Сколько солнечной энергии необходимо для работы переменного тока на колесах? Полное руководство по размерам

Сколько энергии на самом деле потребляет кондиционер для автодома?

Прежде чем покупать еще одну солнечную панель, вам нужно реалистичное число того, что на самом деле потребляет ваш кондиционер на колесах. Большинство кондиционеров для автодомов оцениваются по холодопроизводительности в БТЕ, а не по потреблению электроэнергии. Это различие вызывает большую путаницу, когда люди начинают оценивать солнечные системы.

Вот краткий ответ, основанный на распространенных настройках автодома и реальных измерениях, опубликованных на форумах по солнечной энергии для автодомов:

Это реальные оценки, а не идеальные цифры производителя. Накрышный кондиционер мощностью 13 500 БТЕ является наиболее распространенным агрегатом в североамериканских автофургонах, и обычно он обеспечивает стабильное потребление от 1300 до 1500 Вт после работы компрессора. Это означает, что каждый час охлаждения потребляет от 1,3 до 1,5 кВтч энергии. Менее эффективный блок, грязный фильтр или высокая температура наружного воздуха могут увеличить это число.

Всплеск запуска является более серьезной проблемой. Когда компрессор включается, он может на короткое время увеличить свою рабочую мощность в 2,5–3 раза. Двигатель переменного тока мощностью 13 500 БТЕ, работающий на мощности 1 400 Вт, может превысить мощность 3 500 Вт за долю секунды. Этот всплеск определяет размер вашего инвертора и часто заставляет вас покупать аккумуляторы большей емкости, чем предполагает расчет в устойчивом состоянии.

Энергоэффективность также имеет значение. Кондиционер с более высоким рейтингом EER или SEER производит такое же охлаждение с меньшими затратами электроэнергии. Если вы выбираете между двумя блоками мощностью 13 500 БТЕ, даже разница в эффективности от 10 до 15 процентов заметно меняет требования вашей солнечной системы в течение полного дня работы.

4 шага для расчета ваших потребностей в солнечной энергии

Вместо того, чтобы полагаться на общие рекомендации типа «вам нужно 1000 Вт солнечной энергии», вы можете рассчитать свое собственное число в четыре этапа. Математика работает для любого размера переменного тока на колесах, любого химического состава батарей и любого местоположения.

Шаг 1 — Определите рабочую мощность переменного тока

Проверьте паспортную табличку на вашем кондиционере или руководство по эксплуатации. Ищите номинальный ток при рабочем напряжении. Умножьте вольты на амперы, чтобы получить ватты. Для сети переменного тока напряжением 120 В и силой тока 12 А это составляет около 1440 Вт. Если вы не можете найти точную спецификацию, используйте 1500 Вт для блока мощностью 13 500 БТЕ и 1700 Вт для блока мощностью 15 000 БТЕ в качестве консервативного базового уровня.

Шаг 2 — Оцените ежедневное время работы и количество солнечных часов

Решите, сколько часов в день вы на самом деле планируете включать кондиционер. Вам нужно быстрое охлаждение для дневного сна или постоянный комфорт в жаркую ночь в пустыне? Затем найдите пиковые солнечные часы в вашем регионе. Это ежедневный эквивалент полного, беспрепятственного солнечного света. На большей части территории США от 4,5 до 6 часов пика солнечного света являются разумным диапазоном планирования для летних условий.

Шаг 3 — Учет системных потерь

Солнечная энергия не передается идеально от панели к батарее и к сети переменного тока. Каждый компонент что-то теряет:

• Преобразование инвертора: потеря 10–15 процентов
• Эффективность зарядки/разрядки аккумулятора: потеря 5–15 процентов, в зависимости от химического состава.
• Проводка и соединения: потери 2–5 процентов.

Умножьте свою ежедневную потребность в энергии на коэффициент безопасности от 1,3 до 1,5. Сюда входят потери, частичная облачность и реалистичное поведение батареи.

Шаг 4 — Рассчитайте размер солнечной батареи и батареи

Вот полная формула на конкретном примере. Предположим, что переменный ток мощностью 13 500 БТЕ работает при мощности 1 400 Вт в течение 5 часов в день.

Ежедневное потребление = 1400 Вт × 5 часов = 7000 ватт-часов (7,0 кВтч).

Ежедневная цель по энергопотреблению с потерями = 7000 × 1,4 = 9800 ватт-часов.

Размер солнечной батареи = 9800 ватт-часов ÷ 5 часов пиковой солнечной активности ≈ 1960 ватт.

Емкость аккумулятора – отдельный расчет. Вам нужно достаточно полезной накопленной энергии, чтобы покрыть как переменный ток, так и ночные нагрузки. С литиевой батареей напряжением 13,2 В и полезной глубиной разряда 80 процентов:

Требуемая полезная мощность = 7000 Втч ÷ 0,85 КПД инвертора ≈ 8235 Втч.

Требуемая емкость аккумулятора = 8235 ÷ 13,2 В ÷ 0,80 DoD ≈ 780 ампер-часов.

Это серьезный аккумуляторный блок. В этом примере предполагается 5 полных часов работы от переменного тока в день, что является умеренным использованием для безделья летом. Если вы включите кондиционер только на 2 часа в самое жаркое время дня, каждое число резко сократится.

Реальные сценарии определения размеров: комбинации батарей и солнечных панелей

Чтобы сделать это практичным, вот три реалистичные конфигурации. Каждый из них предполагает переменный ток мощностью 13 500 БТЕ, потребляющий около 1400 Вт во время работы, литиевую батарею на 12 В и эффективную установку инвертора.

Самая легкая установка подойдет, если вы едете между палаточными лагерями с доступной береговой электроэнергией и просто хотите охладить фургон для короткой остановки для отдыха. Средняя установка ближе к тому, что в конечном итоге устанавливают многие штатные бездельники. Тяжелая установка позволит вам пережить жаркую неделю, не гоняясь за солнцем.

Химический состав аккумуляторов существенно меняет картину стоимости. Свинцово-кислотные аккумуляторы могут обеспечивать без повреждений только около 50 процентов своей номинальной емкости. Литиевая батарея емкостью 400 Ач дает вам около 320 Ач полезной энергии; тот же свинцово-кислотный аккумулятор дает вам емкость около 200 Ач. Вот почему в большинстве серьезных солнечных установок на автодомах сейчас используются литиевые батареи LiFePO₄, несмотря на более высокие первоначальные затраты.

Одно честное предостережение от опытных владельцев солнечных батарей: емкость аккумулятора имеет большее значение, чем мощность солнечной энергии на коротких дистанциях. Солнечная батарея мощностью 400 Вт с большой аккумуляторной батареей может кратковременно обеспечить питание от сети переменного тока, даже когда солнце слабое. Массив мощностью 2000 Вт с небольшим аккумулятором не может включить кондиционер ночью. Подберите оба размера, но не стоит недооценивать батареи.

Почему запуск всплеска — это настоящая проблема и 3 практических решения

Многие владельцы автодомов устанавливают достаточную емкость солнечной батареи и аккумулятора для стабильной работы переменного тока, а затем наблюдают за отключением инвертора в момент запуска компрессора. Причиной является всплеск стартапов. Двигателям компрессоров требуется кратковременный всплеск тока для преодоления статического трения и создания давления хладагента.

У вас есть три проверенных решения:

Решение 1. Установите устройство плавного пуска

Устройство плавного пуска снижает пусковой ток за счет постепенного увеличения мощности компрессора. В ходе реальных испытаний на автофургоне устройства плавного пуска снижают пусковой скачок на целых 75 процентов. Это может снизить скачок мощности с 3500 Вт примерно до 1500–1800 Вт, с чем многие инверторы мощностью 2000 или 2500 Вт могут справиться без проблем. Это наиболее экономически эффективное решение, если у вас уже есть обычный блок переменного тока.

Решение 2. Подберите инвертор с реальным запасом мощности

Если вы пропустите устройство плавного пуска, ваш инвертор должен выдержать скачок напряжения, а не только рабочую нагрузку. Для обычного переменного тока мощностью 13 500 БТЕ инвертор непрерывного действия мощностью 3 000 Вт — это минимум, который рекомендуют большинство опытных установщиков. Блок мощностью 4000 Вт дает больший запас для старых кондиционеров или более высоких температур окружающей среды. Этот подход увеличивает стоимость и немного увеличивает потребляемую мощность на холостом ходу, но он прост и надежен.

Решение 3. Выберите солнечный кондиционер постоянного или гибридного переменного/постоянного тока.

Кондиционеры с питанием от постоянного тока и гибридные кондиционеры переменного/постоянного тока частично решают эту проблему. Они предназначены для получения энергии непосредственно от аккумуляторной батареи с помощью компрессора постоянного тока с регулируемой скоростью, который плавно нарастает, а не резко включается. Потери при преобразовании инвертора отсутствуют, а пусковой всплеск намного мягче, поскольку скорость компрессора увеличивается постепенно. Для владельцев автофургонов, создающих систему с нуля, это иногда означает меньший аккумуляторный блок и более простую электрическую схему, чем требуется для обычного блока переменного тока.

Более разумный путь: солнечные кондиционеры постоянного тока и гибридные кондиционеры переменного/постоянного тока

Обычная солнечная установка на автодоме следует этой цепочке: солнечные панели → контроллер заряда MPPT → аккумуляторная батарея → инвертор → блок переменного тока. Каждое преобразование постоянного тока в переменный обходится вам в 10–15 процентов накопленной энергии. Если вы подсчитываете ежедневную нагрузку в 7000 Вт/ч, эта потеря может означать добавление дополнительных 1000 Вт солнечной панели.

Система постоянного тока или гибридная система переменного/постоянного тока меняет цепочку: солнечные панели → контроллер заряда MPPT → аккумуляторная батарея → кондиционер постоянного тока. Гибридная версия переменного/постоянного тока также принимает электроэнергию от сети, если она доступна, что делает ее практичной для автофургонов, которые иногда подключаются к береговой сети, а иногда и к захолустной.

Прирост эффективности не является предельным. За счет исключения инвертора и сглаживания нагрузки при запуске та же мощность охлаждения может потреблять примерно на 10–15 процентов меньше энергии от аккумуляторной батареи. Управление запуском также становится проще, а это означает, что инвертора мощностью 2000 Вт или даже отсутствия инвертора может быть достаточно в зависимости от остальных ваших нагрузок.

Если вы изучаете этот вариант, прежде чем что-либо покупать, посмотрите, как работают гибридные солнечные кондиционеры переменного/постоянного тока. Главный компромисс — совместимость. Большинство автофургонов поставляются с предварительной проводкой для блоков переменного тока на крыше на 120 В. Преобразование в блок постоянного тока обычно означает установку настенного или кассетного блока, который может не соответствовать существующему вырезу в крыше. Но владельцам, проводящим полный ремонт, строящим новую электрическую систему дома на колесах или работающим с более крупным шасси класса A или C, стоит учитывать гибкость.

Несколько моделей Deye подходят для этой ниши. гибридный кондиционер переменного/постоянного тока на солнечной энергии работает от сети переменного и постоянного тока и использует хладагент R410A или R32. Для полной автономной независимости Автономная солнечная батарея переменного тока 48 В постоянного тока для независимого энергоснабжения предназначен для полной работы от аккумуляторной батареи без инвертора. Если ваш дом на колесах имеет просторное внутреннее пространство, солнечный кондиционер кассетного типа для больших автодомов может распределять воздушный поток лучше, чем настенный блок в определенных планировках.

Легкая коммерческая солнечная кассета переменного тока типа R410A/R32 Производители, Поставщики, Факт Компания Zhejiang Deye HVAC Technology Co., Ltd. - китайские производители и поставщики легких коммерческих солнечных батарей переменного тока кассетного типа, наша фабрика по индивидуальному заказу ... Посмотреть продукт →

OEM/ODM Настенная солнечная сеть переменного тока 48 В постоянного тока R410A Производители, Поставщики, Fa Компания Zhejiang Deye HVAC Technology Co., Ltd. является китайским поставщиком OEM/ODM настенной солнечной сети переменного тока постоянного тока 48 В R410A и поставщиками настенных солнечных батарей переменного тока... Посмотреть продукт →

Dga2-Acdcblw-12k Настенный солнечный AC-гибридный солнечный кондиционер ACDC R410A/ Zhejiang Deye HVAC Technology Co., Ltd. - это китайские производители и поставщики гибридных солнечных кондиционеров ACDC Dga2-Acdcblw-12k, наш факт... Посмотреть продукт →

Эти устройства не являются универсальной заменой крышного кондиционера мощностью 13 500 БТЕ. Вам все равно необходимо подобрать охлаждающую способность в соответствии с размером и изоляцией вашего дома на колесах. Им также требуется аккумуляторная батарея на 48 В в конфигурации только постоянного тока, что означает другую настройку батареи, чем в стандартной системе RV на 12 В. Но для владельцев, которым нужны меньшие потери при преобразовании, более тихая работа и более плавный запуск, этот подход заслуживает места в сравнении.

Окончательный контрольный список перед покупкой

Теперь у вас есть математика, факторы безопасности и альтернативные технологии. Вот окончательный путь решения, прежде чем тратить деньги:

1. Определите точную мощность переменного тока. Прочтите паспортную табличку. Если вы не можете его найти, используйте консервативную оценку в 1500 Вт для блока мощностью 13 500 БТЕ.
2. Оцените реальное ежедневное время работы. Честно скажите, сколько часов вы будете использовать кондиционер. Пять часов в день — это не то же самое, что охлаждение в течение всего дня.
3. Проверьте часы пиковой солнечной активности в вашем регионе. Используйте карту солнечной инсоляции для ваших обычных мест для кемпинга. От 4 до 5 часов — это реалистичная цифра для планирования большей части лета в США.
4. Выбирайте аккумуляторную батарею перед солнечной батареей. Аккумулятор должен выдерживать переменный ток, ночные нагрузки и пусковой импульс. Литиевые батареи почти всегда стоят более высоких первоначальных затрат.
5. Добавьте как минимум 30-процентный запас на потери. Если в ваших расчетах указано 800 Вт солнечной энергии, вместо этого купите от 1000 до 1100 Вт. Недостаточная производительность случается при жаре, полутени и старых панелях.
6. Решите, как вы будете справляться с всплеском запуска. Устройство плавного пуска, инвертор большего размера или блок постоянного/гибридного переменного тока. Не оставляйте это на волю случая, когда впервые попытаетесь остыть на закате.
7. План расширения. Оставьте место на крыше для одной или двух дополнительных панелей и убедитесь, что ваш аккумуляторный блок можно будет подключить параллельно позже. Потребности в солнечной энергии для автофургонов редко сокращаются.

Самая распространенная ошибка при выборе солнечной энергии для дома на колесах — это сосредоточение внимания только на мощности панели, игнорируя при этом емкость аккумулятора и потери инвертора. Солнечная батарея мощностью 1500 Вт может работать при переменном токе мощностью 13 500 БТЕ в течение нескольких часов в день, если она соединена с литиевой батареей емкостью 600 Ач и инвертором подходящего размера. Тот же массив выйдет из строя, если батареи будут иметь недостаточный размер, поскольку облака и вечерние часы истощат аккумулятор еще до того, как кондиционер достигнет полного времени работы.

Еще одна ошибка — полагать, что ваш кондиционер всегда будет потреблять номинальный максимум. Современный блок мощностью 13 500 БТЕ потребляет меньше энергии, когда температура на улице мягкая, а внутри дома на колесах уже прохладно. Эта изменчивость работает в вашу пользу, но не планируйте свою систему исходя из наилучшего сценария. Планируйте худший вариант, а затем наслаждайтесь повышением эффективности, когда условия будут благоприятными.

Начните с математических расчетов для вашего конкретного переменного тока, выберите конструкцию системы, ориентированную на батарею, и решите, имеет ли смысл для вашей установки устройство плавного пуска, более крупный инвертор или блок постоянного/гибридного переменного тока. Благодаря реалистичным цифрам и некоторому честному запасу энергии солнечная энергия может обеспечить комфортную работу вашего дома на колесах вне сети гораздо дольше, чем ожидает большинство владельцев.