Câte panouri solare să ruleze un aparat de aer condiționat

Pe măsură ce temperaturile cresc din cauza schimbărilor climatice, aparatele de aer condiționat devin aparate esențiale pentru mulți proprietari pentru a rămâne răcoriți în lunile de vară. Cu toate acestea, funcționarea unui aparat de aer condiționat poate crește semnificativ facturile de energie electrică. Energia solară oferă o sursă alternativă de energie regenerabilă și din ce în ce mai accesibilă. Determinarea numărului optim de panouri solare necesare pentru alimentarea unui aparat de aer condiționat depinde de factori precum eficiența energetică a unității de curent alternativ, puterea panoului solar și consumul de energie electrică în gospodărie.

Acest articol vă va oferi o opinie generală despre panourile solare și despre cum să calculați câte panouri solare sunt necesare pentru a funcționa aerul condiționat.

Prezentare generală despre rularea unei unități AC cu energie solară

Când vă uitați la împerecherea unității dvs. de aer condiționat cu panouri solare, cheia este să aliniați producția de energie a panourilor cu consumul de energie al AC. Totul este despre wați; aceasta este unitatea de putere care este fundamentală în măsurarea atât a puterii panourilor solare, cât și a necesarului de energie al aparatului dumneavoastră de aer condiționat.

Capacitatea de răcire a aparatului dvs. de aer condiționat, care este adesea exprimată în tone sau BTU, se traduce prin cererea de putere. 

• Aer conditionat central

Sistemele centrale de aer condiționat tind să aibă cel mai mare consum de energie, în medie între 3.000-5.000 de wați pe oră. Pentru a funcționa eficient o unitate centrală de curent alternativ va necesita instalarea a cel puțin 3 kilowați (kW) de ieșire a panoului solar. Deoarece majoritatea panourilor solare rezidențiale generează aproximativ 100 de wați, ar fi necesare 30 de panouri pentru a genera acesti 3 kW de putere. Pentru a compensa pe deplin consumul de electricitate al AC ar fi nevoie de și mai mult solar – în jur de 30 de panouri sau 3 kW de capacitate.

• Unitate cu ferestre mari

Unitățile de climatizare cu ferestre mari consumă în medie 1.800-2.500 de wați pe oră. Pentru a alimenta una dintre aceste unități ar fi nevoie de o instalație solară de minim 2 kW. Deoarece fiecare panou de 100 W oferă 0,1 kW, 20 de panouri sau 2 kW de generare solară ar permite unității să funcționeze în timpul orelor de răcire de vârf. Alimentarea completă a casei ar necesita o capacitate solară suplimentară.

• Unitate de fereastră medie

 Unitățile de ferestre medii au cerințe de putere în intervalul 1.000-1.800 de wați pe oră. Pentru a rula eficient una dintre aceste dimensiuni AC ar însemna instalarea a cel puțin 1 kW sau 10 panouri cu o capacitate de 100 W fiecare. Această matrice solară ar putea satisface o mare parte din nevoile de răcire în după-amiezele însorite.

• Unitate de fereastră mică

Cele mai mici aparate de aer condiționat cu ferestre folosesc doar 500-1.000 de wați pe oră. O jumătate de kW sau 5 panouri ar putea alimenta una dintre aceste unități compacte în perioadele de soare puternic. Pentru compensarea întregii case, poate fi nevoie de mai mult solar.

Ieșire panou solar

• Utilizare luminoasă AC (500 W): 2-3 panouri solare
• Mediu Camera AC (1.000-1.500 W): 4-6 panouri solare
• AC central pentru utilizare intensă (3.000 W): 10-12 panouri solare

Notă: numărul de panouri presupune că fiecare panou produce aproximativ 300 de wați în condiții ideale.

Aici este o masa:

Determinarea nevoilor de panouri solare

Fiecare aparat de aer condiționat utilizează o cantitate diferită de putere. Pentru a valorifica eficient energia solară pentru aerul condiționat, va trebui să efectuați câteva calcule precise. Aici, vom acoperi cum să evaluăm cerințele de putere ale AC și să găsim cantitatea potrivită de energie solară pentru a satisface aceste nevoi.

Calcularea cerințelor de alimentare CA

Aparatul dvs. de aer condiționat are nevoi specifice de putere, de obicei nominale în wați (W) sau kilowați (kW). Verificați specificațiile producătorului pentru cifre exacte. Un aspect central de luat în considerare este tonajul unității, care se referă la capacitatea de răcire. O tonă de răcire este aproximativ echivalentă cu 12.000 BTU (British Thermal Units) pe oră.

• Unitate AC de 1 tonă: Aproximativ 3.500 W – 4.000 W în timpul funcționării
• Curent de supratensiune: putere momentan mai mare in timpul pornirii compresorului

Calculați consumul de energie în wați-oră (Wh), având în vedere orele în care rulați AC. Iată o formulă de bază:

Ore de funcționare x wați (W) = wați-oră (Wh)

Scrieți cu italice marca sau modelul specific al aparatului dvs. de aer condiționat pentru cifre precise ale puterii, dacă sunt cunoscute, de exemplu, Modelul de marcă XYZ.

Evaluarea puterii panoului solar

Puterea unui panou solar este de obicei evaluată în wați de vârf (Wp), ceea ce indică puterea maximă potențială a panoului în condiții ideale de testare. Cu toate acestea, energia reală produsă în instalațiile din lumea reală este de obicei mai mică din cauza diferiților factori de mediu și situaționali.

1. Orele de lumină solară: Numărul de ore de lumină solară directă pe care un panou le primește în fiecare zi are un impact semnificativ asupra producției. Zonele cu mai puține zile înnorate și mai multe ore de lumină vor înregistra randamente anuale mai mari de energie. Panourile în locuri parțial umbrite sau montate la unghiuri suboptime produc mai puțină putere.
2. Umbrire: Chiar și umbrirea parțială a unui singur modul solar poate reduce semnificativ puterea totală a panoului. Copacii, clădirile sau alte obstacole care aruncă umbre pe panouri în orice moment al zilei reduc eficiența. Cel mai bine este să montați panourile într-o zonă deschisă, neumbrită.
3. Unghiul panoului: Unghiul la care sunt montate panourile solare în raport cu soarele influențează și performanța. Panourile orientate direct spre sud (în emisfera nordică) și înclinate la un unghi apropiat de latitudinea locației funcționează cel mai bine. Unghiurile mai abrupte sau mai puțin adânci duc la o expunere mai mică la razele soarelui.
4. Temperatura: Temperaturile ambientale mai ridicate pot scădea ușor performanța unui panou. Panourile mai răcoritoare funcționează la eficiența nominală maximă, în timp ce panourile foarte fierbinți pot avea performanțe sub 10-15% în comparație cu ratingul lor Wp. Ventilația adecvată ajută la reglarea temperaturii.
5. Murdărie și uzură: În timp, praful, polenul, excrementele de păsări și alte resturi care se acumulează pe panouri reduc transmiterea luminii solare. Curățarea regulată ajută la menținerea aproape de puterea nominală. De asemenea, panourile mai vechi își pierd treptat eficiența prin degradarea materialului.

Veți calcula puterea de ieșire așteptată în wați-oră (Wh) cu formula:

Capacitatea panoului solar (W) x Orele de vârf de însorire = Wați-oră zilnice (Wh)

Acest lucru vă va oferi o idee despre câtă energie poate genera un panou solar într-o zi.

Potrivirea panourilor solare la cererea unității de curent alternativ

Cu cerințele de putere ale unității dvs. de curent alternativ și puterea așteptată de la un panou solar standard, puteți determina numărul de panouri solare necesare. Împărțiți consumul zilnic de wați-oră al unității dvs. de AC la puterea așteptată de wați-oră per panou:

Total wați-oră (Wh) ÷ Panoul solar Wați-oră zilnice (Wh) = numărul de panouri solare

Nu uitați să luați în considerare panourile solare suplimentare pentru a ține cont de acele zile mai puțin decât ideale. Iată o reprezentare simplă:

Asigurați-vă că configurația dumneavoastră poate gestiona curentul de supratensiune de pornire, care necesită, de obicei, mai multă putere decât utilizarea continuă în timpul funcționării. Luați în considerare, de asemenea, să vă protejați sistemul în viitor pentru eventualele upgrade-uri ale unității de curent alternativ.

Luând în considerare Eficiența și Capacitatea

Când intenționați să utilizați aparatul de aer condiționat cu energie solară, înțelegerea eficienței unității și a capacității rețelei solare este esențială. Aceste elemente influențează direct numărul de panouri solare de care veți avea nevoie.

Înțelegerea evaluărilor de eficiență energetică: EER și SEER

Evaluările raportului de eficiență energetică (EER) și raportul de eficiență energetică sezonieră (SEER) ale aparatului dvs. de aer condiționat sunt vitale pentru a determina cât de eficient este sistemul dumneavoastră. 

EER arată cât de eficient unitatea poate răci o zonă în raport cu cantitatea de energie pe care o consumă. Aparatele de aer condiționat sunt împărțite în cinci niveluri EER, cu niveluri mai mari semnificând o eficiență mai mare. De exemplu, un EER de 3,6 este mai eficient decât un EER de 2,8.

SEER-ul extinde EER, luând în considerare eficiența unei unități pe parcursul întregului sezon de răcire. Acesta calculează puterea totală de răcire față de intrarea totală de energie pe o perioadă obișnuită de utilizare. O evaluare SEER mai mare înseamnă că aparatul de aer condiționat necesită mai puțină energie pentru a alimenta răcirea pe termen lung.

Începând cu 1 ianuarie 2023, noua măsurătoare de eficiență standard este SEER2. SEER2 folosește aceeași metodologie de calcul ca SEER, dar cu protocoale de testare actualizate care reflectă mai bine instalațiile din lumea reală. Ea ține seama de presiunile statice externe mai mari experimentate de aparatele de aer condiționat. Ca rezultat, evaluările SEER2 tind să fie cu aproximativ 4,5% mai mici decât evaluările SEER echivalente. Cu toate acestea, un sistem cu un rating SEER2 dat va oferi o eficiență cu aproximativ 4.71% mai mare în comparație cu un sistem cu un rating SEER echivalent.

Evaluări mai mari EER și SEER/SEER2 indică un aparat de aer condiționat care necesită mai puțină putere pentru a funcționa. Acest lucru poate duce la costuri mai mici de energie atunci când rulează unitatea, în special pentru sistemele alimentate cu energie solară.

• Aparatele centrale de aer condiționat au de obicei un rating SEER de 13 până la 21.
• Un aparat de aer condiționat cu geam are adesea un rating EER între 8 și 12.

De exemplu, o unitate AC de 1 tonă, care este echivalent cu 12.000 BTU, ar putea necesita:

• 1,5 până la 2 kilowați (kW) dacă este foarte eficient din punct de vedere energetic.
• Mai multă putere dacă eficiența este mai mică.

Factori care afectează aportul solar

Energia pe care o puteți valorifica de la panourile solare depinde de:

1. Eficiența panourilor: panourile cu eficiență mai mare vor converti mai multă lumină solară în electricitate.
2. Clima: lumina solară medie a locației dvs., cunoscută sub numele de orele de vârf, afectează în mare măsură producția solară.
3. Cerință de alimentare AC: Măsurată în BTU, aceasta va determina de câți kilowați AC are nevoie.
4. Instalare: Instalarea corectă asigură expunerea maximă la lumina soarelui și, prin urmare, eficiență maximă.

Pentru a calcula nevoile solare:

• Notați cerința în kW pentru AC (verificați specificația de alimentare AC).
• Înmulțiți acest lucru cu orele de utilizare pentru a obține consumul zilnic de energie în kilowați-oră (kWh).
• Împărțiți la orele de vârf ale locației dvs. pentru a găsi capacitatea necesară a panoului solar.

Soluții de rezervă: Utilizarea panourilor solare în afara rețelei 

Atunci când luați în considerare aerul condiționat alimentat de panouri solare pentru scenarii în afara rețelei, trebuie să vă asigurați că sistemul poate gestiona nu numai generarea de energie, ci și stocarea adecvată a energiei pentru momentele în care lumina soarelui este redusă.

Construirea unui sistem off-grid

Pentru a rula un aparat de aer condiționat în afara rețelei, aveți nevoie de o matrice solară suficient de puternică pentru a satisface cerințele de energie ale aparatului de aer condiționat. Începeți prin a calcula puterea totală pe care o consumă aparatul de aer condiționat pe oră și apoi măsurați orele medii de lumină solară din zona dvs. pentru a determina numărul de panouri solare. De obicei, un sistem robust off-grid include:

• Panouri solare: numărul necesar în funcție de nevoile de putere ale aparatului de aer condiționat.
• Controler de încărcare: pentru a regla încărcarea bateriei și pentru a-l proteja de supraîncărcare.
• Invertor: Pentru a converti curentul de curent continuu de la panouri și de la acumulatorul dvs. în curent alternativ pentru aparatul de aer condiționat.

Integrarea bateriei de rezervă pentru stocarea energiei

Bateriile sunt esențiale pentru funcționarea neîntreruptă la curent alternativ după apusul soarelui sau în zilele înnorate. Capacitatea bateriei dvs., exprimată în amperi-ore (Ah), ar trebui să fie suficient de mare pentru a vă alimenta aparatul de aer condiționat pentru perioada necesară. Iată ce cuprinde un sistem de rezervă:

• Tip baterie: alegeți dintre bateriile cu plumb-acid, litiu-ion sau apă sărată, ținând cont de ciclul de viață, eficiența și costul.
• Capacitate: Calculați energia totală necesară (în kWh) pentru orele în care intenționați să vă rulați AC în afara rețelei și dimensionați banca de baterii în consecință.
• Întreținere: controalele regulate vor asigura eficiența și longevitatea băncii tale de baterii.

Sisteme legate la rețea vs. soluții de curent alternativ solar autonome

Când vă gândiți la panourile solare pentru a vă alimenta aparatul de aer condiționat, aveți două opțiuni principale: sisteme conectate la rețea și sisteme autonome sau în afara rețelei.

Sistemele conectate la rețea sunt conectate la rețeaua energetică municipală. Aceasta înseamnă că, în timp ce panourile solare produc energie electrică în timpul zilei, orice exces poate fi trimis înapoi la rețea, oferindu-vă adesea credit la compania dvs. de utilități. În momentele în care panourile solare nu produc suficientă energie, cum ar fi în timpul nopții sau în zilele înnorate, puteți extrage energie din rețea pentru a funcționa aerul condiționat. Pentru un aparat de aer condiționat standard pentru RV cu o putere nominală de aproximativ 1.500 de wați, veți avea nevoie de un număr substanțial de panouri și, eventual, de o conexiune la rețea pentru a asigura o funcționare constantă.

Sistemele off-grid, pe de altă parte, necesită suficient stocare a bateriei pentru a colecta și a economisi energia solară. Pentru a vă funcționa complet aparatul de aer condiționat independent de rețea, va trebui să calculați cu exactitate consumul de energie al AC, ținând cont de wați-oră sau kilowați pe care îi utilizează și să potriviți acest lucru cu puterea pe care o pot genera panourile solare.

Iată o comparație rapidă:

În general, sistemele conectate la rețea oferă o integrare mai perfectă cu infrastructura electrică existentă, în timp ce sistemele independente oferă independență energetică, dar necesită o investiție inițială mai semnificativă și un management atent al energiei.

Finanțarea proiectului de aer condiționat solar

Investiția în panouri solare pentru sistemul dumneavoastră de aer condiționat poate duce la economii semnificative de energie în timp. Este important să navigați cu înțelepciune în aspectele financiare pentru a maximiza aceste beneficii.

Găsirea de granturi și împrumuturi

Călătoria dumneavoastră către aer condiționat alimentat cu energie solară începe cu descoperirea programelor de asistență financiară care vă pot ajuta să acoperiți costurile inițiale. Granturile sunt excelente, deoarece nu necesită rambursare și există mai multe programe guvernamentale și private care vizează promovarea adoptării energiei solare. De exemplu, guvernul federal oferă uneori credite fiscale pentru instalațiile solare, iar statul dumneavoastră ar putea avea stimulente suplimentare.

Împrumuturile, pe de altă parte, trebuie să fie rambursate cu dobândă, dar vă permit să vă începeți proiectul imediat, achitându-l în timp. Împrumuturile solare pot fi obținute prin diverse instituții financiare, iar unele ar putea oferi tarife preferențiale pentru investiții eficiente din punct de vedere energetic.

Iată un scurt format pentru a vă ghida căutarea:

• Granturi federale și credite fiscale: Căutați baza de date a stimulentelor de stat pentru surse regenerabile și eficiență (DSIRE).
• Programe specifice statului: Contactați biroul energetic al statului dumneavoastră pentru programe personalizate.
• Împrumuturi pentru energie solară: comparați ofertele de la uniuni de credit, bănci și firme specializate de investiții ecologice.

Calcularea rentabilității investiției pentru sistemele solare AC

Calcularea rentabilității investiției (ROI) pentru un sistem solar AC implică evaluarea echilibrului dintre costul de instalare și economiile pe care le veți aduna în timp. Mai întâi, determinați costul total al sistemului dvs., apoi estimați cât de mult consumați de energie veți compensa cu panourile solare. Acest calcul implică identificarea consumului mediu de energie electrică pentru răcire și înțelegerea puterii panourilor solare.

Pragul de rentabilitate: Acesta este momentul în care economiile dvs. sunt egale cu costul investiției. Pentru a găsi acest punct, împărțiți costul total al instalării panoului solar la economiile anuale la factura de energie.

Să strângem câteva numere:

Exemplu:

• Cost total: $10.000
• Economii anuale: $1.200

Punct de rentabilitate (unități) = Costuri fixe / Marja de contribuție per unitate

Înțelegând mecanismele financiare disponibile pentru proiectele de sisteme solare și beneficiile pe termen lung pe care acestea le implică, vă poziționați pentru o soluție de răcire a locuinței ecologică și rentabilă.

În rezumat, dimensionarea corectă a unui panou solar pentru a rula un aparat de aer condiționat implică luarea în considerare a nevoilor de energie AC, a locației și a expunerii la soare a panourilor solare și a cerințelor suplimentare de energie electrică. Cu un design adecvat al sistemului, energia solară poate furniza energie parțială sau chiar completă unui aparat de aer condiționat, reducând costurile cu utilitățile și dependența de combustibilii fosili. Pe măsură ce panourile solare și tehnologia de stocare a energiei continuă să avanseze, proprietarii de case vor avea o capacitate și mai mare de a compensa sarcinile sezoniere mari de răcire cu energie solară curată și regenerabilă. Planificarea și instalarea corespunzătoare pot ajuta la maximizarea potențialelor economii de energie dintr-un sistem de aer condiționat alimentat cu energie solară.