Wie Arbeiten Solarwarmwasserbereiter?

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Solar-warmwasserbereiter könnten dazu beitragen, ihre stromrechnung zu senken. Besuchen sie WordsSideKick.com, um mehr über solarwarmwasserbereiter zu erfahren.

Das Aufheizen von Wasser macht einen guten Teil des Energieverbrauchs eines Hauses aus. Es ist ein fast konstantes Bedürfnis - wir verwenden heißes Wasser zum Duschen, Wäsche waschen, Abwaschen - und das summiert sich. In einem Jahr läuft ein elektrischer Durchlauferhitzer mit einem Durchsatz von 80 Gallonen (302 Liter) im Durchschnitt um die 500 US-Dollar, verbraucht 4.800 kWh Strom und trägt ungefähr 2.993 Kilogramm CO bei2 auf die Atmosphäre [Quellen: Olsen, Reuters, SB].

Eine mit Erdgas betriebene Heizung macht es besser, aber sie macht immer noch rund 400 Dollar und 3969 Pfund CO (1769 Kilogramm) aus2 pro Jahr [Quellen: Energy Star, GNG, PGE].

Es gibt umweltfreundlichere Optionen da draußen. Sowohl hocheffiziente als auch tanklose Warmwasserbereiter können den Energieverbrauch reduzieren. Aber Solar ist auf einer anderen Ebene. Es ist ungefähr so ​​grün wie heißes Wasser kann. Ein Solarwarmwasserbereiter wird normalerweise in Verbindung mit einem herkömmlichen Heizer verwendet, da das Wetter die solare Warmwasserproduktion beeinflusst. Die traditionelle Heizung ergänzt die Solarheizung. Durch Hinzufügen eines Solarwarmwasserbereiters zu einem Wasserheizungssystem können die Energiekosten und das entsprechende CO reduziert werden2 Emissionen um 50 Prozent - manchmal sogar mehr, je nachdem, wo Sie leben [Quelle: PE].

Solar ist eine ausgezeichnete saubere Energiequelle: Sein Brennstoff, Sonnenlicht, ist unbegrenzt, frei und gibt bei der Umwandlung in Energie nichts aus. Das Problem mit Solar ist, wie die meisten von uns wissen, die Effizienz. Die Photovoltaik-Technologie (PV) ist bei der Umwandlung ihres Brennstoffs in Elektrizität weniger effizient als beispielsweise eine Windkraftanlage. Wenn Sie jedoch über das Erhitzen von Wasser reden (im Gegensatz zum Betrieb von Glühbirnen oder Stereoanlagen), muss das Sonnenlicht nicht zu Strom werden. Es muss Hitze werden. Und aus Sonnenlicht Wärme zu machen, ist kein Problem.

Das heißt nicht, dass Solarwarmwasserbereiter keine Nachteile haben. In diesem Artikel erfahren Sie, wie ein solares Wasserheizsystem funktioniert, welche Faktoren die Effizienz bestimmen, wie Sie es schaffen könnten und warum Sie dies nicht möchten.

Im Kern bewirkt ein Solarwarmwasserbereiter eines: Er nutzt Sonnenlicht, um Wasser zu erwärmen. Das Gleiche passiert, wenn Sie ein Glas Eistee in der Sonne lassen: Nach einiger Zeit ist es nicht mehr vereist. Natürlich muss ein Warmwasserbereiter schneller und größer arbeiten, daher muss das System komplizierter sein.

Manchmal aber nur geringfügig.

Wie arbeiten Solarwarmwasserbereiter?: arbeiten

Solare Wasserheizungssysteme

Ein grundlegendes Sonnenkollektorsystem

Ein grundlegendes Sonnenkollektorsystem

Der Kern eines Solarwarmwasserbereiters ist ein Solarkollektor und ein Speicher. Ein Sonnenkollektor ist im Wesentlichen eine verglaste, isolierte Box mit dunklem Innenraum und normalerweise einem Bündel von Rohren oder Durchgängen für den Wasserfluss. (Bei der Verglasung handelt es sich um eine Materialschicht, typischerweise Glas, die die Wärmespeicherung unterstützt.) Der Sonnenkollektor wandelt die Sonnenstrahlung in Wärme um. Ein Speicher ist genau so, wie es sich anhört. Es hält das Wasser.

Das ist die Grundeinstellung, und manche Systeme sind nicht viel komplizierter. Die erste Unterscheidung unter den Solar-Warmwasserbereitern ist geschnitten und trocken: passiv oder aktiv? Ein aktives Heizgerät verwendet elektrische Pumpen und Steuerungen, um Wasser um das System herum zu bewegen. Ein passiver Heizer verwendet nichts als Naturkräfte. Passiv ist die einfachere der beiden.

Es gibt zwei Haupttypen von passive Systeme:

  • Stapel: Dies ist so unkompliziert wie ein Wasserkocher. Es sind nur ein oder mehrere Wassertanks in einem Sonnenkollektor (keine Röhren in diesem). Das Wasser erwärmt sich direkt im Tank, und entweder die Schwerkraft oder die natürliche Konvektion (die Tendenz von heißem Wasser zu steigen) leitet Wasser aus dem Tank zu den Rohren eines Hauses.
  • Thermosiphon: Der Wassertank ist vom Solarkollektor getrennt. Kaltes Wasser strömt durch die Röhren eines Sonnenkollektors und die natürliche Konvektion pumpt das entstehende heiße Wasser in einen Speicher. Vom Speichertank gelangt das Wasser in die Wasserleitungen des Hauses.

Aktive Systeme in der Regel in eine von drei Kategorien fallen:

  • Direkte: Wasser strömt mit Hilfe von elektrischen Pumpen und Steuerungen durch die Solarkollektoren und in einen Speicher.
  • Indirekt: Anstatt Wasser zu erwärmen, heizen die Sonnenkollektoren eine "Wärmeübertragungsflüssigkeit" wie Frostschutzmittel auf. Das Frostschutzmittel strömt dann in die abgedichteten Rohrleitungen eines Wärmetauschers, wo es von Wasser umgeben ist. Das Wasser nimmt die Wärme vom Frostschutzmittel auf (aber vermischt sich nie damit) und wird dann in einen Vorratsbehälter gepumpt.
  • Drainback: Ein Drainback-System ist wie das indirekte System, nur dass destilliertes Wasser als Wärmeübertragungsflüssigkeit verwendet wird, und es hat einen separaten "Drainback" -Tank für destilliertes Wasser. Wenn Sie die gesamte Wärmeübertragungsflüssigkeit aus dem System in einen Innentank pumpen, ist sie ideal für kälteres Klima, da die Flüssigkeit keiner extremen Kälte ausgesetzt ist.

Ob das Solarsystem passiv oder aktiv ist, es kostet viel mehr, als Sie für ein Gas- oder Elektromodell zahlen würden (mehr zum Preis später). Aber einige Leute senken die Kosten, indem sie ihre eigenen machen. Es stellt sich heraus, dass der grundlegendste Typ, der Batch-Heater, ein relativ einfaches Projekt für den Hausgebrauch ist.

Selbst gemachte Solarwarmwasserbereiter

Der Bau eines Solarwarmwasserbereiters ist nicht gerade für Anfänger geeignet. Es erfordert die Installation von Rohren, Glas und vorzugsweise Isolierungen. Aber für einen Heimwerker ist es ein ideales Projekt, das Geld und Planeten sparen kann. Sie können einen Batch-Durchlauferhitzer für weniger als 100 US-Dollar bauen.

Eine Stapelheizung wird auch als bezeichnet integrierter passiver Solarwarmwasserbereiter - "integral", weil Sonnenkollektor und Speicher kombiniert werden.Es ist das einfachste System, das zu Hause gebaut werden kann, und es sind nur einige grundlegende Teile erforderlich. (Dies ist nur eine kurze Übersicht; vollständige Anweisungen finden Sie in der DIY-Seitenleiste.)

  • Elektrischer Warmwasserspeicher (gebraucht, solange er in gutem Zustand ist)
  • Schwarze Farbe
  • Sperrholzkiste (groß genug, um den Tank zu halten)
  • Glasscheiben
  • Klappdeckel für die Box (zur Reduzierung der nächtlichen Kühlung)
  • Dämm Material
  • Rohre / Formstücke
  • Halterungen (für Dach, Hausseite oder ebenerdig)

Der Aufbau ist ziemlich einfach:

  • Malen Sie den Wassertank schwarz.
  • Befestigen Sie das Glas oben auf der Box.
  • Isolieren Sie die Box und den zusätzlichen Deckel und schneiden Sie Löcher in die Box für die Zu- und Abflussrohre.
  • Befestigen Sie den Wassertank in der Box.
  • Leiten Sie das ankommende kalte Wasser in den Boden des Tanks und leiten Sie heißes Wasser von der Oberseite des Tanks in den Warmwasserspeicher des Hauses
  • Montieren Sie das Gerät an der gewünschten Stelle (Dach ist normalerweise am besten für Sonneneinstrahlung geeignet).

Während der Bau des Warmwasserbereiters recht einfach sein kann, müssen andere Faktoren berücksichtigt werden. Sie müssen den Hauptstandort für die Heizung bestimmen, damit sie am Tag dem größten Sonnenlicht ausgesetzt ist, was einige Berechnungen erfordern kann. Sie müssen auch sicherstellen, dass der ideale Standort das Gewicht des Setups tragen kann. Und wie bei jedem anderen Warmwasserbereiter müssen Sie herausfinden, welche Größe Sie benötigen, um nicht mitten in der Dusche heißes Wasser zu bekommen - und bestimmen, wie viel Glasfläche Sie zum Heizen benötigen Wasser volumen.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, diese Bestimmungen zu treffen, möchten Sie vielleicht das Geld für ein professionell gebautes Setup einsetzen.

In jedem Fall gibt es einige allgemeine Vor- und Nachteile, die mit solaren Warmwasserbereitern verbunden sind. Wir beginnen mit dem Aufwärtspotenzial.

DIY

Build It Solar: Solarwarmwasserbereiter

Mother Earth News: Baue einen Solarwarmwasserbereiter

Solarkochen: Bau und Installation eines hausgemachten Solarwarmwasserbereiters vom Batch-Typ

Solar Oregon: DIY Ressourcen

Vorteile von Solar-Warmwasserbereitern

Die Vorteile der solaren Warmwasserbereitung sind zahlreich und erheblich. Zunächst sparen Sie Geld bei Ihrer Stromrechnung.

Höchstwahrscheinlich wird der Stromverbrauch für die Warmwasserbereitung um mindestens die Hälfte reduziert [Quelle: PE]. Wie viel Sie tatsächlich sparen, hängt vom Klima ab, in dem Sie leben. Wenn Sie sich im Nordwesten der USA befinden, wo die Sonne während eines guten Teils des Jahres nicht viel scheint, sind Ihre Ersparnisse geringer als wenn Sie an einem extrem sonnigen Ort wie Arizona leben, da für Ihr System weniger Kraftstoff zur Verfügung steht. Wenn Sie jedoch in Arizona leben, können Sie Ihre Wassererwärmungsrechnung um bis zu 90 Prozent senken [Quelle: EWH].

Und dann gibt es die entsprechende Verringerung der Umweltverschmutzung. Eine Reduzierung des traditionellen (emittierenden) Energieverbrauchs um 50 Prozent bedeutet eine Verringerung des CO um 50 Prozent2 Emissionen. Die Installation eines Solarwarmwasserbereiters würde den CO2-Fußabdruck von Warmwasser um die Hälfte reduzieren. Gleichzeitig sparen Sie nicht erneuerbare Kraftstoffe für Anwendungen, für die derzeit keine leicht verfügbaren erneuerbaren Energiequellen zur Verfügung stehen.

Aufgrund der Vorteile der solaren Warmwasserbereitung wird der Wert durch das Hinzufügen einer Einheit zu Ihrem Zuhause erhöht. So erhalten Sie das Geld, das Sie in eine Solaranlage investieren, wenn Sie Ihr Haus verkaufen.

Was uns zu dem Hauptnegativ bringt: Das Geld, das Sie investieren. Obwohl Sonnenlicht frei ist, kann das System, das für die Umwandlung in heißes Wasser für Ihr Zuhause erforderlich ist, ziemlich viel Geld kosten, wenn Sie den professionellen Weg einschlagen.

Alte Tech

Solare Warmwasserbereiter klingen vielleicht wie eine der neuen, weltraumbewussten Geräte, die in den letzten Jahrzehnten aufgetaucht sind. Tatsächlich gibt es sie seit dem späten 19. Jahrhundert in kommerziell verfügbarer Form (und die "Technologie" gibt es schon viel länger als diese). Ein Mann namens Clarence Kemp patentierte 1891 den Climax-Solarwarmwasserbereiter, und um die Jahrhundertwende nutzten mehr als 1.600 Häuser einen. [Quelle: Bainbridge].

Bedenken hinsichtlich Solarwarmwasserbereiter

Diese Schule in Nepal verwendet Solarkollektoren für den Warmwasserbereiter.

Diese Schule in Nepal verwendet Solarkollektoren für den Warmwasserbereiter.

Der Nachteil der solaren Warmwasserbereitung ist der Einstandspreis. Sie können einen neuen, hocheffizienten Gas- oder elektrischen Warmwasserbereiter für 500 US-Dollar und wahrscheinlich weniger kaufen. Mit einem Solar-Warmwasserbereiter können Sie überall zwischen 1.000 und 3.500 US-Dollar [Quelle: ToolBase] installiert werden. Sie können diesen Preis senken, indem Sie ihn selbst installieren oder selbst bauen, aber die meisten Leute lassen ihn von Experten installieren, da normalerweise Dacharbeiten erforderlich sind. Es gibt jedoch staatliche (und möglicherweise staatliche) finanzielle Anreize für die Installation von Solar-Warmwasserbereitern, so dass Ihre Endkosten wahrscheinlich niedriger sind.

Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, dass Sie dieses Geld zurückbekommen. Wie lange es dauert, die anfängliche Investition wieder herzustellen, hängt davon ab, wo Sie wohnen, wie viel Warmwasser Sie verbrauchen und wie hoch die Stromkosten sind. Wenn Sie an einem extrem sonnigen Ort leben, Tonnen von heißem Wasser verwenden und die Kosten für Gas oder Strom jedes Jahr steigen, sparen Sie mehr und Sie könnten die anfängliche Investition in nur wenigen Jahren zurückzahlen. Aber wenn Sie in Chicago sind, sinken die Kosten der traditionellen Energie und Sie nehmen fünf Minuten Duschen, waschen die Wäsche kalt und spülen das Geschirr von Hand. Ihre jährliche Ersparnis ist nicht so bedeutend. In diesem Fall kann es ein Jahrzehnt dauern, bis sich Ihre Investition rentiert.

Einige andere Bedenken sind:

  • Temperatur: Wenn Sie an einem sehr kalten Ort wohnen, sind Direktheizungsmodelle (Batch, Thermosiphon und Direct-Active) aufgrund von Frostgefahr möglicherweise nicht verfügbar.
  • Heimatorientierung: Für ein effizientes Setup benötigen Sie einen Montageort mit erheblicher Sonneneinstrahlung. Stadtwohnungen sind möglicherweise nicht qualifiziert.
  • Wasserqualität: Wenn das Wasser in Ihrem Haus besonders hart oder sauer ist, sind Sie möglicherweise kein Kandidat für ein aktives System. Hartes oder saures Wasser kann Wasserzirkulationssysteme angreifen.
  • Leistungsanforderungen: Da aktive Systeme auf elektrisch betriebene Maschinen angewiesen sind, funktionieren sie während eines Stromausfalls nicht.
  • Bauvorschriften: Einige Bereiche, wie die für Erdbeben anfälligen, haben strenge Gewichtsgrenzwerte für Dachgeräte. Ein Solarwarmwasserbereiter ist möglicherweise zu schwer.

Wie bei solarbetriebenen Systemen im Allgemeinen kann ein Solarwarmwasserbereiter für Ihre besonderen Umstände ideal sein oder nicht. Es bietet jedoch einige bedeutende Vorteile, die die Anstrengung lohnen könnten, damit es funktioniert.

Weitere Informationen zu Solar-Warmwasserbereitern und verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.


Videoergänzungsan: Solaranlage Eigenbau.




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