مخطط دائرة المروحة الشمسية. مروحة العلية تعمل بالطاقة الشمسية. المخطط والوصف. تركيب الهيكل على السطح

16.05.2020 خطط-مشاريع

إن الطاقة البديلة "النظيفة"، والتي هي بلا شك المستقبل، قد تكون في بعض الحالات خياراً طبيعياً وعملياً الآن. بادئ ذي بدء، في الحالات التي يكون فيها من الضروري توفير الكهرباء لمستهلك منخفض الطاقة يقع "في حقل مفتوح". أ منزل خاص، إذا تم تحديد كل شيء وبنائه مع مراعاة متطلبات توفير الطاقة (وأنت، على سبيل المثال، لا تخطط لاستخدام الكهرباء للتدفئة)، فهو على وجه التحديد مثال على هذا المستهلك "منخفض الطاقة". نعم، على عكس الشقة، هنا، كقاعدة عامة، مضخات الآبار لإمدادات المياه المستقلة ومختلفها معدات الحدائق، ولكن بعد تحديد الهدف، من الممكن تمامًا تشغيل كل شيء من النظام الشمسي، مكملاً بمولد الرياح، وللنسخ الاحتياطي، نوع من مولدات الغاز أو الديزل. علاوة على ذلك، سيتم تشغيل الأخير نادرا للغاية، إذا تم حساب كل شيء بشكل صحيح.

ويمكن أن يكون أرخص من الاتصال بخط الكهرباء بشكل فردي. لذلك، في الظروف الروسية، ربما يكون غياب مصدر الطاقة "الجماعي" هو الأكثر سبب شائعالاهتمام بمصادر الطاقة البديلة. ولكن في رأيي، هناك حجة أخرى على الأقل لصالح الأنظمة "الخضراء"، وهي الطاقة الشمسية، حتى في وجود 220 فولت "العامة".

والحقيقة هي أن استقرار الغذاء، حتى في منطقة موسكو، خارج المدن قد يترك الكثير مما هو مرغوب فيه. وفي حالة قرية العطلات التي أعيش فيها، فإن عنق الزجاجة هو خط الجهد العالي الذي يمر عبر الغابات المجاورة من قرية إلى أخرى. الأشجار، للأسف، تسقط من الريح، وهذا الظرف غير معروف، على ما يبدو، فقط لأولئك الذين يعتبرون الحشية طبيعية خطوط الهواءفي مساحات يبلغ عرضها حوالي عشرة أمتار. ومع ذلك، قد يكون مد الكابل في الأرض أكثر تكلفة من استبدال الأعمدة التي تضررت من شجرة صنوبر مجاورة بشكل دوري. وكل هذا محسوب بحكمة.

أود أن أصدق ذلك، لكن الأمر لا ينجح، لأن التقليد الروسي مرئي بوضوح هنا: أولاً افعل شيئًا ما بطريقة ما، ولكن أرخص، ثم أضيع الوقت والموارد في تصحيح الثغرات (وأتساءل بصدق: لماذا لا يوجد ما يكفي من المال لواحدة جديدة؟). وبناء على ذلك، فإن جعل الأشياء أكثر تكلفة وأفضل "أولا" من أجل الادخار "لاحقا" أسهل بكثير على انفراد.

وبما أن هناك عاصفة رعدية "جيدة" مرة واحدة في الموسم تقريبًا، وبعد ذلك يستغرق رفع الخط أسبوعًا أو أكثر، دون احتساب المزيد من الانقطاعات قصيرة المدى، فقد أردت حقًا الحصول على احتياطي خاص بي من الحكم الذاتي. من الناحية المثالية، بحيث لا تلاحظ كل هذا العار على الإطلاق. لم تعد هناك حاجة لخيار الديزل أو البنزين على الفور تقريبًا، حتى أننا اشترينا واحدًا. لكن الرغبة في قيادة هذه المعجزة التكنولوجية الصارخة والنتنة، بعد أن أصبحت تستمتع بالتواصل مع الطبيعة، تبين أنها أقل من الحاجة الفعلية للكهرباء. من الأفضل الاكتفاء بالشموع أو الذهاب إلى المدينة. وبناء على ذلك، أصبح هذا الموضوع ذا صلة عندما أردت أن أعيش في منزل على أساس دائم إلى حد ما.

وفي الوقت نفسه، فإن خصوصية الداشا هي أن النشاط الهائل يحدث هناك في الصيف، عندما تكون الطاقة الشمسية أكثر من كافية، حتى عند خط عرض موسكو. في الواقع، تتساقط الأشجار بشكل رئيسي في فصل الصيف. هكذا كان الأمر عادة: مرت العاصفة الرعدية، وأشرقت الشمس، ولكن لا توجد كهرباء. وقد تم بالفعل تعزيز الاهتمام بالطاقة الشمسية من خلال الشراء جامع الطاقة الشمسيةلتسخين المياه. على وجه الخصوص، يتأقلم أنبوب مضغوط إلى حد ما (12 أنبوبًا يبلغ طول كل منها 1.8 مترًا) بثقة مع مهمة تمديد "موسم السباحة" في حوض سباحة مساحته 12 مترًا مكعبًا لمدة شهر تقريبًا مقارنة بالتدفئة الطبيعية.

لذلك، منذ حوالي عام، تم تجميع النظام الذي أريد التحدث عنه. لقد اهتمت بشكل خاص بالخلفية حتى لا أدخل في مناقشات حول موضوع الربحية الأنظمة الشمسيةمقارنة بتلك التقليدية. في بعض الأحيان، كما نرى، هناك حجج أخرى غير تكلفة الكيلوواط.

دعنا ننتقل إلى اختيار مكونات الأنظمة الشمسية.

الألواح الشمسية

لذلك دعونا نبدأ مع الألواح الشمسية. ومن أجل خفض الكفاءة والتكلفة، تتبع البطاريات المعتمدة على السيليكون أحادي البلورات ومتعدد البلورات والسيليكون غير المتبلور. تنتمي الغالبية العظمى من البطاريات ذات العلامات التجارية إلى النوع الأول، والذي يعتبر في حد ذاته الأكثر متانة؛ حيث تتحلل الخلايا بشكل أبطأ.

بالمناسبة، إذا كان المنزل صغيرا ولم يكن لديك بعض السقيفة ذات الموقع المناسب مع منحدر جنوبي كبير، فمن الناحية العملية قد يتبين أنه لا توجد مساحة كبيرة للبطاريات على الإطلاق. ومن المنطقي أن تأخذ النموذج بأعلى كفاءة لكل وحدة مساحة إذا كنت تريد حقًا بناء نظام ذو إنتاجية طاقة عالية إلى حد ما. حيث يجب وضع البطاريات بدقة على المنحدر الجنوبي للسقف، ويفضل أن يكون ذلك بزاوية 45 درجة.

حسب طريقة التركيب هناك بطاريات مثبتة في السقف على طريقة نوافذ السقف (في الواقع فقط من شركة روتو وبتكلفة فاحشة تماما). والباقي عبارة عن ألواح بسيطة مدمجة في إطار من الألومنيوم، وهي متصلة بقضبان علوية. عيب الأخير هو أنه يجب حفر السقف، ولا يمكن لكل طلاء أن يتحمل مثل هذا التدخل القاسي دون تسرب. ومع ذلك، هذا هو خيار التشغيل الوحيد الذي تم اختياره.

أما بالنسبة للبطاريات نفسها، فقد تحولت بطاريات Zelenograd أحادية البلورية إلى خيار جيد من حيث السعر والجودة. ومع ذلك، يتم شراؤها عن طيب خاطر في ألمانيا. لذلك، أثناء وجودك في روسيا، من المنطقي وحتى الممتع أن تتاح لك الفرصة لاستخدام شيء متعلق بالإلكترونيات على الأقل، ولكن يتم إنتاجه محليًا.

تم شراء ثلاث بطاريات (TCM-170B) بقوة 170 واط وحجم 158 × 82 سم وكان الحساب في هذه الحالة بسيطًا: للحصول على تيار شحن كافٍ في الطقس الغائم، وكذلك في الصباح والمساء، بحيث يكون ذلك ممكنًا. يسمح توازن الطاقة، كحد أدنى، بتشغيل الثلاجة للمدة المطلوبة. نظرًا لأن استهلاك الثلاجة يبلغ حوالي 100-200 واط، ويعمل بشكل متقطع، فإن الخيار الموصوف قادر تمامًا على تحمل مثل هذا الحمل - بالطبع، مع البطاريات العازلة.

في الظروف الحقيقية، عندما لا تزال الشمس مشرقة ويعيش الناس في المنزل، يجب أن تكون هناك طاقة كافية لاستخدام الأجهزة المنزلية، وضخ المياه، وما إلى ذلك، حتى في حالة عدم وجود مصدر طاقة خارجي لفترة طويلة. لا يوجد رفاهيات، ولكن أيضًا لا يوجد وضع حفظ خاص. على أية حال، هذا ما كنت أتوقعه، والآن أستطيع أن أؤكد أن الحساب كان مبررا.

جهاز تحكم بالطاقة الشمسية

الجهد القياسي للألواح الشمسية والجهد الذي يجب الحفاظ عليه لشحن البطاريات ليسا نفس الشيء. بتعبير أدق، يختلف الجهد عند خرج اللوحة الشمسية من صفر إلى الحد الأقصى اعتمادًا على الإضاءة، ولا يمكن تجنب التحويل الوسيط.

في أبسط الحالات، تحتاج إلى وحدة تحكم تقوم بفصل البطاريات عندما يصل شحنها إلى الحد الأقصى، وتوصيلها مرة أخرى عندما تكون هناك حاجة إلى إعادة الشحن، وثانيًا، يتوافق جهد الخرج لمجموعة الطاقة الشمسية مع الجهد المطلوب لـ الشحن العادي. ولكن هذا ليس غاية طريقة فعالة.

لذلك، تستخدم وحدات التحكم الحديثة غير المكلفة تعديل PWM، والذي يسمح لك بالحصول على جهد وتيار مقبولين للشحن بجهد أكبر. نطاق الإدخال. العيب هنا هو أنك لا تزال بحاجة على الأقل إلى مطابقة جهد الخرج لمصفوفة الألواح الشمسية تقريبًا مع جهد مصفوفة البطارية.

أخيرًا، يتم تقديم الطريقة الأكثر تنوعًا وفعالية من خلال وحدات تحكم MPPT، القادرة على تحويل الجهد على نطاق أوسع بكثير ومراقبة نقطة الطاقة القصوى أثناء التشغيل، وبالتالي تسمح لك بإزالة الحد الأقصى من الطاقة وتوفير الشحن في الصباح الباكر وحتى الغسق. في حالتي، كان الخيار مع وحدة التحكم هذه هو الخيار المناسب الوحيد، حيث أن ثلاث ألواح شمسية، بغض النظر عن كيفية توصيلها، أعطت جهدًا غير قياسي. حسنًا، باستخدام وحدة التحكم هذه، يمكنك الاتصال بشكل متسلسل، وهو أكثر ملاءمة (عدد أقل من الأسلاك)، ويكون فقدان الإرسال أقل، حيث يتم إرسال نفس الطاقة عندما الحد الأقصى للجهدوبالتالي أقل الحالية. وهذا مهم أيضًا إذا كان المنزل مرتفعًا، وسيكون هناك عشرة أمتار من الكابلات، أو حتى أكثر، من الألواح الشمسية إلى بقية الإلكترونيات والبطاريات.

ربما تكون وحدات التحكم MPPT الأكثر شهرة وشعبية هي تلك المصنعة بواسطة MorningStar. تم تصميم طراز TriStar-MPPT-45 المحدد لتيار شحن يبلغ 45 أمبير، وهو بالتأكيد مفرط (ولكن لا توجد عمليًا وحدات تحكم MPPT منخفضة الطاقة، بالإضافة إلى ذلك، تشير متطلبات NEC إلى احتياطي تيار قدره 25٪، أي أن التيار المسموح به فعليًا لا يزيد عن 36 أوه، وبشكل تقريبي، يمكنك شحن بطارية بوحدة التحكم هذه في حدود 360 آه). يمكن اختيار جهد البطارية بشكل تعسفي من النطاق: 12 و 24 و 48 و 36 فولت. وأخيرًا، يجب أن يكون جهد الإدخال من الألواح الشمسية في حدود 150 فولت. وبطبيعة الحال، مع هذه الخصائص، فإن التواصل ليس هو الحل. أدنى مشكلة.

انفرتر + شاحن

بعد توصيل البطاريات بالمراكم، من المنطقي التفكير في النصف الثاني من الدائرة، أي أننا نحتاج إلى القدرة على تشغيل شبكة خارجية من البطاريات، وكذلك شحنها من هذه الشبكة بالذات.

في الحالة الأكثر عمومية، تحتاج إلى عاكس وشاحن ومرحل من شأنه تبديل الحمل عندما يختفي جهد الإدخال. لحسن الحظ، هناك نماذج عاكسة تجمع بين كل هذه الوظائف، وهو أمر مهم إذا أردنا تحقيق تشغيل مستقل تمامًا وخالي من الصيانة - نظرًا لأن العاكسات الفردية غالبًا ما تتطلب إعادة التشغيل يدويًا بعد استنفاد عمر البطارية وإيقاف تشغيلها، وما إلى ذلك.

في الواقع، عليك الانتباه إلى خوارزمية التشغيل عند اختيار جهاز عالمي. من المهم أن يبدأ شحن البطاريات تلقائيًا بعد ظهور الجهد في الشبكة. من المهم أيضًا أن يتم ضبط جهد قطع الحمل للعاكس على مستوى أعلى من جهد القطع لجهاز التحكم بالطاقة الشمسية. في هذه الحالة، ستبدأ البطاريات في الشحن فورًا: إما عندما "تعطي تيارًا" أو عندما يأتي الصباح. حتى لو نفدت البطاريات في المساء.

نظرًا لأن نماذج العاكس عالية الجودة عادةً ما تحتوي على احتياطي 2-3 مرات البدء الحالي، وهذا ليس وضع طوارئ، بل هو وضع تشغيل عادي، فمن الصحيح تمامًا اختيار الطاقة المقدرة وفقًا للحد الأقصى الحقيقي الذي قد تحتاجه. للقيام بذلك، يكفي عادة إضافة قوة مضخة البئر في وضع الحالة المستقرة وقوة ضاغط الثلاجة وإضافة 20-30٪ من الاحتياطي لـ "المصابيح الكهربائية" وغيرها من الأدوات المنزلية الصغيرة التي ستذهب إليها للاتصال بالخط الاحتياطي.

نعم، بالطبع، من المفترض أن يتم وضع خط النسخ الاحتياطي بواسطة كابل منفصل، ومن المنطقي تعيين المقابس بحيث لا يتم تشغيل الحديد فيها عن طريق الخطأ. بشكل عام، من المنطقي "العمل" على إبقاء الحمل المتزامن صغيرًا قدر الإمكان، وذلك في المقام الأول من أجل عمر البطارية. كما هو معروف، إذا تجاوز تيار التفريغ التيار الأمثل للبطارية، فقد تكون سعتها الفعلية أقل بكثير من السعة المعلنة. وهذا ليس في مصلحتنا.

في حالتي، تبين أن 700+200 فولت أمبير "ضروري بالتأكيد". ومع الأخذ في الاعتبار حقيقة أنه مع مرور الوقت قد تكون هناك حاجة إلى مضخة أكثر قوة، بالنسبة للخط الاحتياطي، كان من الأمثل اختيار طراز بسعة تصل إلى 1500 فولت أمبير.

بعد القليل من المداولات، اخترت Outback GFX1424E. من المؤكد أن هذا الطراز باهظ الثمن نظرًا لطاقته البالغة 1400 فولت أمبير. ولكن، كما أشرت بالفعل، فإن مطاردة الطاقة في حالة العاكسات لخط النسخ الاحتياطي المنزلي لا معنى له. من غير المحتمل أن يقوم أي شخص بتركيب بطارية بطاريات مناسبة ليتمكن فعليًا من تحميلها بحمولة 2-3 كيلووات. في هذه الحالة، يكون الأمر أكثر إثارة للاهتمام للدفع مقابل وظائف إضافية، وبطبيعة الحال، الجودة.

وهذا الأخير مهم بشكل خاص بالنظر إلى أن الجهاز سيعمل على مدار الساعة وفي غرفة منفصلة دون إشراف. ما الذي جذبني بالضبط إلى هذا الجهاز:

صنع في الولايات المتحدة الأمريكية. ويحدث أن عبارة " الجودة الألمانية" وفي الوقت نفسه، غالبا ما تكون المنتجات الأمريكية أقوى وتستمر لفترة أطول، لأن المستوى التكنولوجي للبلاد على الأقل ليس أقل شأنا، ولكن في الوقت نفسه لا يوجد مثل هذا التقشف على المواد كما هو الحال في أوروبا.
السكن المختوم. وبناء على ذلك يتم حماية الجهاز من الغبار والرطوبة والحشرات. لا، المنزل نظيف بالتأكيد، ولكن ليس من الحكمة تركيب رف به معدات كهربائية في الغرف - فالمرآب أو الطابق السفلي أكثر ملاءمة لذلك. والجهاز ذو التصميم التقليدي مع شبكات التهوية سوف يضخ بالتأكيد الغبار بمروحته - وإن لم يكن على الفور، ولكن في غضون عام أو عامين بالتأكيد. من الممكن أن يرتب بعض العنكبوت حالة الطوارئحتى في وقت سابق :)
مستوى ضوضاء منخفض. العاكس ليس صامتًا تمامًا: هناك صرير عالي التردد في بعض الأوضاع، وأيضًا على الرغم من العلبة المغلقة التي تعمل كمبرد، توجد أيضًا مروحة منخفضة السرعة بالداخل، والتي تعمل أحيانًا وتحرك الهواء من مكونات أكثر سخونة إلى المبرد. ولكن حتى عند الحمل الأقصى (أي في وضع النسخ الاحتياطي نفسه)، لا يتجاوز الضجيج 40 ديسيبل، وفي وضع الاستعداد، عندما يتم شحن البطاريات وتتجاوز درجة الحرارة المحيطة 25 درجة، لا يزيد عن 35 ديسيبل. هذا قليل جدًا؛ معظم أجهزة الكمبيوتر المكتبية تكون أكثر ضجيجًا أثناء التشغيل، ولكن من الواضح أن المحولات الكلاسيكية ذات المراوح تكون أكثر ضجيجًا.
استهلاك منخفض للطاقة (18 واط في وضع الخمول، 6 واط في وضع الاستعداد). هنا عليك أن تضع في اعتبارك أنه يمكنك استخدام وضع السكون إذا لم يكن هناك مستهلكون للطاقة منخفضة الطاقة في المنزل ويحتاجون إلى طاقة ثابتة. المثال الأكثر شيوعًا لمثل هذا المستهلك هو نظام الأمان (الإنذار).
موجة جيبية نقية. رسميًا، حتى الأجهزة الحساسة لشكل جهد الإمداد يمكنها، في معظمها، تحمل شكل جيبي تقريبي. في كل الأحوال متى نحن نتحدث عنهحول المحركات - مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أنها في وضع الطاقة الاحتياطية ستعمل فقط لجزء صغير من الوقت. لكن، بالطبع، شكل الجيب الصحيح هو ميزة تستحق دفع المزيد مقابلها. بل إن الاعتبارات هنا تأتي من العكس: فالعاكسات ذات التقريب تحتل الجزء الأدنى (الأولي) من السوق، ولها عيوب كثيرة ذات طبيعة تصميمية بحتة، بالإضافة إلى شكل الجهد الفعلي. سيكون من السذاجة الاعتماد على مثل هذه المنتجات على محمل الجد ولفترة طويلة.
حسنًا، الميزة الأكثر إثارة للاهتمام والتي غيرت الاختيار أخيرًا لصالح هذا الجهاز هي القدرة على تصدير الكهرباء. بمعنى آخر، عندما تكون البطاريات مشحونة بالكامل، يتم تشغيل العاكس، وتخرج الطاقة الزائدة من الألواح الشمسية (أو غيرها من الألواح الشمسية) مصادر بديلة، المتصلة بدائرة الجهد المنخفض، بالتوازي مع البطاريات)، يتم إرسالها إلى الدائرة الخارجية. وبناء على ذلك، يتم تعويضه أولا التدفق الداخلي، وإذا كان لا يزال هناك مكان للجيران، فيمكنك مشاهدة العداد وهو يدور الجانب العكسي. هذا، بالطبع، جميل، لأنه ليس من المثير للاهتمام للغاية تجميع مثل هذا النظام فقط من أجل التكرار (بعد كل شيء، معظم الوقت تعمل الشبكة الخارجية). ولكن لماذا لا تستخدم طاقتك؟

وينبغي أن يضاف أنه حتى المتشابكة مع شاحنليس كل المحولات لديها وظيفة التصدير. وإذا قمت بتجميع النظام من مكونات منفصلة، فسيتعين عليك شراء وحدة تحكم إضافية، وربما العبث بالبرمجة والتكوين. لا يوجد بالفعل أي معنى في مثل هذا الحزام إلا إذا كنت قد قمت بتجميع محطة طاقة بديلة خطيرة إلى حد ما.

وفي هذه الحالة، لم أكن متأكدًا تمامًا من أن كل شيء سيعمل تلقائيًا. ومع ذلك، وحدة التحكم بالطاقة الشمسية من مصنع مختلف، وكلا الجهازين مزودان بالبرمجة (يتم توصيل لوحة منفصلة بالعاكس، ويتم توصيل وحدة التحكم بالطاقة الشمسية عبر منفذ COM). ومن الممكن تحديد الفولتية العتبية لشحن البطاريات ووضع التصدير.

ومع ذلك، نظرًا لأن تجميع النظام بأكمله تأخر حتى منتصف الليل، فقد قمت بتأجيل الإعداد والبرمجة حتى الصباح. وفي الصباح اتضح أن البطاريات قد نفدت بالفعل، وبما أنه لم يتم تشغيل أي شيء خطير في المنزل في تلك اللحظة، كان العداد يدور بالفعل في الاتجاه المعاكس. كل شيء يعمل كما ينبغي.

سأخبرك عن القياسات التي تمكنت من أخذها في النهاية؛ سأضيف فقط أنه تم اختبار إمكانية التصدير باستخدام عداد كهروميكانيكي يمكن تمييزه بسهولة بواسطة قرص دوار. قد لا تتعامل الأجهزة الإلكترونية مع هذه اللحظة بشكل صحيح، أي أنك ستوزع التيار، ولكن حصريًا للأغراض الخيرية. في غضون ذلك، هناك بضع كلمات يمكن قولها حول اختيار البطاريات.

البطاريات

لبناء أنظمة إمدادات الطاقة المنزلية المستقلة، عادة ما يتم استخدام بطاريات الرصاص الحمضية من النوع المغلق. ما يسمى بـ VRLA - حمض الرصاص المنظم بالصمام، أي مع تنظيم الصمام للغازات المنبعثة. هناك نوعان من هذه البطاريات: AGM (حصيرة زجاجية ممتصة)، حيث يكون المنحل بالكهرباء بين الألواح في كبسولات من الألياف الزجاجية، وهلام. في الحالة الأخيرة، تتم إضافة مكثفات إلى المنحل بالكهرباء، وأثناء إنتاج البطارية، ينتشر هذا المنحل بالكهرباء على اللوحات.

وإذا كان في مصادر مدمجة إمدادات الطاقة غير المنقطعةيتم استخدام بطاريات الجل في كثير من الأحيان، ثم للأنظمة سعة كبيرةحاليًا، الأكثر شيوعًا هي نماذج AGM التي تم اختيارها.

نظرًا لأن الميزانية لم تكن مرنة بأي حال من الأحوال، فقد أخذنا بطاريتين من شركة تصنيع ذات ميزانية محدودة Leoch DJM12-200 بسعة 200 أمبير لكل منهما.

يعد هذا الاحتياطي الكبير ضروريًا بحيث يؤدي الحمل العالي الطاقة (المضخة) على المدى القصير إلى إنشاء تيار ضمن النظام المناسب للبطاريات. كما نرى في الرسم البياني، لكي يكون وقت النسخ الاحتياطي في الواقع ساعات وليس دقائق، فمن المستحسن ألا يتجاوز التيار في دائرة الجهد المنخفض 0.2C (أي خمس السعة). تم توصيل البطاريات على التوالي حيث تم اختيار العاكس لدعم دائرة 24 فولت، وهذا مفيد أيضًا لتقليل الخسائر في التوصيلات.

الاتصال بالنظام

كل شيء هنا تافه للغاية: القاعدة العامة- تقليل طول دوائر الجهد المنخفض. لذلك، من الأفضل وضع العاكس ووحدة التحكم بالطاقة الشمسية والبطاريات على نفس الحامل أو في مكان قريب.

في حالتي اتضح مثل هذا. يتم توصيل الأسلاك من الألواح الشمسية المتصلة بوحدة التحكم بالطاقة الشمسية (من المنطقي أن تأخذ أسلاكًا أكثر سمكًا - من 6 مم²، ويفضل 10 إذا كان المنزل مرتفعًا وستضع الأجهزة الإلكترونية في الطابق السفلي). يتم توصيل خرج وحدة التحكم بالطاقة الشمسية، وكذلك مخرج العاكس، بالبطاريات، والتي بدورها متصلة على التوالي. من الضروري أيضًا تركيب قاطع دائرة تيار مستمر خاص في دائرة البطارية لحماية العاكس ولتوفير الراحة لإيقاف النظام، إذا لزم الأمر.

اتضح أنه من الأكثر ملاءمة استخدام مخرجات العاكس كحافلات للأقطاب الموجبة والسالبة. يمكنك أيضًا توصيل مولد الرياح وجميع مصادر الطاقة الأخرى هنا إذا انتقل الشغف بالطاقة البديلة إلى المرحلة المزمنة من المرض. كما ذكرنا سابقًا، لن تكون هناك حاجة إلى صابورة ولن يتم إعادة شحن البطاريات - حيث سيقوم العاكس ببساطة بتزويد الشبكة الخارجية بالكهرباء الزائدة.

عدة اختبارات

بادئ ذي بدء، تجدر الإشارة إلى أن الهدف المحدد - عدم ملاحظة الانقطاعات قصيرة المدى (لعدة ساعات) وعدم تغيير خططك بشكل خاص لهذا اليوم بسبب العاصفة الرعدية الليلية المذكورة - قد تم تحقيقه بالكامل. كان هناك أيضًا انقطاع طويل (في غضون أسبوع) عندما كنا بعيدًا، وقبل ذلك، بلا شك، عند عودتنا، وجدنا ثلاجة مذابة، في الثلاجة التي يخزن فيها كل مقيم صيفي يحترم نفسه جزءًا من الحصاد. وإذا لم تكن هناك ألواح شمسية في الدائرة، فبالطبع، لا يمكن تحقيق هذه النتيجة.

إجمالي 4.5 كيلو واط. نظرًا لأن الثلاجة والكمبيوتر المحمول والإضاءة فقط هي التي تعمل في المنزل في ذلك الوقت ( المصابيح الموفرة للطاقة، في المساء)، وكذلك مضخة البئر تعمل خلال 30-40 دقيقة يوميا، وكان الاستهلاك الإجمالي 7.2 كيلوواط. وهذا هو، في الواقع، ما يقرب من نصف الاستهلاك، حتى مع الأخذ في الاعتبار ليست الظروف الجوية الأكثر ملاءمة، تم تعويضها بواسطة الألواح الشمسية.

على الرغم من ذلك، اسمحوا لي أن أؤكد على أن هذا " أثر جانبي"، ولم يتم تحديد هدف توفير الكهرباء في هذه الحالة. أما بالنسبة لقضايا الاقتصاد، إذا نظرت عن كثب إلى الطاقة البديلة من وجهة النظر هذه، فمن المنطقي أولاً نقل أغلى شيء - تسخين المياه - من الكهرباء إلى مصدر حرارة مباشر. أي أننا إذا تحدثنا عن التوفير وربطناه باستخدام الطاقة الشمسية، فمن الأفضل أن نبدأ بمجمع شمسي بسيط. وإذا أعجبتك هذه التجربة، فربما ترغب في تجربة مصدر آخر للطاقة البديلة. لأن النشاط معدي ومثير.

اضافة (للمناقشة في المنتدى)

بادئ ذي بدء، يجب أن نضيف أن الجهاز لا يشكل أي خطر "على الكهربائيين" في وضع تصدير الطاقة. كما قد تتخيل، يتوقف إمداد الشبكة بالطاقة في غياب الجهد الخارجي (أو بالأحرى، حتى بعد انخفاضه بالنسبة إلى الحد الأدنى المبرمج من قبل المستخدم). في هذه الحالة، ينتقل العاكس إلى وضع التشغيل المستقل ويظل خط النسخ الاحتياطي فقط نشطًا، وبالتالي، فقط المعدات التي تتصل به. خلال عام التشغيل، كان هناك عدد غير قليل من عمليات الإغلاق، ولا توجد شكاوى حول التعامل الصحيح مع هذه الحالة والعاكس.

البطاريات نفسها لا تتطلب صيانة أكثر من البطاريات التقليدية زجاج النافذة. بمعنى آخر، إذا كانت نافذة العلية الخاصة بك تشير بوضوح إلى الحاجة إلى الغسيل من خلال مظهرها، فلا تنس مسح الألواح أيضًا. وفي حالة وجود موقع صديق للبيئة بعيداً عن الطرق السريعة، حسب الخبرة، لا يلزم التنظيف أكثر من مرة واحدة في السنة. في نهاية الربيع بعد أن تزهر الأشجار. لكن هذا العام، على سبيل المثال، وبسبب هطول الأمطار الغزيرة، لم نضطر حتى إلى غسل النوافذ. ومع ذلك، على عكس الزجاج العمودي، يتم تنظيف الزجاج المائل بسهولة عن طريق المطر. غالبية المستخدمين الذين تمكنت من مقابلتهم من خلال إحدى الشركات التي تقوم بتثبيت مثل هذه الأنظمة يقضون بطارياتهم في الثلج، ولا توجد مشاكل أيضًا. على الرغم من ذلك، بالطبع، إذا كنت تخطط لإزالة الجهد في فصل الشتاء، فمن الأفضل وضع البطاريات بزاوية كبيرة أو على أي قوس دوار حتى لا يتأخر الثلج.

عند اختيار العاكس، أوصي بشدة بالنظر إلى مواصفات بدء التيارات، فهي موجودة نماذج جيدةعدة مرات أعلى من القوة القياسية. وعليه، لا يجب أن تثق في "مشاعر" أو نصيحة من يريد أن يبيع لك معدات "باحتياطي". الاحتياطي ضروري، لكن لا يجب حسابه بـ "المشاعر"، بل بالقياسات.

بالمناسبة، في اليوم الآخر فقط، "فاجأت" عاصفة رعدية قوية مرة أخرى مهندسي الطاقة سيئ الحظ بالقرب من موسكو بسقوط أشجار الصنوبر. وانقطعت الكهرباء لمدة يوم تقريبًا. وكما هو الحال دائما، في صباح اليوم التالي أشرقت الشمس بشكل مشرق، وتقوم بعملها المفيد.

كيفية تبريد الهواء داخل السيارة

إنه يوم صيفي حار... وعندما تعود إلى سيارتك، تتوقف خارج المظلة المظللة بالشمس في مركز التسوق المحلي. لقد ركنتها في مساحة واسعة وساخنة، حيث أن جميع المساحات الموجودة أسفل المظلة كانت مشغولة. عندما تفتح الباب الجانبي للسائق، تلاحظ أن تدفق الهواء الساخن أصبح كثيفًا جدًا لدرجة أنه يلقي بظلاله على الرصيف. تشعر بالسخونة في ساقيك وأكتافك، وبما أن السيارة غير مجهزة بمكيف الهواء، فأنت الآن مجبر على تحمل هذا الانزعاج. تتنفس بصعوبة، وتشعر وكأنك في الساونا أو الفرن.

هذا التشبيه بالموقد ليس مبالغة بأي حال من الأحوال: حتى في يوم دافئ إلى حد ما، يمكن أن تصل درجة الحرارة داخل السيارة إلى 70 درجة مئوية. بل إن بعض الأسطح تسخن حتى أكثر من 90 درجة، ومن ثم يكون من المناسب حقًا قلي البيض عليها. هم. كيف تحمي الجزء الداخلي لسيارتك من الحرارة عندما تحتاج إلى تركها لفترة طويلة؟ إحدى الطرق هي تركيب مروحة سيارة تعمل بالطاقة الشمسية سهلة الاستخدام.

في الواقع، يبدو اسم هذه المروحة أكثر تعقيدًا من تصميمها نفسه. تأخذها مروحة السيارة الشمسية، كما يطلق عليها أحيانًا، وتحولها إلى كهرباء منخفضة الجهد اللازمة لتشغيل مروحة صغيرة تعمل على تشتيت الهواء الساخن الراكد في سيارتك وتعزز تدفق الهواء. الهواء النقي. يمكن لأدوات السيارة هذه أن تقلل درجة الحرارة داخل السيارة بعدة درجات. وعلى الرغم من أن هذا قد لا يبدو كثيرًا، إلا أن تلك الدرجات القليلة في الأيام الحارة قد تعني أحيانًا الفرق بين الحياة والموت: وفقًا للإحصاءات، غالبًا ما تكون درجات الحرارة التي تزيد عن 38 درجة مئوية قاتلة للأطفال والحيوانات الأليفة التي تُركت دون مراقبة في السيارات.

في أوائل التسعينيات، بدأت مازدا في التنفيذ الشامل للطاقة الشمسية، ولكن لأسباب غير معروفة توقفت عن تقديم هذه الميزة. عرضت أودي ومرسيدس بنز مؤخرًا أنظمة مثل خيارات المركبات. ومع ذلك، إذا كانت أودي بنز قيد التشغيل في اللحظةإذا كنت لا تستطيع تحمل تكاليفها، يمكنك دائمًا شراء مروحة شمسية محمولة. صُممت هذه المراوح متعددة الاستخدامات لتناسب أي سيارة ركاب، وعادةً ما تكلف ما بين 20 إلى 40 دولارًا، مما يتيح لك الفرصة لإنفاق أموالك على سلع أفضل لك من السيارات الألمانية الفاخرة. دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل هذه الأجهزة ونزن إيجابيات وسلبيات شراء مراوح الطاقة الشمسية لسيارتك.

مبدأ (آلية) تشغيل مروحة السيارة التي تعمل بالطاقة الشمسية

الجانب الأكثر روعة لدى محبي السيارات الشمسية هو أنهم يستخدمون الطاقة الشمسية لتشغيلها. مصدر الطاقة الخاص بهم مجاني ولن ينفد أبدًا.

في مروحة السيارة الشمسية النموذجية، يتم توصيل الألواح الشمسية بمروحة صغيرة ذات جهد منخفض. فهو يفرض تدفق الهواء من خلال فتحات صغيرة، مما يؤدي إلى استنفاد الهواء الساخن وإرسال الهواء البارد إلى سيارتك. عادةً ما يتم توصيل جهاز التهوية بالكامل بشريط طويل إلى الحافة العلوية لنافذة السيارة أو بابها. تتلامس الألواح الشمسية المصغرة والمروحة نفسها مع الجزء الداخلي من الزجاج، وبالتالي فهي محمية جيدًا من سوء الأحوال الجوية والتأثيرات الميكانيكية من الخارج.

بالطبع، لا ينبغي أن تتوقع أنه من خلال تثبيت أداة واحدة، ستعود إلى مقصورة السيارة الداخلية الرائعة تمامًا عند درجة حرارة تزيد عن 30 درجة في الخارج، ولكن هناك كل الأسباب للاعتقاد بأن المقصورة لن تكون الآن ساخنة قدر الإمكان يكون بدون مثل هذا الجهاز . بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون المراوح فعالة جدًا في إزالة الروائح الكريهة من السيارة، والتي تنشأ غالبًا في بيئة حارة ورطبة لسيارة مغلقة - على سبيل المثال، اختلاط الروائح من العرق والعطور والأطعمة المأخوذة في رحلة.

عيوب مراوح السيارات الشمسية

وبطبيعة الحال، هذا ليس مثاليا. منذ المشجعين من هذا النوعالعمل حصريًا بفضل طاقة الشمس، وهذا يسبب عدة عيوب لمثل هذا النظام:

غالبًا ما تحتاج إلى ضوء الشمس المباشر لتعمل، لذلك لن يكون أداؤها جيدًا في الأيام الحارة ولكن الملبدة بالغيوم؛
يحذر المصنعون من أن الجهاز لن يعمل عند تركيبه على زجاج ملون؛
أكبر عيب: تتطلب مراوح الطاقة الشمسية تركيبها على نافذة سيارتك، الأمر الذي ينطوي على خطر معين من الاقتحام.

ولحسن الحظ، فإن بعض شركات تصنيع السيارات تتخذ بالفعل إجراءات في هذا الاتجاه: ردًا على الشكاوى المتكررة من أن الأجهزة لا تعمل بعيدًا عن المباشرة أشعة الشمسلقد اخترعوا مراوح تعمل بالطاقة الشمسية يمكن توصيلها أيضًا بمأخذ السيارة بقوة 12 فولت. لذلك، إذا كانت الطاقة الشمسية ضعيفة جدًا لتشغيل محرك المروحة، فسيتلقى الجهاز كمية صغيرة من الكهرباء من بطارية سيارتك.

ومع ذلك، إذا كنت قد بدأت بالفعل في التفكير في أنه يمكنك توفير المال عند تشغيله في الأيام الحارة وحتى استبداله بالكامل، فلا تتعجل. وفي المستقبل القريب، لن تتمكن مراوح السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية من منافسة مكيفات الهواء التي تستخدمها ضغط دم مرتفعالمبرد لخفض درجة حرارة الهواء، وباستخدام مروحة قوية، قم بتوجيه تيار من الهواء البارد إلى المكان المطلوب. من ناحية أخرى، في المراوح التي تعمل بالطاقة الشمسية، يتم نفخ الهواء الساخن ببساطة من الماكينة باستخدام طريقة العادم، ويتم امتصاص الهواء البارد من الخارج من خلال فتحات سحب الهواء.

كن حذرًا أثناء القيادة: يجب أن تتذكر أنه ليس من المستحسن تشغيل المروحة الشمسية أثناء القيادة، لأن المروحة قد تتداخل مع الرؤية من النافذة إلى حد ما.

مميزات مراوح السيارات الشمسية

من غير المرجح أن تقوم عمدًا بإلقاء الأقراص المضغوطة المفضلة لديك أو الأجهزة الإلكترونية باهظة الثمن أو أدوات السيارة الحساسة في فرن ساخن. ومع ذلك، هذا هو بالضبط ما يحدث عندما تترك سيارتك وأغراضك الثمينة في ضوء الشمس المباشر. والأسوأ من ذلك هو تركها على الأسطح المعرضة للشمس، مثل لوحة القيادة أو المقاعد الأمامية. التعرض المفرط لأشعة الشمس يسبب تشققات في الجلد والبلاستيك والمواد الأخرى التي تتكون منها الديكور الداخليسيارتك.

تتمتع مروحة السيارة الشمسية بعدة مزايا:

وبفضله، يعمل مكيف الهواء في سيارتك بشكل أقل؛
يمكنك التأكد من تبريد سيارتك باستخدام الطاقة النظيفة؛
سيزيد من تدفق الهواء ويجعل عودتك إلى السيارة في يوم صيفي حار أكثر راحة مما كانت عليه من قبل؛
يساعد على التخلص من الروائح الكريهةورطوبة الهواء المفرطة.
معظم الموديلات سهلة التركيب على أي سيارة أو شاحنة تقريبًا؛
على عكس الستائر أو النوافذ الملونة، والتي تساعد أيضًا على تبريد الجزء الداخلي للسيارة، لن تقلق بشأن المساس بسلامة سيارتك عربةعند تثبيت الجهاز
سعر الجهاز في متناول الجميع.

ضع في اعتبارك أن نتائج سيارتك الشمسية قد تختلف وستعتمد على عدة عوامل، بما في ذلك موضع الشمس وجودة الوحدة التي تختارها.

الجميع أكثر الأجهزة المنزليةبدأ المصنعون في إنتاج منتجات ذات القدرة على العمل خارج الشبكة، حيث يتم استخدام مصادر الطاقة البديلة والمتجددة لتشغيل الأجهزة.
أحد هذه الأجهزة هو المراوح التي تعمل عليها البطارية الشمسية.

مبدأ التشغيل

العناصر الرئيسية المضمنة في مجموعة المروحة لا تختلف عن الأجهزة التقليدية، والفرق الوحيد هو مصدر الطاقة، وهو البطارية الشمسية وحقيقة أنه كقاعدة عامة، هذا جهاز منخفض الطاقة، والذي يتم تحديده من خلال قدرة البطارية الشمسية على توليد كمية معينة من الطاقة الكهربائية.

ويتم الحصول على التيار الكهربائي المستخدم لتشغيل الجهاز عن طريق تحويل الطاقة الشمسية داخل الخلايا الكهروضوئية التي تعتبر أساس البطارية الشمسية.

ويحدث التحول داخل الرقائق المصنوعة من السيليكون. تتكون الخلية الكهروضوئية من لوحين (طبقتين)، كل منهما مصنوع بإضافة مكونات مختلفة. لذلك تتم إضافة الفوسفور إلى اللوحة العلوية (الطبقة P+ في الرسم التخطيطي)، ويتم إضافة البورون إلى اللوحة السفلية (الطبقة B- في الرسم التخطيطي). يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بكل لوحة، ويتم توصيل القطب الخارجي بالجزء العلوي، ويتم توصيل القطب الداخلي بالجزء السفلي، ويتم تطبيق طلاء مضاد للانعكاس على سطح الخلية الكهروضوئية.

تحت تأثير ضوء الشمس، تتشكل كمية زائدة من الجزيئات سالبة الشحنة في اللوحة العلوية، ويتشكل ما يسمى بـ "الثقوب" في اللوحة السفلية. في الوقت نفسه، يتم تشكيل فرق محتمل بين الطبقات، تحت تأثيره، عند توصيل الحمل، أ التيار الكهربائيوذلك لأن الجزيئات ذات الشحنات المختلفة تتحرك في اتجاهين متعاكسين.

تتحرك الشحنة السالبة للأعلى، بينما تتحرك الشحنة الموجبة للأسفل.

الدوائر الإلكترونية، وهي الرئيسية جزء لا يتجزأأي الأجهزة الإلكترونية، تعمل على الجهد المولد والتيار المولد، مما يجعل من الممكن توفير الطاقة لآليات الأجهزة المنزلية المتصلة بها.

هيكليا، اعتمادا على الغرض و الخصائص التقنيةيمكن أن تكون المراوح التي تعمل بالطاقة الشمسية مختلفة جدًا.

يمكن دمج البطارية الشمسية في السكن أو تحويلها إلى هيكل بعيد. يتم أيضًا اختيار تصميم العلبة والمواد التي صنعت منها من قبل الشركة المصنعة، اعتمادًا على متطلبات طراز معين ومعاييره الفنية.

بالنسبة للاحتباس الحراري

يعرف كل بستاني أنه لا يكفي مجرد فتح أبواب الدفيئة من أجل خلق المناخ المحلي اللازم بداخلها. لإنشاء دوران الهواء القسري داخل هذه الملاجئ، يتم استخدام المراوح، واحدة من أكثر ملاءمة من حيث التشغيل هي المراوح التي تعمل بالطاقة الشمسية.

الميزة الرئيسية للمروحة التي تعمل بالبطاريات الشمسية، عند استخدامها مؤامرة شخصية، هو أنه ليست هناك حاجة لتركيب شبكات كهربائية إضافية، ولا توجد تكاليف للطاقة الكهربائية المستهلكة، وهو أمر مهم أيضًا عند زراعة الخضروات والفواكه الخاصة بك.

كمراوح دورانية في البيوت الزجاجية، يمكن استخدام أجهزة سلسلة “TMS” المصنعة في تايوان والمذكورة أعلاه. البطارية الشمسية لهذه الطرازات مدمجة في جسم الجهاز، والتي تعمل فقط خلال النهار، في ظل وجود ضوء الشمس، وفي الليل يتم إيقاف تشغيل الجهاز. إنتاجية النموذج 0.32 م3 في الدقيقة. التكلفة في سلاسل البيع بالتجزئة – من 3500.00 روبل.

إذا كانت هناك حاجة لتحريك كميات كبيرة من الكتل الهوائية، فسيتم استخدام وحدات أكثر قوة لوحة شمسيةمصنوعة من تصميم بعيد، مما يسمح لك بزيادة قوتها، وبالتالي قوة وأداء المروحة.

يشبه وضع تشغيل هذا الجهاز ما ورد أعلاه، إذا كان هناك إضاءة - يعمل، إن لم يكن - وضع الاستعداد. أداء هذه النماذج أعلى، والتكلفة من 15000.00 روبل.

للسيارات

ولأصحاب السيارات، تتوفر أيضًا مراوح يمكن تشغيلها بواسطة بطارية شمسية. هذه مراوح منخفضة الطاقة يتم وضعها تحت الزجاج الأمامي للسيارة وتعمل على خلق دوران إضافي داخل هواء المقصورة.

مظهر أجهزة مماثلةقد تختلف من النوع الكلاسيكي للمعجبين إلى الأشكال الطليعية المتأصلة في الأعمال الأصلية للمطورين والمصممين.

وميزة هذا النوع من المراوح هو أنه يمكنك تهوية السيارة من الداخل عند إيقاف تشغيل المحرك، دون استخدام طاقة بطارية السيارة، مما يحافظ على شحنها.

للحصول على غطاء

تم اقتراح اختراع مثير للاهتمام من قبل المطورين الصينيين؛ حيث قاموا بصنع مروحة تعمل بالطاقة الشمسية للغطاء.

للوهلة الأولى قد يبدو أن هذا التطوير ليس للاستخدام الدائم، ولكن بسبب التكلفة المنخفضة نسبيًا والقدرة على خلق مناخ محلي فردي وراحة للمالك، فإن هذا الاختراع يستخدم بالفعل على نطاق واسع من قبل السياح في بلدان مختلفةسلام.

يعمل الغطاء بمثابة حماية من الشمس، وتوفر المروحة تدفق الهواء في وجود ضوء الشمس المباشر. تكلفة هذه المنتجات من 500.00 روبل.

كيف تصنعها بنفسك

من أجل صنع مروحة تعمل بالبطارية الشمسية، يكفي أن يكون لديك أي مروحة تعمل بجهد ثابت 12.0 فولت (سيارة أو ما شابه)، بالإضافة إلى بطارية شمسية منخفضة الطاقة.

ومن خلال توصيل العناصر الموجودة بالشبكة الكهربائية، يمكنك الحصول على النتيجة المرجوة.

كمصدر للطاقة، يمكنك استخدام الألواح الشمسية للأجهزة الأخرى التي تحتوي على موصلات USB، والتي يمكنك من خلالها توصيل المروحة. يمكن أن يكون هذا فانوسًا للتخييم، أو مصباحًا شمسيًا أو كشافًا، أو بطارية خارجية.

مروحة شمسية

أسهل طريقة لتبريد منزلك هي بالطبع مكيف الهواء. ومع ذلك، فهي ليست رخيصة. من الأرخص بكثير استخدام نظام تهوية غير مكلف، والذي يمنع في المقام الأول ارتفاع درجة حرارة الهواء في الغرفة وزيادة الرطوبة. نظام التهويةيجب أن يتم تثبيته بطريقة تؤدي إلى إزالة الهواء من العلية. لماذا من العلية؟ لأنه هو مصدر كل المشاكل.

يبدأ كل شيء في الصباح الباكر، بمجرد أن تبدأ الشمس في إضاءة السقف. لا أعرف إذا كنت تعرف ذلك أم لا، لكن بلاط السقف فعال جدًا في امتصاص الإشعاع الشمسي. تعتبر الأسطح المغطاة بالبيتومين جيدة بشكل خاص في جذب الحرارة الشمسية والاحتفاظ بها.

يتم بعد ذلك نقل الحرارة من السقف إلى الهواء الذي يملأ العلية. مع مرور اليوم، يدخل المزيد والمزيد من الحرارة إلى الفضاء الجوي العلية. الآن هناك آلية أخرى تلعب دورها داخل العلية، ومن المعروف أن الهواء الدافئ يرتفع إلى الأعلى والهواء البارد يهبط إلى الأسفل. وبما أن الهواء الموجود في العلية غير مختلط، يتم إنشاء توزيع درجة الحرارة الموضح في الشكل 1 في المنزل. 1. توزيع درجات الحرارة بين الطبقات يسبب تراكم الحرارة. لدينا خزان ضخم من الحرارة يجب استغلاله.

تصبح العديد من المنازل ساخنة جدًا بسبب تسرب الحرارة من العلية. عندما تقوم بتشغيل مكيف الهواء الخاص بك، فإنك تحاول إزالة الحرارة من مساحة المعيشة الخاصة بك لجعل الظروف أكثر راحة. ومع ذلك، في الوقت نفسه، تستمر العلية في تدفئة المنزل. إن مثل هذه المواجهة مكلفة ولا تؤدي إلى النتائج المرجوة.

الطريقة الوحيدة لوقف تدفق الحرارة من العلية إلى مساحة المعيشة هي عزل المنزل عن العلية. العزل الحراري باستخدام الصوف الزجاجي فعال للغاية. تؤثر طبقة الصوف الزجاجي التي لا يزيد سمكها عن 15 سم والتي تغطي السقف بشكل كبير على كمية الحرارة التي تخترق الأسفل.

ومع ذلك، لا يمكن لأي قدر من العزل أن يمنع الغرف السفلية تمامًا من اختراق الحرارة من العلية. سوف تخترق الحرارة مساحات المعيشة من خلال نقل الحرارة والإشعاع.

لتوضيح ذلك، خذ بعين الاعتبار هذا المثال. لنفترض أن علية منزلك تبلغ مساحتها 9 × 12 م (مساحة 108 م2). إذا كان متوسط درجة حرارة العلية 55 درجة مئوية وتريد أن تظل مساحة المعيشة أقل من 27 درجة مئوية، فإن أفضل ما يمكن أن تتمناه هو تحقيق نقل حرارة لا يزيد عن 2000 جول/ساعة. وهذا في حالة وجود نظام عزل مثالي. بالنسبة للمنزل النموذجي الذي يحتوي على طبقة واحدة من الصوف الزجاجي العازل للسقف، فإن اختراق الحرارة يبلغ حوالي 4500 جول/ساعة.

لقد ثبت تجريبيًا أنه لتحييد 9000 جول من الحرارة، يجب أن يضخ مكيف الهواء طنًا واحدًا من الهواء. وبالتالي، للتخلص من تأثير تسخين العلية، سنحتاج إلى ضخ 0.5 طن إضافي من الهواء باستخدام مكيف الهواء!

آليات التبريد

ومع ذلك، فإن الكمية الفعلية للحرارة التي تخترق الأسفل تعتمد على الفرق في درجة الحرارة بين العلية والمنزل. الفرق في درجة الحرارة بمقدار 5 درجات مئوية يتوافق مع آلاف الجول. لذلك، كلما كان الجو أكثر برودة في العلية، قل عمل مكيف الهواء.

كيف يمكنك تبريد العلية الخاصة بك؟ تحتاج فقط إلى تهويته! هناك حالات نادرة جدًا تكون فيها درجة حرارة الهواء الخارجي أعلى من درجة حرارة الهواء في العلية، حيث يكون الجو حارًا عادةً، كما هو الحال في الموقد؛ يمكنك تبريد العلية الخاصة بك عن طريق استبدال الهواء الساخن الراكد بالداخل بهواء بارد من الخارج.

من السهل نسبيًا القيام بذلك عن طريق قطع فتحة تهوية في السقف بالقرب من التلال وتركيبها مروحة العادم. المروحة تضخ الهواء الباردمن خلال أفاريز السقف المتدلية ويسحب الهواء الساخن القديم من العلية من خلال فتحة التهوية.

خلط الهواء الساخن والبارد يزيل الاختلافات في درجات الحرارة (الشكل 2). من المهم ملاحظة مدى تأثيره على درجة الحرارة داخل العلية. أصبحت درجة الحرارة الآن موزعة بشكل أكثر توازناً وانخفض متوسط درجة الحرارة.

أود أن أشير إلى أنك لا تحتاج إلى مروحة كبيرة جدًا لتهوية العلية الخاصة بك. سيتم تحقيق الهدف إذا تم تبادل الهواء الموجود في العلية كل 3 دقائق تقريبًا.

العناصر الرئيسية للمروحة

يتم تحديد حجم المروحة حسب حجم العلية. علية الأحجام القياسية(9x12 م2) يبلغ حجمه حوالي 135 م3. لتبادل مثل هذا الحجم من الهواء كل 4 دقائق، يلزم وجود مروحة تضخ 34 م3/دقيقة.

إذا كانت العلية أصغر، فستكون هناك حاجة إلى مروحة أصغر. العلاقة هنا بسيطة: يتم تقسيم حجم العلية بالمتر المكعب على وقت تغيير الهواء المطلوب (بالدقائق) ويتم الحصول على أداء المروحة. على سبيل المثال 135 م3/4 دقيقة~34 م3/دقيقة. يتم تشغيل المروحة بواسطة محرك كهربائي صغير يعمل بالتيار المستمر، وعادةً ما تكون خصائصه خطية: كلما زادت الطاقة الموردة لها، زادت سرعة دورانها.

يؤدي دوران الهواء داخل العلية إلى حدوث فائض. سيؤدي تغيير أي من هذه القيم إلى تغيير في الطاقة. على سبيل المثال، يمكن لمحرك 12 فولت بتيار 3A أن يدور بسرعة 6000 دورة في الدقيقة. إذا قمنا بتقليل المدخلات إلى المحرك الطاقة الكهربائيةمن خلال خفض الجهد إلى 6 فولت، ستنخفض سرعة الدوران مرتين وتصبح تساوي 3000 دورة في الدقيقة.

من ناحية أخرى، إذا كنت في نفس المحرك 12 فولت عند 3 أمبير، وتدور بنفس السرعة البالغة 6000 دورة في الدقيقة، فقم بتقليل التيار بمقدار مرتين، مع الحفاظ على الجهد عند نفس المستوى (12 فولت عند 1.5 أمبير)، فستحصل على نفس النتيجة: سرعة دوران المحرك ستكون 3000 دورة في الدقيقة. بالنظر إلى مبدأ تشغيل المحولات الكهروضوئية، فإن فهم سبب التغيرات في سرعة دوران المحرك مع التغيرات في الاستهلاك الحالي أمر مهم بشكل خاص.

يتناسب حجم الهواء الذي ستحركه شفرات المروحة بشكل مباشر مع سرعة الدوران. يشير هذا إلى أنه يمكن التحكم في تدفق الهواء تغيير بسيطسرعة دوران المحرك.

ليس هناك شك في إمكانية استخدام المحولات الكهروضوئية لتشغيل مروحة العادم. هذا الاختيار هو الأكثر تفضيلاً. تجدر الإشارة إلى أنه عند توصيل مصدر كهروضوئي بمحرك كهربائي مروحة، تنشأ علاقة مثيرة للاهتمام.

يمكن عمومًا اعتبار الخلايا الشمسية الكهروضوئية مصادر حالية. في ظروف الإضاءة المنخفضة، تولد الخلية الشمسية تيارًا قليلًا، على الرغم من أن الجهد يظل طبيعيًا. ونتيجة لذلك، تدور المروحة (إذا كانت تدور) ببطء وبالتالي لا تضخ سوى كمية صغيرة من الهواء.

هذا الظرف يفي على وجه التحديد بمهمة تهوية العلية. في الصباح، لا يتم تسخين السقف عمليا، وفي هذا الوقت من اليوم ليست هناك حاجة للتهوية أو هناك حاجة إلى تهوية صغيرة فقط.

خلال النهار، مع زيادة الإشعاع الشمسي، يتم توفير المزيد والمزيد من الطاقة لمحرك المروحة من المحولات الكهروضوئية، وتزداد سرعة دوران المروحة. مع زيادة التشميس الشمسي في مساحة العليةيتم توفير المزيد والمزيد من الحرارة. وتجدر الإشارة إلى أنه يتم ملاحظة زيادة في سرعة دوران المروحة (تبادل الهواء) على وجه التحديد عندما تكون هناك حاجة لذلك.

ومع حلول المساء، تنخفض شدة الإشعاع الشمسي مرة أخرى، ويمتص السقف حرارة أقل وتقل الحاجة إلى التهوية. ويتوافق هذا مع التغير في خرج الطاقة للمحولات الكهروضوئية، التي تقوم بتدوير المروحة بسرعة أقل.

ونتيجة لذلك، قمنا بتطوير نظام تهوية العلية ذاتي التنظيم، والذي يحافظ على درجة حرارته عند مستوى ثابت نسبيًا. عادةً، يتم التحكم في المروحة اعتمادًا على تسخين العلية بواسطة مفتاح حراري ميكانيكي.

للأغراض المذكورة أعلاه، تم اختيار مروحتين تجاريتين متاحتين تجاريًا، ومصممتين خصيصًا لمثل هذه التطبيقات. دعونا نضع مصادرنا الكهروضوئية بالقرب من المراوح. تذكر، مع ذلك، أنه يمكنك استخدام أي مجموعة محرك ومروحة تناسبك.

المروحة الأولى هي مروحة عادم من شركة Solarex Corp. يمكن العثور على عناوين الشركات المنتجة للمروحتين في قائمة الأجزاء. (تجدر الإشارة إلى أننا لم نحاول مقارنة معجب بآخر.)

البطارية الشمسية

يتم تشغيل المروحة المعنية بواسطة محرك تيار مستمر بجهد 12 فولت، ومع ذلك، لزيادة عمر الخدمة، توصي شركة Solarex بتزويد المحرك بالطاقة عند 6 فولت. عند توصيلها ببطارية كهروضوئية تنتج 6 فولت عند 1.2 أمبير، ستقوم المروحة بتبادل الهواء عند درجة حرارة 1.2 أمبير. معدل 10 م3/دقيقة.

لن يكون من الصعب تطوير بطارية بقدرة 7 واط تلبي المتطلبات المذكورة. تحتاج أولاً إلى تخيل الحد الأقصى للتيار المطلوب. كما ذكر أعلاه، فإنه يتوافق مع 1.2 أ.

من المعروف أن خلية شمسية مستديرة يبلغ قطرها 7.5 سم تنتج تيارًا قدره 1.2 أمبير. في الواقع، يمكنك العثور على خلايا 7.5 سم رخيصة الثمن إلى حد ما توفر 1 أمبير "فقط". هذه الخلايا مناسبة للأغراض المذكورة .

لتحقيق قوة 7 واط عند أقصى شدة للإشعاع الشمسي، ستكون هناك حاجة إلى 12 عنصرًا. يمكن لحام العناصر بالتتابع، وترتيبها في 3 صفوف يتكون كل منها من 4 عناصر. عند تصنيع البطاريات، اتبع التوصيات الواردة في الفصل. 1. إذا تم اختيار عناصر دون المستوى 1 A للاستخدام في التصميم، فمن الضروري للتعويض عن عيبها زيادة عدد العناصر في البطارية بمقدار 2 ورفع عددها إلى 14.

أما المروحة الثانية التي سننظر إليها فهي مقدمة من شركة Wm. حمَل. قطرها 35 سم؛ وهي مجهزة بمحرك كهربائي خطي مع محامل كروية. تعمل المحامل الكروية المجهزة بالضغط على إطالة عمر المحرك. يتم تشغيل المحرك بأي جهد: 6-48 فولت. ولأغراضنا، توصي الشركة المصنعة باستخدام جهد 12 فولت.

سيقوم مولد الطاقة الشمسية بقدرة 30 وات بتدوير المروحة بسرعة كافية لتبادل الهواء بحوالي 30 م3/دقيقة، بينما ستزوده بطارية بقدرة 7 وات بالطاقة الكافية لتبادل الهواء بمعدل 14 م3/دقيقة. في الشكل. ويبين الشكل 3 اعتماد سعر صرف الهواء على قوة المحول الكهروضوئي.

وفقا لأحد خيارات التثبيت لجهاز التهوية، سوف تحتاج إلى عمل ثقوب في السقف. نظرًا لأن أي عمل على السطح ينطوي على مخاطر احتمالية تسرب المياه، فإن الدقة هي مفتاح إكمال العمل بنجاح.

أولاً، يتم قطع فتحة مستديرة في السقف بمنشار. يتم توفير كلا المروحتين مثبتتين في أغلفة معدنية ويجب أن يتطابق الثقب الموجود في السقف تمامًا مع قطر الغلاف. تأكد من أن موقع الحفرة يقع بين عوارض السقف!

ثم يتم تركيب مروحة في الحفرة. الآن يتم وضع عاكس معدني حول الجهاز، ويتم ملء جميع الشقوق المحتملة بسخاء بالقطران لتجنب التسرب. لمنع دخول المطر من خلال الفتحة المصنوعة، يتم تغطية المروحة بغطاء مخروطي الشكل أو على شكل حرف U.

إذا كنت لا ترغب في عمل ثقب في السقف، فهناك خيار آخر. يمكن تركيب المروحة فوق إحدى الفتحات الموجودة أسفل أفاريز السقف. أفضل طريقةللقيام بذلك، قم بتثبيت المروحة بزاوية 45 درجة على أرضية العلية. يوصى بإنشاء إطار من زوج من الإطارات بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 2:1 (الشكل 4)، ثم توصيل المروحة بأحدهما (الشكل 5). يمكنك بعد ذلك وضع الإطار فوق فتحة التهوية. تأكد من أن الفتحة كبيرة بما يكفي بحيث يمر كل الهواء المتبادل من خلالها، وإلا فلن تعمل المروحة بكفاءة كافية.

يتم تركيب اللوحة الشمسية على الجزء المواجه للجنوب من السقف ومتصلة بالمروحة. من الأفضل خفض الأسلاك إلى حافة السطح وتمريرها عبر فتحة التهوية الموجودة في الأفاريز بدلاً من حفر ثقب خاص لها في السقف: هناك فرصة أقل لإزعاج السقف.

عند توصيل اللوحة الشمسية بالمروحة، انتبه إلى اتجاه دوران المحرك الكهربائي. في اتجاه واحد للدوران، سيتم سحب الهواء، وفي الاتجاه الآخر، سيتم سحبه إلى الغرفة. إذا لم تدور المروحة في الاتجاه الصحيح، فيجب تبديل أسلاك الطاقة.

قائمة الأجزاء

مروحة بقطر 20 سم متوفرة من Energy Sciences 832 Rockville Pike Rockville, MD 20852 جهة الاتصال: Larry Miller

يتم توفير مروحة بقطر 30 سم من شركة Wm. شركة لامب 10615 تشاندلر الجادة. شمال هوليوود، كاليفورنيا 91601

البطارية الكهروضوئية (انظر النص)

أسهل طريقة لتبريد منزلك هي تركيب مكيف الهواء. ومع ذلك، فهي مكلفة وغير فعالة. من الأرخص بكثير استخدام نظام تهوية غير مكلف، والذي يمنع في المقام الأول الهواء في الغرفة من الحرارة الزائدة وزيادة الرطوبة.

يجب تركيب نظام تهوية لإزالة الهواء من العلية. لماذا من العلية؟ لأنه هو مصدر كل المشاكل.

يبدأ كل شيء في الصباح الباكر، بمجرد أن تبدأ الشمس في إضاءة السقف. لا أعرف إذا كنت تعرف ذلك أم لا، لكن بلاط السقف فعال جدًا في امتصاص الإشعاع الشمسي. تعتبر الأسطح المطلية بالقار جيدة بشكل خاص في جذب حرارة الشمس والاحتفاظ بها.

آليات التبريد

لتوضيح ذلك، خذ بعين الاعتبار هذا المثال. لنفترض أن مساحة العلية في منزلك تبلغ 9x12 م (مساحة 108 م2). إذا كان متوسط درجة حرارة العلية 55 درجة مئوية وتريد أن تظل مساحة المعيشة أقل من 27 درجة مئوية، فإن أفضل ما يمكن أن تتمناه هو تحقيق معدل نقل حرارة لا يزيد عن 2000 جول/ساعة. وهذا في حالة وجود نظام عزل مثالي. بالنسبة للمنزل النموذجي الذي يحتوي على طبقة واحدة من الصوف الزجاجي العازل للسقف، فإن اختراق الحرارة يبلغ حوالي 4500 جول/ساعة.

الشكل 1

تهوية العلية

من السهل نسبيًا القيام بذلك عن طريق قطع فتحة تهوية في السقف بالقرب من التلال وتركيب مروحة عادم فيها. تقوم المروحة بدفع الهواء البارد عبر أفاريز السقف المتدلية وتسحب الهواء الدافئ القديم من العلية عبر فتحة التهوية.

يؤدي دوران الهواء داخل العلية إلى خلط الهواء الساخن والبارد ويزيل التغيرات في درجات الحرارة (الشكل 2). من المهم ملاحظة مدى تأثيره على درجة الحرارة داخل العلية. أصبحت درجة الحرارة الآن موزعة بشكل أكثر توازناً وانخفض متوسط درجة الحرارة.

الشكل 2

يتم تحديد حجم المروحة حسب حجم العلية. تبلغ مساحة العلية ذات الحجم القياسي (9x12 م2) حوالي 135 م3. لتبادل مثل هذا الحجم من الهواء كل 4 دقائق، يلزم وجود مروحة تضخ 34 م3/دقيقة.

العناصر الرئيسية للمروحة

يتم تشغيل المروحة بواسطة محرك كهربائي صغير يعمل بالتيار المستمر، وعادةً ما تكون خصائصه خطية: كلما زادت الطاقة الموردة لها، زادت سرعة دورانها. من المعروف أن الطاقة تعتمد على كميتين: الجهد والتيار. سيؤدي تغيير أي من هذه القيم إلى تغيير في الطاقة.

على سبيل المثال، يمكن لمحرك 12 فولت بتيار 3A أن يدور بسرعة 6000 دورة في الدقيقة. إذا قمنا بتقليل الطاقة الكهربائية الموردة للمحرك عن طريق تقليل الجهد إلى 6 فولت، فإن سرعة الدوران ستنخفض مرتين وتصبح 3000 دورة في الدقيقة.

يتناسب حجم الهواء الذي ستحركه شفرات المروحة بشكل مباشر مع سرعة الدوران. يشير هذا إلى أنه من الممكن تنظيم تدفق الهواء بمجرد تغيير سرعة المحرك.

البطارية الشمسية

خلال النهار، مع زيادة الإشعاع الشمسي، يتم توفير المزيد والمزيد من الطاقة لمحرك المروحة من المحولات الكهروضوئية، وتزداد سرعة دوران المروحة. مع زيادة التشميس الشمسي، يدخل المزيد والمزيد من الحرارة إلى العلية. وتجدر الإشارة إلى أنه يتم ملاحظة زيادة في سرعة دوران المروحة (تبادل الهواء) على وجه التحديد عندما تكون هناك حاجة لذلك.

تصميم البطاريات الشمسية

المروحة الأولى هي مروحة عادم من شركة Solarex Corp.

من المعروف أن الخلية الشمسية المستديرة التي يبلغ قطرها 7.5 سم تنتج تيارًا قدره 1.2 أمبير. في الواقع، يمكنك العثور على خلايا 7.5 سم رخيصة الثمن إلى حد ما والتي توفر 1 أمبير "فقط". هذه الخلايا مناسبة للأغراض المذكورة .

لتحقيق قوة 7 واط عند أقصى شدة للإشعاع الشمسي، ستكون هناك حاجة إلى 12 عنصرًا. يمكن لحام العناصر بالتتابع، وترتيبها في 3 صفوف يتكون كل منها من 4 عناصر. إذا تم اختيار عناصر دون المستوى 1 A للاستخدام في التصميم، فمن الضروري للتعويض عن عيبها زيادة عدد العناصر في البطارية بمقدار 2 ورفع عددها إلى 14.

الشكل 3

تركيب الهيكل على السطح

ثم يتم تركيب مروحة في الحفرة. الآن يتم وضع عاكس معدني حول الجهاز، ويتم ملء جميع الشقوق المحتملة بسخاء بالقطران لتجنب التسرب. ولمنع دخول المطر عبر الفتحة، يتم تغطية المروحة بغطاء مخروطي الشكل أو على شكل حرف U.

إذا كنت لا ترغب في عمل ثقب في السقف، فهناك خيار آخر. يمكن تركيب المروحة فوق إحدى الفتحات الموجودة أسفل أفاريز السقف. أفضل طريقة للقيام بذلك هي تثبيت المروحة بزاوية 45 درجة على أرضية العلية. يوصى بإنشاء إطار من زوج من الإطارات بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 2:1 (الشكل 4)، ثم توصيل المروحة بأحدهما (الشكل 5). يمكنك بعد ذلك وضع الإطار فوق فتحة التهوية. تأكد من أن الفتحة كبيرة بما يكفي بحيث يمر كل الهواء المتبادل من خلالها، وإلا فلن تعمل المروحة بكفاءة.

القراءة والكتابةمفيد