Solarwärmesysteme: Analyse von Heiztechnologien auf Basis von Solarsystemen

Die Frage nach alternativen Wärmequellen wird immer dringlicher. Begünstigt wird dies durch steigende Preise für Gas, Kohle und Öl.Eine vielversprechende Richtung sind Solarheizsysteme, die einen Raum über viele Jahre hinweg effektiv heizen können.

Sie denken über die Installation einer Solaranlage nach, haben aber Zweifel und Fragen? Wir helfen Ihnen herauszufinden, wann es sinnvoll ist, Solarenergie zum Heizen zu nutzen, und beschreiben mögliche Optionen zur Organisation der Heizung. Darüber hinaus bieten wir Anleitungen zum Bau selbstgebauter Solaranlagen – Flach- und Röhrenkollektoren.

Solarenergie ist eine alternative Wärmequelle

Die Idee, Solarenergie zum Heizen zu nutzen, ist nicht neu. Darüber hinaus wurde die Machbarkeit seines Einsatzes von Amerikanern, Chinesen, Spaniern, Israelis und Japanern bewiesen.

Der Markt ist voll von Angeboten verschiedener Anlagen zur Umwandlung von Sonnenenergie und ihrer weiteren Nutzung für wirtschaftliche Zwecke.

In vielen Ländern der Welt werden Solaranlagen aktiv als Hauptwärmequelle genutzt. In unseren Breitengraden wird es noch immer als Ergänzung zur Heizungsanlage eingesetzt

Die Kosten der Systeme hängen von der Art, der Fläche und dem bei der Herstellung verwendeten Material ab. Von Jahr zu Jahr ist ein stetiger Abwärtstrend der Preise für alle Arten von Solaranlagen – Solaranlagen – zu verzeichnen.

Dadurch sind sie für eine breitere Bevölkerung zugänglicher. Doch noch ist nicht jeder bereit, einen solchen Kauf zu tätigen.

Aber wenn Sie möchten, können Sie mit Ihren eigenen Händen eine effektive Solaranlage bauen und dabei deutlich weniger Geld ausgeben.

Eine herkömmliche Heizungsanlage, die über viele Jahre ihre Funktion einwandfrei erfüllt, wird immer teurer. Der Grund dafür ist der weltweite Anstieg der Preise für Energieressourcen. Der natürliche Wunsch des Eigentümers besteht darin, beim Heizen zu sparen, was einen erheblichen Teil des Familienbudgets verschlingt.

So kann ein Solarheizsystem den üblichen Festbrennstoff, Gas oder andere Brennstoffe vollständig ersetzen. Es hängt alles von der Art und Größe des Raumes ab, in dem es verwendet wird.

Eine für einen Getreidespeicher geeignete Option ist für ein Wohngebäude nicht geeignet, und ein System, das die Bedürfnisse eines Sommerhauses erfüllt, kann die Beheizung eines zweistöckigen Herrenhauses nicht bewältigen.

Der vollständige Ersatz der herkömmlichen Heizung durch Solarenergie ist manchmal problematisch. Der Eigentümer befürchtet, dass das System möglicherweise nicht zurechtkommt oder nicht genügend Platz vorhanden ist, um die erforderliche Anzahl von Paneelen zu installieren.

Daher verwenden sie häufig ein kombiniertes Heizsystem, ohne vollständig auf die installierte Gasausrüstung (elektrische oder andere) zu verzichten. Der Ersatzgrad der konventionellen Heizung durch Solar kann 90 % erreichen.

Auch die jährliche Anzahl der Sonnentage in der Gegend, in der sich das Haus befindet, ist wichtig. Darüber hinaus ist die durchschnittliche Tagestemperatur nicht so wichtig. Viele Anlagen absorbieren das Licht an frostigen Wintertagen effektiv (Solarkollektoren nutzen Frostschutzmittel als Kühlmittel).

Zusätzlich zur Heizung kann eine Solaranlage ein Haus mit Warmwasser und Strom versorgen.

Wo ist die Solarinstallation am effektivsten?

Wenn Sie eine Heizung durch eine Solaranlage ersetzen möchten, müssen Sie eine Reihe von Faktoren berücksichtigen, die sich auf die Effizienz auswirken.

Erstens, Sie müssen das Richtige auswählen Art des Sonnensystems. Dabei sollten Sie die Fläche des Raumes und seinen Zweck berücksichtigen. Meistens handelt es sich dabei um ein Privathaus, in dem eine Familie mit 4 bis 5 Personen lebt.

ZweitensBerechnen Sie Ihren Wärmebedarf sorgfältig anhand des Maximalverbrauchs in der kalten Jahreszeit. Vergleichen Sie diese Zahlen mit der erzeugten Energiemenge pro Quadratmeter. m Solaranlage. Es bleibt nur noch die Fläche der Solarkonstruktion zu berechnen, die die Erwärmung eines bestimmten Raumes bewältigen kann.

Der resultierende Wert wird zum Hauptfaktor bei der Bestimmung des Standorts des Systems. Typischerweise bevorzugen Hausbesitzer die Nutzung des Daches oder der Hauswand. Benutzen Sie selten den angrenzenden Bereich oder das Dach der Garage. Manchmal werden für die Montage der Installation spezielle Ständer gebaut.

Der Bau spezieller Ständer für die Installation von Solaranlagen ermöglicht eine möglichst bequeme Platzierung dieser vor Ort

Es ist wichtig, dass nichts das freie Eindringen des Sonnenlichts auf die lichtabsorbierende Oberfläche verhindert. Sie müssen eine Süd-, Südost- oder Südwestwand oder einen Teil des Daches auswählen.

Nachdem Sie sich entschieden haben, wo die Solarmodule platziert werden sollen, müssen Sie die vorbereitenden Vorbereitungen für das Haus treffen:

• Geben Sie Speicherplatz frei. Schneiden Sie überschüssige Pflanzungen ab, wenn sie im Weg sind.
• Verstärken Sie das Dach. Dabei dürfen wir das Gewicht der vorgeschlagenen Struktur nicht vergessen.
• Zusätzliche Isolierung des Gebäudes. Schließlich macht es keinen Sinn, die Straße zu heizen.

Drittens, müssen Sie entscheiden, ob Sie eine Heizungsanlage kaufen oder selbst bauen möchten. Es hängt alles von den finanziellen Möglichkeiten und dem Wunsch ab, Zeit für die Herstellung der Struktur aufzuwenden.

Nachdem Sie sich für die zweite Option entschieden haben, müssen Sie das Funktionsprinzip des gewünschten Systems verstehen, um alles richtig zusammenbauen zu können.

Mögliche Möglichkeiten zur Anordnung einer Solarheizung

Die Möglichkeiten zum Bau einer Solaranlage hängen ganz von den Wünschen des Hausbesitzers ab:

• Anwendung von Fabrikprodukten. Kauf von Fertigkollektoren mit Selbstmontage und Installation.
• Bau eines Pilotprojekts. Für weitere genaue Berechnungen ist es erforderlich, die Auswirkungen der Verwendung des Systems zu überprüfen.
• Selbstständige Ausführung eines vollständigen Arbeitszyklus. Berechnung, Design, Aufbau einer Solaranlage von Grund auf, deren Installation.

Option 1. Dies erfordert die Wahl des richtigen Standorts für Solaranlagen, denn davon hängt die Effizienz ihrer Nutzung ab. Auch die Installation erfordert besondere Fähigkeiten.

Es ist nicht erforderlich, die Anzahl der Paneele zu berechnen – es reicht aus, dem Ausrüstungslieferanten alle Ihre Wünsche mitzuteilen.Sie müssen auch klärende Fragen von Managern beantworten – fertig ist die Auswahl der optimalen Anzahl von Panels (Kollektoren) ohne Schwierigkeiten.

Um eine Solaranlage selbst auf dem Dach zu installieren, müssen Sie die Unterstützung von mindestens einem Helfer in Anspruch nehmen. Sie können diesen Job nicht alleine erledigen

Option Nr. 2 — Bau eines Pilotprojekts. Es wird die optimale Lösung für zweifelnde Menschen sein. Schließlich ist es schwierig, die endgültige Entscheidung zum Austausch der Heizungsanlage sofort zu treffen. Einen kleinen Solarkollektor (Luft oder Wasser) zu bauen und ihn „in Aktion“ zu testen, wird eine lohnende Erfahrung sein.

Nachdem Sie die tatsächlichen Produktionskosten ermittelt, sie mit dem Marktwert ähnlicher Systeme verglichen und die Einsparungen durch den Einsatz im Betrieb berechnet haben, wird es Ihnen leicht fallen, eine verantwortungsvolle Entscheidung zu treffen.

Option Nr. 3 – die Wahl echter Meister.

Um die Anlage vollständig zu heizen, ist ein enormer Arbeitsaufwand erforderlich:

• Berechnen Sie die benötigte Fläche des Sonnensystems.
• Bestimmen Sie den Standort der zukünftigen Installation und befestigen Sie ihn.
• Zusätzliche Isolierung des Hauses.
• Kaufen Sie alle Elemente, um das System aufzubauen.
• Bauen Solarbatterie.
• Installieren Sie das konstruierte System und konzentrieren Sie sich dabei auf die Grundanforderungen – den Neigungswinkel relativ zum Einfall des Sonnenlichts.

Die Durchführung eines vollständigen Arbeitszyklus zur Installation eines Systems kann nicht als leichte Aufgabe bezeichnet werden, aber der Prozess ist äußerst spannend. Darüber hinaus können Sie damit eine beträchtliche Menge sparen.

Bei der Wahl einer Heizungsart, die Solarenergie nutzt, sollten Sie entscheiden, ob diese zusätzlich zur Warmwasserbereitung und Stromerzeugung genutzt wird (zum Vergrößern anklicken)

Arten von Anlagen zur Umwandlung von Solarenergie

Je nach Funktionsprinzip gibt es zwei Arten von Geräten, die Sonnenlicht absorbieren:

• Batterien auf Basis fotoelektrischer Wandler. Stellt Systeme aus in Reihe oder parallel geschalteten Halbleiterelementen dar. Sie liefern Strom für Haushaltsheizungen.
• Sonnenkollektoren. Paneele mit einem Rohrsystem, das mit einem Kühlmittel gefüllt ist: Luft, Frostschutzmittel oder Wasser. Sie versorgen den Heizkreislauf mit von der Sonne erwärmtem Kühlmittel.

Betrachten wir jede Option einzeln.

Sonnenkollektoren

Eine Solarbatterie wandelt absorbiertes Licht in Strom um. Es besteht aus Fotozellen (meist Silizium), die in der Lage sind, aus der Sonnenstrahlung sofort Gleichstrom zu gewinnen.

Mit einer solchen Anlage kann die Funktionsfähigkeit elektrischer Heizgeräte sichergestellt werden. Es muss an das Stromnetz des Hauses angeschlossen werden.

Der Wirkungsgrad der Umwandlung der Sonnenstrahlung liegt bei dieser Anlage zwischen 5 % und 20 %, abhängig von der Art des Gerätes, das die Sonnenstrahlung verarbeitet. Kapazität 1 m² Solarbatterie – 120 W.

Es bleibt zu berechnen, wie viele Quadratmeter Fläche benötigt werden, um den Bedarf eines bestimmten Haushalts zu decken, basierend auf der Größe des Hauses, dem individuellen Wärmebedarf und dem Grad der Isolierung der Gebäude.

Am bequemsten ist es, Sonnenkollektoren auf dem Dach des Hauses zu platzieren und zu diesem Zweck den Südhang zu wählen

Zum Heizen sind Sonnenkollektoren in südlichen Regionen am effektivsten. Ihr Hauptnachteil ist ein Leistungsabfall bei Dämmerung und bewölktem Wetter sowie ein völliger Leistungsmangel bei Nacht.

Um eine Solarbatterie mit eigenen Händen herzustellen, müssen Sie zunächst den Rahmen zusammenbauen, die Solarzellen verlöten, dann alles sorgfältig hinlegen und Dichtmittel verwenden.

Zur Herstellung des Rahmens werden Holzlatten und Aluminiumecken verwendet.Es hängt alles von der Größe der zu montierenden Struktur und dem Ort ihrer Installation ab. Solarzellen – Siliziumwafer – sind der verbrauchbarste Teil der Struktur. Sie sind einkristallin und polykristallin. Die ersten sind etwas teurer, haben aber eine um 5 % höhere Leistung.

Sie selbst herzustellen ist unmöglich. Es ist besser, fotoelektrische Wandler mit bereits angelöteten Leitern zu kaufen.

Sie müssen auf einer Faserplattenunterlage platziert, dann im Rahmen befestigt werden, die Drähte von den Elementen nach außen führen und alle Löcher mit Dichtmittel füllen. Lassen Sie die Struktur gründlich trocknen und decken Sie sie mit einem Glas- oder transparenten Kunststoffdeckel ab.

Installationsdiagramme und Methoden zum Anschluss von Solarmodulen werden in beschrieben Dieser Artikel.

Sonnenkollektoren

Kollektoren haben eine grundlegend andere Art, absorbiertes Licht umzuwandeln. Ihre Arbeit basiert darauf, dass Kühlmittel durch Rohre fließt.

Je nach Bauart lassen sich drei Haupttypen von Kollektoren unterscheiden, die am häufigsten für den Bau einer Solarthermieanlage eingesetzt werden:

• Wohnung. Der Kühlkörper – ihr Absorber – besteht aus Blech mit geschwärzter Außenfläche. Beim Erhitzen überträgt es Energie auf das Kühlmittel des Heizsystems.
• Vakuum. Kollektor Vakuumsystem Hergestellt im Thermoskannen-Design, wodurch die von der Sonne aufgenommene Wärme fast doppelt so gut erhalten bleibt.
• Hubs. Das Gerät ist mit einem konkaven Spiegelteil mit großer Oberfläche ausgestattet, der das Sonnenlicht auf eine kleine Absorberfläche fokussiert.

Die im Alltag am häufigsten vorkommenden Solaranlagen sind mit einem Röhrensystem in Form parallel geschalteter Elemente oder einer Spule ausgestattet. Die Rohre sind entweder mit technischem Wasser oder einer Mischung aus Wasser und nicht gefrierender Flüssigkeit oder Luft gefüllt.

Nachdem Sie die Hauptteile einer Solaranlage visualisiert haben, ist es einfacher zu entscheiden, wo bestimmte Komponenten am besten platziert werden (+)

Die Luftinstallation kann als zusätzliche Heizquelle genutzt werden. Es ist nicht in der Lage, ein Haus vollständig mit Wärme zu versorgen, unabhängig von der Region, in der es steht. Das Hauptmerkmal dieser Art von Solaranlage ist Luft, die als Kühlmittel fungiert.

Rohrsysteme werden das ganze Jahr über recht aktiv zum Heizen genutzt. Das Frostschutzmittel oder die Frostschutzmischung wird durch die Sonnenstrahlen erhitzt, durchläuft dann interne Wärmetauscherrohre und wird dann in den Lagertank geleitet.

Die Bewegung der Flüssigkeit wird durch eine Pumpe angeregt, wodurch sie vom Tank zum Heizsystem gelangt. Das erhitzte Kühlmittel verdrängt den abgekühlten Teil der Flüssigkeit, der zum Kollektor zurückkehren und sich erwärmen muss.

Das Funktionsprinzip einer flachen Solaranlage basiert auf dem Eindringen von Sonnenlicht in das Panel, auf dem sich der Wärmeabsorber befindet. Es erwärmt sich und gibt Wärme ab, die durch Metallrohre (meist Kupfer) an die zirkulierende Flüssigkeit übertragen wird.

Was kann man selbst bauen?

Sie können mit Ihren eigenen Händen eine Solaranlage mit einem Luftkollektor bauen. Am besten platzieren Sie es an der Südwand des Gebäudes.

Je größer die Fläche des beheizten Raumes ist, desto größer ist die Fläche, die der Kollektor einnimmt – vielleicht die gesamte Hauswand. Auch diese Solaranlage kann im Dachgeschoss gebaut werden.

Wenn Sie planen, eine Luftheizung auf dem Dachboden zu installieren, müssen Sie sicherstellen, dass diese dem Gewicht der Installation standhält (+).

Ein Sonnenkollektor, der die Luftmasse erwärmt, erfüllt seine Heizfunktionen durch die im System strömenden Luftströme.Das Kühlmittel zirkuliert durch den Kreislauf, kühlt ab und gelangt wieder in das System. Die Bewegung der Luftströme kann auf natürliche Weise oder mithilfe eines Ventilators erfolgen.

Was die Materialien zur Herstellung des Luftverteilers betrifft, können Sie verschiedene verfügbare Werkzeuge verwenden. Es gibt keine einheitliche Regel.

Heimwerker verbessern diese Art von Solaranlage, die zu Hause zusammengebaut wird. Manche Menschen streben nach einer günstigeren Option und opfern dabei die Effizienz, während andere das Gegenteil tun.

Nachdem Sie die Hauptelemente des Luftkollektors verstanden haben, ist es einfacher, sich für den Installationsort zu entscheiden – Dach oder Wand (+).

Schauen wir uns die wichtigsten Methoden an.

Merkmale der Installation eines röhrenförmigen Solarsystems

Eine röhrenförmige Solarheizung kann in verschiedenen Regionen eingesetzt werden. Es hängt nicht von der Außentemperatur ab. Die Hauptsache ist, dass die Installation die maximale Menge an Sonnenlicht erhält.

Als Kühlmittel verwendetes Frostschutzmittel gefriert bei niedrigen Temperaturen nicht. An klaren Wintertagen übersteigt die Sonneneinstrahlung die im Sommer empfangene Lichtmenge.

Ein röhrenförmiger Sonnenkollektor besteht aus einem System miteinander verbundener transparenter Vakuumröhren. Sie enthalten einen Stoff mit niedrigem Siedepunkt. Wenn es kocht, verdampft es, gibt seine Wärme an die Kupferspitze ab und fließt nach unten, wo sich alles noch einmal wiederholt.

Vakuumröhren aus feuerfestem Glas sind innen mit einer Substanz gefüllt, die bei niedrigen Temperaturen sieden kann (+)

Vakuumröhren absorbieren bis zu 90 % der gesamten Sonnenstrahlung (sichtbar und infrarot). Dem Kühlmittel wird Sonnenenergie zugeführt, die in Wärme umgewandelt wird. Es überträgt diese Energie weiter durch das System – an einen Wärmetauscher, der sich in einem speziellen Speichertank befindet.

Die Bewegung von Kühlmittel und Wasser durch Heizsysteme erfolgt durch Pumpen. Es ist wichtig, dass der Tank über eine gute Wärmedämmung verfügt. In der Regel sind zwei Wärmetauscher vorhanden: Einer ist an die Zusatzheizung angeschlossen, der zweite ist an die Kollektoren angeschlossen.

Bei Häusern mit einer solchen Solaranlage ist es vorteilhaft, zusätzlich eine Fußbodenheizung anzuschließen. Dadurch kann das Gebäude effizienter beheizt werden.

Die Installation von Röhrenkollektoren können Sie selbst durchführen. Das Einzige, was Sie beachten sollten, ist der Arbeitsneigungswinkel – dieser muss mindestens 20° betragen.

Der röhrenförmige Solarkollektor wird auf dem Dach platziert und wählt die sonnigste Richtung. Wichtig ist, dass sich in der Nähe keine Hochhäuser befinden, die das freie Eindringen des Sonnenlichts behindern

Es wird nicht möglich sein, eine Vakuumanlage mit eigenen Händen zu bauen – es ist unmöglich, Vakuumröhren zu Hause herzustellen. Dies geschieht durch Fabriken, die auf die Herstellung von Vakuum-Solarsystemen spezialisiert sind.

Flache Solaranlage

Zum Heizen wird häufig ein flacher Solarkollektor eingesetzt.

Um es zu bauen, benötigen Sie:

• Metallrahmen;
• robuster Boden;
• Wärmedämmschicht;
• eine schwarze Absorberschicht für Sonnenstrahlung (Adsorber);
• transparente Abdeckung – Kunststoff, Glas;
• Rohre für Flüssigkeiten (Kupfer, Aluminium).

Die Struktur muss mit Einlass- und Auslassrohren sowie einer Pumpe für eine effiziente Flüssigkeitszirkulation ausgestattet sein.

Sie können eine flache Solaranlage mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen. Dazu nutzen sie oft improvisierte Mittel und wählen billigere Materialien als Analogon (+)

Der Flachkollektor kann in jedem beliebigen Winkel eingebaut werden, Voraussetzung ist, ihn von Schnee und Staub zu befreien. Es eignet sich besonders gut für warme Klimazonen.

In der kalten Jahreszeit sind geringe Leistungen und hohe Wärmeverluste zu beobachten.Was die alleinige Nutzung dieser Solaranlage zur vollständigen Erwärmung in Frage stellt. Optimal wäre der Einsatz einer flachen Solaranlage zusammen mit einer Gas-, Elektro- oder Festbrennstoffheizung.

Wir laden Sie ein, Artikel über selbstgebaute Solarheizsysteme zu lesen:

1. Wie man mit eigenen Händen einen Solarkollektor zum Heizen baut – Schritt-für-Schritt-Anleitung
2. So stellen Sie mit Ihren eigenen Händen eine Solarbatterie her: Methoden zum Zusammenbau und zur Installation eines Solarpanels

Noch einmal zur Zweckmäßigkeit

Es ist vorteilhaft, Solarenergie anstelle herkömmlicher Energieressourcen zum Heizen zu nutzen. Je nach Art der gewählten Solaranlage kann die Einsparung beim bezahlten Wärmeverbrauch bis zu 100 % betragen.

Eine Möglichkeit, die Heizung komplett zu ersetzen, ist der Einsatz von Kollektoren mit Vakuumröhren. Dies ist in der Anfangsphase ein ziemlich teures Projekt. Zukünftig kann eine völlige Energieunabhängigkeit gewährleistet werden, die sich in 6-8 Jahren amortisiert.

Dem Einfallsreichtum von Heimwerkern sind keine Grenzen gesetzt – ein gewöhnlicher Schlauch kann als Labyrinth für die Flüssigkeitszirkulation im Verteiler verwendet werden

Die Lebensdauer von Solaranlagen beträgt bis zu 25 Jahre. Sie erfordern wenig Wartung – regelmäßige Reinigung der Oberflächen von Schnee, Staub und Schmutz. Reparaturen können Sie selbst durchführen. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass Flachkollektoren und Solarmodule „Angst“ vor Hurrikanen haben.

Eine solche Heizung ist für die Bewohner des Hauses und die Umwelt sicher. Es ist völlig kostenlos und unabhängig von Wechselkursen oder Energiepreisen.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das Video zeigt den Prozess des Baus einer Solarbatterie mit eigenen Händen:

Eine Anschauungshilfe für den Bau einer Luftheizung:

Technologie zum Bau einer flachen Solaranlage mit eigenen Händen:

Solarkraftwerke oder Solarheizanlagen haben sich weltweit bewährt. Sie ermöglichen Ihnen den kostenlosen Bezug von Wärme, wodurch die Kosten für die Zahlung der Stromrechnungen für die Heizung um 30 % gesenkt werden.

Es ist möglich, Energieressourcen in Ihrer Heizungsanlage vollständig durch Solarenergie zu ersetzen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass Sie die Solaranlage selbst montieren können.

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