Oversikt Over Solenergi Vann Varmesystemer
i Usa tar oppvarming vann opp en stor del av en bygning driftskostnader. Landsomfattende går om lag 18% av energibruken i boliger til oppvarming av vann, men bare 4% av energibruken i næringsbygg.
for tiden møter soloppvarmet vann bare ca 2% av de potensielle solvannvarmesystemene for alle boliger i Usa.
generelt kan du bruke solvarmeanlegg på boliger med et sørvendt (eller nær det) tak eller ubeskadiget grunnlag for å installere en samler(for å møte solens stråler og absorbere solenergi).
i 2021 var disse statene de mest populære for solvarmemarkedet: California, Texas, North Carolina, Florida, Arizona, Nevada, New Jersey, Massachusetts, Georgia og New York.
new Jersey, Massachusetts og New York nevner viser at solvannsystemene ikke alltid må være i solflekk!
Interessant. På verdensbasis er Barbados, Østerrike, Kypros, Israel og Hellas fra 2017 de ledende landene med soloppvarmet vann etter kapasitet per person.
ER DIY Solar Vannvarmere Verdt Det?
DIY betyr gjør-det-selv, i motsetning til å ansette et byggefirma for å gjøre arbeidet ditt.
en solvarmer kobler ikke til elnettet for å samle strøm; den absorberer energi fra solen og mater den tilbake til vannvarmesystemet i huset ditt.
for å være klar, gir et solvannvarmesystem bare oppvarmet vann og kan ikke koble til elektriske apparater, for eksempel. Så ett alternativ er å installere et solcelleanlegg i stedet, som vil levere solenergi til din elektriske varmtvannsbereder.
Å Bruke et fotovoltaisk system betyr at du kan beholde ditt vanlige varmtvannssystem, men du kan gjøre solcellepaneler og solvarmesystemer!
en solvarmer bruker en solfanger på taket ditt i en vinkel som best fanger solens stråler og oppvarmer vannet i huset ditt direkte.
en typisk solvarmer kan redusere konvensjonelle elektriske energikostnader med ca 40-50% og spare penger på strømregningene dine.
Forstå at solvarmeren ikke eliminerer nettenergi-det fungerer som en sikkerhetskopi, en som potensielt kan spare mye penger siden du ikke betaler for rutenettet som du ikke lenger trenger når det er solfylt ut.
DIY solvarmeren og elnettet går side om side, fungerer som partnere, spesielt i varme klima hvor solen er kraftig i lange timer hver dag.
DIY solar varmtvannssystemer koster faktisk penger å installere; de kan imidlertid betale tilbake investeringen når du trenger mindre nettenergi og dermed har lavere bruksregninger ved å spare på energikostnader.
når investeringen har betalt seg selv med denne gratis energien, kan du nyte nesten gratis varmt vann for den gjenværende levetiden til solvarmeren!
I Tillegg Har Kongressen i Usa tilbudt en investeringsskatt, kjent som federal residential solar energy credit (fortsett å sjekke om tilgjengelighet—den siste indikasjonen er at den utløper 31.desember 2024).
denne skattekreditten er en dollar-for-dollar reduksjon i inntektsskatten din. Så, for eksempel, hvis du får en føderal skattekreditt på $1000, og dine føderale skatter, ellers skyldes $1000 eller mer, får du en reduksjon på $1000 i dine føderale skatter.
Du kan også søke om statlig skattekreditt, avhengig av staten din.
for mer informasjon om investeringsskatt for solenergi, besøk denne nettsiden.
Solcellepaneler er en annen sak. Solcellepaneler konvertere sollys til elektrisitet, som driver huset ditt. Her dekker vi bare solvarmesystemer.
Økonomien TIL DIY Solvarmere
DIY solvarmesystemer er vanligvis dyrere å kjøpe og installere enn gassvannvarmere eller konvensjonelle elektriske varmtvannsberedere.
men ved HJELP AV EN DIY solar vann varmesystem kan spare deg for penger i det lange løp.
økonomien i besparelser for solenergi vann varmesystemer stole på mange ulike faktorer:
· forbruk av varmt vann
· Ytelse av solvarmesystemet
· Geografisk beliggenhet og soleksponering og dermed solenergi tilgjengelig
· tilgjengelige offentlige skattekreditter og finansiering
· Komparative kostnader for gassvannvarmere og konvensjonelle elektriske varmeovner
Faktorer som brukes til å estimere energieffektiviteten til en solenergi varmt vann system er solenergi faktor og solenergi brøkdel.
solenergifaktoren beregnes ved å dele energien som leveres av det totale systemet med mengden konvensjonell energiinngang i systemet.
hvis faktoren er 5, betyr det at solvarmesystemet pumper ut fem ganger mer energi enn energien som forbrukes av gass-eller elektriske vannvarmesystemer som støtter solvarmesystemet.
vanligvis er solenergifaktoren 2 eller 3.
solfraksjonen er andelen av den totale oppvarmingsbelastningen fra solvarme. Så, naturlig, vil det variere mellom 0 til 1,0.
solvarmeanlegg har vanligvis en solfraksjon på 0,5 til 0,75.
HVA ER DE Forskjellige Typene AV DIY Solar Vannvarmere?
DET finnes mange forskjellige TYPER DIY solar varmtvannssystemer. Først er det den aktive solvarmeren, som vanligvis krever en pumpe. I motsetning har vi også den passive solvarmeren, som ikke bruker en pumpe; i stedet bruker den konveksjon.
den passive solvannsmodellen tillater varmt vann å stige og kaldt vann å synke, så en pumpe er ikke nødvendig.
det finnes to hovedtyper av passive modeller:
1. Integrert samler lagring. Disse kalles også batchvarmere og bruker tanker som fungerer som lagrings – og solvarmeoppsamlere (samler som betyr at det utsetter vannet for solens stråler, og dermed samler solens varme). (De er kjærlig referert til som «breadboxes» på grunn av deres store utseende).
2. Konveksjon varmelagring. De er hovedsakelig flatplate samlere, og tanken ligger i kjelleren. Dermed er samlerne og lagertankene separate. Lagring refererer til hvor varmt vann holdes.
Vi vil fokusere mer på passive solvannsystemer fordi de er billigere og enklere å installere.
Videre vil Vi fokusere på flatplatesamlerens neste underkategori fordi de er enklere å bygge og installere enn batchvarmere. Det er bare godt å være klar over de ulike mulighetene FOR DIY solvarmere.
de flat-plate samlere er også kalt thermosyphon systemer fordi de er avhengige av premisset om at » varmen stiger.»
det varmere vannet stiger for å gå ut av systemet for å varme huset, og kaldere vann strømmer inn i bunnen gjennom et lavere rør for å erstatte det varmere vannet.
Gravitasjon driver konvektiv flyt i et termosyphon system. For best resultat, plasser toppen av samlerne minst en fot under bunnen av tanken.
Større høydedifferanse vil resultere i større flyt. Større rør, kortere løp og milde svinger vil imidlertid gi en tilstrekkelig strømningshastighet.
hvis du trenger frysebeskyttelse, er det ikke vanskelig å gjøre. Samlerne kan fylles med en frostvæskeoppløsning(propylenglykol er den vanligste og giftfri).
du kan overføre varmen til husholdningsvannet via en varmeveksler.
GJØR DIY Solar Vann Varmeovner Arbeid?
Ja, men vær oppmerksom på klimasonen der du bor. For eksempel fungerer ikke termosyphonsystemer i kaldt klima der vinteren fryser fordi de ikke har frysebeskyttelse.
I så fall er det best å tømme vannet fra solvarmeren for ikke å fryse om vinteren. På denne måten er de ideelle for hytter eller andre hjem som ikke brukes om vinteren.
Solvarmere som oppfyller American National Standards Institute eller International Standards Organization, vil ha beskyttelse ved begge ekstreme temperaturer.
om sommeren forhindrer automatiske kontroller at vannet overopphetes.
om vinteren bruker frostvæskesystemer spesiell, ikke-frysende væske til å løpe gjennom samlerne og drenere bort fra varmen fra oppsamleren inn i tanken, slik at det ikke kommer vann i rør utenfor.
det er best å montere solvarmeren på siden av taket som vender mot sør og sette dem i en vinkel på 18º til 50º ned fra horisontalplanet for best direkte sollys. På den måten maksimerer du solenergi ved hjelp av fri energi.
for å bestemme størrelsen du trenger, vurdere 30 liter varmt vann per person i husholdningen. Hvis familien din er veldig bevaring-minded, kan du få med ti liter varmt vann per person. Du sparer også energikostnader!
en typisk 80-gallon elektrisk varmtvannstank som betjener en familie på fire, vil forbruke omtrent 150 millioner Btu-Er i sin syv års levetid.
varmtvannstanken er vanligvis dimensjonert for å håndtere en dags forbruk. For en familie på fire, ville en 80-gallon tank levere 20 liter varmt vann per person per dag.
også, for solvarme solfangeren dimensjonering basert på din klimatiske region:
· I Sunbelt, bruke 1 kvadratmeter solfangeren per 2 liter tankkapasitet (daglig husholdning bruk).
* I Sørøst-og fjellstatene, bruk 1 kvadratmeter samler per 1,5 liter tankkapasitet
* i Midtvesten og Atlanterhavsstatene, bruk 1 kvadratmeter samler per 1,0 gallon tankkapasitet.
* I New England og Nordvest, bruk 1 kvadratfot samler per 0,75 liter tankkapasitet.
Basert på disse tommelfingerreglene, vil en husholdning på fire med en 80-gallon tank trenger ca 40 kvadratmeter av samleren I Arizona, 55 kvadratmeter av samleren I South Carolina, 80 kvadratmeter av samleren I Iowa, og 106 kvadratmeter av samleren I Vermont.
for de aktive systemene (og dermed krever en pumpe), vil en regulatorenhet festet til solvarmeren din føle direkte sollys og kontrollere om vannet har nådd ønsket temperatur.
når kontrolleren er klar til å strømme varmt vann inn i lagertanken inne i huset, vil den aktivere pumpen.
på samme måte, i kaldt vinterklima, hvis kontrolleren registrerer temperaturen vil fryse pumpene, vil det drenere vannet fra solvarmeren gjennom dreneringsrør til utsiden.
De Viktigste Komponentene I Et Solvarmesystem
de viktigste delene av et lukket sløyfesystem inkluderer solfangere, sirkulasjonspumper, differensialstyring Med sensorer, varmevekslere og en lagertank.
Mindre, men viktige deler inkluderer en ekspansjonstank, trykkavlastningsventil, tilbakeslagsventil, avløp og fyllmontering og trykk-og temperaturmålere.
Kontroller Og Sensorer
når kontrolleren registrerer at en sensor er varmere enn den andre, vil den aktivere en bryter som kan slå på en pumpe eller annen elektrisk enhet.
når det ikke lenger er forskjell i temperatur eller svært liten, vil differensialtermostaten slå av pumpen.
i et solvarmesystem er en sensor (plassert for å måle varmt vann) på rørene svært nær utløpet til solfangeren, og den andre sensoren (plassert for å måle kaldt vann) er nær bunnen av lagertanken.
når solen kommer opp, vil samleren bli varm veldig fort. Samlerens sensor vil aktivere bryteren i kontrolleren for å slå på en pumpe.
når solen går ned, mørke skyer vises, eller lagertanken blir varm nok, vil det ikke lenger være en stor «differensial» mellom de to sensorene. Deretter vil termostaten slå av pumpen.
Varmeveksler
veksleren overfører solvarme fra den soloppvarmede lukkede sløyfen til husholdningsvannet. Faktorer som øker varmeoverføringen er:
* Større overflateareal
* høy termisk ledningsevne
* Maksimal temperaturforskjell mellom de to væskene
Vekslere kan kategoriseres som en enkelt vegg eller dobbeltvegg, som refererer til antall barrierer mellom de to væskene som utveksler varme. For eksempel bør systemer som bruker glykol ikke bruke en enkeltvegget veksler på grunn av potensialet for forurensning av drikkevannet.
en veksler kan være så enkelt som en kobberspole i lagertanken, hvor enkeltveggvarmevekslere er tillatt. Soloppvarmet vann sirkuleres gjennom spolen ved hjelp av en sirkulasjonspumpe.
Vekslere er installert i en motstrømskonfigurasjon hvorved de to væskene strømmer i motsatt retning gjennom varmeveksleren. Dette maksimerer termisk varmeveksling ved å opprettholde den største temperaturforskjellen mellom væsker.
valget av en veksler er basert på dens evne til å overføre varme (I Btu per time) produsert av solfangerne.
produsenten eller distributøren av veksleren vil spesifisere hvilken modell som er tilstrekkelig, avhengig av den totale arealet av samleren som skal installeres.
Produsenter vil også angi en anbefalt minimum strømningshastighet på vannsiden av varmeveksleren for å oppnå en tilstrekkelig varmeoverføringshastighet.
Tilbakeslagsventil
en tilbakeslagsventil tillater væske å strømme i en retning bare. Det forhindrer varmetap om natten ved konvektiv strømning fra den varme lagertanken til de kule samlerne. Kontrollventiler kan være av typen «swing» eller typen» vår».
Ekspansjonstank
en ekspansjonstank gjør det mulig for væsken i lukket sløyfe å utvide og trekke seg sammen i oppvarmings-og kjølesyklusen. Uten ekspansjonstanken kan rørleggerarbeidet briste når væsken blir oppvarmet.
Hvordan Du Gjør En Solar Varmtvannsbereder?
for denne artikkelen, siden det er så mange variasjoner av gjør-det-selv solvarmere, vil vi fokusere på flatplatemodellen, spesielt den typen som oppvarmer et rør som går i form av en spiral.
Design Solvarmeoppsamleren
hvis du er tilbøyelig til å forfølge gjør-det-selv-ruten, kan du lage din egen samler. Myke kobberrør er ideelle for oppvarming av vannet inne i oppsamleren fordi kobber bærer vann godt og kan bøye til din smak.
Tverrbundet polyeten («PEX») erstatter tradisjonelle kobber-og galvaniserte stålrør i boligrenoveringsprosjekter og den vanlige byggesektoren. Her er en video FOR PEX-alternativet.
du kan montere disse rørene (laget av mykt kobber ELLER PEX eller andre materialer) inne i en håndlaget stor isolert boks og bruk en herdet glassrute som deksel for å la solens stråler komme inn lett.
det ville være lurt å spraymale innsiden av treboksen og rørene for å øke absorpsjonen av solens stråler.
Her er en prøvevideo om hvordan du bygger din egen flatplate solvarmer. Det er mange andre instruksjonsvideoer som ligner på applikasjonen.
Interessant nok minner mønsteret som brukes til kobberrøret i videoen oss om en hageslange som ligger på plenen. Du husker når du plukket opp hageslangen liggende for vanning plenen på en fin varm dag, du følte det varme vannet som det forlot slangen.
Tenk deg hva flatpanelet kan gjøre for vannet inne i kobberrøret når det er på taket ditt! Og fortsett å tenke på å spare disse energikostnadene.
Et annet alternativ, selv om det er dyrere, er de evakuerte rørsamlerne. Dette er bare et annet begrep for vakuumrør, som fungerer sammen med lignende drift av kaffetermoser. De består av to lag glass med vakuum mellom lagene.
i de evakuerte rørsamlerne oppvarmes drikkevannet raskt da rørene er strukturert for å absorbere solens stråler veldig effektivt.
Monter Solvarmeoppsamleren På Taket
generelt kan ethvert standardtak støtte en flatplateoppsamler montert på toppen. Kontroller at helvetesild og arket og truss system er strukturelt lyd før du fester samleren boksen. Hvis DET ER ET DIY solvarmesystem, kan det være en treboks.
Fest monteringsklips til takets overflate. Da vil du koble opp samleren boksen til de monteringsklippene. Til slutt bør du sette inn monteringsglippen under helvetesild for å beskytte taket mot sol og regn.
du bør sette lagbolten inn i en truss støttebjelke for maksimal styrke. I tillegg bør du spre tetningsmateriale rundt ethvert kontaktpunkt for å hindre at regnvann lekker under taket.
Flatplate samlere kan veie mellom 100 til 150 pounds, så to personer som bruker stiger er ofte nødvendig for å løfte den på taket.
oppsamleren kobles deretter til monteringsklemmene og festes på plass, klar til bruk.
Sett Rør Inn I Taket For Å Bære Vannstrømmen
deretter vil du bore to hull inn i taket, en for kollektormatelinjen (kaldt innkommende vann som løper inn i oppsamleren) og en annen for kollektorreturlinjen (varmt vann som vender tilbake til huset for å mate inn i varmtvannstanken).
det er viktig å kjøpe spesielle blinkende-metall eller plast laget for å lede vann bort fra det berørte området – som passer rundt et rør hvor det krysser taket.
vanligvis blinker for et rør som en kegleformet struktur, med spissen avskåret på en stor måte. Eller du kan bruke en hette i stedet.
i tillegg har denne kjeglelignende strukturen en bred krage på bunnen—noe som gir deg inntrykk av at den virkelig prøver å lede vann bort.
når blinkingen er festet rundt punktet der kobberrøret kommer inn i taket, kan du avslutte alle kontaktpunkter med en tetningsmasse.
for de som er forsiktige med uvelkomne utvendige trykk på solvarmeren, vil det være en god ide å legge til følgende:
· luftventil (for å hindre at luft blir fanget inn i solvarmeren)
· Fryseforebyggingsventil (for å åpne bare når vanntemperaturen svinger nær frysepunktet, for å tømme rørene, slik at de ikke brister når de fryser)
* trykkavlastningsventil (for å slippe ut overflødig vann bør vanntrykket være for høyt inne i rørene, og dermed hindre at de brister)
Sett Inn Rør Fra Samleren På Taket Til Kjellertanken
Nå som vi er her, kan vi ta opp delingen Av arbeid hvis du bruker et lag. En eller to personer kan installere samleren på taket, mens den andre en eller to arbeid i kjelleren, installere rør og hekte den opp til varmtvannstanken.
ganske ofte brukes myke kobberrør siden de kan løpe gjennom loftet ned til kjelleren uten behov for lodding inne på loftet.
Kobberrør inne på loftet er belagt med isolasjon for å hindre varmeflukt.
Luftkanaler inne i huset er ofte gode følgesvenner til rør siden de allerede har et nettverk gjennom huset, inkludert ovnsrør.
varmtvannsberederen i kjelleren tjener to formål. Først lagrer det det oppvarmede vannet som har blitt rør ned fra taket. For det andre vil det ha en backup energikilde (elektrisk oppvarming) hvis solvannsamleren ikke produserer noe oppvarmet vann.
den konvensjonelle varmtvannstanken i kjelleren har ikke oppsamlings-eller returrørene som kreves for å bytte ut med oppsamleren på taket, så rørleggeren må ettermontere varmtvannstanken.
installatøren vil installere den nye varmtvannstanken og solfangerrørene. Når alle rørene er installert, bør du dekke det med glassfiber isolasjonsmateriale for å unngå unødvendig varmetap.
det ville hjelpe hvis du plasserte den nye solvarmeren så nært som mulig til det vanlige varmtvannssystemet slik at de kan synergisere i nærheten.
det siste trinnet for varmtvannsberederen er å stille termostaten for å forberede den automatiske overgangen fra solvannoppvarming til elektrisk oppvarming, etter behov.
Sjekk ut denne videoen for å se et godt eksempel på å installere og forberede en varmtvannsbereder i kjelleren.
Sett Kontrolleren Og Sensorene I Nærheten Av Varmtvannstanken
vi har allerede snakket om differensialregulatoren og hva Den gjør. Her må imidlertid denne kontrolleren installeres i nærheten av varmtvannsberederen, og den leveres MED LED-skjermer (lysdiode), digitale avlesninger og andre alternativer.
kontrolleren har flere innstillinger. Disse inkluderer høy temperaturinnstilling, temperaturforskjell og» av » – innstilling.
når det gjelder et annet elektrisk element som må installeres, kommer sensorer med egne ledninger, og hvis de blir dirigert utenfor, må de beskyttes mot været med plast-eller gummikappe.
sensortrådene kan løpe langs rørene på utsiden, da de i hovedsak deler samme bane uansett, noe som er mer effektivt.
du kan bruke termisk pasta for å gi et godt bånd mellom sensortrådene og overflaten av rørene.
samlermatesensoren er vanligvis plassert på det varmeste punktet på flatplateoppsamleren for å registrere maksimal mulig temperatur.
Sett Pumper Og Ventiler I Nærheten Av Varmtvannstanken
det er mange andre kritiske komponenter i solvarmeren, for eksempel pumper og ventiler. Den ene er systempumpen (sirkulator) for å sirkulere systemvæsken (vann eller propylenglykol) fra kjellertankene til oppsamleren som er montert på taket.
Ventiler som er viktige for solvarmeren er;
· Tilbakeslagsventil (forhindrer at termosyphon-prosessen resirkulerer varmtvannet gjennom oppsamleren om natten).
· Avløpsventil (hvis oppsamleren må tømmes, for eksempel hvis vinteren setter inn og den ikke er tilstrekkelig beskyttet mot frysing).
· Isolasjonsventil (siden de eneste mulige alternativene er helt åpne eller helt lukket, er det viktig å stoppe sirkulasjonen av varmtvannet som sikkerhetsstopp uten å tømme systemet).
· anti-scald ventil (valgfritt, ment å hindre at varmt vann kommer inn i huset kretser ved for høy temperatur).
til Slutt bør du lagre bruksanvisningen for solvarmeren på et tilgjengelig sted.
også, bør feste etiketten forklarer frysebeskyttelse metode for solenergi vann varmesystem i et synlig sted på ovnen selv.
Ekstra Materiale:Batch Solar Vannvarmer Systemer
Så langt har vi hovedsakelig dekket flatplate varmesystemer fordi de er langt mer kompakte. Men batchvarmere er også populære. Det viktigste å huske er at de er langt bulkier, og derfor er de ofte ikke montert på et tak.
I Stedet, som nevnt, kan en batchvarmer bruke en stor tank inni og holde langt mer varmt vann enn et flatplatesystem.
batch vannvarmeren er best for sørlige klima og har eksistert i hundrevis av år, da de er relativt enkle å designe. Angivelig, den første batch varmtvannsberederen i Usa ble bygget I Baltimore i 1896!
batchvarmerne er populære i sesongbaserte boliger og rekreasjonsfasiliteter der eiendommen er den eneste sommeren. Men i løpet av vintrene, spesielt i kaldt klima, bør du tømme batchvarmeren.