Koľko solárnych panelov je potrebných na prevádzku klimatizácie

S rastúcimi teplotami v dôsledku klimatických zmien sa klimatizácie stávajú nevyhnutnými spotrebičmi pre mnohých majiteľov domov, aby sa v letných mesiacoch ochladili. Prevádzka klimatizácie však môže výrazne zvýšiť účty za elektrinu. Solárna energia predstavuje obnoviteľný a čoraz dostupnejší alternatívny zdroj energie. Určenie optimálneho počtu solárnych panelov potrebných na napájanie klimatizácie závisí od faktorov, ako je energetická účinnosť klimatizačnej jednotky, výkon solárnych panelov a spotreba elektriny v domácnosti.

Tento článok vám poskytne celkový názor na vaše solárne panely a na to, ako vypočítať, koľko solárnych panelov je potrebných na prevádzku vašej klimatizácie.

Prehľad prevádzky klimatizačnej jednotky so solárnou energiou

Pri prepojení klimatizačnej jednotky so solárnymi panelmi je kľúčové zosúladiť produkciu energie panelov so spotrebou energie vašej klimatizácie. Ide o watty; to je jednotka výkonu, ktorá je základná pri meraní výkonu solárnych panelov aj energetickej náročnosti vašej klimatizácie.

Chladiaca kapacita vašej klimatizácie, ktorá sa často vyjadruje v tonách alebo BTU, sa premieta do jej spotreby energie vo wattoch. 

• Centrálna klimatizácia

Centrálne klimatizačné systémy majú tendenciu mať najvyššiu spotrebu energie, v priemere 3,000 5,000 až 3 100 wattov za hodinu. Na efektívnu prevádzku centrálnej klimatizačnej jednotky je potrebná inštalácia solárnych panelov s výkonom najmenej 30 kilowatty (kW). Keďže väčšina rezidenčných solárnych panelov generuje približne 3 wattov, na vygenerovanie týchto 30 kW energie by bolo potrebných 3 panelov. Na úplné vyrovnanie spotreby elektriny klimatizácie by bolo potrebných ešte viac solárnej energie – približne XNUMX panelov alebo XNUMX kW výkonu.

• Jednotka s veľkým oknom

Veľké okenné klimatizačné jednotky spotrebujú v priemere 1,800 2,500 – 2 100 wattov za hodinu. Na napájanie jednej z týchto jednotiek by bola potrebná minimálne 0.1 kW solárna inštalácia. Keďže každý 20 W panel poskytuje 2 kW, XNUMX panelov alebo XNUMX kW solárnej energie by umožnilo jednotke pracovať počas špičkových chladiacich hodín. Plné napájanie domu by si vyžadovalo dodatočnú solárnu kapacitu.

• Stredná okenná jednotka

 Stredne veľké okenné jednotky majú spotrebu energie v rozmedzí 1,000 1,800 – 1 10 wattov za hodinu. Na efektívnu prevádzku jednej z týchto veľkostí klimatizácie by bolo potrebné nainštalovať aspoň 100 kW alebo XNUMX panelov s kapacitou XNUMX W každý. Toto solárne pole by mohlo pokryť väčšinu chladiacich potrieb počas slnečných popoludní.

• Malá okenná jednotka

Najmenšie okenné klimatizácie spotrebujú iba 500 – 1,000 5 wattov za hodinu. Počas obdobia silného slnečného svitu by jednu z týchto kompaktných jednotiek mohlo napájať pol kW alebo XNUMX panelov. Na pokrytie celého domu môže byť potrebných viac solárnych panelov.

Výkon solárneho panelu

• Ľahko použiteľný striedavý prúd (500 W): 2 – 3 solárne panely
• Stredne výkonná klimatizácia (1,000 1,500 – 4 6 W): XNUMX – XNUMX solárnych panelov
• Centrálna klimatizácia pre vysoké nároky (3,000 10 W): 12 – XNUMX solárnych panelov

Poznámka: Počet panelov predpokladá, že každý panel produkuje približne 300 wattov za ideálnych podmienok.

Tu je tabuľka:

Veľkosť AC jednotky	Rozsah BTU	Priemerný odber energie (watty)
Malá okenná jednotka	5,000 XNUMX BTU alebo menej	500
Stredná okenná jednotka	5,000 10,000 – XNUMX XNUMX BTU	900
Jednotka s veľkým oknom	10,000 15,000 – XNUMX XNUMX BTU	1,400
Extra veľká okenná jednotka	15,000 25,000 – XNUMX XNUMX BTU	1,800
Centrálny vzduchotechnický systém	15,000 60,000 – XNUMX XNUMX BTU	3,000 - 5,000

Určenie potrieb solárnych panelov

Každá klimatizácia spotrebuje iné množstvo energie. Aby ste efektívne využili solárnu energiu pre vašu klimatizáciu, budete musieť vykonať presné výpočty. V tejto časti sa dozviete, ako posúdiť energetické nároky vašej klimatizácie a nájsť správne množstvo solárnej energie na uspokojenie týchto potrieb.

Výpočet požiadaviek na striedavý prúd

Vaša klimatizácia má špecifické požiadavky na výkon, zvyčajne uvedené vo wattoch (W) alebo kilowattoch (kW). Presné údaje nájdete v špecifikáciách výrobcu. Dôležitým aspektom, ktorý treba zvážiť, je tonáž jednotky, ktorá sa vzťahuje na chladiacu kapacitu. Jedna tona chladenia sa zhruba rovná 12,000 XNUMX BTU (britským tepelným jednotkám) za hodinu.

• 1-tonová klimatizačná jednotka: približne 3,500 4,000 W – XNUMX XNUMX W počas prevádzky
• Prepäťový prúd: Krátkodobo vyšší výkon počas štartu kompresora

Vypočítajte spotrebu energie vo watthodinách (Wh) vzhľadom na počet hodín prevádzky klimatizácie. Tu je základný vzorec:

Prevádzkové hodiny x Watty (W) = Watthodiny (Wh)

Pre presné údaje o výkone, ak sú známe, uveďte značku alebo konkrétny model vašej klimatizácie kurzívou, napr. Značka Model XYZ.

Hodnotenie výkonu solárnych panelov

Výkon solárneho panela sa zvyčajne udáva vo wattoch (Wp), čo udáva maximálny potenciálny výkon panela za ideálnych testovacích podmienok. Skutočná energia vyrobená v reálnych inštaláciách je však zvyčajne nižšia v dôsledku rôznych environmentálnych a situačných faktorov.

1. Hodiny slnečného svetlaPočet hodín priameho slnečného žiarenia, ktoré panel denne dostáva, výrazne ovplyvňuje výkon. Oblasti s menším počtom zamračených dní a väčším počtom hodín denného svetla budú mať vyššie ročné energetické výnosy. Panely v čiastočne zatienených miestach alebo namontované v neoptimálnych uhloch produkujú menej energie.
2. tieneAj čiastočné zatienenie jedného solárneho modulu môže výrazne znížiť celkový výkon panela. Stromy, budovy alebo iné prekážky, ktoré vrhajú tiene na panely kedykoľvek počas dňa, znižujú účinnosť. Najlepšie je namontovať panely na otvorenom, nezatienenom mieste.
3. Panel uholUhol, pod ktorým sú solárne panely namontované vzhľadom na slnko, tiež ovplyvňuje výkon. Panely orientované priamo na juh (na severnej pologuli) a naklonené pod uhlom blízkym zemepisnej šírke lokality, dosahujú najlepší výkon. Strmšie alebo menšie uhly vedú k menšiemu vystaveniu slnečnému žiareniu.
4. TeplotaVyššie teploty okolia môžu mierne znížiť výkon panela. Chladnejšie panely pracujú s maximálnou menovitou účinnosťou, zatiaľ čo veľmi horúce panely môžu mať o 10 – 15 % nižší výkon v porovnaní s ich hodnotou Wp. Správne vetranie pomáha regulovať teploty.
5. Nečistoty a opotrebovaniePrach, peľ, vtáčí trus a iné nečistoty hromadiace sa na paneloch časom znižujú priepustnosť slnečného žiarenia. Pravidelné čistenie pomáha udržiavať výkon blízko menovitého výkonu. Staršie panely tiež postupne strácajú účinnosť v dôsledku degradácie materiálu.

Očakávaný výstupný výkon vo watthodinách (Wh) vypočítate pomocou vzorca:

Výkon solárneho panela (W) x Špičkový počet hodín slnečného svitu = Denné watthodiny (Wh)

To vám dá predstavu o tom, koľko energie dokáže jeden solárny panel vygenerovať za jeden deň.

Prispôsobenie solárnych panelov dopytu po klimatizačnej jednotke

Na základe požiadaviek na výkon vašej klimatizačnej jednotky a očakávaného výkonu štandardného solárneho panela môžete určiť potrebný počet solárnych panelov. Vydeľte dennú spotrebu energie vašej klimatizačnej jednotky vo watthodinách očakávaným výkonom vo watthodinách na panel:

Celkový výkon vo watthodinách (Wh) ÷ Denný výkon solárneho panela vo watthodinách (Wh) = Počet solárnych panelov

Nezabudnite zohľadniť aj ďalšie solárne panely, aby ste zohľadnili tie menej ideálne dni. Tu je jednoduché znázornenie:

Veľkosť klimatizačnej jednotky (tony)	Odhadovaný požadovaný výkon vo wattoch	Výkon solárneho panela (250W panel)	Potrebné panely (zaokrúhlené nahor)
1	3,500-4,000	1,000 Wh/deň	4-5
2	7,000-8,000	1,000 Wh/deň	8-10

Uistite sa, že vaša zostava zvládne počiatočný nárazový prúd, ktorý zvyčajne vyžaduje vyšší výkon ako nepretržitá prevádzka. Zvážte aj budúcu prípravu systému na prípadné vylepšenia vašej klimatizačnej jednotky.

Zohľadnenie efektívnosti a kapacity

Pri plánovaní prevádzky klimatizácie na solárnu energiu je kľúčové pochopenie účinnosti jednotky a kapacity vášho solárneho panela. Tieto prvky priamo ovplyvňujú počet solárnych panelov, ktoré budete potrebovať.

Pochopenie hodnotení energetickej účinnosti: EER a SEER

Hodnoty energetickej účinnosti (EER) a sezónneho energetického pomeru (SEER) vašej klimatizácie sú kľúčové pre určenie energetickej účinnosti vášho systému. 

EER ukazuje, ako efektívne dokáže jednotka ochladiť danú oblasť v porovnaní s množstvom spotrebovanej energie. Klimatizácie sú rozdelené do piatich úrovní EER, pričom vyššie úrovne znamenajú vyššiu účinnosť. Napríklad EER 3.6 je efektívnejší ako EER 2.8.

SEER rozširuje EER tým, že zohľadňuje účinnosť jednotky počas celej chladiacej sezóny. Vypočítava celkový chladiaci výkon oproti celkovému energetickému vstupu počas typického obdobia používania. Vyššie hodnotenie SEER znamená, že klimatizácia potrebuje na chladenie z dlhodobého hľadiska menej energie.

Od 1. januára 2023 je novou štandardnou metrikou účinnosti SEER2. SEER2 používa rovnakú metodiku výpočtu ako SEER, ale s aktualizovanými testovacími protokolmi, ktoré lepšie odrážajú reálne inštalácie. Zohľadňuje vyšší externý statický tlak, s ktorým sa klimatizácie stretávajú. V dôsledku toho sú hodnotenia SEER2 zvyčajne o 4.5 % nižšie ako ekvivalentné hodnotenia SEER. Systém s daným hodnotením SEER2 však poskytne približne o 4.71 % vyššiu účinnosť v porovnaní so systémom s ekvivalentným hodnotením SEER.

Vyššie hodnotenia EER a SEER/SEER2 naznačujú, že klimatizácia vyžaduje na prevádzku menej energie. To môže viesť k nižším nákladom na energiu pri prevádzke jednotky, najmä pri systémoch napájaných solárnou energiou.

• Centrálne klimatizácie majú zvyčajne hodnotenie SEER od 13 do 21.
• Okenná klimatizácia má často hodnotenie EER medzi 8 a 12.

Napríklad 1-tonová klimatizačná jednotka, ktorá zodpovedá 12,000 XNUMX BTU, môže vyžadovať:

• 1.5 až 2 kilowatty (kW), ak je vysoko energeticky úsporný.
• Viac výkonu, ak je účinnosť nižšia.

Faktory ovplyvňujúce slnečný vstup

Energia, ktorú môžete získať zo solárnych panelov, závisí od:

1. Účinnosť panelov: Panely s vyššou účinnosťou premenia viac slnečného žiarenia na elektrinu.
2. Podnebie: Priemerný počet slnečných hodín vo vašej lokalite, známy ako špičkový počet slnečných hodín, výrazne ovplyvňuje slnečný výkon.
3. Požiadavka na striedavý prúd: Meria sa v BTU a určuje, koľko kilowattov vaša klimatizácia potrebuje.
4. Inštalácia: Správna inštalácia zabezpečí maximálne vystavenie slnečnému žiareniu a tým aj maximálnu účinnosť.

Výpočet vašich potrieb solárnej energie:

• Zaznamenajte si výkon vašej klimatizácie v kW (skontrolujte špecifikáciu výkonu striedavého prúdu).
• Vynásobte to počtom hodín používania, aby ste získali dennú spotrebu energie v kilowatthodinách (kWh).
• Vydeľte počtom hodín s najvyšším slnečným svitom vo vašej lokalite, aby ste zistili požadovanú kapacitu solárnych panelov.

Záložné riešenia: Používanie solárnych panelov mimo siete 

Pri zvažovaní klimatizácie napájanej solárnymi panelmi pre scenáre bez pripojenia k sieti musíte zabezpečiť, aby systém zvládol nielen výrobu energie, ale aj jej dostatočné skladovanie v čase, keď je slnečné svetlo vzácne.

Budovanie systému mimo siete

Na prevádzku klimatizácie nezávisle od siete potrebujete solárny panel dostatočne výkonný na to, aby spĺňal energetické nároky klimatizácie. Začnite výpočtom celkového výkonu, ktorý vaša klimatizácia spotrebuje za hodinu, a potom zmerajte priemerný počet hodín slnečného svitu vo vašej oblasti, aby ste určili počet solárnych panelov. Robustný systém nezávisle od siete zvyčajne zahŕňa:

• Solárne panely: Požadovaný počet závisí od výkonu vašej klimatizácie.
• Regulátor nabíjania: Na reguláciu nabíjania batérie a jej ochranu pred prebíjaním.
• Invertor: Na prevod jednosmerného prúdu z panelov a batérií na striedavý prúd pre vašu klimatizáciu.

Integrácia záložnej batérie pre ukladanie energie

Batériové bloky sú nevyhnutné pre nepretržitú prevádzku klimatizácie po západe slnka alebo počas zamračených dní. Kapacita vášho batériového bloku, vyjadrená v ampérhodinách (Ah), by mala byť dostatočne veľká na to, aby napájala vašu klimatizáciu počas požadovaného obdobia. Tu je zoznam toho, čo tvorí záložný systém:

• Typ batérie: Vyberte si z olovených, lítium-iónových alebo slanovodných batérií, pričom zohľadnite životnosť, účinnosť a náklady.
• Kapacita: Vypočítajte celkovú potrebnú energiu (v kWh) na hodiny, počas ktorých plánujete prevádzkovať klimatizáciu bez pripojenia k sieti, a podľa toho dimenzujte batériovú batériu.
• Údržba: Pravidelné kontroly zabezpečia účinnosť a dlhú životnosť vašej batérie.

Systémy viazané na sieť verzus samostatné solárne AC riešenia

Pri zvažovaní solárnych panelov na napájanie klimatizácie máte dve hlavné možnosti: systémy pripojené k sieti a samostatné systémy alebo systémy mimo siete.

Systémy napojené na sieť sú pripojené k mestskej energetickej sieti. To znamená, že zatiaľ čo vaše solárne panely vyrábajú elektrinu počas dňa, akýkoľvek prebytok sa môže posielať späť do siete, čo vám často dáva kredit u vášho dodávateľa energií. V čase, keď vaše solárne panely neprodukujú dostatok energie, napríklad v noci alebo v zamračených dňoch, môžete odoberať energiu zo siete na prevádzku klimatizácie. Pre štandardnú klimatizáciu pre obytné vozidlá s výkonom okolo 1,500 XNUMX wattov by ste potrebovali značný počet panelov a prípadne pripojenie k sieti, aby ste zabezpečili stálu prevádzku.

Systémy nezávislé od siete naopak vyžadujú dostatočný úložný priestor v batériách na zhromažďovanie a ukladanie slnečnej energie. Ak chcete, aby vaša klimatizácia fungovala úplne nezávisle od siete, musíte presne vypočítať spotrebu energie vašej klimatizácie, pričom zohľadníte spotrebu vo watthodinách alebo kilowattoch, a porovnať ju s výkonom, ktorý dokážu vaše solárne panely vygenerovať.

Tu je rýchle porovnanie:

Vlastnosti	Systém viazaný na sieť	Samostatný systém
Spojenie	Áno	Nie
Menovitý výkon	Rôzne, môže byť nižšie	Musí sa zhodovať s použitím alebo ho prekročiť
konzistencia	Vysoká (s mriežkou)	Závisí od kapacity batérie
Počiatočné náklady	Spodný	Vyššia (vrátane batérií)

Celkovo systémy napojené na sieť ponúkajú bezproblémovejšiu integráciu s existujúcou elektrickou infraštruktúrou, zatiaľ čo samostatné systémy poskytujú energetickú nezávislosť, ale vyžadujú si výraznejšie počiatočné investície a starostlivé hospodárenie s energiou.

Financovanie vášho projektu solárnej klimatizácie

Investícia do solárnych panelov pre váš klimatizačný systém môže v priebehu času viesť k výrazným úsporám nákladov na energiu. Pre maximalizáciu týchto výhod je dôležité rozumne zvážiť finančné aspekty.

Hľadanie grantov a pôžičiek

Vaša cesta k solárnej klimatizácii začína objavením programov finančnej pomoci, ktoré vám môžu pomôcť pokryť počiatočné náklady. Granty sú vynikajúce, pretože nevyžadujú splácanie a existuje niekoľko vládnych a súkromných programov zameraných na podporu využívania solárnej energie. Napríklad federálna vláda niekedy ponúka daňové úľavy na solárne inštalácie a váš štát môže mať ďalšie stimuly.

Pôžičky sa na druhej strane musia splácať s úrokmi, ale umožňujú vám okamžite začať s projektom a splácať ho postupne. Pôžičky na solárnu energiu je možné získať prostredníctvom rôznych finančných inštitúcií a niektoré môžu ponúkať zvýhodnené sadzby pre energeticky úsporné investície.

Tu je stručný formát, ktorý vám pomôže s vyhľadávaním:

• Federálne granty a daňové úľavy: Vyhľadajte si databázu štátnych stimulov pre obnoviteľné zdroje energie a efektívnosť (DSIRE).
• Programy špecifické pre daný štát: Pre programy šité na mieru kontaktujte energetický úrad vášho štátu.
• Pôžičky na solárnu energiu: Porovnajte ponuky od úverových družstiev, bánk a špecializovaných investičných spoločností zameraných na zelené investície.

Výpočet návratnosti investícií (ROI) pre solárne klimatizačné systémy

Výpočet návratnosti investícií (ROI) pre solárny klimatizačný systém zahŕňa posúdenie rovnováhy medzi nákladmi na inštaláciu a úsporami, ktoré v priebehu času dosiahnete. Najprv určte celkové náklady na váš systém a potom odhadnite, koľko spotreby energie kompenzujete solárnymi panelmi. Tento výpočet zahŕňa presné určenie priemernej spotreby elektriny na chladenie a pochopenie výkonu vašich solárnych panelov.

Bod zvratu: Toto je bod, kedy sa vaše úspory rovnajú investičným nákladom. Ak chcete nájsť tento bod, vydeľte celkové náklady na inštaláciu solárneho panela ročnými úsporami na vašom účte za energie.

Poďme si rozobrať nejaké čísla:

Príklad:

• Celkové náklady: 10,000 XNUMX dolárov
• Ročná úspora: 1,200 XNUMX USD

Bod zvratu (jednotky) = Fixné náklady / Príspevková marža na jednotku

Pochopením finančných mechanizmov dostupných pre projekty solárnych systémov a dlhodobých výhod, ktoré prinášajú, sa pripravíte na ekologické a nákladovo efektívne riešenie chladenia domácnosti.

Stručne povedané, správne dimenzovanie solárneho panela na prevádzku klimatizácie zahŕňa zváženie energetických potrieb klimatizácie, umiestnenia a slnečného žiarenia solárnych panelov a dodatočných požiadaviek na elektrinu. Pri správnom návrhu systému môže solárna energia poskytnúť čiastočnú alebo dokonca plnú energiu klimatizácii, čím sa znížia náklady na energie a závislosť od fosílnych palív. S neustálym pokrokom v technológii solárnych panelov a skladovania energie budú mať majitelia domov ešte väčšiu schopnosť kompenzovať vysoké sezónne chladiace zaťaženie čistou, obnoviteľnou solárnou energiou. Správne plánovanie a inštalácia môžu pomôcť maximalizovať potenciálne úspory energie zo solárneho klimatizačného systému.