太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

私人住宅的太阳能供暖:选项

优点和缺点

封闭式供热网络与过时的自然循环开放式系统之间的主要区别在于不与大气接触以及使用输送泵。这带来了许多优点:

  • 所需管径减少2-3倍;
  • 高速公路的坡度被制成最小,因为它们用于排水以进行冲洗或维修;
  • 冷却液不会分别从敞开的罐中蒸发而损失,您可以安全地用防冻剂填充管道和电池;
  • ZSO在加热效率和材料成本方面更经济;
  • 封闭式供暖更适合调节和自动化,可以与太阳能集热器配合使用;
  • 冷却液的强制流动使您可以使用嵌入熨平板内或墙沟中的管道来组织地暖。

重力(重力流动)开放系统在能量独立性方面优于 ZSO - 后者在没有循环泵的情况下无法正常运行。时刻二:封闭网络中的水少得多,并且在过热的情况下,例如 TT 锅炉,沸腾和形成汽锁的可能性很高。

锅炉设计

在选择加热设备时,首先应该从能量载体的类型开始

在考虑这个问题时,您应该注意它的成本和交付的可能性。
影响锅炉选择的第二个最重要的因素是设备的功率。人们普遍认为,供暖 10 平方米。所需房间面积 1 kW

所需房间面积 1 kW

房间的面积需要1千瓦。

在设计乡村供暖系统时,需要考虑锅炉设备的安装位置。建议把它带到屋外,放在附件里。无论如何,具体的安装条件决定了锅炉的放置方式。

考虑为夏季别墅选择供暖设备。

燃油锅炉

此类装置使用柴油或废油运行。后一种选择更可取,因为燃料成本显着降低。液体燃料设备的吸引力与其说是其效率,不如说是其操作完全自动化的可能性。
柴油燃料的使用不提供节省成本的机会。低温下的燃料变得更加粘稠,从而阻碍了稳定的燃烧过程。对于这样的锅炉,需要建造单独的房间,因为它的运行伴随着强烈的噪音。

燃油锅炉

固体燃料锅炉

尽管必须不断补充柴火,但固体燃料的成本无法与液体燃料相比,更何况是电和气。您可以通过在最近的森林带收集枯木来节省开支。

这种燃料的缺点是燃烧很快,一个书签足以使锅炉运行不超过六个小时。热解锅炉的安装增加了设备在一个选项卡上的持续时间,但不建议将它们用于小区域。

固体燃料锅炉的燃烧温度无法调节。只有一种方法可以影响燃烧过程:用阻尼器改变空气供应。此外,为了储存燃料,需要以某种方式组织房间。

燃气锅炉

如果附近有主要的燃气管道,燃气设备将是最佳的供暖锅炉。这些装置的特点是可靠性和效率,因为效率通常不会低于 87%。昂贵的冷凝模型的效率为 97%。燃气加热器结构紧凑、安全且自动化程度高。这种类型的设备每年进行一次维护:通常需要检查或更改设置。廉价燃气锅炉的成本将比固体燃料锅炉便宜一个数量级。在这种情况下,还需要存在烟囱。

用太阳能集热器加热温室

这种收集器是该加热系统的主要元件。根据该收集器的位置,可以通过系统中的自然空气循环或风扇进行加热。

第一种情况,集热器的出水管应位于温室进水口的插口下方。然后在集热器中加热的空气,根据对流规律,将通过管道上升,进入温室。通过返回管道排出的冷却空气进入收集器,加热并返回温室。这个循环是连续的,持续整个白天。

在第二种情况下,太阳能集热器的位置无关紧要,因为空气循环是由安装在温室内暖空气入口处的风扇维持的。

使用这种方法,可以确保暖空气团在整个受热体积中均匀分布,并且非常重要的是,土壤的均匀加热。

自然,风道(尤其是热风道)必须用隔热材料覆盖,以免空气快速冷却。在黑暗中,温室中没有热妆的空气可以很快冷却。因此,为了维持热状态,有必要提供备用加热电路。它可以是风扇加热器,加热器。

空气太阳能集热器本身就是一个极其简单的设计。您可以在不到一个小时的时间内用即兴材料自行组装。这是一个密封的木箱,高10-15厘米,底部由纤维板制成。为了强度,侧壁与截面为 5x5 厘米的木块连接。

底部放置了隔热材料 - 聚苯乙烯泡沫或矿棉。吸收器放置在绝热层的顶部,例如镀锌铁板。为了增加加热面积,可以在该片材上附加额外的肋条。

盒子内部的所有接缝都用密封胶仔细处理,然后用黑色耐热涂料从内部覆盖盒子。根据收集器的安装位置和方式,进气口和出气口的管道安装在其侧壁中。完成所有准备工作后,用钢化玻璃封闭盒子,玻璃与身体的接缝用“密封剂”密封。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

仍然需要将收集器放置到位并将其与空气管道连接到温室。在这种情况下,集热器的出水管必须位于进水管的上方。集热器的尺寸仅由金属板和玻璃的尺寸决定。根据温室的大小,可能有几个这样的收集器。

这种收集器中的空气加热到 45°C - 50°C 的温度。加热的空气不仅为温室中的植物保持舒适的温度,而且在释放热量的同时,也加热了土壤,为植物根系的发育创造了最有利的条件。

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固体燃料锅炉

固体燃料热发生器分为三种类型——直接燃烧、热解和颗粒。这种设备的流行是由于运营成本低,因为木柴和煤炭比其他类型的能源载体便宜一个数量级。俄罗斯的天然气在这里与众不同:但是,如果您计算连接它的所有成本,那么为此所需的金额有时足以在私人住宅中购买和安装供暖锅炉。这就是煤和木材锅炉如此受欢迎的原因。

硬币也有反面 - 此类设备的功能类似于传统炉灶。收获和装载木柴需要付出很多努力。为确保固体燃料锅炉运行的耐用性和安全性,需要其高质量的管道。这完全与惯性有关,即使在关闭风门后,水加热也会持续一段时间。为了使接收到的能量达到良好的利用效果,需要安装蓄热器。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

对于固体燃料锅炉来说,高效很少见:这里的平均效率通常在 75% 的水平。热解和颗粒模型的效率略高 - 80-83%。最舒适的设备被认为是颗粒状的,其特点是自动化程度高且几乎完全没有惯性。它不需要蓄热器和频繁的燃料负载。唯一的缺点是颗粒锅炉成本高。

两管系统

在双管加热方案中,冷却剂通过不同的管道从电池供应和排出。这在材料方面成本更高,但这个小缺点被整个房间的热量均匀分布以及通过恒温器和控制装置在各个房间内进行温度调节的广泛可能性所弥补。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

在私人住宅中,这种方案最常用于较低的布线。在大多数情况下,这是由于美学原因 - 管道可以部分隐藏在视线之外,如果即使在建造房屋的阶段谨慎地将其引到地板上,暖气也将几乎看不见。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

这种情况使我们对循环泵保持压力和手动排出管道中的空气的需求视而不见。此外,底部连接的电池更易于安装和维护。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

加热两层房子的理想选择是带有上部布线的方案。它与之前的不同之处在于,冷却剂通过管道从回路的最顶部分配 - 从安装在顶层或阁楼上的膨胀罐。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

缺点包括许多人为了美观而牺牲效率 - 为了隐藏管道,您将不得不牺牲大量有用的空间,在某些情况下这根本无法做到。如果楼层数较多,可能还需要循环泵。

还有最现代,同时也是最昂贵的两管方案类型 - 梁(收集器)。通过这种方法,每个散热器都独立于其他散热器,从而为局部温度控制提供了充足的空间。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

这种方法可以连接地暖。然而,需要通过供应和排气歧管向每个电池供应管道,这显着增加了此类系统的成本,这是它们的主要缺点。否则,许多专家称此类方案为最佳方案。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

热水系统按工作原理分类

根据工作原理,加热具有冷却剂的自然和强制循环。

自然循环

用来给小房子取暖。由于自然对流,冷却剂通过管道移动。

照片 1. 自然循环水加热系统方案。管道必须安装在略微倾斜的位置。

根据物理定律,温暖的液体会上升。在锅炉中加热的水上升,然后通过管道下降到系统中的最后一个散热器。冷却后,水进入回水管,返回锅炉。

使用在自然循环的帮助下运行的系统需要创建一个斜坡 - 这简化了冷却剂的运动。水平管道的长度不能超过 30 米——系统中最外面的散热器到锅炉的距离。

这种系统以其低成本吸引人,不需要额外的设备,它们在工作时几乎不会发出噪音。缺点是管道需要大直径并尽可能均匀地安装(它们几乎没有冷却液压力)。给大型建筑物供暖是不可能的。

强制循环方案

使用泵的方案比较复杂。在这里,除了加热电池外,还安装了一个循环泵,使冷却剂通过加热系统。它具有更高的压力,因此:

  • 可以铺设弯曲的管道。
  • 加热大型建筑物(甚至几层楼)更容易。
  • 适用于小型管道。

照片 2. 强制循环加热系统方案。泵用于使冷却剂通过管道。

通常这些系统是封闭的,这样就消除了空气进入加热器和冷却剂 - 氧气的存在会导致金属腐蚀。在这样的系统中,需要封闭的膨胀罐,并辅以安全阀和排气装置。它们将为任何大小的房屋供暖,并且运行更可靠。

安装方法

对于由2-3个房间组成的小房子,使用单管系统。冷却液依次流过所有电池,到达最后一点,然后通过回流管返回锅炉。电池从下方连接。不利的一面是,远处的房间变暖得更厉害,因为它们会收到稍微冷却的冷却剂。

两管系统更完美 - 一条管道铺设到远处的散热器,并从它制作水龙头到其余的散热器。散热器出口处的冷却液进入回水管并流向锅炉。该方案均匀加热所有房间,并允许您关闭不必要的散热器,但主要缺点是安装复杂。

集热器加热

单管和两管系统的主要缺点是冷却剂的快速冷却;集热器连接系统没有这个缺点。

照片 3. 集水器加热系统。使用了一个特殊的分配单元。

集热器加热的主要元素和基础是一个特殊的分配单元,通常称为梳子。通过单独的管路和独立的环、循环泵、安全装置和膨胀箱分配冷却剂所需的特殊管道配件。

用于两管加热系统的歧管组件由 2 个部分组成:

  • 输入 - 它连接到加热设备,在该设备上接收并沿电路分配热冷却剂。
  • 出口 - 连接到回路的回流管,有必要收集冷却的冷却剂并将其供应给锅炉。
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集热器系统之间的主要区别在于,房屋中的任何电池都是独立连接的,您可以调节每个电池的温度或将其关闭。有时使用混合接线:几个电路独立连接到集电极,但在电路内部,电池串联。

冷却剂以最小的损失将热量传递给电池,该系统的效率提高,这使您可以使用更少功率的锅炉并消耗更少的燃料。

但是集热器加热系统也不是没有缺点,包括:

  • 管道消耗。您将需要花费比串联电池多 2-3 倍的管道。
  • 需要安装循环泵。系统需要高压。
  • 能源依赖。不要在可能停电的地方使用。

品种和设备

电池分为大型光伏装置和小型光伏装置。对于小型电池,电池电压范围为 12 至 24 V .:此电量足以操作电视和照明设备。大型装置将为中型房屋提供电力和热量。

设备

用于标准太阳能电池加热的全套设备包括:

  • 真空收集器,其功率的计算被排斥在房子的面积上;
  • 用于加热水的 500 至 1000 升水箱(热水器);
  • 控制工作过程的设备;
  • 加热元件或热泵;
  • 将冷却剂从收集器输送到储罐的泵。

住宅供暖选项

为自己的房屋或公寓供暖的众所周知且最常见的方法是制作供水系统。工作原理:冷却液由锅炉或其他来源加热,然后通过管道输送到加热设备 - 散热器、地暖(简称 TP)或踢脚线加热器。

放置在炉子内的热交换器加热泵送至电池的水

现在我们列出替代加热选项:

  1. 炉。正在安装一个金属大肚炉或正在建造一个成熟的砖炉。如果需要,可以在炉子或炉子的烟道中内置水回路(如上图所示)。
  2. 纯电动 - 对流器、红外线和油加热器、螺旋风扇加热器。更现代的方法是使用电阻电缆或聚合物薄膜安装加热地板。后者称为红外线,碳。
  3. 空气。热源加热过滤后的室外空气,由强大的风扇强制进入房间。一个更简单、更便宜的选择是在住宅场所安装气体对流器。
  4. 组合-燃木炉+任何类型的电加热器。

带电地暖的浴室供暖方案

要继续前进,您需要决定哪种加热方式更好——更有利可图、更高效、更方便。我们绝对建议选择供水系统。原因:

  • 加热水,您可以使用任何能量载体或通过安装 2-3 个锅炉组合多种燃料;
  • 对室内设计要求高,管道隐蔽安装,使用踢脚线加热器或TP电路代替电池;
  • 组织热水供应(DHW)的能力 - 安装双回路锅炉或间接加热锅炉(取决于消耗的水量);
  • 可将替代能源连接到系统 - 太阳能集热器、热泵;
  • 如有必要,私人住宅的供暖完全自主 - 根据重力(重力)方案铺设管道,并安装不需要连接到电源的锅炉单元;
  • 该系统非常适合通过蜂窝通信或互联网进行调整、自动化和远程控制。

供水网络的唯一缺点是安装、设备和阀门的成本。购买和连接电加热器的成本会降低,但燃料选择方面的限制会增加运营成本。

在完全成熟的空气加热的乡村小屋中的设备将比建造炉子的成本还要高。有必要购买带有热交换器的通风装置,它起到鼓风机、净化器和空气加热器的作用。然后组织供应和排气 - 将风管引导到所有房间。视频专家将讲述空气加热的陷阱:

方面

计算太阳能电池板的大小需要房屋的确切面积和家庭每月用电量等参数。所以,平均一个三口之家在使用家用电器时的花费约为250-450千瓦。为此,有必要根据水箱的容量添加水加热。

要满足每1人的电费成本,需要1平方米的电池面积,要加热10平方米的占地面积,还需要1平方米的太阳能电池板。应进行电池辐照计算,重点是每年每1平方米1000千瓦/小时。产生的电力将等于 100 升天然气消耗的能量。

面积为 5 平方米的太阳能集热器能够为中型房屋提供热水。它们每年产生的电力约为 2100 千瓦时。

完全关闭公共供暖是不值得的——在寒冷的季节,太阳能被动地为电池供电,你不能依赖天气。最好将太阳能加热与另一种类型相结合:如果电池无法获得所需的太阳能量,则可以轻松更换。

冷却液的选择

在研究私人住宅的供暖系统如何布置的问题时,有必要单独考虑冷却剂。大多数情况下,为此使用过滤的软化水。为了避免在系统定期使用的情况下冻结,在其成分中引入了特殊的防冻添加剂 - 防冻剂。这涉及将所有橡胶垫圈替换为更耐化学腐蚀的氟塑料垫圈。

同样重要的是要注意,某些锅炉并非设计用于加热非冷冻液体。

通常,冷却剂使用补水阀和止回阀直接从供水系统中注入系统。在此过程中,空气通过自动通风口和 Mayevsky 手动水龙头释放。压力计用于控制封闭系统的压力;开放式系统需要不断检查水箱中的水位。如果补水从溢流管中流出,则必须将其关闭。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

要将防冻剂泵入封闭系统,需要使用特殊的手动或自动泵,该泵具有内置压力表。为了确保程序的连续性,液体预先在一个特殊的大容量罐中准备好,然后从该罐中泵入管道。要用防冻剂填充开放系统,只需将其倒入膨胀水箱即可。

在严格遵守所有建议和具备适当技能的情况下,可以在私人住宅中组织自己动手取暖。不用着急,工作完成后,建议进行彻底的测试。

安装

供暖装置从 可以制作太阳能电池板 自己动手,但最好求助于专家 - 太阳能电池板价格昂贵,其耐用性和效率取决于正确的安装。

另请阅读:  水暖用地对流器的选择和安装

太阳能集热器本身放置在光线充足的一侧,从南到东或西的最大偏差为 30°。存储系统可以安装在房子的地下室:它被拆卸成零件,直接安装在计划安装的房间里。通常,安装是从几个小型驱动器安装的。

在这种情况下,最好结合良好的家庭绝缘选择面板类型的加热。

收集器选择标准

在选择集热器时,要注意太阳能电池板的质量、系统组件和吸收器的寿命(暴露在阳光下的表面)。

太阳能系统的成本取决于其性能,这取决于收集器区域、地理纬度、一年中的时间和许多其他特征。最便宜的是中国的,德国的面板更贵,但它们的使用寿命通常更高,可以推荐用于重要任务,例如全年供应热水。

系统的准确计算应由经验丰富的专家完成。简化后,我们可以假设,例如,在中部区域和冬季具有可用面积为 3 m² 的收集器的系统可以提供约 150 升的热水(温度约为 50°C) 2-3小时2-3小时。实践表明,对于一个小家庭(两三个人)来说,一个集热面积为2-4平方米的太阳能系统和一个容量为200-300升的锅炉就足够了。这样的系统将花费大约 100-30 万卢布。收集器的一个模块(面积约为 2 平方米)的成本在 20-25 千卢布之间。 (中国制造商)高达 50-6 万卢布。(阿里斯顿、布德鲁斯、菲斯曼等欧洲厂商);另外40-60千卢布。您将不得不支付锅炉和 10-20 千卢布的费用。用于安装所需的控制器、泵和材料。

在一个小房子里,太阳能可以提供高达 60% 的生产热水所需的能量。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析
菲斯曼

Thermosiphon 太阳能系统 Vitosol 111-F (Viessmann) 用于在夏季提供热水。热虹吸原理提供了利用热载体的自然对流进行热传递的可能性。这样的系统不需要使用泵和任何复杂的控制系统。

分区

厨房和客厅的内部从两个区域的对接开始思考。

  • 以下是一些划定空间的方式和对象:
  • 安装吧台;
  • 厨房岛;
  • 大桌子;
  • 安装低隔断。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

设计师建议安装一个宽的架子,因为它可以像坐在普通桌子上一样坐在它上面,而且高脚椅非常适合全家。太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析
但是狭小的房间(16平方米)安装了窄架子,厨房岛使用方便,但只适用于大厨房-餐厅(25平方米或30平方米)。只有在事先确定了它们的用途(例如,作为电视架)时,才会安装资本低的隔板。太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

选择加热系统的标准

鉴于安装的便利性和材料的可用性,许多工匠用自己的双手进行安装,遵守 SNiP 的规则和规范。

汽油种类

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

私人住宅的自主供暖需要考虑燃料的可用性、气候条件、建筑物的热损失。用主气加热被认为是最方便的解决方案。

另一种选择是通过储气罐供应液化气,并允许您安装紧凑型烟囱,即小型锅炉。

更换气体:

  • 液体燃料,允许锅炉运行自动化并确保能源的可用性。
  • 电是一种环保、安全、静音的供暖选择。您将需要能够承受 9 kW 功率的单独接线 - 一个 380 V 的三相网络。一个绝缘良好的房间由一个电对流器、一个红外发射器加热。
  • 固体燃料,需要一个储存区域(公用房或建筑物)来存放柴火、颗粒、煤、焦炭,并忍受形成的煤烟、煤烟,经常清理。
  • 组合加热选项。

为什么我们房子的屋顶上看不到太阳能植物

互联网上充斥着带有精美图片的宣传材料,这些图片讲述了太阳系的非凡好处。工匠们在 youtube 上发布关于“用自己的双手从太阳加热”主题的视频,讲述他们自己的专有技术,这些视频是用临时材料收集的。网络上充斥着大量关于太阳能加热的神奇好处的文章。但是,您家附近近几年出现了多少屋顶安装太阳能集热器的房屋?没有人?太阳能供暖在我们地区不被认可的原因是什么?

不幸的是,用于家庭取暖的太阳能并没有在需要的时间和地点出现。冬天和晚上,靠近两极的地方都很冷。最大的太阳辐射落在赤道地区,在夏季和白天。蓄热器至少有助于消除日常波动,而不是季节性波动。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

俄罗斯境内阳光分布强度图。在该国西部大部分人口居住的地方,几乎没有阳光。而在辐射比例明显较高的东西伯利亚,天气寒冷,这使得有源系统难以使用。顺便说一句,发电的太阳能电池板对严重的霜冻不太敏感。相当强大的太阳能发电厂已经建成,并在寒冷但阳光充足的雅库特成功运行。

太阳能被动供暖效率低下,在俄罗斯冬季的条件下无法严重加热房屋。 “朝南的窗户”是一种非常有用的设计方法,它不需要任何成本,但有助于优化供暖成本。但曾经在美国比较流行的日光温室、特朗布墙及其衍生品即使在他们的家乡也逐渐淡出。

私人住宅的主动式太阳能供暖系统非常昂贵,必须为设备支付很多钱。与某些说法相反,操作绝不是免费的:消耗电力,需要维护设备。以目前的价格,不仅与廉价的天然气相比,即使与相当昂贵的颗粒、柴油燃料相比,在俄罗斯联邦绝大多数领土上安装真空太阳能集热器也永远不会有回报,投资回收期超过设备的使用寿命。只有在该国的一些南部地区,私人住宅的太阳能供暖系统在某些条件下可能不会无利可图。

太阳能供暖系统:基于太阳能系统的供暖技术分析

奥尔洪岛(俄罗斯)的科学站。使用真空收集器(屋顶右侧)准备热水和使用太阳能电池板(左侧)发电是有道理的,因为在这个多岩石的贝加尔湖岛上没有中央通信系统。然而,在布里亚特的气候条件下,要全面供暖,太阳能系统是不够的,“普通”的炉子为房子取暖,燃料是从“大陆”进口的,因为不可能为了柴火而骚扰当地的森林

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