oversigt over solvarmeanlæg
i USA optager opvarmningsvand en stor del af en bygnings driftsomkostninger. 18% af energiforbruget i boliger til opvarmning af vand, men kun 4% af energiforbruget i kommercielle bygninger.
i øjeblikket opfylder solopvarmet vand kun omkring 2% af de potentielle solvarmeanlæg til alle boliger i USA.
generelt kan du bruge solvarmeanlæg på boliger med et sydvendt (eller tæt på det) tag eller ikke-skyggefulde grunde til at installere en samler (for at møde solens stråler og absorbere solenergien).
i 2021 var disse stater de mest populære for solvarmemarkedet: Californien, USA, North Carolina, Florida, Nevada, ny Jersey, Massachusetts, Georgia og Ny York.
den nye Jersey, Massachusetts og Ny York nævner viser, at solvandssystemerne ikke altid behøver at være i en solplet!
interessant. På verdensplan er Barbados, Østrig, Cypern, Israel og Grækenland fra 2017 de førende lande med solopvarmet vand efter kapacitet pr.
er DIY solvarmere det værd?
DIY betyder gør-det-selv, i modsætning til at ansætte et byggefirma til at gøre dit arbejde.
en solvandvarmer opretter ikke forbindelse til elnettet for at samle strøm; den absorberer energi fra solen og fører den tilbage til vandvarmesystemet i dit hus.
for at være klar leverer et solvarmeanlæg kun opvarmet vand og kan f.eks. Så en mulighed er at installere et solcelleanlæg i stedet, som ville levere solenergi til din elektriske vandvarmer.
brug af et fotovoltaisk system betyder, at du kan beholde dit almindelige varmtvandssystem, men du kan gøre solpaneler og solvandvarmesystemer!
en solvarmer bruger en solfanger på dit tag i en vinkel, der bedst fanger solens stråler og direkte opvarmer vandet i dit hus.
en typisk solvandvarmer kan reducere konventionelle elektriske energikostnader med omkring 40-50% og spare penge på dine energiregninger.
forstå, at solvarmeren ikke eliminerer netenergi—det fungerer som en sikkerhedskopi, en der potentielt kan spare mange penge, da du ikke betaler for den netenergi, du ikke længere har brug for, når det er solrigt.
DIY solvarmeren og elnettet kører side om side og fungerer som partnere, især i varme klimaer, hvor solen er kraftig i lange timer hver dag.
DIY solvarmtvandssystemer koster faktisk penge at installere; de kan dog betale deres investering tilbage, når du har brug for mindre netenergi og dermed har lavere forsyningsregninger ved at spare på energikostnader.
når investeringen har betalt sig tilbage med denne gratis energi, kan du nyde næsten gratis varmt vand i solvarmerens resterende levetid!
Plus, i USA har Kongressen tilbudt en investeringsskattekredit, kendt som federal residential solar energy credit (fortsæt med at kontrollere tilgængeligheden—den seneste indikation er, at den udløber 31.December 2024).
denne skat kredit er en dollar-for-dollar reduktion i din indkomstskat. Så hvis du for eksempel får en føderal skattekredit på $1.000, og dine føderale skatter, ellers skyldes $1.000 eller mere, får du en $1.000 reduktion i dine føderale skatter.
du kan også ansøge om en statslig skattefradrag, afhængigt af din tilstand.
For flere detaljer om investeringsskattefradrag for solenergi, besøg denne hjemmeside.
solpaneler er en anden sag. Solpaneler konverterer sollys til elektricitet, hvilket styrker dit hus. Her dækker vi bare solvarmesystemer.
økonomien i DIY solvarmere
DIY solvarmeanlæg er normalt dyrere at købe og installere end gasvandvarmere eller konventionelle elektriske vandvarmere.
men ved hjælp af en DIY sol vand varmesystem kan spare dig penge i det lange løb.
økonomien i besparelser til solvandvarmesystemer er afhængig af mange forskellige faktorer:
· forbrugsniveau for varmt vand
· ydelse af solvarmeanlægget
· Geografisk placering og soleksponering og dermed solenergi tilgængelig
· tilgængelige offentlige skattefradrag og finansiering
· sammenlignende omkostninger til gasvandvarmere og konventionelle elektriske varmeapparater
faktorer, der anvendes til at estimere energieffektiviteten af en solvarmeanordning varmtvandsanlæg er solenergi faktor og sol fraktion.
solenergifaktoren beregnes ved at dividere den energi, der leveres af det samlede system, med mængden af konventionel energiindgang i systemet.
hvis faktoren er 5, betyder det, at solvarmeanlægget pumper fem gange mere energi ud end den energi, der forbruges af gas-eller elvarmeanlæggene, der sikkerhedskopierer solvarmeanlægget.
normalt er solenergifaktoren 2 eller 3.
solfraktionen er andelen af den samlede varmtvandsopvarmning, der leveres af solvarme. Så naturligvis ville det variere mellem 0 til 1.0.
Solvandvarmesystemer har normalt en solfraktion på 0,5 til 0,75.
hvad er de forskellige typer af DIY sol vandvarmere?
der er mange forskellige typer af DIY sol varmt vand systemer. For det første er der den aktive solvarmer, som normalt kræver en pumpe. I modsætning hertil har vi også den passive solvandvarmer, som ikke bruger en pumpe; i stedet bruger den konvektion.
den passive solvandsmodel tillader varmt vand at stige og koldt vand at synke, så en pumpe er ikke nødvendig.
der er to hovedtyper af passive modeller:
1. Integreret kollektor opbevaring. Disse kaldes også batchvarmere og bruger tanke, der fungerer som opbevarings-og solvarmeopsamlere (samler betyder, at det udsætter vandet for solens stråler og dermed opsamler solens varme). (De kaldes kærligt “brødkasser” på grund af deres omfangsrige udseende).
2. Konvektion varme opbevaring. Disse er hovedsageligt fladpladesamlere, og tanken er placeret i kælderen. Samlerne og lagertankene er således adskilte. Opbevaringen henviser til, hvor varmt vand opbevares.
vi vil fokusere mere på passive solvandssystemer, fordi de er billigere og lettere at installere.
yderligere vil vi fokusere på fladpladesamlernes næste underkategori, fordi de er lettere at bygge og installere end batchvarmere. Det er bare godt at være opmærksom på de forskellige muligheder for DIY solvarmere.
fladpladesamlerne kaldes også termosyphon-systemer, fordi de er afhængige af forudsætningen om, at “varmen stiger.”
det varmere vand stiger for at forlade systemet for at opvarme huset, og koldere vand strømmer ind i bunden gennem et lavere rør for at erstatte det varmere vand.
tyngdekraftens konvektive strømning i et termosyfonsystem. For de bedste resultater skal du placere toppen af samlerne mindst en fod under bunden af tanken.
større højdeforskel vil resultere i større strømning. Imidlertid vil større rør, kortere kørsler og blide bøjninger give en passende strømningshastighed.
hvis du har brug for frysebeskyttelse, er det ikke svært at gøre. Samlerne kan fyldes med en frostvæskeopløsning (propylenglycol er den mest almindelige og ikke-giftige).
du kan overføre varmen til husholdningsvandet via en varmeveksler.
gør DIY sol vandvarmere arbejde?
Ja, men vær opmærksom på klimaområdet, hvor du bor. For eksempel fungerer termosyphon-systemer ikke i kolde klimaer, hvor vinteren fryser, fordi de ikke har frysebeskyttelse.
i så fald er du bedst at dræne vandet fra solvarmeren for ikke at fryse om vinteren. På denne måde er de ideelle til hytter eller andet hjem, der ikke bruges om vinteren.
solvandvarmere, der opfylder American National Standards Institute eller International Standards organisation, vil have beskyttelse ved begge ekstreme temperaturer.
om sommeren forhindrer automatiske kontroller, at vandet overophedes.
om vinteren bruger frostvæskesystemer speciel, ikke-frysende væske til at løbe gennem samlerne og dræne væk fra varmen fra samleren ind i tanken, så der ikke rent faktisk ledes vand udenfor.
det er bedst at montere solvarmeren på siden af taget, der vender mod syd og sætte dem i en vinkel på 18 liter til 50 liter ned fra vandret plan for det bedste direkte sollys. På den måde maksimerer du solenergi ved hjælp af fri energi.
for at bestemme den størrelse, du har brug for, skal du overveje 30 liter varmt vand pr. Hvis din familie er meget bevaringsindstillet, kan du komme forbi med ti liter varmt vand pr. Og du sparer også energiomkostninger!
en typisk 80-gallon elektrisk varmtvandsbeholder, der betjener en familie på fire, vil forbruge cirka 150 millioner BTU ‘ er i sin syv-årige levetid.
varmtvandsbeholderen er normalt dimensioneret til at håndtere en dags forbrug. For en familie på fire ville en 80 gallon tank levere 20 gallon varmt vand pr.
også til solvarmekollektorstørrelse baseret på din klimatiske region:
· i Sunbelt skal du bruge 1 kvadratfod af samler pr.2 gallon tankkapacitet (daglig husholdningsbrug).
· i sydøst-og bjergstaterne skal du bruge 1 kvadratfod af samler pr.1,5 gallon tankkapacitet
· i Midtvesten og Atlanterhavsstaterne skal du bruge 1 kvadratfod samler pr. 1,0 gallon tankkapacitet.
· i Ny England og nordvest skal du bruge 1 kvadratfod samler pr.0,75 gallon tankkapacitet.
baseret på disse tommelfingerregler vil en husstand på fire med en 80 gallon tank have brug for ca.40 kvadratfod af samleren i Vermont, 55 kvadratfod af samleren i South Carolina, 80 kvadratfod af samleren i Iova og 106 kvadratfod af samleren i Vermont.
for de aktive systemer (og derfor kræver en pumpe), vil en styreenhed, der er tilsluttet din solvandvarmer, mærke direkte sollys og kontrollere, om vandet har nået den ønskede temperatur.
når controlleren er klar til at strømme varmt vand ind i opbevaringstanken inde i huset, aktiverer den pumpen.
på samme måde, i kolde vinterklima, hvis regulatoren registrerer temperaturen vil fryse pumperne, vil det dræne vandet fra solvarmeren gennem drænrør til udenfor.
de vigtige komponenter i et solvarmeanlæg
de vigtigste dele af et lukket kredsløbssystem inkluderer solfangere, cirkulationspumper, en differentiel styring med sensorer, varmevekslere og en lagertank.
mindre, men væsentlige dele inkluderer en ekspansionsbeholder, trykaflastningsventil, kontraventil, afløbs-og påfyldningsenhed samt tryk-og temperaturmålere.
Controller og sensorer
når controlleren registrerer, at den ene sensor er varmere end den anden, vil den aktivere en kontakt, der kan tænde en pumpe eller anden elektrisk enhed.
når der ikke længere er en forskel i temperatur eller meget lille, slukker differentialtermostaten pumpen.
i et solvarmt vandsystem er en sensor (placeret til måling af varmt vand) på rørene meget tæt på solfangerens udløb, og den anden sensor (placeret til måling af koldt vand) er nær bunden af lagertanken.
når solen kommer op, bliver samleren varm meget hurtigt. Samlerens sensor aktiverer kontakten i controlleren for at tænde en pumpe.
når solen går ned, mørke skyer vises, eller lagertanken bliver varm nok, vil der ikke længere være en stor “forskel” mellem de to sensorer. Derefter lukker termostaten pumpen.
varmeveksler
varmeveksleren overfører solvarme fra den solopvarmede lukkede sløjfe til husholdningsvandet. Faktorer, der øger varmeoverførslen, er:
· større overfladeareal
· høj varmeledningsevne
* maksimal temperaturforskel mellem de to væsker
vekslere kan kategoriseres som en enkelt væg eller dobbeltvæg, der henviser til antallet af barrierer mellem de to væsker, der udveksler varme. For eksempel bør systemer, der bruger glycol, ikke bruge en enkeltvægget veksler på grund af potentialet for forurening af drikkevand.
en veksler kan være så enkel som en kobberspole i lagertanken, hvor varmevekslere med enkelt væg er tilladt. Solopvarmet vand cirkuleres gennem spolen ved hjælp af en cirkulationspumpe.
vekslere installeres i en modstrømskonfiguration, hvorved de to væsker strømmer i modsatte retninger gennem varmeveksleren. Dette maksimerer termisk varmeveksling ved at opretholde den største temperaturforskel mellem væsker.
valget af en veksler er baseret på dens evne til at overføre varme (i BTU ‘ er pr.
producenten eller distributøren af veksleren specificerer, hvilken model der er tilstrækkelig, afhængigt af den samlede firkantede optagelse af samleren, der skal installeres.
producenterne vil også angive en anbefalet minimumstrømningshastighed på varmevekslerens vandside for at opnå en passende varmeoverførselshastighed.
kontraventil
en kontraventil tillader kun væske at strømme i en retning. Det forhindrer varmetab om natten ved konvektiv strømning fra den varme opbevaringstank til de kølige samlere. Kontrolventiler kan være af typen” sving “eller typen” fjeder”.
ekspansionsbeholder
en ekspansionsbeholder tillader væsken i den lukkede sløjfe at ekspandere og trække sig sammen i opvarmnings-og kølecyklussen. Uden ekspansionsbeholderen kan VVS briste, når væsken opvarmes.
Hvordan laver man en solvarmer?
for denne artikel, da der er så mange variationer af gør-det-selv solvarmere, vil vi fokusere på fladplademodellen, især den type, der opvarmer et rør, der løber i form af en spiral.
Design Solvarmeopsamleren
hvis du er tilbøjelig til at forfølge gør-det-selv-ruten, kan du lave din egen samler. Bløde kobberrør er ideelle til opvarmning af vandet inde i opsamleren, fordi kobber bærer vand godt og kan bøjes efter din smag.
tværbundet polyethylen (“PEK”) erstatter traditionelle kobber-og galvaniserede stålrør i boligrenoveringsprojekter og den almindelige byggesektor. Her er en video til PEK-indstillingen.
du kan montere disse rør (lavet af blødt kobber eller andet materiale) inde i en håndlavet stor isoleret kasse og bruge en hærdet glasrude som låg, så solens stråler let kan komme ind.
det ville være klogt at spraymale indersiden af trækassen og rørene for at øge absorptionen af solens stråler.
her er en prøvevideo om, hvordan du konstruerer din egen solvarmer med flad plade. Der er mange andre instruktionsvideoer, der ligner hinanden i applikationen.
interessant nok minder mønsteret, der bruges til kobberrøret i videoen, os om en haveslange, der ligger på græsplænen. Du vil huske, da du hentede haveslangen liggende for at vandre græsplænen på en dejlig varm dag, du følte det varme vand, da det forlod slangen.
Forestil dig, hvad fladpanelet kan gøre for vandet inde i kobberrøret, når det er på dit tag! Og fortsæt med at tænke på at spare disse energikostnader.
en anden mulighed, selvom dyrere, er de evakuerede rørsamlere. Dette er blot et andet udtryk for vakuumrør, som arbejder sammen med den tilsvarende drift af kaffetermoser. De består af to lag glas med et vakuum mellem lagene.
i de evakuerede rørsamlere opvarmes drikkevandet hurtigt, da rørene er struktureret til at absorbere solens stråler meget effektivt.
Monter solvarmeren på taget
generelt kan ethvert standard tag understøtte en fladpladesamler monteret ovenpå. Kontroller, at helvedesild og ark-og trussystemet er strukturelt forsvarligt, inden opsamlingsboksen fastgøres. Hvis det er et DIY solvarmeanlæg, kan det være en trækasse.
fastgør monteringsclips til tagets overflade. Så vil du tilslut dig samlerboksen til disse monteringsklemmer. Endelig skal du indsætte monteringsglideren under helvedesild for at beskytte taget mod sol og regn.
du skal indsætte lagbolten i en truss støttebjælke for maksimal styrke. Derudover skal du sprede tætningsmateriale omkring ethvert kontaktpunkt for at forhindre regnvand i at lække under taget.
Fladpladesamlere kan veje mellem 100 og 150 pund, så to personer, der bruger stiger, er ofte nødvendige for at løfte det op på taget.
opsamleren kobles derefter til monteringsklemmerne og fastgøres på plads, klar til handling.
Indsæt rør i taget for at transportere vandstrømmen
så vil du bore to huller i taget, en til kollektortilførselsledningen (koldt indgående vand løber ind i opsamleren) og en anden til kollektorreturlinjen (varmt vand vender tilbage til huset for at fodre ind i varmtvandsbeholderen).
det er vigtigt at købe særligt blinkende—metalplader eller plast designet til at lede vand væk fra det berørte område—der passer rundt om et rør, hvor det skærer taget.
normalt ser Blinkende for et rør ud som en kegleformet struktur, med spidsen afskåret på en stor måde. Eller du kan bruge en hætte i stedet.
denne keglelignende struktur har også en bred krave i bunden-hvilket giver dig det indtryk, at det virkelig forsøger at lede vand væk.
når blinkningen er sikret omkring det punkt, hvor kobberrøret kommer ind i taget, kan du afslutte alle berøringspunkter ved hjælp af et tætningsmiddel.
for dem, der er forsigtige med uvelkomne udvendige pres på solvarmeren, ville det være en god ide at tilføje følgende:
· luftudluftning (for at forhindre luft i at blive fanget i solvarmeren)
· Fryseforebyggelsesventil (åbnes kun, når vandtemperaturerne svæver nær frysepunktet, for at dræne rørene, så de ikke brister ved frysning)
· trykaflastningsventil (for at slippe overskydende vand ud, hvis vandtrykket er for højt inde i rørene og dermed forhindre dem i at sprænge)
Indsæt rør fra samleren på taget til Kældertanken
nu hvor vi er her, kan vi adressere opdelingen af arbejde, hvis du bruger et team. En eller to personer kunne installere samleren på taget, mens den anden eller to arbejder i kælderen, installation af rør og tilslutning af den til varmtvandsbeholderen.
ofte bruges bløde kobberrør, da de kan løbe gennem loftet ned til kælderen uden behov for lodning inde på loftet.
kobberrør inde i loftet er beklædt med isolering for at forhindre varmeudslip.
luftkanaler inde i huset er ofte gode ledsagere til rør, da de allerede har et netværk gennem huset, inklusive ovnkanaler.
vandvarmeren i kælderen tjener to formål. For det første gemmer det opvarmede vand, der er blevet ført ned fra taget. For det andet vil det have en backup energikilde (elektrisk opvarmning), hvis solvandsamleren ikke producerer noget opvarmet vand.
den konventionelle varmtvandsbeholder i kælderen har ikke de opsamler-eller returrør, der kræves for at udveksle med opsamleren på taget, så blikkenslager skal eftermontere varmtvandsbeholderen.
installatøren vil installere den nye varmtvandsbeholder og solfangerrør. Når alle rør er installeret, skal du dække det med glasfiberisoleringsmateriale for at forhindre unødvendigt varmetab.
det ville hjælpe, hvis du placerede den nye solvandvarmer så tæt som muligt på det almindelige varmtvandssystem, så de kan synergisere i nærheden.
det sidste trin for vandvarmeren er at indstille termostaten til at forberede den automatiske overgang fra solvandsopvarmning til elektrisk opvarmning efter behov.
Tjek denne video for at se et godt eksempel på installation og klargøring af en vandvarmer i kælderen.
Indstil controlleren og sensorerne i nærheden af varmtvandsbeholderen
vi har allerede talt om differentialregulatoren og hvad den gør. Her skal denne controller dog installeres i nærheden af vandvarmeren, og den leveres med LED-skærme (lysdiode), digitale aflæsninger og andre muligheder.
controlleren har flere indstillinger. Disse inkluderer indstillingen for høj temperatur, temperaturforskellen og indstillingen “fra”.
hvad angår et andet elektrisk element, der skal installeres, kommer sensorer med deres egne ledninger, og hvis de føres udenfor, skal de beskyttes mod vejret med plast-eller gummibeklædning.
sensorledningerne kan løbe langs rørene på ydersiden, da de i det væsentlige deler den samme sti alligevel, hvilket er mere effektivt.
du kan bruge den termiske pasta til at give en god binding mellem sensorledningerne og rørets overflade.
kollektortilførselssensoren placeres normalt på det varmeste punkt på fladpladesamleren for at registrere den maksimale temperatur.
Indstil pumper og ventiler i nærheden af varmtvandsbeholderen
der er mange andre kritiske komponenter i solvarmeren, såsom pumper og ventiler. Den ene er systempumpen (cirkulator) til at cirkulere systemvæsken (vand eller propylenglycol) fra kældertankene til opsamleren, der er monteret på taget.
ventiler, der er vigtige for solvarmeren, er;
· kontraventil (forhindrer termosyfonprocessen i at recirkulere varmt vand gennem opsamleren om natten).
· afløbsventil (hvis opsamleren skal tømmes, for eksempel hvis vinteren sætter ind, og den ikke er tilstrækkeligt beskyttet mod frysning).
· Isoleringsventil (da dens eneste mulige muligheder er helt åbne eller helt lukkede, er dens rolle at stoppe cirkulationen af varmt vand som et sikkerhedsstop uden at dræne systemet).
· antiskaldeventil (valgfri, beregnet til at forhindre, at varmt vand kommer ind i husets kredsløb ved for høj temperatur).
endelig skal du opbevare betjeningsvejledningen til solvarmeren på et tilgængeligt sted.
skal også anbringe etiketten, der forklarer frysebeskyttelsesmetoden for solvarmeanlægget på et synligt sted på selve varmeapparatet.
ekstra materiale:Batch solvarmeanlæg
indtil videre har vi hovedsageligt dækket fladpladevarmesystemer, fordi de er langt mere kompakte. Imidlertid er batchvarmere også populære. Den vigtigste ting at huske er, at de er langt større, hvorfor de ofte ikke er monteret på et tag.
i stedet kunne en batch vandvarmer bruge en stor tank inde og holde langt mere varmt vand end et fladpladesystem.
batchvandvarmeren er bedst til sydlige klimaer og har eksisteret i hundreder af år, da de er relativt enkle at designe. Efter sigende blev den første batch vandvarmer i USA bygget i Baltimore i 1896!
batchvarmerne er populære i sæsonbestemte hjem og rekreative faciliteter, hvor ejendommen er den eneste sommer. I løbet af vintrene, især i kolde klimaer, skal du dog dræne batchvarmeren.