Как сделать солнечную батарею своими руками: пошаговые инструкции по сборке в домашних условиях из разных материалов с фото и видео

Как сделать солнечную батарею своими руками?

Многие компании в интернете реализуют уже готовые собранные панели, которые напрямую подключаются к потребителю. Но, такие устройства имеют куда большую стоимость, чем отдельные элементы. В связи с особенностью климатического пояса полностью перейти на солнечную электроэнергию у вас вряд ли получится, поэтому и готовые солнечные батареи смогут окупиться только через 10 — 40 лет. Чтобы сэкономить на дорогостоящих заводских панелях, куда выгоднее приобрести фотоэлектрические модули, комплектующие к ним и заняться сборкой ячеек в единую солнечную батарею самостоятельно.

Какой вариант выбрать?

Первое, что вам нужно – приобрести фотоэлектрический преобразователь. Различные модели предлагаются как отечественными производителями, так и зарубежными. Наиболее дешевыми вариантами являются китайские кремниевые фотоэлементы. Они имеют ряд недостатков, но, в сравнении с американскими и отечественными, куда более дешевые. Все модели, в зависимости от типа, подразделяются на три вида:

  • монокристаллические модули – состоят из искусственно выращенных кристаллов достаточно больших размеров. Отличаются самым высоким КПД в 13 – 26% и самым длительным сроком эксплуатации в 25 лет. Недостатком солнечных батарей на их основе является снижение максимального КПД в течении периода эксплуатации.
  • поликристаллические фотоэлементы – в сравнении с предыдущими имеют куда меньший срок эксплуатации, как заявляет производитель – 10 лет. Также они могут выдать только 10 – 12% КПД, в с равнении с предыдущими, зато этот параметр остается постоянным для них в течении всего периода работы.
  • аморфные батареи – это пленочные батареи, в которых на гибкую основу нанесен аморфный кремний. Такие фотоэлементы появились сравнительно недавно и могут наклеиваться на любые поверхности – окна, стены и т.д. Они характеризуются самым низким КПД – 5 – 6%.

Выбор определенного типа зависит от ваших пожеланий и поставленных задач. К примеру, если количество солнечного излучения сравнительно невелико в вашем регионе, лучше устанавливать монокристаллические преобразователи, так как у них самый высокий КПД.

Подготовка инструментов и выбор материалов

Помимо преобразователей, для сборки полноценной солнечной панели вам понадобятся такие материалы:

  • Припой – для солнечной батареи необходимы легкоплавкие оловянные сплавы.
  • Соединительные провода – подбираются однопроволочные медные марки. Для соединения монокристаллических и поликристаллических пластин применяются голые проводники, а для отвода электроэнергии изолированные.
  • Рамка – создает основной каркас, в котором располагается вся солнечная батарея. Состоит из основания – ДСП, USB, фанеры и прочих, металлических или деревянных планок, уголков и саморезов для их соединения.
  • Стекло или полимерная пластина – создают защитный слой поверх монокристаллических пластин, также, в сочетании с рамой, служат для скрытия элементов от воздействия атмосферных осадков и механических воздействий.
  • Герметик – наилучшим материалом для герметизации является эпоксидный компаунд, но это достаточно дорогостоящее удовольствие, поэтому его можно заменить силиконовым герметиком.
  • Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления электрической энергии в светлое время суток с целью дальнейшего использования. Экономить при выборе батареи не стоит, так как качественная модель прослужит гораздо дольше.
  • Инвертор – используется для преобразования постоянного напряжения в переменное. Преобразователь напряжения необходим для подключения к солнечной батареи любых бытовых приборов.

Из инструментов вам пригодиться ножовка, дрель, шуруповерт или обычная отвертка для закручивания саморезов, мультиметр или амперметр для определения работоспособности солнечной батареи, паяльник.

Составление проекта

На этапе подготовки проекта необходимо определить наиболее подходящее место для установки солнечной батареи. Определите, с какой стороны участка находиться больше всего солнечных лучей, не падает тень от деревьев и других построек. Место установки может быть на земле, скатах крыши, стенах или отдельно стоящих конструкциях. К примеру, если вы хотите установить солнечную батарею на крыше, следует убедиться, что конструкция выдержит ее вес.

Из-за того, что максимальная производительность моно- и поликристаллических ячеек обеспечивается исключительно при перпендикулярном попадании на них солнечных лучей, желательно собрать для них регулируемую конструкцию. Которая позволит изменять угол наклона солнечной батареи, в зависимости от времени года или даже времени суток. Так как положение источника света в различные периоды года и суток значительно отличаются (рисунок 1).

Рис. 1: зависимость положения солнца от времени года

Также обратите внимание, что в стационарно установленной батарее, к примеру, вырабатывающая в идеальных условиях 7 кВт/ч, утром и вечером будет вырабатыватся только 3 кВт/ч. Соответственно, при установке только в одном положении, батарея будет выдавать номинальную мощность лишь несколько месяцев в году. Если вы решите монтировать ее в стационарном положении, панели следует располагать под углом от 50 до 60º, для регулируемых устанавливается два предела – зимний в 70º и летний в 30º, а в промежуточный период, их наклоняют как стационарные.

Чтобы определить количество пластин, необходимо подсчитать, какой электрический ток или мощность генерирует одна из них или 1 м 2 . Как правило, 1 м 2 выдает порядка 125 Вт, поэтому чтобы получить около 2,5 кВт для бытовых нужд, необходимо установить 20 м 2 панелей.

Порядок изготовления солнечной батареи

Элементы на поли- или монокристаллическом кремнии необходимо объединить в единую панель. Для этого осуществляется пайка контактов к проводникам. Порядок пайки следующий:

  • Оголенные проводники нарежьте одинаковыми отрезками под лекало, такой длины, чтобы она в два раза превышала размер элемента солнечной батареи. Рисунок 2: отмерьте проводники с помощью лекала
  • Выложите модули на ровную поверхность (секло, лист фанеры, стол и т.д.).
  • Очистите электрические контакты и полудите оловом, накладывать большое количество припоя сюда не нужно, достаточно слегка покрыть контакт. Рисунок 3: полудите контакты
  • Припаяйте заранее полуженные проводники к контактам, обратите внимание, что сильно придавливать пластины нельзя, так как они очень хрупкие. Рисунок 4: припаяйте провод к элементу
  • Замерьте ток от одного элемента с проводниками, это поможет подсчитать суммарную величину для всей батареи.

Если приобретенные вами элементы для солнечных батарей уже оснащены соединительными проводниками, этот этап можно пропустить и сразу переходить к изготовлению рамки.

Изготовление рамки

Рамка солнечной батареи представляет собой короб с невысокими бортами, который накрывается прозрачным стеклом. Для изготовления рамки:

  • Возьмите прямоугольный лист фанеры или ДСП такого размера, чтобы на нем могло располагаться нужное количество элементов. Просверлите в нем небольшие отверстия на расстоянии 10 см друг от друга для вентиляции. Рис. 5: просверлите отверстия для вентиляции
  • Приклейте по краю листа деревянные планки высотой не более 2 см, чтобы они не отбрасывали тень на солнечные приемники. Дополнительно прикрутите планки небольшими шурупами.
  • Вырежьте крышку из стекла или прозрачного полимера. Ее размеры должны соответствовать нижнему листу или быть меньше, в зависимости от того, поддается она сверлению или нет. Если крышку можно прикрутит шурупом, то размер может быть идентичен, если стекло может лопнуть при попытке сверления, сделайте его меньше на 0,5 – 1 см. Рис. 6: заготовьте крышку из стекла
  • Изготовьте из алюминиевого уголка прижимной каркас для верхней прозрачной крышки солнечной батареи, но пока ничего не прижимайте.

Рис. 7. соберите солнечную батарею

Постарайтесь подобрать материал для прозрачной крышки без бликов, иначе часть энергии солнца будет отражаться, что значительно снизит КПД. После того, как изготовите рамку, соберите солнечную батарею.

Изготовление модулей

Данный этап требует особой осторожности и внимания, поскольку на нем вы формируете электрическую цепь солнечной батареи. Если допустите прожоги или трещины, вы можете испортить не только какой-либо конкретный элемент, но и весь модуль, который в итоге придется переделывать.

  • Разместите солнечные коллекторы лицевой стороной на прозрачной крышке. Оптимально между элементами должно быть 3 – 5 мм, если этого трудно добиться с первого раза, можете сделать разметку на стекле. Рис. 8: разместите элементы
  • Аккуратно спаяйте выводы от каждого элемента «+» к «+», и «–» к «–». Плюсовые контакты должны располагаться на лицевой стороне, а минусовые на внутренней. Рис. 9: спаяйте выводы элементов

Все элементы соединяются последовательно сверху вниз, чтобы не раздавить нижние, когда будете паять. Вертикальные ряды припаяйте на общую шину.

  • Приклейте фотоэлементы к прозрачной крышке, для этого нанесите в центр элемента немного герметика и аккуратно придавите его. Следите, чтобы он располагался строго по разметке, рабочей поверхностью к стеклу, иначе переклеить потом будет проблематично. Рис. 10: приклейте элементы к стеклу
  • Просверлите в рамке отверстия для вывода плюсовой и минусовой шины солнечной батареи. В цепь батареи включите контроллер заряда, который предотвратит разряд заряда аккумулятора на солнечную батарею в темное время суток. Для этого подберите такие характеристики диодов, которые обеспечат полную блокировку цепи от обратного тока.
  • Зафиксируйте выводы солнечной батареи в отверстиях при помощи герметика и поместите в рамку. Рисунок 11: зафиксируйте провода герметиком

После того, как вы собрали батарею, проверьте ее работоспособность. Вынесите ее под солнечные лучи и замерьте величину тока на выводах.

Рис. 12: вынесите на улицу и проверьте мультиметром

Сравните это значение с ранее замеренной величиной для одного элемента солнечной батареи. Чтобы проверить правильность, умножьте количество элементов на ток от одного, если прибор показал такое значение или близкое к нему, солнечная батарея собрана правильно и ее можно герметизировать.

Для герметизации используются компаунды или силиконовые герметики, которые подходят для температуры ниже нуля. Для этого солнечную батарею можно как заливать полностью, так и нанести герметик только между модулями.

Рис. 13: залейте герметиком

Второй вариант более экономный, но первый обеспечит вам куда большую надежность и лучшую герметизацию. После герметизации сверху устанавливается умеренный пресс до полного застывания.

Рис. 14: установите умеренный пресс

До заливки вы можете установить демпфер из плотного поролона между фотоэлементами солнечной батареи и плитой из ДСП. Ширина поролона выбирается менее высоты борта, в рассматриваемом случае высота – 2 см, соответственно можно взять поролон 1,5 см в толщину. Готовые и проверенные батареи установите согласно составленного проекта и подключите к электрической сети дома через аккумулятор и инвертор.

Другие видео инструкции



Как сделать солнечную батарею в домашних условиях

Если говорить об экономической целесообразности, то для изготовления небольшой солнечной батареи своими руками в домашних условиях выгодней купить фабричную панель, а не несколько десятков новых диодов или транзисторов. При одинаковой производительности (мощности) такая самоделка будет дешевле, а ее изготовление займет меньше времени. Единственное условие, оправдывающее потраченное время — это возможность дешево купить старые комплектующие, которые были списаны как «неликвиды».

Устройство и принцип работы

Есть два основных способа использования солнечной энергии:

  • Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
  • Преобразование света в электроэнергию.

Справка. Основные законы преобразования света в электроэнергию были сформулированы в конце XIX века российским ученым Александром Столетовым.

Первые солнечные панели появились еще в семидесятые годы прошлого столетия, но несовершенные технологии и низкая эффективность делали производство батарей дорогим и низкорентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство «солнечной» электроэнергии технически и экономически доступными.

Есть несколько типов панелей, использующих разные материалы. Но все они построены на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте p-n перехода — возникновении дополнительных «дырок» и свободных электронов под воздействием света. Электроны «стремятся» в n-область, дырки — в p-область. Как результат перераспределения заряда между областями, возникает разность потенциалов и через переход протекает ток.

Это делает возможным объединять модули в единую систему, с подключением к общему оборудованию, которое позволяет контролировать работу, накапливать электроэнергию, преобразовывать ее и распределять между потребителями. А для защиты фотоэлементов используют специальное покрытие из закаленного стекла.

Стационарные солнечные батареи дополнительно оборудуют инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям для питания устройств, работающих от аккумуляторов, инвертор не нужен.
Аналогичный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить его к «промежуточному» аккумулятору. А уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания LED светильника.

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).

Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:

  • аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
  • раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
  • разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
  • освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.

Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.

И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.

Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.

Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:

Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».

У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.

К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

  • помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
  • достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
  • сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
  • монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.

Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:

Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.

Панель из светодиодов

Любой светодиод обладает обратимостью: он не только излучает свет под напряжением, но и наоборот — генерирует электричество под воздействием света. Максимальная ЭДС у сверхярких элементов — до 1.65 В, но ток при этом получается очень маленьким — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с линзой диаметром 3 или 5 мм при освещении выдают почти 1.6 В. Совсем немного уступают им красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм.

Панель солнечной батареи из транзисторов

Так же как и у диодов, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n переходах. Если провести измерения, то в результате окажется, что всегда есть пара контактов, которая выдает максимально возможную мощность.

Но перед этим надо «открыть» корпус транзистора — аккуратно снять крышку. Вот так выглядит транзистор 2Т908А «внутри»:

Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели надо протестировать все заготовленные элементы и рассортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.

Примечание: Один из основных недостатков мощных транзисторов отечественного производства — это «нестабильность» характеристик.

Например, чтобы подобрать приблизительно одинаковую пару для двухкаскадного усилителя, надо было «прозвонить» вручную несколько транзисторов.

Для увеличения общего напряжения и тока применяют смешанное соединение.

Первый вариант. Соединяют параллельно группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно собранных элементов, и получают на выходе сумму токов от каждого блока. Схема приведена ниже:

Второй вариант. Элементы с приблизительно одинаковыми напряжениями соединяют в группе параллельно (выходной ток будет равен сумме токов). А чтобы нарастить напряжение, несколько таких групп соединяют последовательно.

Читайте также:  Концептуальный проект виллы с необычной компоновкой

Сборка корпуса

Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:

  • Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
  • По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
  • Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
  • Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
  • Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.

В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые банки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит так:

В этой конструкции донышко от алюминиевой банки выполняет роль вогнутого зеркала, которое «собирает» в фокусе отраженные лучи света.

Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.

Солнечная батарея своими руками

Солнечные лучи, как альтернативный источник энергии, приобретают все более широкую популярность среди населения. Особенно это касается жителей частного сектора, постепенно избавляющихся от энергетической зависимости. Однако подобные системы еще довольно дороги и не все могут их приобрести. В таких ситуациях наилучшим выходом становится солнечная батарея изготовленная своим руками из подручных материалов.

  1. Выбор фотоэлементов
  2. Расчет и проектирование
  3. Формула для расчета
  4. Выбор места установки
  5. Подготовка материалов и инструмента
  6. Как собрать солнечную батарею своими руками
  7. Сборка корпуса солнечной батареи
  8. Пайка проводов и соединение фотоэлементов
  9. Нанесение герметизирующего слоя
  10. Окончательная сборка солнечной панели

Выбор фотоэлементов

Любая солнечная батарея для дома сделанная своими руками, будет в любом случае стоить значительно ниже, чем заводская. У известных производителей производится тщательный отбор фотоэлементов, в процессе которого отсеиваются заготовки, имеющие пониженные или нестабильные показатели. Поверхность готовых изделий покрывается специальным стеклом, снижающим отражение света, отсутствующим в свободной продаже. В производстве применяются многие другие методы исследования пластинок, совершенно не подходящие для домашних условий.

Однако, солнечная батарея своими руками вполне может быть изготовлена, а полученные самоделки обладают хорошей работоспособностью и не столь заметно отличаются от изделий промышленного производства. Зато экономия денежных средств получается практически в два раза, и в определенных условиях делать панели не только целесообразно, но и выгодно.

Следовательно, основная цель на стадии подготовки заключается в правильном выборе наиболее подходящих фотоэлементов. По техническим причинам пленочные или аморфные изделия можно сразу же исключить и остановиться на пластинках их кремниевых кристаллов. В самых первых домашних опытах рекомендуется воспользоваться более дешевыми элементами из поликристаллов и лишь потом переходить к работе с монокристаллическими кремниевыми материалами.

Приобрести фотоэлементы для солнечной батареи возможно на известных зарубежных торговых площадках, таких как Алиэкспресс, Амазон и других. Они находятся там в свободной продаже в виде отдельных пластинок с различной производительностью и габаритными размерами, что позволяет собрать солнечную панель требуемой мощности.

Кроме того, существуют бракованные изделия, относящиеся к так называемому классу В, имеющие различные повреждения в виде небольших сколов и трещин. На производительность это почти не влияет, зато их стоимость значительно ниже, поэтому они чаще всего используются в самодельных гелиосистемах.

Выбор пластинок прежде всего осуществляется по их внешнему виду. Монокристаллические элементы имеют однотонную поверхность темно-синего цвета, на которой расположена хорошо заметная электродная сетка. В поликристаллических пластинках поверхность покрыта более светлым узором, образованным многочисленными мелкими кристалликами. Подробнее чем отличаются монокристаллические панели от поликристаллических читайте здесь https://electric-220.ru/news/monokristallicheskie_i_polikristallicheskie_solnechnye_batarei/2018-12-26-1624

Расчет и проектирование

Для расчетов солнечной батареи, собранной дома, обязательно потребуется перечень всех электроприборов и оборудования, имеющихся в доме. Сразу же нужно выяснить потребляемую мощность каждого из них.

Данные о мощности указываются в маркировке или в техническом паспорте устройства. Их значения довольно приблизительные, поэтому для панели, работающей с инвертором нужно ввести поправку, то есть среднее энергопотребление умножается на поправочный коэффициент. Полученная таким образом общая мощность дополнительно умножается на 1,2, учитывая потери при работе инвертора. Мощные приборы при запуске потребляют ток, в несколько раз превышающий номинальный. В связи с этим, инвертор также должен в течение короткого времени выдерживать двойную или тройную мощность.

Если мощных потребителей довольно много, но одновременно они практически не включаются, то применяемый в системе инвертор с большим выходным током получится слишком дорогим. При отсутствии значительных нагрузок рекомендуется использовать менее мощные недорогие приборы.

Солнечная батарея в домашних условиях рассчитывается по времени работы каждого электроприбора в течение суток. Вычисленное опытным путем, значение умножается на мощность, и в результате получается суточное энергопотребление, измеряемое в киловатт-часах.

Обязательно понадобятся сведения с местной метеостанции о количестве солнечной энергии, которую можно реально получить в этой местности. Расчет данного показателя выполняется на основе показаний среднегодовой солнечной радиации и ее среднемесячных значений при самой плохой погоде. Последняя цифра позволяет определить минимальное количество электроэнергии, достаточное для решения текущих задач.

Получив исходные данные можно приступать к определению мощности одного фотоэлемента. Вначале показатель солнечной радиации нужно разделить на 1000, в результате, получаются так называемые пикочасы. В это время интенсивность солнечного свечения составляет 1000 Вт/м 2 .

Формула для расчета

Количество энергии W, вырабатываемое одним модулем, определяется по следующей формуле: W = k*Pw*E/1000, в которой Е – величина солнечной инсоляции за определенный период времени, k – коэффициент, составляющий летом – 0,5, зимой – 0,7, Pw – мощность одного модуля. Поправочный коэффициент учитывает потери мощности фотоэлементов при нагревании солнечными лучами, а также изменение наклона лучей относительно поверхности в течение дня. Зимой элементы нагреваются меньше, поэтому и значение коэффициента будет выше.

Учитывая суммарную мощность энергопотребления и данные, полученные с помощью формулы, рассчитывается общая мощность фотоэлементов. Полученный результат делится на мощность 1 элемента и в итоге будет требуемое количество модулей.

Существуют различные модели с целым рядов мощностей элементов – от 50 до 150 Вт и выше. Выбирая компоненты с необходимыми показателями, можно собрать солнечную панель с заданной мощностью. Например, если потребность в электроэнергии составляет 90 Вт, то необходимы два модуля по 50 Вт каждый. По такой схеме можно создать любую комбинацию из имеющихся фотоэлементов. В любом случае расчеты следует производить с некоторым запасом.

Количество фотоэлементов оказывает влияние на выбор емкости аккумуляторной батареи, поскольку именно они создают зарядный ток. Если мощность панели 100 Вт, то минимальная емкость АКБ должна быть 60 А*ч. С возрастанием мощности панелей потребуются и более мощные аккумуляторы.

Выбор места установки

Производительность солнечных панелей во многом зависит от места их установки. Поэтому, перед тем как сделать солнечную батарею своими руками, нужно заранее определиться, где она будет расположена.

Одновременно, следует учитывать следующие факторы:

  • Степень затененности. Если вокруг панели находятся здания, заросли деревьев и прочие габаритные предметы, создающие тень, она не сможет нормально функционировать и вырабатывать достаточное количество электроэнергии. Кроме того, панель может очень быстро прийти в негодность, не оправдав расходы на ее изготовление.
  • Ориентирование панелей относительно солнца. Световой поток, создаваемый солнечными лучами, должен максимально захватывать поверхность фотоэлементов. Жители северного полушария направляют панель главной стороной на юг, а в южном полушарии ориентация выполняется строго на север.
  • Угол наклона. Также выбирается в зависимости от положения и местных координат и устанавливается в соответствии с широтой. Для расчетов угла установки панели в интернете существуют онлайн-калькуляторы, выдающие наиболее подходящий градус.
  • Наличие свободного доступа для чистки, ремонта и обслуживания. В процессе эксплуатации лицевая поверхность панели постепенно покрывается пылью, грязью, а зимой – снегом. В результате, ее эффективность заметно снижается. В некоторых случаях требуется полная замена солнечных батарей. Поскольку очистка будет выполняться самостоятельно, батарею желательно устанавливать в удобном и доступном для себя месте.

Как сделать своими руками солнечную батарею в домашних условиях

Сегодня на рынке доступно большое количество солнечных батарей, некоторые обещают зарядить ваш телефон, в то время как у других достаточно энергии для зарядки ipad. Они стали вполне доступными и портативными. Однако у всех них есть один существенный недостаток, и он связан с тем, как зарядная схема в телефоне и планшете заряжает свою внутреннюю батарею.

Итак, вы нашли идеальную солнечную панель, которая имеет идеальный USB-разъем для вашего телефона, установили его под яркое солнце, и телефон заряжается, как и ожидалось. Однако, если вы не живете в пустыне, в небе всегда есть вещи, которые разрушат вашу идеальную систему зарядки. Это облака, птицы, дрожащие деревья или даже пролетающие самолеты. Зарядная цепь телефона оснащена защитой и когда она обнаруживает падение напряжения в источнике питания, он начинает считаться ненадежным, а она отключает его от внутренней батареи.

Тем не менее, для источников солнечной энергии на даче внезапные прерывания питания происходят постоянно. Достаточно просто пройти мимо кого-нибудь и бросить тень на солнечную панель, чтобы отключить процесс зарядки. Несмотря на то, что вы купили идеальную систему, вы можете вернуться через час и обнаружить, что телефон не заряжается. А иногда, что еще хуже, телефон запускает свои цепи, чтобы заблокировать колеблющийся источник питания и это на самом деле в конечном итоге использует еще больше заряда от батареи.

Данная инструкция о том, как сделать солнечную батарею в домашних условиях для хранения избыточного заряда при полном солнечном освещении и использовать этот избыточный заряд для того, чтобы выждать время, когда на панели есть тень. Я разработал систему для работы с 12 В, потому что это нормальное напряжение для обычных коммерческих солнечных панелей, с которыми можно работать.

Основные характеристики для моей схемы:

  • Номинальное напряжение ……………. 13,0 В
  • Емкость аккумулятора …………….. 3,3Ач
  • Энергетическая мощность……..> 40Wh
  • Химия аккумуляторов …………… LiFePO4
  • Максимальный ток зарядки ……….. 3А
  • Максимальный ток разряда …… 7А (непрерывный)
  • Импульсный ток разряда …. 27А (10сек)
  • Напряжение падения заряда … 1 В
  • Напряжение полного заряда ………… 14,4 В

Выходная мощность батареи оказалась намного более мощной, чем я первоначально ожидал, и она была достаточно мощной, чтобы питать небольшой инвертор для работы фар и других небольших приборов.

Химия LiFePO4 аккумуляторов выбрана потому, что она хорошо сочетается с выходным напряжением солнечной панели, а также за ее отличные характеристики мощности и длительный срок службы. Хорошая батарея должна обеспечивать более 1000 циклов зарядки.

Материалы, которые вам понадобятся для изготовления солнечных батарей:

  • 4 ячейки LiFePO4, приобретите их как предварительно собранный аккумулятор, либо соберите свой собственный
  • 1x 12V LiFePO4 схема защиты аккумулятора. Я использую PCM-LFP7A4S из-за низкого потребления тока холостого хода

Для контроллера заряда аккумулятора:

  • TL431 — Ленточный регулятор
  • VN2222 — Может быть заменен на любой слабый N-канальный MOSFET
  • 2x красных светодиода — тип не важен
  • LTV-816 — Оптический изолятор с выходом BJT, может быть заменен на аналогичный
  • IRF9Z24N — Мощный МОП-транзистор с каналом P-типа, для уменьшения потерь, можно использовать устройство большего тока.
  • диод Шоттки 2А — здесь будет работать любой диод с низким прямым напряжением
  • Потенциометр на 100К
  • Резисторы: 4,7 кОм, 100 кОм, 510 кОм и 1 кОм. Обычные 1/8 Вт работают нормально, или выберите SMD, если вы предпочитаете их

Я использую обычный 5-миллиметровый цилиндрический разъем для подключения питания к солнечной панели и автомобильный разъем для выхода

Amazon продает несколько светодиодных или жидкокристаллических измерителей напряжения по довольно низкой цене, любой из которых будет работать нормально.

Шаг 1: Справочная информация: Узнаём максимальную мощность солнечной панели

Вот некоторая основная справочная информация, которая поможет понять дизайн батарейного блока.

Солнечные батареи имеют постоянное напряжение и постоянную силу тока. Они имеют определенное расчетное напряжение, на которое рассчитана каждая панель. По мере того как нагрузка потребляет все больше и больше тока от панели, выходное напряжение немного падает, но не сильно. В какой-то момент потребление тока превышает количество тока, которое может генерировать панель (напрямую связано с количеством света, падающего на панель.) Эта точка называется точкой максимальной мощности. Проходя точку максимальной мощности, напряжение панели начинает падать, а выходная мощность уменьшается.

Таким образом, чтобы максимизировать количество энергии, генерируемой солнечной панелью, необходимо использовать солнечную панель как можно ближе к точке максимальной мощности. Это иллюстрируется графиком солнечной панели, которую я планирую использовать для проекта. Хотя окончательный дизайн будет работать со многими различными солнечными панелями, он будет наиболее эффективным, когда напряжение точки максимальной мощности солнечной панели соответствует проектному напряжению.

Для этого проекта я использую складную солнечную панель Mercury 27 производства Instapark.

Из графика мощности видно, что максимальная точка питания этой конкретной панели составляет 14 В.

Шаг 2: Базовые блоки схемы

Конструкция состоит из контроллера заряда, блока батарей, измерителя напряжения для наблюдения за состоянием заряда батареи и разъемов для ввода и вывода тока.

Шаг 3: Контроллер зарядки

Наиболее сложной частью конструкции является контроллер заряда. Есть несколько требований к дизайну, которым должен соответствовать контроллер заряда:

  1. Низкое падение напряжения, поскольку напряжение на солнечной панели немного превышает 14 В, а номинальное напряжение аккумулятора составляет 13,4 В (3,35 В на элемент), допустимое напряжение отключения контроллера заряда должно быть как можно меньше.
  2. Высокая сила тока. При максимальной выходной мощности солнечная панель будет выдавать ток около 2А. Таким образом, проходной транзистор должен иметь возможность пропускать как минимум 2 А тока с минимальным выпадением и не должен перегреваться.
  3. Минимальный ток утечки на аккумулятор при отсутствии тока от солнечной панели. Это необходимо для предотвращения разряда аккумулятора при хранении.
  4. Нет необходимости в регулировании силы тока. Поскольку солнечная панель является устройством постоянного тока, нет необходимости регулировать ток, протекающий через него, необходимо только регулировать напряжение.
  5. Настраиваемая регулировка напряжения. Идеально настроить её для максимального напряжения зарядки литиевого элемента. Для данной конструкции это 14,4 В (3,6 В на элемент).

Схема показана в верхней части страницы.

Главный проход через транзистор это силовой P-MOS. В нормальном рабочем состоянии МОП-транзистор приводится в действие выше порогового значения, чтобы обеспечить минимальное сопротивление во включенном состоянии (линейный режим).

Регулирование напряжения осуществляется с помощью регулятора TL431.

Выход МОП-транзистора соединен с диодом Шоттки, чтобы предотвратить обратный ток от батареи в контроллер заряда. Диод Шоттки используется для минимизации падения напряжения во включенном состоянии.

Оптический изолятор используется для разрыва соединения между батареей и цепью обратной связи TL431. Несмотря на то, что делитель напряжения имеет довольно высокое сопротивление (100 кОм), он все равно даёт нежелательную утечку тока, когда батарея не используется. Таким образом, использование оптического изолятора, подключенного к напряжению питания солнечной панели, может эффективно отключить делитель напряжения, когда солнечная энергия отсутствует, что обеспечит минимальные потери мощности.

Шаг 4: Батарея

Самодельная солнечная батарея сделанная своими руками состоит из четырех 26650 LiFePO4-элементов, соединенных последовательно. Я использовал модули на 3,3Ач. Аккумуляторная батарея подключена к монитору батареи 8А, который защитит аккумулятор от перезарядки, недозарядки и короткого замыкания.

Есть и другие готовые аккумуляторы, которые также можно использовать. Для людей, которые не имеют опыта в создании аккумуляторов, я рекомендую купить один из готовых аккумуляторов со встроенной схемой контроля аккумулятора.

Аккумуляторная батарея опасна, так как это просто литиевая батарея очень высокой мощности и может при коротком замыкании она может взорваться.

Готовый аккумуляторный блок содержит контрольную цепь, которая защитит аккумулятор при обнаружении короткого замыкания.

Шаг 5: Собираем всё воедино

Контроллер заряда построен с использованием макетной платы с проволочной обмоткой. Весь девайс помещен в коробку, которая была у меня на руках.

На верхнюю крышку я добавил измеритель напряжения, купленный на Amazon. Он позволяет контролировать напряжение батареи во время зарядки и разрядки.

Перед использованием, для первоначальной регулировки необходимо снизить выходное напряжение до расчетного заданного значения. Лучший способ сделать это — использовать лабораторный источник питания, чтобы полностью зарядить аккумулятор до 14,4 В, а затем оставить аккумулятор на 5 минут, напряжение должно упасть примерно до 14 В.

Подсоедините источник питания (солнечный или лабораторный источник питания) и отрегулируйте потенциометр, пока аккумулятор снова не зарядится до 14,4 В.

Транзистор P-MOS немного нагревается при использовании, я поместил на него небольшой радиатор, чтобы он не перегревался в жаркий день.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Изготовление солнечной батареи для дома своими руками

Основой солнечной батареи являются фотоэлектрические преобразователи (солнечные модули), которые обращают энергию солнечного света в электричество. Для того, чтобы в доме пользоваться бытовыми приборами за счет солнечной батареи, таких модулей должно быть достаточно много.

  • Выбор комплектующих для изготовления ↓
  • Технология изготовления своими руками ↓
  • Сборка корпуса ↓
  • Соединение фотоэлементов ↓
  • Герметизация солнечной панели ↓
  • Финальная сборка солнечной батареи ↓
  • Преимущества и недостатки солнечной батареи ↓
  • Установка ↓
  • Схема электроснабжения дома ↓
Читайте также:  Как правильно вязать арматуру для фундамента: схема, как гнуть

Энергии, вырабатываемой одним модулем, недостаточно для удовлетворения энергетических потребностей. Между собой фотоэлектрические преобразователи связаны одной последовательной цепью.

Части, из которых состоит солнечная батарея:

  1. Солнечные модули,объединенные в рамки.В одной рамке объединяются от единиц до нескольких десятков фотоэлектрических элементов. Для обеспечения электроэнергией целого дома понадобится несколько панелей с элементами.
  2. Аккумулятор. Служит для накопления получаемой энергии, которую затем можно использовать в темное время суток.
  3. Контроллер. Он следит за разрядкой и зарядкой аккумулятора.
  4. Инвертор. Преобразует постоянный ток, полученный от солнечных модулей в переменный.

Солнечный модуль (или фотоэлектрический элемент) основан на принципе p-n перехода, и по своему устройству очень напоминает транзистор. Если у транзистора спилить шляпку и на поверхность направить солнечные лучи, то подключенным к нему прибором можно определить мизерный электрический ток. Солнечный модуль работает по такому же принципу, только поверхность перехода у солнечного элемента значительно больше.

Как и многие типы транзисторов, солнечные элементы изготавливаются из кристаллического кремния.

По технологии изготовления и материалам различают три вида модулей:

  1. Монокристаллические. Изготовлены в виде цилиндрических кремниевых слитков. Преимущества элементов заключается в высокой производительности, компактности и в наибольшем сроке службы.
  2. Тонкопленочные. Делается напыление слоев фотоэлектрического преобразователя на тонкую подложку. КПД тонкопленочных модулей относительно невысок (7-13%).
  3. Поликристаллические. Расплавленный кремний заливается в квадратную форму, затем остуженный материал режется на квадратные пластинки. Внешне отличаются от монокристаллических модулей тем, что края углов у поликристаллических пластин не обрезаны.

Аккумулятор. В солнечных батареях наибольшее применение нашли свинцово-кислотные аккумуляторы. Стандартный аккумулятор имеет напряжение 12 вольт, для получения большего напряжения собирают аккумуляторные блоки. Так можно собрать блок напряжением 24 и 48 вольт.

Контроллер заряда солнечных батарей. Контроллер заряда действует по принципу регулятора напряжения в автомобиле. В основном солнечные панели на 12 вольт выдают напряжение от 15 до 20 вольт, и без контроллера могут быть повреждены перегрузкой. При 100% заряженном аккумуляторе контроллер отключает модули и предохраняет аккумулятор от закипания.

Инвертор. Солнечные модули вырабатывают постоянный ток, а для использования бытовых приборов и техники требуется переменный ток и напряжение 220 вольт. Инверторы предназначены для преобразования постоянного тока, делая его переменным.

Выбор комплектующих для изготовления

Чтобы снизить себестоимость солнечной станции, нужно попробовать собрать ее самостоятельно. Для этого потребуется закупить необходимые комплектующие, какие-то элементы можно изготовить самому.

Самостоятельно получится собрать:

  • рамки с фотоэлектрическими преобразователями;
  • контроллер зарядки;
  • инвертор напряжения;

Самые большие затраты будут связаны с приобретением самих солнечных элементов. Детали можно заказать из Китая или на eBay, такой вариант обойдется дешевле.

Благоразумно приобретать работоспособные преобразователи с повреждениями и дефектами – они просто забракованы производителем, но вполне исправны. Нельзя покупать элементы разных размеров и мощности – максимальный ток солнечной батареи будет ограничен током самого малого элемента.

Для изготовления рамки с солнечными элементами потребуется:

  • алюминиевый профиль;
  • солнечные элементы (обычно 36 штук для одной рамки);
  • паяльник;
  • припой и флюс;
  • дрель;
  • крепежные делали;
  • силиконовый герметик;
  • медная шина;
  • лист прозрачного материала (оргстекло, поликарбонат, плексиглас);
  • лист фанеры или текстолита(оргстекла);
  • диоды Шоттки;

Технология изготовления своими руками

Для сборки солнечной батарей потребуется:

  1. Сконструировать рамку (корпус).
  2. Спаять все солнечные элементы в параллельную цепь.
  3. Закрепить солнечные элементы на рамке.
  4. Сделать корпус герметичным – прямое попадание атмосферных осадков на фотоэлектрические элементы недопустимо.
  5. Разместить батарею в районе наибольшей солнечной освещенности.

Для удовлетворения энергетических потребностей частного дома одной солнечной панели (рамки) будет недостаточно. Исходя из практики, с одного квадратного метра солнечной панели можно получить 120 Вт мощности. Для нормального энергообеспечения жилого дома потребуется где-то 20 кв. м. площади солнечных элементов.

Чаще всего батареи размещают на крыше дома с солнечной стороны.

Сборка корпуса

Корпус можно собирать из фанерного листа и реек, или из алюминиевых уголков и листа и оргстекла (текстолита). Необходимо определиться, сколько элементов будет размещаться в рамке. Следует учитывать, что между элементами необходим зазор в 3-5 мм, и размер рамки рассчитывается с учетом этих расстояний. Расстояние необходимо для того, чтобы при тепловом расширении пластины не прикасались друг с другом.

Сборка конструкции из алюминиевого профиля и оргстекла:

  • из алюминиевого уголка делается прямоугольный каркас;
  • По углам в алюминиевом корпусе сверлятся отверстия для крепежа;
  • на внутреннюю часть профиля корпуса наносится силиконовый герметик по всему периметру;
  • в раму устанавливается лист оргстекла (текстолита) и плотно прижимается к раме;
  • по углам корпуса с помощью шурупов ставятся крепежные уголки, которые надежно фиксируют лист прозрачного материала в корпусе;
  • герметику дают основательно высохнуть;

Все, корпус готов. Перед размещением солнечных элементов в корпусе необходимо тщательно протереть поверхность от грязи и пыли.

Соединение фотоэлементов

Обращаясь с фотоэлектронными элементами, следует помнить, что они очень хрупкие и требуют бережного отношения. Перед соединением пластин в последовательную цепочку их сначала тщательно, но аккуратно протирают– пластины должны быть идеально чистыми.

Если фотоэлементы были куплены уже с припаянными проводниками, это упрощает процесс соединения модулей. Но перед сборкой в этом случае необходимо проверить качество готовой пайки, и если есть неровности – устранить их.

На фотоэлектрических пластинах предусмотрены контакты по обеим сторонам – это контакты разной полярности. Если проводники(шины) еще не припаяны, необходимо сначала припаять их к контактам пластин, а затем уже соединить фотоэлектрические элементы между собой.

Чтобы припаять шины к фотоэлектрическим модулям, нужно:

  1. Отмерить нужную длину шины и нарезать на куски нужное количество полосок.
  2. Протереть контакты пластин спиртом.
  3. Тонким слоем нанести на контакт флюс по всей длине контакта с одной стороны.
  4. Приложить шину точно по длине контакта и разогретым паяльником медленно провести по всей поверхности пайки.
  5. Перевернуть пластину и повторить все операции пайки на другой стороне.

Что нужно сделать, чтобы правильно и точно произвести соединение фотоэлектрических элементов:

  1. Если нет опыта в сборке элементов, рекомендуется воспользоваться разметочной поверхностью, на которой следует разместить элементы (фанерный лист).
  2. Расположить солнечные панели строго по разметке. Размечая, не забывать оставлять расстояние между элементами 5 мм.
  3. Пропаивая контакты пластин, обязательно следить за полярностью. Фотоэлементы должны быть правильно собраны в последовательную цепочку, иначе батарея не будет нормально работать.

Механический монтаж панелей:

  1. В корпусе сделать разметку для пластин.
  2. Солнечные элементы поместить в корпус, положив их на оргстекло. В рамке закрепить силиконовым клеем по размеченным местам. Клея много не наносить, только крохотную каплю по центру пластины. Нажимать осторожно, чтобы не повредить пластины.В корпус лучше перемещать пластины вдвоем, одному будет неудобно.
  3. Соединить все провода по краям пластин с общими шинами.

Герметизация солнечной панели

Прежде чем герметизировать панель, нужно протестировать качество пайки. Конструкцию аккуратно выносят поближе к солнечному свету и замеряют напряжение на общих шинах. Оно должно быть в пределах ожидаемых значений.

Как вариант, герметизацию можно провести следующим образом:

  1. Нанести капельки силиконового герметика между пластинами и по краям корпуса, аккуратно пальцами руки края фотоэлементов прижать к оргстеклу. Нужно, чтобы элементы как можно плотнее легли к прозрачному основанию.
  2. Поставить на все края элементов небольшой груз, допустим, головки из автомобильного набора инструментов.
  3. Дать герметику хорошо высохнуть, пластины за это время надежно зафиксируются.
  4. Затем промазать аккуратно все стыки между пластинами и краями рамки. То есть, нужно промазать в корпусе все, кроме самих пластин. Попадание герметика на края тыльной стороны пластин допустимо.

Финальная сборка солнечной батареи

  1. Сбоку корпуса установить соединительный разъем, разъем соединить с диодами Шоттки.
  2. Закрыть с наружной стороны пластины защитным экраном из прозрачного материала. В данном случае, оргстеклом. Конструкция должна быть герметичной и исключать проникновение в нее влаги.
  3. Лицевую сторону (оргстекло) желательно обработать, например, лаком (лак PLASTIK-71).

Для чего нужен диод Шоттки? Если свет падает только на часть солнечной батареи, а другая часть затемнена, возможен выход элементов из строя.

Диоды помогают избежать поломки конструкции в таких случаях. При этом теряется мощность на 25%, но без диодов не обойтись – они шунтируют ток, ток идет в обход фотоэлементов. Чтобы падение напряжения было минимальным, необходимо применять низкоомные полупроводники, такими являются диоды Шоттки.

Преимущества и недостатки солнечной батареи

У солнечных батарей есть как преимущества, так и недостатки. Если бы были только одни плюсы от применения фотоэлектрических преобразователей, весь мир давно бы уже перешел на этот вид получения электроэнергии.

Преимущества:

  1. Автономность источника питания, нет зависимости от перебоев напряжения в централизованной электросети.
  2. Отсутствие абонентской платы за использование электроэнергией.

Недостатки:

  1. Высокая себестоимость оборудования и элементов.
  2. Зависимость от солнечного освещения.
  3. Возможность повреждения элементов солнечной батареи вследствие неблагоприятных погодных условий (град, буря, ураган).

В каких случаях целесообразно использовать установку на фотоэлектрических элементах:

  1. Если объект (дом или дача) находится на большом удалении от линии электропередач. Это может быть загородный коттедж в сельской глубинке.
  2. Когда объект расположен в южном солнечном районе.
  3. При совмещении различных видов энергии. Например, отопление частного дома с помощью печного отопления и солнечной энергии. Себестоимость маломощной солнечной станции будет не столь высока, и может быть экономически оправдана в данном случае.

Установка

Монтировать батарею необходимо по месту максимальной освещенности солнечным светом. Панели могут крепиться на крыше дома, на жестком или поворотном кронштейне.

Лицевая часть солнечной батареи должна быть обращена на юг или юго-запад под углом от 40 до 60 градусов. При монтаже нужно учитывать внешние факторы. Панели не должны загораживаться деревьями и другими предметами, на них не должна попадать грязь.

Несколько рекомендаций, которые помогут сберечь деньги и время при изготовлении солнечных панелей:

  1. Лучше покупать фотоэлементы с небольшими дефектами. Они также работоспособны, только имеют не такой красивый внешний вид. Новые элементы очень дороги, сборка солнечной батареи будет экономически не оправдана. Если нет особой спешки, пластины лучше заказать на eBay, это обойдется еще дешевле. С пересылкой и Китая нужно быть осторожнее – большая вероятность получить бракованные детали.
  2. Фотоэлементы нужно купить с небольшим запасом, велика вероятность их поломки во время монтажа, особенно, если нет опыта сборки подобных конструкций.
  3. Если элементы пока не используются, следует припрятать их в надежное место во избежание поломок хрупких деталей. Нельзя складывать пластины большими стопками – они могут лопнуть.
  4. При первой сборке следует изготовить шаблон, на котором будут размечены места расположения пластин перед сборкой. Так легче вымерять расстояния между элементами перед пайкой.
  5. Паять необходимо маломощным паяльником, и ни в коем случае не применять усилие при пайке.
  6. Для сборки корпуса удобнее применять алюминиевые уголки, деревянная конструкция менее надежная. В качестве листа с тыльной стороны элементов лучше использовать оргстекло или другой подобный материал и надежнее, чем крашеная фанера, и эстетично выглядит.
  7. Располагать фотоэлектрические панели следует в местах, где солнечное освещение будет максимальным в течение всего светового дня.

Схема электроснабжения дома

Последовательная цепь энергоснабжения частного дома на солнечных батареях выглядит следующим образом:

  1. Солнечная батарея из нескольких панелей, которые расположены на скате крыши дома, либо на кронштейне. В зависимости от энергопотребления, панелей может быть до 20 штук и больше. Батарея вырабатывает постоянный ток 12 вольт.
  2. Контроллер зарядки. Устройство предохраняет аккумуляторы от преждевременного разряда, а также ограничивает напряжение в цепи постоянного тока. Тем самым, контроллер защищает аккумуляторы от перегрузки.
  3. Инвертор напряжения. Преобразует постоянный ток в переменный ток, обеспечивая тем самым возможность потребления электроэнергии бытовыми приборами.
  4. Аккумуляторы. Для частных домов и дач ставят несколько аккумуляторов, соединяя их последовательно. Служат для накопления энергии. Энергия аккумуляторов используется в темное время суток, когда элементы солнечной батареи не вырабатывают ток.
  5. Электросчетчик.

Довольно часто в частных домах система энергоснабжения дополняется резервным генератором.

В целом, собрать солнечную батарею своими руками не так уж и сложно. Необходимы только определенные средства, терпение и аккуратность.

Как правильно сделать стяжку пола в гараже


Стяжкой называют выравнивающий слой поверх плиты перекрытия из пескобетона, наливного пола или панелей ГВЛ поверх керамзитной крошки (сухая). Сухая стяжка не рассчитана на интенсивные нагрузки от веса автомобиля, поэтому в гаражах не используется.

Для экономии бюджета строительства стяжка пола в гараже изготавливается из цементно-песчаной смеси мокрым или полусухим методом поверх пола по грунту. При достаточном бюджете может использоваться стяжка из наливного пола, служащая финишным покрытием.

Технология мокрой стяжки для гаража

Перед тем, как сделать стяжку пола в гараже по указанным технологиям, необходимо добиться рационального сочетания качества и бюджета отделки. В принципе, для гаража существует несколько вариантов экономичной стяжки в зависимости от конструкции пола/перекрытия:

    помещение не имеет погреба – дешевле всего обойдется пол по грунту, стяжка необходима для выравнивания перед укладкой напольного покрытия (плитка, керамогранит);

Гараж без погреба и смотровой ямы.

Погреб перекрыт на глубине 0,7 м.

Плита перекрытия погреба служит полом гаража.

Идеальное напольное покрытие для гаража это полимерный наливной пол, он выдерживает автомобильный трафик без разрушения, не пылит, в отличие от бетона, пригоден для частой влажной уборки, устойчив к ГСМ и агрессивным жидкостям, которые часто проливаются в гараже на пол.

Полимерный наливной пол в качестве напольного покрытия.

Не обладающие профильным образованием индивидуальные застройщики часто называют бетонной стяжкой классический пол по грунту. Поэтому в данном руководстве будет рассмотрена именно эта технология, как наиболее сложная из всех существующих вариантов.

Чтобы у домашнего мастера, производящего отделку в гараже своими руками, не осталось вопросов, кратко будут рассмотрены наиболее популярные конструкции гаражного пола по другим технологиям.

Пол по грунту

Чтобы бетонная стяжка не разрушалась от передвижения авто внутри гаража, основание должно быть прочнее верхнего выравнивающего слоя. Бюджетным вариантом становится пол по грунту, однако при изготовлении необходимо учесть факторы:

  • машины лучше хранятся в неотапливаемых гаражах, а под полом по грунту могут возникать силы морозного пучения, стремящиеся разрушить конструкцию;
  • поэтому необходим слой подбетонки, гидроизоляция и утепление периметра гаража, подстилающий слой из нерудного материала, армирование плиты в двух уровнях арматурной или проволочной сеткой.

Поэтому изготавливается пол по грунту поэтапно:

    замена 40 см пахотного слоя щебнем, песком или смесью ПГС с уплотнением виброплитой (ручной трамбовкой) каждых 15 см;

Утепление пола по грунту.

Армирование пола гаража.

Важно! Выравнивающую стяжку можно изготавливать только через 15 – 21 день в зависимости от температуры воздуха.

Мокрая стяжка

Поскольку все необходимые слои (утеплитель, гидроизоляция, армирование) уложены в пол по грунту, для выравнивания получившейся плиты можно применить мокрую стяжку в гараже минимально допустимой толщины 3 см из пескобетона. Технология предельно простая:

  • после отбивки уровня лазерным нивелиром или гидравлическим уровнем и нахождения верхней точки на боковые стены наклеивается кромочная лента из вспененного полиэтилена, на нее переносится отметка горизонтали с учетом уклона 3 градуса в сторону ворот для обеспечения самотечного удаления воды при влажной уборке помещения;
  • устанавливаются маяки на быстротвердеющую шпаклевочную смесь;
  • бетон укладывается от дальнего к воротам угла между двумя маяками разравнивается правилом.

Заливка мокрой стяжки в гараже.

Маяки могут вмуровываться в стяжку или удаляться из нее после отвердевания слоя. В последнем случае канавки заделываются пескобетоном и затираются теркой. Если стяжка будет использоваться в качестве финишного слоя, поверхность необходимо зашлифовать и отполировать специальными машинами.

Полусухая стяжка

Технология полусухой стяжки сложнее для самостоятельного изготовления, зато позволяет резко повысить водонепроницаемость и морозостойкость бетонной конструкции. Основными отличиями методики являются:

  • пескобетон изготавливается с минимальным водоцементным соотношением;
  • маяки изготавливаются из самой жесткой смеси вдоль стен правилом, затем полосами на расстоянии друг от друга, чуть меньшем, чем длина этого инструмента;
  • затем смесь укладывается внутрь маяков и затирается правилом многочисленными возвратно-поступательными движениями;
  • сразу после завершения выравнивания всей плоскости стяжки производится шлифовка затирочными машинами.

Изготовление в гараже полусухой стяжки.

Важно! Независимо от погодных условий поверхность укрывается полиэтиленом, затем увлажняется обрызгом в течение первых 3 суток.

Финишный слой

Чтобы облицевать свой гараж с минимальными затратами, в качестве напольного покрытия может использоваться тонкий 0,5 – 1 мм слой наливного пола на основе эпоксидной смолы или полимерного вяжущего. Существуют и другие практичные решения нескольких типов:

    резиновое бесшовное покрытие или плитка из этого же материала;

Резиновое покрытие для гаража.

Реже используется пол по выравнивающимся лагам, который укладывается на многослойную фанеру, обходится дороже прочих вариантов.

Наливной пол

Перед тем, как залить самонивелирующуюся смесь, необходимо обеспылить и дважды прогрунтовать пол по грунту. Конструкция получается не плавающей, а жестко связанной с основанием, однако по периметру ее необходимо отсечь от стен демпферной лентой. Основными нюансами технологии являются:

  • отсутствие уклона в сторону ворот – самовыравнивающиеся смеси растекаются в едином горизонтальном уровне под действием гравитации, поэтому уклон создается на этапе изготовления стяжки;
  • удаление воздуха – после равномерного распределения наливного пола по поверхности основания мастер надевает краскоступы, прокатывает все участки игольчатым валиком.

Технология наливного пола.

Важно! Эксплуатация эпоксидного наливного пола допускается в нежилых помещениях. По эстетике восприятия он не уступает полиуретановым и полиметилметакрилатным смесям, зато обходится намного дешевле.

Выравнивающий пол

Основным достоинством выравнивающих полов является монтаж лаг на шпильки, проходящие сквозь них. Каждый брусок выставляется по горизонтальному уровню закручиванием резьбы шпильки. После чего, торчащие над лагами шпильки срезаются УШМ, а поверхность зашивается многослойной фанерой, декорируется шпунтованной половой доской. У такого пола низкие эксплуатационные характеристики и маленький срок службы, для гаража не рекомендуется.

Выравнивающийся пол по лагам.

Тротуарная плитка в гараже

В отличие от всех перечисленных технологий организации пола внутри гаража, фигурные элементы мощения позволяют обойтись без пола по грунту. Тротуарную плитку можно уложить на гарцовку (смесь ЦПС с соотношением цемента/песка 1/6, соответственно), гранотсев или карьерный песок.

Жесткий пространственный короб в этом случае образуют стены или цоколь гаража, что позволяет обойтись без бордюров. Технология мощения имеет особенности:

  • плодородный слой заменяется щебнем на глубину 0,4 м;
  • подстилающий слой уплотняется виброплитой;
  • после установки направляющих брусков или профилей поверхность засыпается песком или гарцовкой, разравнивается правилом.

Тротуарная плитка в гараже.

Совет! Вначале укладываются все цельные фигурные элементы мощения по наиболее удобной схеме, затем производится крой плитки и заполняются пустоты в узлах примыкания к периметру стен.

Таким образом, из всех существующих технологий пола, стяжки и напольного покрытия домашний мастер может выбрать комбинацию с минимальным бюджетом отделки, обеспечив достойное качество и эксплуатационный ресурс стяжки гаража.

Совет! Если вам нужны мастера по ремонту пола, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России. Без вашего желания никто не увидит ваш номер телефона и не сможет вам позвонить, пока вы сами не откроете свой номер конкретному специалисту.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Как залить пол в гараже бетоном

Комфортность нахождения в гараже во многом зависит от того, правильно ли сделан пол. Он должен быть прочным, надежным, влагостойким. Этим требованиям отвечает не так много материалов. Один из самых распространенных — бетонный пол в гараже. Чтобы он выполнял свои функции, его надо сделать правильно. Как — подробно, по шагам опишем в этой статье.

Подготовка основания

Бетонный пол в гараже делают по грунту. Но чаще всего сам грунт — недостаточно надежное и плотное основание, потому требуется устройство основания — подушки из щебня и песка. Предварительные и обязательные работы — удаление плодородного слоя, вплоть до чистого грунта. С плодородным слоем убирается органика и большая часть микроорганизмов, а в чистом грунте их содержится минимальное количество.

Первый этап устройства бетонного пола в гараже — удаление плодородного слоя

Отметка нулевого уровня

В результате у вас получается котлован некоторой глубины. В него будет засыпаться щебень и песок, но чтобы понять достаточна ли его глубина или чрезмерна, надо определиться с «нулевым» уровнем пола. Удобно, если пол вровень с порогом ворот. Часто делают его чуть ниже порога, но тогда придется каким-то образом делать отвод воды, а она обязательно будет если не весной-осенью, зимой, с растаявшего снега, — точно.

Отмечаете по периметру стен нулевой уровень пола. Удобнее всего это делать при помощи построителя плоскостей (электронного уровня или нивелира). Включаете прибор на отображение горизонтальной плоскости, выставляете на нужном уровне и по лучу рисуете.

С лазерным уровнем работать проще

Если лазерного уровня нет, используете водяной. С ним не так удобно: приходится переносить отметку много раз по всем четырем стенам. Эти отметки соединяются прямой, вместо линейки можно использовать пузырьковый уровень, заодно можно проконтролировать, все ли правильно отметки поставили.

Водяным уровнем придется переносить отметки на все стены

Расчет толщины слоев ПГС

В результате этих работ имеем котлован и нулевую отметку пола. Теперь можно рассчитать, какой толщины слои необходимы для выхода на нужную высоту. Исходить надо из таких размеров:

  • оптимальная толщина бетонного пола в гараже (если стоит легковая машина или более легкий транспорт) — 10 см;
  • толщина слоя щебня по-минимуму — 10 см;
  • песка- не менее 5 см;

Итого получается, что котлован должен быть не мельче, чем 25 см глубиной. И это без учета покрытия пола. Если будете бетонный пол просто обрабатывать пропиткой или красить, то никаких добавочных сантиметров не требуется, для любого другого покрытия добавляете требуемую толщину.

Структура бетонного пола в гараже

Получив конкретную цифру, можно планировать количество песка и щебня. Если слои получаются очень уж большими, можно на дно засыпать и утрамбовать грунт (но не плодородный слой). Если глубины котлована недостаточно, вынимаем еще некоторое количество породы.

На стенах гаража можно нанести отметки, по которым можно будет контролировать толщину слоев. При небольшой ширине гаража — 2 метра или около того — этих отметок достаточно. Если гараж шире, надо выставить еще несколько кольев в середине и на них тоже нанести разметку. Понятное дело, все отметки должны лежать в одной плоскости. Это снова-таки удобно сделать при помощи нивелира. Другой способ — взять ровную планку или доску, приложить к нанесенным отметкам. Сверху на планку/доску поставить уровень. Если все выставлено верно, пузырек будет посередине.

Если планируете сделать яму в гараже, самое время копать под нее котлован. Если яма будет со стенками из кирпича, сразу же можно залить в ней бетонный пол. Пока будете заниматься подсыпкой под бетон в гараже, она наберет требуемый запас прочности и можно будет выкладывать стенки. Их можно выгонять после засыпки на полу подушки из щебня и песка.

Материалы для подсыпки

Для нормального бетонного пола в гараже лучше брать не гравий, а щебень. Гравий, с его округлыми краями, вы никогда не уплотните до необходимой степени. А если основание под бетоном будет нестабильным, даже толстая армированная плита лопнет. Потому завозим щебень, средней и мелкой фракции. Средней 60-70%, остальное — мелкой.

Подушка состоит из утрамбованных щебня и песка

К качеству песка для подушки особых требований нет. Важно, чтобы он был без глиняных включений, но его перед укладкой можно (и нужно) просеять.

Делаем подушку под бетонный пол

Первым делом надо выровнять дно котлована. Убираем неровности, засыпаем впадины, выводим уровень в горизонт. Не стоит думать, что бетонный пол в гараже можно сделать с нарушениями. Сделать можно, но потом плита потрескается, придется переделывать.

Теперь берем виброплатформу (можно взять в аренду) или ручную трамбовку и уплотняем грунт. По ходу дела, еще раз выравнивая плоскость. Когда грунт будет уплотнен, можно насыпать щебень. Засыпают не весь объем сразу — 10 см нормально не утрамбовать. Максимальный слой — 5 см, но лучше — 3-4. Засыпаем необходимую часть, распределяем, разравниваем (граблями) добиваясь примерно одной толщины. Берем трамбовку или виброплиту и трамбуем.

Лучше трамбовать виброплитой

Этот трамбовки щебня при устройстве бетонного пола в гараже очень важен — некоторое количество щебня вбивается в грунт. В результате он становится еще более плотным, повышается несущая способность, исключается возможность просадки. Трамбовка считается достаточной, если наступив на поверхность, вы не оставляете следов. Таким же образом трамбуются все порции щебня, доводя до требуемой толщины.

На утрамбованный щебень насыпают песок. Его также делят на части по 2-3 см. Особенность трамбовки песка: его надо смочить, еще говорят — пролить. Влажный песок трамбуют, снова ориентируясь на слои.

Теперь можно заняться выгонкой стенок ямы, если она есть. Их выводят в уровень с чистовым полом или даже чуть выше — чтобы можно было мыть машину прямо в гараже, не опасаясь, что в нее попадет вода.

Демпферный зазор

Бетонный пол по грунту часто называют «плавающим». Это потому, что его делают несвязным со стенами строения. В таком случае стены и пол могут просаживаться или подниматься независимо друг от друга, сохраняя целостность.

Чтобы пол в гараже из бетона не был связан со стенами, по периметру укладывают демпферную ленту (продается в строительных магазинах) или режут на полосы тонкие листы пенопласта (толщиной 10 мм). Ширина полос — 12-15 см — они должны немного выступать над финишной отделкой пола. Лишнюю высоту демпфера затем срезают вровень с полом.

Гидроизоляция пола из бетона в гараже

Сам бетон влаги не боится, повышенная влажность вредна для кузова машины, а также для вещей и оборудования, которых в гараже набирается очень много. Выбор материалов для гидроизоляции зависит от того,насколько близко находятся подземные воды и как высоко они могут подниматься в сезон.

Если грунтовые воды высоко, никаких особых мер по гидроизоляции можно не предпринимать, а настелить на песок плотную полиэтиленовую пленку (плотностью от 250 микрон, можно армированную, можно нет). в данном случае пленка больше нужна для того, чтобы влага из бетона не ушла в песок, чего допустить нельзя. При недостатке влаги бетон не наберет требуемой прочности и будет крошиться.

Гидроизоляционная пленка расстелена

При высоком уровне грунтовых вод лучше взять гидроизоляцию более плотную и надежную — гидроизол или его аналоги. В любом случае полотнища пленки расстилают внахлест — они перекрывают друг друга на 10-15 см. Чтобы минимизировать возможность проникновения воды, стыки проклеивают двусторонним скотчем, можно дважды (в начале стыка и в конце).

Гидроизоляция заводится на стены, выше демпферной ленты. Там ее временно фиксируют. После заливки бетона и его схватывания ее можно будет обрезать.

Армирование

Так как нагрузки предполагаются нешуточные, бетонный пол в гараже армируют. Под легковые машины можно использовать готовую сетку из проволоки 7-8 мм в диаметре, размер клетки — 15 см. Чтобы получить единую армирующую систему, куски сетки укладывают с заходом друг на друга на одну клетку. Две сетки связываются одна с другой пластиковыми хомутами или специальной вязальной проволокой.

Гидроизоляция пола в гараже выполнена гидроизолом, армирующая сетка установлена на кирпичи

Еще один момент — сетка должны находится в толще бетона, примерно в середине. Просто уложить ее на пленку будет неправильно — металл не подвергается коррозии внутри бетона только в том случае, если он находится на глубине не менее 3 см. Чтобы бетонный пол в гараже служил долго и не трескался, сетку приподнимают над гидроизоляцией на 3-6 см. Для этого есть специальные подставки, но чаще используют половинки кирпича. Они как раз имеют толщину 6 см. Подкладываете их под армирующую сетку так, чтобы она не очень прогибалась.

Установка маяков

Чтобы пол в гараже был ровным, его надо выравнивать. Удобнее это делать при помощи специальной длинной планки, которую называют «правило» (ударение на букве «И» — от слова править). Эту планку опирают на ровные планки, выставленные по нужному уровню. Их называют маяки.

В качестве маяков можно использовать любые ровные и длинные предметы. Это могут быть трубы, бруски, специальные маяки, которые продаются в строительных магазинах. Их надо выставить в один уровень с нанесенной на стенах отметкой уровня бетонной плиты.

Ставят маяки от дальней стены, по направлению к той, в которой устроены двери (чаще всего получается, что вдоль длинной стены). Шаг установки — на 25-30 см уже, чем длина правила. Если правило длиной 150 см, расстояние между маяками должно быть 120-125 см. От стены отступают порядка 30 см, ставят первый маяк, далее другие с заданным расстоянием.

Так заливают бетонный пол в гараже по маякам

Устанавливают обычно на островки густо замешанного раствора. Выкладывают горку чуть выше, чем надо, в нее вдавливают маяк так, чтобы он оказался на нужном уровне.

При установке маяков можно сделать легкий уклон бетонного пола в сторону дверей (0,5-1 см на метр). В этом случае вода будет самотеком уходить с пола на улицу. Только обратите внимание, что бетона в этом случае требуется больше — приходится задирать дальний от входа край пола, но это компенсируется удобством эксплуатации.

На следующие сутки после заливки маяки вынимают, пустоты заполняют раствором и выравнивают в один уровень с ранее залитым полом.

Заливка бетоного пола в гараже

Марка бетона для пола в гараже — М250. Его характеристик более чем достаточно и по прочности и по морозостойкости. Из-за того, что толщина плиты большая, даже в небольшой по размерам гараж требуется большой объем раствора. Давайте прикинем: на небольшой гараж размерами 4*6 м при толщине бетонного пола потребуется 4 м * 6 м * 0,1 м = 2,4 кубометра. С учетом того, что нужен уклон, это будет все 3 куба. Если делать его своими рукам за один день, использовать надо две бетономешалки — одна не справится. Для работы потребуется приличная команда.

Чтобы замешивать бетон в бетономешалке нужна большая команда

На каждой бетономешалке должно стоять по одному человеку. Это при условии, что все компоненты находятся тут же и они же будут их загружать в грушу. Если составляющие надо подвозить — это еще два человека. Плюс двое должны возить бетон к месту его укладки и один — разравнивать. Получается немалая бригада. Таким составом придется работать весь день. Даже если помощники бесплатные, кормить -поить их надо. Вряд ли данный расклад поможет сэкономить значительную сумму денег по сравнению с заказом готового бетона с завода. Разве что будете работать в одни руки, заливая пол по частям. Такое тоже возможно, но может грозить трещинами в местах стыков участков пола, залитых в один день. Уменьшить шанс появления таких трещин можно, если снимать металлической щеткой цементное молочко, которое образуется на поверхности.

Если решили заказать бетон в миксере, стоит установить приемный лоток, который направит поток бетона в центр гаража. Из центра его уже легко распределять во все углы, а потом растягивать правилом. Чтобы облегчить разравнивание бетона и повысить его марку, сразу после предварительного распределения бетон, обрабатывают погружным вибратором для бетона. При этом сразу выходят воздушные пузыри, бетон становится более текучим и сам заполняет все полости. Маяки нужны будут только для ориентирования, и, может, частичного выравнивания.

Уход за бетоном

После заливки бетона, если на улице не очень жарко, можно просто закрыть двери гаража. Если есть окно, Его надо завесить, чтобы солнечные лучи не попадали на бетон. Если на улице слишком сухо и жарко, бетон накрывают полиэтиленовой пленкой или влажной мешковиной.

В течение недели плиту надо ежедневно поливать. Удобнее это делать по мешковине — можно не особо мучаясь относительно небольшими струйками поливать мешковину, а она будет отдавать влагу бетону. Если же бетонный пол в гараже накрыт пленкой, ее перед поливом снимают, затем снова растягивают. При поливе в этом случае надо следить, чтобы капли были мелкими — нужна насадка с большим количеством отверстий. В любом случае степень полива — до равномерно влажного состояния (определяется по темно-серому цвету поверхности), но без больших луж.

Утепленный бетонный пол в гараже

Есть два варианта — утеплить уже залитую плиту, залив сверху стяжку (строение на рисунке ниже) или сделать утепление сразу, уложив его под основную плиту.

Утепленный пол в гараже

При выборе второго варианта утеплитель укладывается поверх слоя гидроизоляции, на него выставляется армирующая сетка. Весь остальной процесс заливки бетонного пола в гараже аналогичен, только необходимо учесть толщину утеплителя при расчете глубины котлована.

В качестве утеплителя для данного случая рекомендуют использовать экструдированный пенополистирол (ЭППС) плотностью не менее 35 кг/м 3 . Он имеет очень хорошие характеристики, может выдержать большие нагрузки, не впитывает и не пропускает воду или пар. Так что это еще и дополнительная паро- гидроизоляция.

Чтобы была уверенность, что под колесами утеплитель не продавится, имеет смысл поверх него настелить слой геотекстиля. Это нетканая мембрана, которую используют при устройстве автодорог. Ее функция — распределение нагрузки, как раз то, что нам надо.

Минимальная толщина ЭППС — не менее 5 см, лучше — 8 см. Укладывать лучше в два слоя, при укладке смещая швы — чтобы как можно лучше изолировать пол от грунта.

Ссылка на основную публикацию