家庭太陽能發電廠的運行原理
太陽能發電廠是一個由面板、逆變器、電池和控制器組成的系統。太陽能電池板將輻射能轉化為電能（如上所述）。直流電進入控制器，控制器將電流分配給消費者（例如，計算機或照明設備）。逆變器將直流電轉換為交流電並為大多數家用電器供電。電池儲存的能量可以在晚上使用。
視頻說明
一個很好的計算示例，顯示需要多少面板來提供自主電源，請參閱此視頻：
太陽能如何用於產生熱量
太陽能係統用於熱水和家庭供暖。即使在供暖季節結束時，他們也可以提供熱量（應業主的要求），並免費為房屋提供熱水。最簡單的設備是安裝在房屋屋頂上的金屬板。它們積累能量和溫水，這些水通過隱藏在它們下面的管道循環。所有太陽系的運作都基於這一原理，儘管它們在結構上可能彼此不同。
太陽能集熱器包括：
- 儲存罐;
- 加油站;
- 控制器
- 管道；
- 配件。
根據結構類型，平板和真空收集器是有區別的。在前者中，底部覆蓋有隔熱材料，液體通過玻璃管循環。真空收集器非常高效，因為熱損失保持在最低限度。這種類型的集熱器不僅提供私人住宅的太陽能加熱 - 方便將其用於熱水系統和加熱池。
太陽能集熱器的工作原理
受歡迎的太陽能電池板製造商
大多數情況下，英利綠色能源和尚德電力公司的產品都在貨架上。HiminSolar 面板（中國）也很受歡迎。他們的太陽能電池板即使在雨天也能發電。
太陽能電池的生產也由國內製造商建立。以下公司這樣做：
- 新切博克薩爾斯克的 Hevel LLC；
- 澤列諾格勒的“電信-STV”；
- 莫斯科的 Sun Shines（自主照明系統有限責任公司）；
- JSC“梁贊金屬陶瓷設備廠”；
- CJSC“Termotron-zavod”等。
您總能找到價格合適的選擇。例如，在莫斯科為家庭購買太陽能電池板，成本從 21,000 到 2,000,000 盧布不等。成本取決於設備的配置和功率。
太陽能電池板並不總是平坦的 - 有許多型號將光線集中在一個點上
電池安裝步驟
- 要安裝面板，選擇照明最多的地方 - 通常是建築物的屋頂和牆壁。為了使設備盡可能高效地運行，面板安裝在與地平線成一定角度的位置。區域的黑暗程度也被考慮在內：周圍可以產生陰影的物體（建築物、樹木等）
- 面板使用特殊的緊固系統安裝。
- 然後將模塊連接到電池、控制器和逆變器，對整個系統進行調整。
對於系統的安裝，始終開發一個個人項目，該項目考慮到情況的所有特徵：太陽能電池板將如何安裝在房屋的屋頂上，價格和條款。根據工作類型和範圍，所有項目均單獨計算。客戶接受工作並獲得保證。
太陽能電池板的安裝必須由專業人員進行並遵守安全措施。
結果 - 太陽能技術的發展前景
如果在地球上太陽能電池板最有效的運行受到空氣的阻礙，空氣在一定程度上會散射太陽輻射，那麼在太空中就不存在這樣的問題。科學家們正在開髮帶有太陽能電池板的巨型軌道衛星項目，這些衛星將每天 24 小時運行。從它們那裡，能量將被傳輸到地面接收設備。但這是未來的問題，對於現有的電池，努力的方向是提高能源效率和減小設備的尺寸。
3 主要類型
大型裝置能夠為整個房屋供電，並在必要時將其完全加熱。但這僅適用於小型私人別墅，它們無法為多層建築供暖。
至於設備，可能會因型號而異。通常，基本套裝包括：
- 真空太陽能集熱器；
- 監控工作效率的專用控制器；
- 供應冷卻劑的泵；
- 一個容量為 500-1000 升的熱水箱；
- 電加熱器或熱泵。
在安裝集熱器之前，有必要計算它們需要多少功率才能完全滿足所有需求。在計算時，值得考慮私人住宅的面積、居住人數以及能源消耗。例如，對於一個三口之家，平均每月需要 200 到 500 W/m²。
如果您計劃為家庭提供熱水，那麼能源成本將會增加。為了提高效率，您可以製作加熱系統的組合版本。在這種情況下，家庭將獲得保險，並且不會在緊急和不可預見的情況下沒有供暖。
在私人住宅中自己動手取暖：最佳選擇
在住宅一層或兩層住宅的蒸汽加熱方案中，有一個加熱鍋爐、散熱器和一個封閉的管道迴路，加熱到一定溫度的液體（防凍劑、水）通過這些管道循環。對於單層建築，最簡單的重力系統是合適的，其工作原理基於物理定律。
在其中，由於組合獲得的液壓，冷卻劑通過重力循環：
- 各種直徑的管道；
- 包含在封閉式（expansomat）或開放式膨脹罐的迴路中；
- 返回（返回）和直接（供應）管道之間的高度差。
| 重力流系統的好處 | 缺點 |
| 該系統不需要電網即可運行。 | 自己動手安裝很困難，因為需要檢查管道的角度 |
| 材料成本低 | 您必須目視評估膨脹水箱中的液體量，並在必要時補充 |
| 可維護性 | 適用於最大 150 平方米的房屋 |
對於任意層數（1-2層）的大面積房屋，選擇強制循環供暖方案：
- 泵;
- 任何類型的膨脹水箱，安裝在固體燃料鍋爐附近（膜式）或加熱迴路的頂部（開放式）。
| 流行的供暖方案 | 特點 |
| 單管 | 電池串聯，冷卻液的速度由泵設定，以控制對流器的加熱強度，安裝截止閥和控制閥：恆溫閥，通風孔，散熱器調節器，平衡旋塞（閥） |
| 兩管 | 冷卻液由不同的管道供應、排放到電池；在安裝過程中，使用並聯方案連接散熱器。這確保了相同的加熱強度 |
| “蜘蛛”（重力流） | 鍋爐放置在地下室，膨脹水箱安裝在閣樓上。同時遵守規則：水位差不超過10m，熱水沿立管向上移動到水箱，從水箱通過垂直管道供應到散熱器。釋放熱量的冷卻劑進入水平線並返回鍋爐 |
| 《列寧格勒》 | 主管道沿著房屋周邊的地板延伸，熱液體（防凍劑、水）依次通過電路中包含的每個散熱器 |
| 輻射 | 熱水通過收集器分配到散熱器 |
集熱器加熱系統
通過安裝集熱器而不是太陽能模塊（在太陽輻射的影響下加熱水的室外裝置），可以實現最大的效率和回報。這樣的系統更加合乎邏輯和自然，因為它不需要通過其他設備加熱冷卻劑。
考慮兩種主要類型的設備的設計和工作原理：扁平和管狀。
DIY平面版
平面裝置的設計非常簡單，經驗豐富的工匠用自己的雙手組裝手工藝品，在專門的商店購買一些零件，並用即興材料建造一些。
在鋼或鋁絕緣箱內，固定有一塊吸收太陽熱量的板。大多數情況下，它被一層黑色鉻覆蓋。散熱器頂部由密封的透明蓋保護。
水在蛇形管中加熱並連接到盤子上。水或防凍劑通過進水管進入盒子，在管中加熱並移動到出口 - 到出水管。
蓋子的透光性是由於使用了透明材料 - 耐用的鋼化玻璃或塑料（例如聚碳酸酯）。為了不反射太陽光線，玻璃或塑料表面是無光澤的 (+)
連接方式有單管和雙管兩種，選擇上沒有根本區別。但是冷卻液如何供應給收集器有很大的不同——重力或使用泵。由於水的運動速度慢，第一種選擇被認為效率低下；根據加熱原理，它類似於夏季淋浴的容器。
第二種選擇的操作是由於循環泵的連接而發生的，該泵強制供應冷卻液。太陽能係統可以成為抽水設備運行的能源。
太陽能集熱器加熱時冷卻劑的溫度達到 45-60 ºС，出口處的最大指示器為 35-40 ºС。為了提高供暖系統的效率，與散熱器一起使用“溫暖的地板”（+）
管狀收集器 - 北部地區的解決方案
操作的一般原理類似於扁平對應物的功能，但有一個區別 - 帶有冷卻劑的熱交換管位於玻璃燒瓶內。管子本身是羽毛狀的，一側密封，外觀類似於羽毛，同軸（真空），相互插入並在兩側密封。
熱交換器也不同：
- 一種將太陽能轉化為熱能的系統熱管；
- 用於移動 U 型冷卻劑的傳統管。
第二種類型的熱交換器被認為效率更高，但由於維修成本而不夠受歡迎：如果一根管子出現故障，則必須更換整個部分。
熱管不是整段的一部分，因此可以在 2-3 分鐘內更換。只需卸下插頭並更換損壞的通道即可修復失效的同軸元件。
解釋真空管內加熱過程的循環性質的圖表：冷液體在太陽熱的影響下升溫並蒸發，讓位於下一部分冷冷卻劑 (+)
在分析了各類集熱器的技術特點，總結了使用經驗後，我們認為平板集熱器更適合南方地區，管狀集熱器適合北方地區。熱管系統的安裝已經證明在惡劣的氣候條件下表現得特別好。即使在陰天和晚上，它們也具有加熱能力，以最少量的陽光為食。
將太陽能集熱器連接到鍋爐設備的標準方案示例：泵站提供水循環，控制器調節加熱過程
提高太陽能組件的效率
使用以下方法之一可以提高太陽能係統的效率：
- 更改模塊的位置。有時，為了提高效率，將模塊相對於太陽光線的方向性矢量正確定位就足夠了。這通常需要將所有模塊部署到南部。如果該地區的白天很長，您還可以使用指向東側和西側的表面 - 也有足夠的光可以轉化為能量。
- 改變傾斜角度。模塊的文檔總是指出系統效率最大的推薦傾斜角度。在實踐中，此值可能會因地理位置和其他個人特徵而有很大差異。
- 選擇安裝位置。大多數情況下，太陽能模塊安裝在建築物的屋頂上——這是最簡單、最實惠和最明顯的選擇，但不是最有效的。最好的辦法是提前準備一個旋轉底座並將面板安裝在上面，以便設備在移動時跟隨太陽光線。
最後一點值得特別注意。當然，安裝在屋頂上的模塊也不是沒用的——畢竟在這種情況下，太陽光線沒有障礙物，因此它們很容易到達設備並被轉換成所需的能量類型。
問題在於垂直於太陽光線的模塊佈置在短時間內具有最大效率。
跟踪光束當前方向的旋轉裝置可讓您擺脫此類問題。誠然，此類設備也有不利的一面 - 特別是，我們正在談論旋轉系統的極高成本。此外，在某些情況下，購買此類設備不會以任何方式影響系統的效率 - 例如，如果沒有適當考慮氣候條件。這種情況下的費用將是完全不合適的。
根據近似計算，為了使旋轉元件還清，它們的數量必須至少為八個。當然，您可以使用較少數量的模塊（大約 3-4 個），但只有將它們直接連接到水泵，它們才會是有利可圖的購買，在其他情況下，效率的提高將是微不足道的。
計算太陽能電池板的能源效率
在計算太陽能電池板所需面積時，必須考慮到一平方米的此類設備將為您的網絡提供大約 120 瓦的功率。現在在你的房子周圍走走，估計你的家用電器和設備有多少電量。估計通過用節能設備替換某些設備可以節省多少能源也是合理的。之後，您就可以開始計算所需的太陽能電池板數量和麵積，盡量考慮您所在地區的太陽活動時間。
用太陽能加熱私人住宅
除了從太陽能中提取電力外，我們的燈具還可以為您的家供暖。當然，您可以使用最簡單的方法，將電加熱系統連接到太陽能電池板。但它很可能效率很低，尤其是考慮到我們所在緯度地區每年的晴天數量並不多。
最好將使用太陽能電池板發電的系統和基於用太陽能加熱液體的自主加熱系統結合起來，然後進入您家的加熱散熱器。
太陽能加熱的工作原理
集熱器將成為這種自主太陽能供暖系統的關鍵環節。這些是專門的設備，以最小的損失將太陽輻射能轉移到冷卻劑中，冷卻劑可以是水或特殊的防凍劑。
太陽能熱水器電路
這種高科技方法的一個重要優勢是，即使在最惡劣的氣候條件下，這種系統也能有效工作，即使在室外負溫度較低的情況下，其效率也不會降低。
這種系統，也稱為太陽能集熱器，已經證明了自己，例如，在中國北部地區——氣候非常惡劣的地區。此外，在這些地區，它們甚至安裝在公寓樓中。
在集熱器中加熱後，冷卻液通常進入具有優良隔熱性能的儲罐。這種罐中液體的溫度保持相當長的時間。如果使用普通自來水作為熱載體，那麼除了加熱之外，這種液體還可以用於家庭用途，例如用於洗滌或洗碗。
自主供暖的規範和要求
在設計加熱結構之前，有必要查看 SNiP 2.04.05-91，它規定了管道、加熱器和閥門的基本要求。
一般規範歸結為確保房屋為居住在其中的人們提供舒適的小氣候，以適當地裝備供暖系統，此前已製定並批准了該項目。
許多要求以 SNiP 31-02 中的建議形式製定，該標準規定了單戶住宅的建造規則及其通信規定。
另外，規定了與溫度有關的規定：
- 管道中冷卻劑的參數不應超過+ 90ºС；
- 最佳指標在 + 60-80ºС 內；
- 位於直接進入區域的加熱裝置的外表面溫度不應超過 70ºС。
供暖系統的管道推薦使用黃銅、銅、鋼管。私營部門主要使用批准用於建築的聚合物和金屬塑料管狀產品。
熱水迴路的管道通常以開放方式鋪設。安裝“暖地板”時允許隱藏鋪設
鋪設供暖管道的方法可以是：
- 打開。它涉及用夾子和夾子固定在建築結構上。用金屬管構建電路時是允許的。如果排除熱或機械衝擊造成的損壞，則允許使用聚合物類似物。
- 隱。它包括在建築結構中選擇的閃光燈或通道中、踢腳板或保護和裝飾屏風後面鋪設管道。在設計為至少運行 20 年且管道使用壽命至少為 40 年的建築物中，允許使用整體輪廓。
優先考慮的是開放式鋪設方法，因為管道路線的設計應提供對系統任何元件的免費訪問以進行維修或更換。
管道在極少數情況下是隱藏的，只有當這種解決方案是由技術、衛生或建設需要決定時，例如，在混凝土熨平板中安裝“暖地板”時。
在鋪設冷卻劑自然運動的系統管道時，必須觀察 0.002 - 0.003 的斜率。冷卻劑在其中以至少 0.25 m/s 的速度移動的泵送系統的管道不需要提供坡度
在露天鋪設主幹管的情況下，必須為穿過未供暖房屋的部分提供與施工區域氣候數據相對應的隔熱材料。
自然循環式的自主供暖管道必須安裝在冷卻劑運動的方向上，使熱水靠重力到達電池，冷卻後沿回水管以同樣的方式流向鍋爐。抽水系統的主幹管沒有坡度，因為。沒有必要。
各類膨脹罐的使用規定：
- 開放式，用於泵送和自然強迫的系統，應安裝在主立管上方；
- 封閉式膜裝置，專門用於強制系統，安裝在鍋爐前的回油管路上。
膨脹罐設計用於補償加熱時液體的熱膨脹。他們需要將多餘的排放到下水道或街道上，就像最簡單的開放式選擇一樣。封閉的膠囊更實用，因為它們不需要人為乾預來調節系統的壓力，但更昂貴。
開放式膨脹水箱安裝在系統的最高點。除了為液體膨脹提供儲備外，它還擔負著排除空氣的任務。封閉式水箱放置在鍋爐前面，通風孔和分離器用於去除空氣
在選擇截止閥時，在選擇抽油機時優先考慮球閥 - 壓力高達 30 kPa 和容量高達 3.0 m3 / h 的設備。
由於流體的標準風化，預算開放品種需要定期補充。在他們的安裝下，有必要顯著加強閣樓地板並使閣樓絕緣。
建議將散熱器和對流器安裝在窗戶下方，便於維護的地方。加熱元件在浴室或浴室中的作用可以通過連接加熱通信的加熱毛巾架來發揮
熱岩、混凝土、鵝卵石等中的熱量積聚。
水俱有最高的熱容量之一 - 4.2 J / cm3 * K，而混凝土只有該值的三分之一。另一方面，混凝土可以通過例如電加熱加熱到 1200 攝氏度的更高溫度，因此具有更高的總容量。從下面的例子來看，一個大約 2.8 m 寬的隔熱立方體可能能夠為一個家庭提供足夠的儲存熱量，以滿足 50% 的供暖需求。原則上，由於電加熱能夠達到高溫，這可用於儲存多餘的風能或光伏熱能。
在縣級層面，德國腓特烈港市的 Wiggenhausen-Süd 項目引起了國際關注。這是一個 12,000 立方米（420,000 立方英尺）的鋼筋混凝土蓄熱單元，連接到一個 4,300 平方米（46,000 平方英尺）的太陽能集熱器綜合體，可提供 570 戶家庭一半的熱水和供暖需求。
西門子正在漢堡附近建造一個蓄熱設施，容量為 36 兆瓦時，由加熱到 600 攝氏度的玄武岩組成，發電量為 1.5 兆瓦。丹麥索羅市計劃建設一個類似的系統，其中 41-58% 的容量為 18 兆瓦時的儲熱將轉移到該市的區域供熱系統，30-41% 作為電力。
英尺），滿足 570 戶家庭一半的熱水和供暖需求。西門子正在漢堡附近建造一個蓄熱設施，容量為 36 兆瓦時，由加熱到 600 攝氏度的玄武岩組成，發電量為 1.5 兆瓦。丹麥索羅市計劃建設一個類似的系統，其中 41-58% 的容量為 18 兆瓦時的儲熱將轉移到該市的區域供熱系統，30-41% 作為電力。
自製太陽能集熱器基本信息
專業單位的效率在80-85%左右，但你需要考慮到它們相當昂貴，而且幾乎每個人都買得起組裝自製集熱器的材料。
在這方面，一切都取決於設計特徵，這些特徵是單獨確定和計算的。
該裝置的組裝不需要難以使用和難以觸及的工具和昂貴的材料。
太陽能集熱器
太陽能集熱器 DIY 工具
- 穿孔器。
- 電鑽。
- 一個錘子。
- 鋼鋸。
有多種考慮的設計。它們在效率和最終成本方面彼此不同。在任何情況下，自製單元的成本都將比具有類似特性的工廠模型便宜一個數量級。
最好的選擇之一是真空太陽能集熱器。這是執行過程中最預算和最簡單的選擇。
