는 일반적으로 가장 바람직한 각도(예: 45°)를 표시하지만 때로는 설치 중에 지리적 위도를 고려하여 조정이 필요한 경우도 있습니다.

• 설치 위치를 올바르게 선택하십시오. 지붕은 가장 높은 평면이고 다른 물체(예: 정원수)에 의해 가려지지 않기 때문에 적합합니다. 그러나 회전하는 태양 추적 장치와 같은 훨씬 더 적합한 영역이 있습니다.

요소가 태양 광선에 수직으로 배치되면 시스템이 더 효율적으로 작동하지만 안정된 표면(예: 지붕)에서는 짧은 시간 동안만 가능합니다. 이를 증가시키기 위해 실용적인 추적 장치가 발명되었습니다.

추적 메커니즘은 태양을 따라 평면을 회전하는 동적 플랫폼입니다. 덕분에 발전기 생산성은 여름에는 약 35~40%, 겨울에는 10~12% 정도 증가합니다.

추적 장치의 가장 큰 단점은 비용이 높다는 것입니다. 어떤 경우에는 성과가 없기 때문에 쓸모없는 메커니즘에 투자할 필요가 없습니다.

시간이 지남에 따라 비용이 정당화될 수 있는 최소 개수는 8개 패널인 것으로 추정됩니다. 3~4개의 모듈을 사용할 수 있지만 한 가지 조건에서는 배터리를 우회하고 워터 펌프에 직접 연결되는 경우입니다.

얼마 전 Tesla Motors는 새로운 유형의 지붕 제작을 발표했습니다. 태양 전지 패널. Elon Musk는 개조된 지붕이 컬렉터나 모듈이 설치된 기존 지붕보다 저렴할 것이라고 말했습니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

주제별 비디오는 가정용 태양광 발전소의 설계를 더 잘 상상하는 데 도움이 되며 장비 설치의 몇 가지 비밀을 공개합니다.

비디오 #1. 태양광 패널 및 충전 컨트롤러에 대해 사용 가능한 기술 정보:

비디오 #2. 모스크바 지역에서 태양광 패널을 사용한 유용한 경험:

비디오 #3. 완전히 독립적으로 조립되어 온수 공급과 주택 난방을 모두 제공하는 성공적으로 작동하는 태양열 스테이션의 예:

보시다시피, 태양열 난방 시스템은 스스로 구현할 수 있는 매우 실제적인 현상입니다. 에너지를 얻는 대체 방법 분야는 지속적으로 발전하고 있으며 아마도 내일 새로운 발견에 대해 듣게 될 것입니다.

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