Solvärmesystem: genomgång av tekniker för uppvärmning med solfångare

Frågan om att hitta alternativa värmekällor blir allt mer aktuell. Detta underlättas av stigande priser på gas, kol och olja. Ett mycket lovande område är solvärmesystem, som effektivt kan värma upp utrymmen under många år.

Funderar du på att installera ett solfångarsystem men har tvivel och frågor? Vi hjälper dig att förstå när det är lämpligt att använda solenergi för uppvärmning, och beskriver möjliga alternativ för att ordna värmen. Dessutom erbjuder vi instruktioner för att bygga egna solfångarsystem – platt och rörformig kollektor.

Solenergi – en alternativ värmekälla

Idén att använda solenergi för uppvärmning är inte ny. Dessutom har dess lämplighet bevisats av amerikaner, kineser, spanjorer, israeler och japaner.

Marknaden svämmar över av erbjudanden om olika anläggningar för omvandling av solenergi och dess vidare användning för hushållsbehov.

Solfångarsystem används aktivt som primär värmekälla i många länder världen över. På våra breddgrader används det fortfarande som komplement till värmesystemet.

Kostnaden för systemen beror på typ, yta och material som används vid tillverkningen. År efter år ser man en stadig tendens till sjunkande priser för alla typer av solanläggningar – solfångarsystem.

Detta gör dem mer tillgängliga för breda befolkningsgrupper. Det är bara det att inte alla som önskar är redo att göra ett sådant köp än.

Men om man vill kan man bygga ett effektivt solvärmesystem själv och spendera betydligt mindre pengar.

Det vanliga värmesystemet, som har fungerat utmärkt i många år, blir allt dyrare. Orsaken är den globala prisökningen på energiresurser över hela världen. En naturlig önskan som husägaren får är att spara på uppvärmningen, som äter upp en betydande del av familjens budget.

Så ett solvärmesystem kan fullt ut ersätta ett traditionellt fastbränsle-, gas- eller annat system. Allt beror på typen och storleken av utrymmet där det ska användas.

Ett alternativ som passar för en spannmålslager duger inte för ett bostadshus, och ett system som tillgodoser behoven för ett sommarhus klarar inte av uppvärmningen av en 2-våningsvilla.

En fullständig ersättning av traditionell uppvärmning med sol är ibland problematisk. Ägaren är orolig för att systemet inte klarar av det eller att det fysiskt inte finns tillräckligt med plats för att montera det antal paneler som behövs.

Därför använder man ofta ett kombinerat värmesystem, utan att helt avstå från den installerade gas- (el- eller annan) utrustningen. Ersättningsgraden av traditionell uppvärmning med sol kan nå upp till 90%.

Dessutom har antalet soldagar per år i området där bostaden ligger stor betydelse. Medeltemperaturen per dygn är inte lika viktig. Många installationer absorberar ljus effektivt under frostiga vinterdagar (solfångare som använder frostskyddsmedel som värmebärare).

Förutom uppvärmning kan en solinstallation förse bostaden med varmvatten och elektricitet.

Var en solfångaranläggning är mest effektiv

När det gäller att ersätta uppvärmning med en solinstallation måste man ta hänsyn till ett antal faktorer som påverkar dess effektivitet.

För det första måste du välja rätt typ av solsystem. I denna fråga bör du ta hänsyn till rummets yta och dess syfte. Oftast är det ett privat hus där en familj på 4-5 personer bor.

För det andra, beräkna noggrant värmebehoven baserat på maximal förbrukning under den kalla årstiden. Jämför dessa siffror med mängden energi som produceras av 1 kvm solinstallation. Sedan återstår att beräkna arean på solanläggningen som klarar av att värma upp det specifika rummet.

Det erhållna värdet blir den avgörande faktorn när man bestämmer var systemet ska placeras. Vanligtvis föredrar husägare att använda taket eller husets vägg. Sällan använder man tomten eller garagetaket. Ibland bygger man speciella stativ för installationen.

Konstruktion av speciella stativ för montering av solsystem gör det möjligt att placera dem så bekvämt som möjligt på tomtmarken

Det är viktigt att inget hindrar solstrålarnas fria inträngning på den ljusabsorberande ytan. Välj en södra, sydöstra eller sydvästra vägg eller en del av taket.

När du bestämt var solpanelerna ska placeras, måste du förbereda bostaden i förväg:

• Frigör utrymme. Hugg ner överflödiga växter om de är i vägen.
• Förstärk taket. Här måste man komma ihåg vilken vikt den planerade konstruktionen kommer att ha.
• Isolera byggnaden ytterligare. Det är ju meningslöst att värma upp gatan.

För det tredje måste du besluta: köpa eller bygga värmesystemet själv. Allt beror på dina ekonomiska möjligheter och din vilja att lägga tid på att tillverka konstruktionen.

Om du väljer det andra alternativet måste du förstå hur det önskade systemet fungerar för att kunna montera allt korrekt.

Möjliga alternativ för soluppvärmning

Alternativen för att bygga ett solvärmesystem beror helt på hushållsägarens önskemål:

• Användning av fabrikstillverkade produkter. Köp av färdiga solfångare med egen installation och montering.
• Bygga ett pilotprojekt. Det behövs för att testa effekten av att använda systemet för att senare göra exakta beräkningar.
• Självständigt utförande av hela arbetscykeln. Beräkning, design, bygga ett solsystem från grunden, och dess installation.

Alternativ 1. Innebär att välja rätt plats för solinstallationerna, eftersom effektiviteten av deras användning beror på detta. För montering krävs också speciella färdigheter.

Du behöver inte beräkna antalet paneler – det räcker med att framföra alla dina önskemål till utrustningsleverantören. Du måste också svara på förtydligande frågor från cheferna – sedan kommer valet av optimalt antal paneler (solfångare) att ske utan några som helst svårigheter.

För att montera en solanläggning själv på taket behöver du åtminstone en medhjälpare. Det går inte att klara av ett sådant arbete ensam.

Alternativ 2 – att bygga ett pilotprojekt. Det blir en optimal lösning för tveksamma personer. Det är ju svårt att omedelbart fatta ett slutgiltigt beslut om att byta värmesystem. Att bygga en solfångare (luft- eller vattenbaserad) i liten storlek och testa den 'i praktiken' blir en nyttig erfarenhet.

När du har utvärderat de faktiska tillverkningskostnaderna, jämfört dem med marknadsvärdet på liknande system och beräknat besparingarna från användning i hushållet, blir det enkelt att fatta ett ansvarsfullt beslut.

Alternativ nr 3 – valet för riktiga mästare.

För fullvärdig uppvärmning av objektet krävs ett enormt arbete:

• Beräkna den nödvändiga arean för solvärmesystemet.
• Bestäm platsen för framtida installation, förstärk den.
• Isolera bostaden ytterligare.
• Inhandla alla komponenter för att bygga systemet.
• Bygg en solpanel.
• Installera det byggda systemet med hänsyn till de grundläggande kraven – lutningsvinkeln i förhållande till solstrålarnas infallsvinkel.

Att genomföra hela arbetscykeln för att installera systemet kan inte kallas enkelt, men processen är extremt spännande. Dessutom kan du spara en ganska rejäl summa.

När du väljer en typ av uppvärmning som använder solenergi bör du avgöra om den även ska användas för att värma vatten och generera el (klicka för att förstora)

Typer av anläggningar för solenergiomvandling

Beroende på arbetsprincipen urskiljs två typer av enheter som absorberar solljus:

• Batterier med fotovoltaiska omvandlare. De består av system med serie- eller parallellkopplade halvledarelement. De levererar ström för att driva hushållsvärmare.
• Solpaneler. Paneler med ett system av rör fyllda med värmebärare: luft, frostskyddsblandning eller vatten. De levererar den soluppvärmda värmebäraren till värmekretsen.

Låt oss titta på varje alternativ separat.

Solpaneler

En solpanel omvandlar det absorberade ljuset till elektricitet. Den består av fotoceller (oftast kisel) som kan extrahera likström direkt från solstrålningen.

En sådan anläggning kan användas för att driva elektrisk värmeutrustning. Den måste anslutas till bostadens elförsörjningssystem.

Effektiviteten hos denna anläggning för omvandling av solstrålning är 5–20 % beroende på typen av enhet som bearbetar solstrålningen. Prestandan för 1 m² solcell är 120 W.

Återstår att räkna ut hur många kvadratmeter yta som behövs för att täcka behoven för ett specifikt hushåll, baserat på bostadens storlek, individuella värmebehov och isoleringsnivå.

Det är mest praktiskt att placera solcellerna på husets tak, och välja den södra sidan för detta.

För uppvärmning är solceller mest effektiva i södra regioner. Deras främsta nackdel är minskad effektivitet i skymning och molnigt väder, och fullständig brist på funktion under natten.

För att bygga en solcell själv behöver man först montera ramen, löda fast solcellerna, sedan lägga allt försiktigt och använda tätningsmedel.

För att tillverka ramen använder man träribbor och aluminiumvinklar. Allt beror på storleken på den monterade konstruktionen och dess installationsplats. Solceller – kiselplattor – är den dyraste delen av konstruktionen. De finns i monokristallina och polykristallina varianter. De förra är något dyrare, men har också 5 % högre prestanda.

Att tillverka dem själv är omöjligt. Det är bättre att köpa fotovoltaiska omvandlare med redan lödda ledare.

De ska placeras på en bas av träfiberboard, sedan fästas i ramen, ledningarna från elementen ska dras ut och alla hål fyllas med tätningsmedel. Låt konstruktionen torka ordentligt och täck med ett lock av glas eller genomskinlig plast.

Monteringsscheman och anslutningsmetoder för solceller beskrivs i denna artikel.

Solfångare

En principiellt annorlunda metod för omvandling av absorberat ljus hos solfångare. Grunden i deras funktion är en värmebärare som passerar genom rör.

Beroende på konstruktionen kan man urskilja tre huvudtyper av solfångare som oftast används för att bygga ett solvärmesystem:

• Plana. Värmeupptagaren – absorbatorn är gjord av plåt med en svärtad yta. När den värms upp överför den energi till värmebäraren i värmesystemet.
• Vakuum. En vakuumtyp av solfångarsystem är konstruerad enligt termosprincipen, vilket gör att den bevarar solvärmen nästan dubbelt så bra.
• Koncentratorer. Anordningen är utrustad med en konkav spegeldel med stor yta som fokuserar solljuset på en liten yta av absorbatorn.

De vanligaste solvärmeanläggningarna i hushåll är utrustade med ett rörsystem som är utfört som parallellkopplade element eller som en serpentin. Rören fylls antingen med tekniskt vatten eller med en blandning av vatten och frostskyddsvätska eller luft.

När man visualiserat huvuddelarna av solvärmeanläggningen blir det lättare att bestämma var man bäst placerar de olika komponenterna (+)

En luftvärmeanläggning kan användas som en extra värmekälla. Den kan inte helt förse ett hushåll med värme oavsett var det är beläget. Huvudfunktionen för denna typ av solvärmeanläggning är att luften fungerar som värmebärare.

Rörsystem används ganska aktivt för uppvärmning året runt. Frostskyddsmedel eller en blandning av frostskyddsmedel värms upp av solstrålarna, passerar sedan genom de interna värmeväxlarrören och leds därefter till en ackumulatortank.

Vätskans rörelse stimuleras av en pump, så att den flyttas från tanken till värmesystemet. Den uppvärmda värmebäraren tränger undan den avkylda delen av vätskan, som sedan måste återvända till solfångaren och värmas upp igen.

Funktionsprincipen för ett platt solvärmesystem bygger på att solljuset tränger in i panelen där värmeabsorbatorn finns. Den värms upp och avger värme som överförs till vätskan som cirkulerar i metallrör (oftast kopparrör).

Vad du kan bygga själv

Du kan bygga ett solvärmesystem med en luftsolfångare själv. Det är bäst att placera det på byggnadens södra vägg.

Ju större yta det uppvärmda rummet har, desto större yta kommer solfångaren att täcka – kanske hela husväggen. Du kan också bygga denna solvärmeanläggning på vinden.

Om du planerar att installera ett luftvärmesystem på vinden måste du se till att den tål installationens vikt (+)

Solvärmeväxlare som värmer luftmassan – utför sina värmefunktioner med hjälp av luftflöden som passerar genom systemet. Värmebäraren cirkulerar i kretsen, kyls ner och återvänder till systemet. Luftflödena kan ske naturligt eller med hjälp av en fläkt.

När det gäller material för tillverkning av luftkollektorn kan man använda olika tillgängliga medel. Det finns ingen enhetlig regel.

Hemmafixare förbättrar denna typ av solvärmesystem som byggs hemma. Vissa strävar efter en billigare variant och offrar effektivitet, andra gör tvärtom.

När man har förstått de grundläggande delarna av luftkollektorn blir det lättare att besluta om dess monteringsplats – tak eller vägg (+)

Låt oss titta på de grundläggande metoderna.

Installation av rörformigt solfångarsystem

Rörformigt solvärmesystem för uppvärmning kan användas i olika regioner. Det är oberoende av yttre temperatur. Huvudsaken är att installationen får maximal mängd solstrålning.

Kylvätskan som används som värmebärare fryser inte vid låga temperaturer. Klara vinterdagar överstiger mängden solljus den mängd som kommer på sommaren.

Rörformig solfångare består av ett system av genomskinliga vakuumrör som är sammankopplade. De innehåller ett ämne med låg kokpunkt. När det kokar avdunstar det, överför sin värme till en kopparspets och rinner ner, där allt upprepas.

Vakuumrör tillverkade av eldfast glas är fyllda med ett ämne som kan koka vid låg temperatur (+)

Vakuumrören absorberar upp till 90% av all solstrålning (synlig och infraröd). Solenergin, omvandlad till värmeenergi, överförs till värmebäraren. Denna överför energin vidare i systemet till värmeväxlaren som finns i en speciell ackumulatortank.

Värmebärarens och vattnets rörelse i värmesystemet sker med hjälp av pumpar. Det är viktigt att tanken har god värmeisolering. Det finns vanligtvis två värmeväxlare: den ena ansluts till en extra värmare, den andra till kollektorerna.

I hus med denna typ av solvärmeanläggning är det fördelaktigt att även ansluta ett golvvärmesystem. Detta gör det möjligt att värma byggnaden mer effektivt.

När det gäller installation av rörformiga kollektorer kan man göra det själv. Det enda är att man måste ta hänsyn till arbetsvinkeln – den bör vara minst 20°.

Rörformig solfångare placeras på taket, med val av den mest soliga riktningen. Det är viktigt att det inte finns höga byggnader i närheten som hindrar fritt inträngande solljus.

Det går inte att bygga en vakuumanläggning själv – det är omöjligt att tillverka vakuumrör hemma. Det görs av fabriker som specialiserar sig på produktion av vakuumsolsystem.

Platt solfångaranläggning

Ofta används en platt solfångare för uppvärmning.

För att bygga den behövs:

• metallram;
• hållbar botten;
• ett lager av värmeisolering;
• ett lager av svart solstrålningsabsorbent (adsorber);
• genomskinligt lock – plast, glas;
• rör för vätska (koppar, aluminium).

Konstruktionen måste utrustas med in- och utloppsrör samt en pump för effektiv vätskecirkulation.

Det går att bygga en platt solfångare själv. För detta använder man ofta tillgängliga medel och väljer billigare material som alternativ (+)

En platt solfångare kan installeras i vilken vinkel som helst, men ett obligatoriskt villkor är att rengöra den från snö och damm. Den är särskilt bra för varmt klimat.

Under den kalla årstiden observeras låg prestanda och höga värmeförluster. Detta ifrågasätter användningen av endast detta solsystem för full uppvärmning. Optimalt är att använda en platt solfångare tillsammans med gas-, el- eller fastbränsleuppvärmning.

Vi föreslår att du läser artiklar om hemmabyggda solvärmesystem:

1. Hur man gör en solfångare för uppvärmning själv – steg-för-steg guide
2. Så bygger du en solpanel själv: metoder för montering och installation

Än en gång om lämpligheten

Det är lönsamt att använda solenergi för uppvärmning istället för vanliga energikällor. Beroende på vilken typ av solsystem som väljs kan besparingarna på betalvärmen uppgå till 100%.

Ett alternativ för fullständig ersättning av värmesystemet är att använda solfångare med vakuumrör. Detta är ett ganska kostsamt projekt i början. I framtiden kan det garantera full energioberoende och betala sig på 6-8 år.

Hemmamästarnas uppfinningsrikedom känner inga gränser – som en labyrint för vätskecirkulation inuti solfångaren kan en vanlig slang användas

Livslängden för solsystem är upp till 25 år. De kräver lite underhåll – periodisk rengöring av ytor från snö, damm, skräp. När det gäller reparationer kan de utföras på egen hand. En betydande nackdel är att platta solfångare och solpaneler "är rädda för" orkaner.

En sådan uppvärmning är säker för husets invånare och miljön. Den är helt gratis och oberoende av valutakurser och energipriser.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon visar processen för att själv bygga en solpanel:

En pedagogisk guide för att bygga ett luftvärme system:

Teknik för att tillverka en platt solfångare själv:

Solvärmeanläggningar eller solvärmesystem har visat sig väl över hela världen. De gör det möjligt att få värme gratis och minska kostnaderna för uppvärmning med upp till 30%.

Det är möjligt att helt ersätta energi med solenergi i ditt värmesystem. En annan stor fördel är att du kan bygga solvärmeanläggningen själv.

Har du praktiska erfarenheter av att bygga eller använda solvärmesystem? Dela med dig av dina kunskaper, ställ frågor om ämnet och delta i diskussionerna. Kommentarsformuläret finns nedan.