Отопление солнечными батареями частный дом


Солнечные батареи для частного дома и квартиры

Идея использовать солнечную энергию для отопления дома или на другие нужды — не нова, разработаны устройства, которые позволяют это сделать любому человеку. Во многих странах, солнечные батареи на крыше скорее правило, чем исключение. Наша страна, к ним пока не относится, но и у нас уже подобные установки можно увидеть все чаще. Солнечные системы для дома могут быть двух видов. Первый — солнечные коллекторы, которые нагревают протекающий в них теплоноситель. Второй — солнечные батареи, которые вырабатывают электричество. О них и будем говорить ниже.

Солнечные батареи преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Батарея состоит из некоторого количества фотоэлектрических преобразователей, которые чаще называют фотоэлементами. Количество преобразователей в батарее произвольное, соединение последовательно-параллельное. Чем определяется количество фотоэлементов? Необходимой силой тока и напряжением. Располагают преобразователи на какой-либо плоской поверхности один возле другого. Из-за внешнего вида такие конструкции часто называют «солнечные панели».

Солнечные батареи для частного дома в некоторых странах — обычное явление

Слишком большие по площади солнечные батареи в быту использовать неудобно, а если не хватает мощности самой большой, несколько устройств соединяют в каскад. Если мощность требуется большая, может понадобиться значительная площадь: может быть занята вся крыша, иногда стены дома и часть придомовой территории. Потому чаще применяют солнечные батареи для частного дома: там есть где разместить и большое их количество. Владельцы квартир могут занять только окна и балконы.

Возможности использования

Как можно использовать солнечные батареи для отопления дома? Только для уменьшения счетов за электроэнергию, а также в качестве резервного источника на случай отключения. Это поможет добиться той самой энергонезависимости, и не заморозить систему отопления при отсутствии централизованного электропитания.

Если включить гелиосистему параллельно с централизованным энергоснабжением, можно сэкономить приличную сумму

Насколько реально солнечная батарея может обеспечит потребности в электричестве? Если говорить о водяном отоплении, то это реально: для поддержания работоспособности системы потребуется максимум 200-300 Вт/ч. Столько в среднем «тянут» электроника котла + циркуляционный насос + возможные управляющие устройства и контролеры. Если система у вас больше, возьмите паспорта и посчитайте необходимую мощность. Для 300 Вт/ч будет достаточно двух солнечных панелей средней мощности (их суммарная производительность должна немного превышать потребность).

И не нужно думать, что при отсутствии солнца электричества не будет. В систему входят обязательно аккумуляторы и инвертор. Правильно подберите мощность аккумуляторов, и их заряда даже при самых плохих погодных условиях вам хватит на несколько дней работы системы.

Кстати, многие европейские производители отопительного оборудования предусматривают совместную работу своей техники с солнечными преобразователями (например, газовые котлы Baxi и Ariston). Но работают они с гелиоколлекторами (греют воду) или с солнечными батареями, нужно смотреть по каждому виду оборудования.

Для полного обеспечения электроэнергией одной крыши будет недостаточно

Если подогрев пола у вас электрический, все серьезнее. Мощность большинства таких обогревателей исчисляется киловаттами. Для выработки такого количества энергии потребуется много панелей для переработки энергии солнца. Устройство системы солнечных батарей для отопления частного дома электрическими полами, может вылиться в очень приличную сумму. Но система хороша тем, что ее мощность можно наращивать постепенно. Будете по возможности увеличивать количество панелей и количество вырабатываемого электричества.

При желании можно сэкономить: собрать солнечные панели самостоятельно. Такие самодельные варианты обойдутся в разы дешевле заводских. И это притом, что покупать фотопреобразователи придется готовые: их изготовление в кустарных условиях — нереальная задача. Поэтому — только готовые. Эффективность самодельных солнечных панелей будет ниже заводских, но и цена в разы ниже.

Расчет солнечных батарей для дома

Инсоляция (количество солнечной энергии) в разные месяцы сильно изменяется. Потому сначала нужно определиться с тем, какую часть электроэнергии и на какой период вы собираетесь вырабатывать. Если вы хотите все 100% в любое время года вырабатывать самостоятельно, считать придется по самому плохому месяцу с минимальным количеством солнечных дней. Но тогда возникнет вопрос: что делать с избыточным количеством электроэнергии, которая будет вырабатываться в другие месяца.  Если проживание планируется только в огородный сезон, считаете по самой низкой инсоляции в этот период. В общем, принцип понятен.

Лучше всего с выработкой электроэнергии от солнца дело обстоит на юге

Затем необходимо рассчитать какую суммарную мощность должна выдавать ваша солнечная система для дома. Для этого в таблицу вписываете все электроприборы, и из их паспортов вносите данные по мощности, потребляемому току и ваттную нагрузку. Подбив колонки, узнаете, сколько электроэнергии в час нужно всей вашей аппаратура и приборам. Понятно, что все они вряд ли включаются одновременно. Можете попытаться высчитать, какие из них работают одновременно, и по этой цифре подбирать солнечные панели.

Как считать количество солнечных батарей разберем на примере. Пусть потребность в электроэнергии 10 кВт/ч, инсоляция в расчетном месяце 2 кВт/ч. Мощность батареи, которую собрались покупать, 250 Вт (0,25 кВт). Теперь считаем 10 / 2 / 0,25 = 20 шт. То есть понадобится 20 солнечных панелей.

Для уменьшения потребления электроэнергии нужно заменить все лампы накаливания на светодиодные, а всю старую неэкономную технику на энергосберегающую — тогда вам понадобится не такое уже и большое количество солнечных панелей.

Виды солнечных батарей

Фотоэлектрические преобразователи существуют разные. Причем отличается и материал, из которого они изготавливаются, и технологии. От всех этих факторов напрямую зависит производительность этих преобразователей. Некоторые фотоэлементы имеют КПД 5-7 %, а самые удачные последние разработки показывают 44 % и выше. Понятно, что от разработок до бытового использования расстояние огромное, и по времени, и по деньгам. Зато можно представить, что ждет нас в ближайшем будущем. Для получения лучших характеристик используют другие редкоземельные металлы, но с улучшением характеристик имеем приличное повышение цены. Средняя же производительность относительно недорогих солнечных преобразователей составляет 20-25 %.

Самое широкое распространение получили солнечные модули из кремния

Самые распространенные кремниевые солнечные батареи. Этот полупроводник недорог, его производство освоено давно. Но они имеют не самый высокий КПД — те самые 20-25%. Потому при всем разнообразии сегодня преимущественно используются три вида солнечных преобразователей:

  • Самые дешевые — тонкопленочные батареи. Они представляют собой тонкий налет кремния на несущем материале. Кремниевый слой покрыт защитной пленкой. Плюс этих элементов в том, что работают они даже в рассеянном свете, а, следовательно, есть возможность устанавливать их даже на стены зданий. Минусы — низкая эффективность 7-10%, а также, несмотря на защитный слой, постепенная деградация кремниевого слоя. Тем не менее заняв большую площадь, можно получить электричество даже в пасмурную погоду.
  • Поликристаллические солнечные батареи изготавливают из расплава кремния, медленно его охлаждая. Отличить эти элементы можно по ярко-синему цвету. Эти солнечные батареи имеют лучшую продуктивность: КПД 17-20%, но в рассеянном свете малоэффективны.
  • Самые дорогие из всей троицы, но при этом довольно широко распространенные — монокристаллические солнечные батареи. Они получаются путем разделения одного кристалла кремния на пластины и имеют характерную геометрию со скощенными углами. У этих элементов КПД от 20% до 25%.

Теперь, видя надписи «солнечная панель моно» или «поликристаллическая солнечная батарея», вы будете понимать, что речь идет о способе производства кремниевых кристаллов. Также вы будете знать, какой эффективности от них можно ожидать.

Батарея с монокристаллическими преобразователями

Вы, наверное, удивитесь, но зимним днем на вертикальную поверхность падает всего в 1,5-2 раза меньше энергии, чем летом. Это данные для средней полосы России. За сутки картина хуже: за этот период летом получаем в 4 раза больше энергии. Но обратите внимание: на вертикальную поверхность. То есть на стену. Если говорить о горизонтальной поверхности, тут разница уже в 15 раз.

Самая печальная картина по выработке электроэнергии солнечными батареями ожидает вас не зимой, а осенью: в пасмурную погоду их эффективность ниже в 20-40 раз, в зависимости от плотности облачного покрова. Зимой же, после того выпал снег, инсоляция (количество света, падающего на батареи) в солнечные дни может приближаться к летним значениям. Потому зимой солнечные системы для дома вырабатывают больше электроэнергии, чем осенью.

Получается, чтобы зимой добиться близкой к максимальной эффективности, нужно располагать солнечные батареи вертикально или почти вертикально. И, если их вешать на стены, то желательно на юго-восточные: утром по статистике чаще бывает ясная погода. Если юго-восточной стены нет, или ничего на ней установить невозможно, выйти из положения можно сделав специальные подставки. Тогда  ставят солнечные батареи на крыше. Так как угол падения солнечных лучей в зависимости от сезона меняется, желательно сделать подставку с регулируемым углом наклона. Есть возможность — разверните солнечные панели «лицом» на юго-восток, нет такой возможности, пусть «смотрят» на юг.

Одна из систем монтажа

Правила установки

Эффективность работы кремниевых солнечных батарей зависит от количества попадающей на них энергии солнца (всего спектра излучения). Факторы, на которые мы можем каким-то образом повлиять, это:

  • Затененность. Желательно, чтобы на протяжении светового дня на панель не падала тень. Потому выбирайте место, где не растут высокие деревья, нет тени от зданий или линий электропередач. Даже небольшой участок тени, попавший на поверхность, значительно снизит выработку электроэнергии. КПД установки будет равно самой низкой производительности среди всех фотоэлементов в панели. Потому даже один листок или след от птичьего помета сильно снижает выработку электроэнергии всей панели целиком.
  • Ориентация. Если есть возможность изменять положение, летом выставляйте из «лицом» на юг, зимой — на юго-восток. Это возможно, если панель поставлена на плоской крыше или на земле.
  • Угол наклона. Если местом установки солнечной батареи выбрана скатная крыша, а ее угол наклона далек от идеального, требуется изготовить специальные рамы, с помощью которых можно корректировать положение батарей. В идеале рамы должны иметь возможность изменять этот угол наклона. Изменять каждый день или час никто положение не будет, но раз в сезон поправить его можно.

    Один из вариантов установки. В морозный, но солнечный день, при наличии снега выработка тока будет приличной

На работоспособность многих типов преобразователей влияют температурные показатели: диапазон использования кремниевых элементов от -40 oC до +50 oC. Негативно на работоспособности сказываются как более низкие, так и более высокие температуры. Если летом у вас солнце активное, важно не допустить перегрева. Для этого под панель можно положить белую ткань или фольгу (более эффективно). Если это не помогает и панель перегревается, поверните ее, или перевесьте. Нужно будет выбрать такое положение, при котором будет соблюдаться тепловой режим, а производительность останется довольно высокой.

Максимальную свою продуктивность эти устройства показывают, если солнечные лучи падают под углом 90o. К сожалению, такое возможно далеко не весь день, а лишь короткий промежуток времени. Есть специальные системы слежения, изменяющие угол наклона панели так, чтобы свет падал постоянно под желаемым углом, но это дорогие установки.

И все же, можно найти оптимальный угол установки солнечных батарей. Просто при незначительном отклонении от идеала (менее 50o) производительность падает мало, примерно на 5 %. Фактическое подтверждение этому можете увидеть в видео.

Для каждого региона угол установки солнечных батарей свой. Его можно определить экспериментально (как — вы видели), а можно выставить исходя из географической широты — этот наклон принято считать самым лучшим. Многое зависит от ориентации панели: если вы развернули ее на север или восток, оптимальный угол будет меньше.

Солнечные батареи на крыше

Прежде всего, нужно выяснить, выдержит ли кровля дополнительную нагрузку. Один-два модуля выдержит любая, а для большего количества придется считать.

Для надежной фиксации они должны крепиться как минимум в четырех точках. Причем, если вы монтируете панели заводского изготовления, не поленитесь изучить инструкцию по установке: при нарушении хотя бы одного из пунктов, оборудование снимается с гарантии. В большинстве случаев требования такие:

  • Крепятся солнечные батареи на расстоянии 5-15 см выше кровельного материала. Этот зазор необходим для проветривания (для поддержания температурного режима).

    Устанавливать солнечную батарею нужно на расстоянии 5-15 см от кровельного материала на специальных направляющих

  • Для закрепления использовать только имеющиеся в корпусе отверстия. Дополнительные сверлить нельзя.
  • Рама, на которой закреплены фотоэлементы, рассчитана на вертикальную или горизонтальную установку (указано в паспорте), и в другом положении ее крепить нельзя.

    Если рекомендована вертикальная установка, горизонтально ставить панель нельзя

Системы крепления солнечных панелей могут быть разными. Есть готовые (продаются там же, где и сами панели), но вполне можно использовать и сделанные собственноручно. Важно только использовать надежные, стойкие к коррозии материалы. Толщина реек и крепежа должна быть большой: выдерживать должны они и ветровые нагрузки, и массу панелей с самым толстым снежным покровом.

Один из методов крепления солнечных батарей на крыше частного дома можно увидеть в видео.

Теперь немного об электрической сборке. Схема подключения солнечной батареи, кроме самих преобразователей, предусматривает наличие:

  • контроллера заряда с подключенными аккумуляторными батареями;
  • преобразователя (инвертора), который преобразует постоянный ток в переменный;
  • предохранителей для защиты от короткого замыкания (повысят безопасность и вашу и системы).

Контроллер и преобразователь имеют ограничения по току и напряжению. Суммарные параметры подключаемой для вашего дома солнечной системы не должны их превышать. Для электрического соединения батарей в единую систему, использовать нужно только те провода, которые выведены наружу.

Принципиальная схема подключения гелиобатарей

Для соединения панелей применяют медный проводник в стойкой к ультрафиолету изоляции. Если провода в подходящей изоляции не нашли, спрячьте его в гофрированный шланг для наружных работ. Толщина жил провода зависит от предполагаемой силы тока в системе и от длины линии, но минимальное сечение 4 мм2. Соединение проводников желательно делать при помощи коннекторов, а не на скрутках. Рекомендуют МС4 потому что проводники, выходящие из большинства солнечных батарей, оконечены именно такими разъемами. Эти разъемы хороши тем, что обеспечивают герметичное соединение, что на крышах немаловажно. Но не все фирмы устанавливают разъемы этого стандарта. В дешевых моделях (особенно китайских) может стоять что-либо иное, так что уточняйте при покупке.

Это схематическое изображение подключения

Теперь о последовательности подключения оборудования в систему. Для безопасного подключения соблюдайте очередность такую:

  1. К контроллеру подключаются аккумуляторы с соблюдением полярности. Провода — медь, сечение выбирается в зависимости от мощности контроллера.
  2. К контроллеру подключаются солнечные батареи. Также необходимо соблюдать полярность.
  3. К контроллеру через предохранитель подключается 12 В потребители.
  4. К аккумуляторам подключается инвертор (через предохранитель), а к его выходу уже потребители 220 В. Подключение инвертора напрямую к контроллеру исключено: придется покупать новые устройства. А это приблизительно 600-1000$ в зависимости от фирмы и мощности.

Не пренебрегайте последовательностью подключения — это наиболее безопасный алгоритм, гарантирующий (при соблюдении полярности) рабочее состояние системы.

Напоследок, еще один вариант установки на крыше дачи с регулируемым углом наклона. Возможно, вам видео будет полезным.

teplowood.ru

Солнечные батареи, как способ отопления частного дома

Солнечные батареи для отопления дома по своей сути являются фотоэлектрическим генератором постоянного тока, который способен преобразовывать лучистую энергию в электрическую. Он выполняет свойство полупроводника на основе кристаллом кремния. Когда свет попадает на его поверхность, образуются свободные электроны, благодаря которым возникает заряд электроэнергии.

Получаемой энергии из 1-2 таких элементов не достаточно, чтобы покрывать все хозяйственные нужды. Для этого панели соединяют между собой в параллельном или последовательном расположении. Исходя из цели использования, их площадь может быть от нескольких кв. см до нескольких кв. м.

Отопление дома солнечной батареей

Факторы, влияющие на степень производительности солнечной батареи:

  • Площадь панелей (чем больше площадь, тем больше можно преобразовывать энергии);
  • Тип местности, где расположен дом (теплый климат позволить большую выработку);
  • Погода и период года (количество солнечных дней);
  • Время суток (размер светового дня).

Для того чтобы солнечные батареи подавали в сеть преобразованную энергию, необходимо произвести установку следующего оборудования:

  • Аккумуляторная батарея. Она способна накапливать электрическую энергию и сглаживать ее перепады.
  • Инвертор. Он позволяет из постоянного тока образовывать переменный.
  • Контролер аккумуляторного заряда. Регулирует перезарядку или разрядку аккумулятора.

Для того чтобы произвести отопление частного дома солнечными батареями, потребуется именно такое количество оборудования, называемое автономной системой энергоснабжения.

Преимущества и недостатки

Для эффективного извлечения солнечной энергии используются солнечные батареи, которые обладают определенными преимуществами и недостатками.

Эффективность солнечных батарей

Так к положительным моментам можно отнести его полную автономию – добыча электроэнергии осуществляется там, где нет сетей. Но для отопления частного дома проблематично использовать данный метод, поскольку зимой световой день минимален. Потребуется организовать целую систему из батарей, чтобы получить столько энергии, чтобы хватило для комфортного проживания нескольких человек. И все же именно этот способ является наиболее эффективным среди остальных автономных источников питания.

Стоимость солнечных батарей достаточно высока, при этом эффективность работы в большей мере зависит от погоды, поэтому очень часто их выбирают как дополнительный источник получения энергии. Так 1 кв. м солнечной батареи может получить около 110-130 Вт, что недостаточно для работы компьютера. А для того чтобы обеспечить работу отопительных систем автономного типа, потребуется создание мини-станции с общей площадью батарей около 20 кв. м.

При установке батарей площадью 40 кв. м за 20 солнечных дней можно будет получить максимум 500 кВт. Однако установка такой системы затратит немало финансовых средств.

Итак, к преимуществам данной мини-станции относятся:

  • Преимущество солнечных батарей

    Эксплуатационный срок более 25 лет;

  • Независимость от неполадок в сети, при любых обстоятельствах дом не останется без электроэнергии;
  • Минимальная вероятность поломки оборудования;
  • Бесплатное получение энергии (после окупаемости всех затрат);
  • Отсутствие обязательного обслуживания.

В качестве недостатков выступают:

  • Высокая стоимость оборудования;
  • Необходимость установки дополнительных приборов и наличие подходящего для них места;
  • Солнечная энергия для отопления дома имеет низкий КПД, если сравнивать с другими способами;
  • Зависимость от места расположения и погодных условий.

Устройство системы обогрева

Солнечная энергия, которая поступает в батареи, преобразуется в инверторе и направляется к аккумуляторным батареям. Уже из них постоянный ток снова поступает в инвертор, где образуется в переменный. После этого уже происходит его подача в нагревательные элементы.

Регулировать уровень нагрева можно благодаря специальному термостату. Такая система отопления позволяет запасать энергию, полученную на протяжении активного воздействия УФ-лучей, и расходовать ее равномерно в течение всего дня. Отопление с помощью солнечной энергии значительно эффективнее, чем коллекторная система обогрева.

Чтобы обрести самое эффективное отопление частного дома, необходимо правильно выбрать солнечные батареи, учитывая все сопутствующие факторы. Рациональным выбором станет такое количество батарей, которые покроют 50-80% от общей потребности тепла. Меньший эффект нецелесообразен, поскольку не сможет покрыть все финансовые затраты.

Улучшить результат работы автономной системы можно благодаря дополнительным мерам: полная теплоизоляция дома: замена окон, внутреннее или наружное утепление стен, крыши, дверных проемов. А благодаря организованной системе вентиляции, тепло сможет равномерно распределяться по помещению.

Правильный выбор с учетом всех расчетов и потребностей, позволит обеспечить частный дом теплом и энергией даже при различных непредвиденных обстоятельствах. Лучше, чтобы все эти расчеты выполнили специалисты и помогли с выбором и установкой мини-станции из солнечных батарей, иначе затраченные средства могут себя не оправдать.

teplo-info.ru

Солнечные батареи для отопления дома: виды, инструкция по монтажу

Современные технологии значительно расширили возможные способы создания автономных отопительных систем для частных и загородных домов. Если еще век назад практически все жилища отапливались дровяными печами, то за прошедшее время в больших городах были построены системы магистрального теплоснабжения, а способы прогрева помещений в частных дома существенно увеличились. Современный частный дом можно отапливать с помощью автономных систем, работающих на газе, при помощи эффективного оборудования, работающего на различных типах твердого и жидкого топлива. В последнее время все большую популярность приобретают отопительные и энергетические системы, работающие на возобновляемых источниках энергии. Одним из таких передовых, экологически чистых решения являются солнечные батареи для отопления дома.

Cолнечные батареи для отопления дома

Что такое солнечные батареи?

Солнечные батареи – это высокотехнологичный прибор, которые преобразует неиссякаемую энергию солнца в электрическую энергию. Такие устройства широко используются уже несколько десятков лет и успешно работают во многих бытовых приборах, например в часах или в микрокалькуляторах. Современное производство позволило сделать изготовление солнечных батарей достаточно дешевым, что позволило не только запитывать от них миниатюрные устройства, но и создавать на основе солнечной энергии автономные системы сравнительно больших размеров для отопления загородных домов и обеспечения в них устойчивого энергоснабжения.

Преимущества солнечных батарей

Несмотря на довольно высокую стартовую стоимость оборудования частного дома полноценным пакетом солнечных батарей – общая эксплутационная стоимость такого оборудования является сравнительно низкой, так как в итоге цена киловатт-часа будет состоять только из стартовых расходов на покупку и цены необходимых регламентных работ. Разделенная на довольно долгий срок службы такого оборудования – итоговая цена киловатт часа будет стремительно падать.

Устройство автономных систем на солнечных батареях

Но что делать, когда на небе нет солнца, или оно закрыто тучами?

схема солнечного отопления

Прежде всего стоит предусмотреть резервные источники энергопитания. Это может быть как обыкновенная электрическая сеть, так и автономный генератор, способный самостоятельно производить электрическую энергию. Кроме того, разумным решением будет оборудования частного дома батареями резервного питания, в которых будет накапливаться энергия во время малого потребления. Такая система аккумулирует электричество днем или в светлое время суток и возвращает его в сеть вашего дома ночью или в пасмурную погоду.

Расчет энергоэффективности солнечных батарей

При расчете необходимой площади солнечных батарей необходимо учитывать, что один квадратный метр такого оборудования даст в вашу сеть около 120 ватт. А теперь пройдитесь по своему дому и прикиньте, какую мощность имеют имеющиеся у вас бытовые электрические приборы и оборудование. Разумно будет также прикинуть, какую экономию электричества может дать замена некоторых устройств на энергоэффективные. После этого вы можете приступать к расчетам необходимого количества и площади солнечных батарей, стараясь учитывать время солнечной активности в вашей местности.

 Отопление частного дома от солнечной энергии

Кроме добычи электроэнергии из солнечной энергии – наше светило вполне может и обогреть ваш дом. Конечно, можно воспользоваться самым простым способом и подключить электрическую систему отопления к солнечным батареям. Но скорее всего это будет довольно неэффективно, особенно учитывая не очень большое количество солнечных дней в году на наших широтах.

Лучше всего будет комбинировать систему добычи электричества с помощью солнечных батарей и систему автономного отопления, основанную на нагреве солнечным теплом жидкости, поступающей затем в радиаторы отопления вашего дома.

 Принцип работы отопления на солнечной энергии

Ключевым звеном такой автономной системы солнечного отопления будут являться нагревательные коллекторы. Это специализированные устройства, которые с минимальными потерями передают солнечную лучистую энергию на теплоноситель, в качестве которого может выступать вода или специальный антифриз.

солнечный нагреватель

Немаловажным преимуществом такого высокотехнологичного подхода является то, что такая система будет эффективно работать даже в самых суровых климатических условиях, ее коэффициент полезного действия не снижается даже при низких отрицательных температурах на улице.

Такие системы, называемые также солнечными коллекторами отлично зарекомендовали себя, например, в северных районах Китая – в местности с весьма суровым климатом. При этом в тех регионах они устанавливаются даже на многоквартирных домах.

После нагрева в коллекторе теплоноситель обычно попадает в аккумулирующих бак, оснащенный отличной теплоизоляцией. Температура жидкости в таком баке сохраняется довольно продолжительное время. В случае, если в качестве теплоносителя используется обычная водопроводная вода, то, помимо отопления – такую жидкость также можно использовать для бытовых целей, например, для умывания.

Разновидности солнечных отопительных коллекторов

В настоящее время используются следующие разновидности солнечных отопительных коллекторов: плоские и вакуумные.

Отличаются они друг от друга устройством передачи лучистой энергии Солнца.

самодельный коллектор

В плоском солнечном отопительном коллекторе устройством для сбора такой энергии служит ящик, заполненный специальным адсорбирующим материалам. В толще материала проложены трубопроводы системы теплоснабжения. Жидкость, циркулирующая по ним, нагревается от воздействия солнечных лучей и затем сбрасывается в бак теплоаккумулятора.

В вакуумном отопительном коллекторе вместо плоского ящика используется система прозрачных трубок, из которых откачан воздух. Внутри трубок имеются трубопроводы системы теплоснабжения различной конфигурации. Интересный физический эффект такого устройства заключается в том, что солнечные лучи беспрепятственно проходят через наружный слой стекла и вакуум и нагревают жидкость в трубопроводах. А вот обратно тепло от жидкости в трубопроводах уже не утекает, так как вакуум является отличным теплоизолятором. В общем. Такая конструкция в миниатюре напоминает нашу планету: ведь у нас тоже имеется теплоизолятор в виде межзвездного вакуума, который, тем не менее не мешает солнечным лучам эффективно нагревать землю.

Преимущества солнечных систем и особенности их проектирования и монтажа

Для того, чтобы система на возобновляемых источниках энергии стала действительно эффективной для вашего частного дома – необходимо провести тщательный расчет. Прежде всего определяется необходимый уровень энергопотребления в доме, рассчитывается суммарная мощность всех бытовых приборов и их максимальная нагрузка. Затем рассчитывается максимально возможная эффективность предполагаемых к использованию солнечных батарей и их площадь. Возможно, потребное количество батарей для добычи солнечной энергии просто не поместятся на крыше вашего дома и вам придется подыскивать дополнительные источники энергии.

чертеж коллектора

В любом случае – система с энергоснабжением от солнечной энергии должна иметь резервный источник питания, что позволит вам не зависеть от капризов погода.

Аналогичный подход необходимо применить и при проектировании солнечных систем отопления. Производители как правило указывают возможность солнечных отопительных коллекторов по работе в определенных температурных условиях. Не стоит пренебрегать этими сведениями. И опять же – на случай длинной зимней пасмурной непогоды ваш дом должен быть оборудован альтернативным источником теплоснабжения – это может быть любой отопительный котел на ваш выбор, начиная от традиционной русской каменной печи на дрова, оканчивая новомодными электрическими бойлерами.

При разумном сочетании новшеств в области теплоснабжения и традиционного, проверенного временем подхода вы сможете в полной мере насладиться всеми преимуществами солнечной энергии, достающейся нам абсолютно даром.

Солнечные батареи для отопления дома видео

kamin-expert.ru

Виды солнечных батарей и коллекторов для отопления дома

В условиях кризиса, да и в обычное время, остро стоит вопрос об экономии на энергоресурсах. Ведь вода и электричество постоянно дорожают. Компании, занимающиеся их поставками, хотят выжать максимум из населения. Поэтому использование альтернативных источников энергии сегодня очень актуально. Поэтому солнечные батареи и коллекторы становятся всё более востребованными. Конечно, в первую очередь их используют те, кто живёт в частном секторе. Многие занимаются проектировкой и монтажом солнечных систем самостоятельно. Новые технологии и материалы дали возможность довольно эффективно преобразовывать солнечную энергию в электрическую, а также использовать её для отопления дома. Солнечная энергия – практически неисчерпаемый и бесплатный источник энергии. Благодаря этому солнечные батареи и коллекторы стали популярными среди жителей частного сектора.  

Солнечные батареи и солнечные коллекторы. В чём разница?

Стоит сказать, что солнечные батареи и коллекторы для отопления дома могут быть использованы в единой системе. Хотя солнечные аккумуляторы для получения электроэнергии и коллекторы для отопления дома часто используются по отдельности. В конструкции коллекторов в роли энергоносителя может быть использована специальная жидкость или просто воздух. Пример такого воздушного коллектора, работающего от солнечной энергии, будет рассмотрен ниже.

Пример солнечного коллектора на фасаде дома

На изображении выше показан солнечный коллектор в чистом виде. Бывают также модели, которые совмещают в себе блок фотоэлементов для выработки электроэнергии и тепловой коллектор. Пример такого гибридного солнечного коллектора показан на рисунке ниже.

Гибридный солнечный коллектор PVT

Модули солнечных батарей состоят из фотоэлементов, последовательно объединённых в общую цепь. Солнечные батареи преобразуют энергию солнца в электричество. Они устанавливаются в составе систем, состоящих из контроллера, аккумуляторов, инвертора. Сначала от батарей получают заряд аккумуляторы, а затем от них через инвертор питание поступает на потребители тока.

Подробнее об это можно прочитать в материале про комплект солнечных батарей для дачи. Солнечный коллектор предназначен для обогрева частных домов или дач. Кроме того, с его помощью можно организовать и снабжение горячей водой для водопровода. В большинстве солнечных коллекторов основным элементом являются вакуумные трубки, где происходит преобразование энергии. Тепловая энергия передаётся теплоносителю. Проще говоря, по коллектору циркулирует специальная жидкость, которая нагревается в коллекторе. Полученное тепло идёт на нагрев воды в бойлере. Есть также воздушные коллекторы. О них тоже стоит сказать пару слов.

Вернуться к содержанию

 

Принцип работы солнечного воздушного коллектора

Многие умельцы изготавливают воздушные солнечные коллекторы своими руками. Ниже показана принципиальная схема этого устройства.

Схема воздушного коллектора

Для создания такой системы изготавливается короб из влагостойкой фанеры. Примерные размеры 180 на 120 на 20 сантиметров. На задней стенке делается теплоизоляция (к примеру, из минеральной ваты). Поверхность, принимающая солнечную энергию, может быть выполнена из профнастила. Он окрашивается матовой краской чёрного цвета. Необходимо, чтобы краска была термостойкой. Сверху устанавливается стекло. Все зазоры и стыки должны быть хорошо герметизированы.

Между утеплённым основанием и принимающей поверхностью принудительно циркулирует воздух. Проходя через батарею, он нагревается. На входе должен быть поставлен воздушный фильтр, чтобы в коллектор не попадал мусор. Система с батареей выглядит примерно так.

Система обогрева дома с воздушным солнечным коллектором

Воздух забирается извне и принудительно прогоняется вентилятором через солнечную батарею. Если снаружи воздух 10 по Цельсию, то на выходе можно получить воздух, нагретый до 60 градусов. Затем нагретый воздух подаётся в калорифер, где смешивается с рециркуляцией и «приточкой». Таким образом, в вентиляцию дома подается воздух с температурой 25─35 градусов, что вполне комфортно.

Однако в зимнее время при отрицательных температурах на улице такие батареи теряют эффективность. Поэтому для использования круглый год подходят только батареи, где энергоносителем является жидкость.

Вернуться к содержанию  

Плюсы и минусы солнечного отопления частного дома

Плюсы

  • Обеспечение частного дома или дачи круглый год;
  • Вы можете самостоятельно регулировать интенсивность воздушного потока и его температуру;
  • Независимость от представителей ЖКХ, которые по своему усмотрению выставляют астрономические счета за услуги отопления;
  • Если у вас гибридные батареи, то параллельно с обогревом вы ещё будете получать бесплатное электричество;
  • Батареи для отопления дома имеют длительный срок эксплуатации и редко ломаются.

Вернуться к содержанию  

Минусы

  • Солнечные батареи для обогрева дома могут использоваться не во всех регионах. Так, что перед выбором такой системы нужно обратить на вашу географию проживания. Там, где солнце светит редко, коллекторы будут малоэффективны. В случае средней системы отопления для получения примерно 500 киловатт тепла нужно 20 солнечных дней за месяц;
  • Не стоит забывать и о том, что такие системы требуют много места для установки. Это, как правило, делается на крыше. Для обеспечения дома теплом, потребуется выделить 15─20 «квадратов» крыши под солнечные батареи. С одного квадратного метра получается примерно 120 ватт энергии. К тому же, батареи нужно устанавливать на южной стороне. Важно, чтобы вокруг не было деревьев и других крупных объектов, отбрасывающих тень. Зачастую все эти требования выполнить крайне сложно;
  • Цена солнечных батарей довольно большая, а окупаемость составляет от 2 до 5 лет.

Вернуться к содержанию  

Что входит в состав солнечных коллекторов для отопления дома?

Итак, рассмотрим принцип работы коллектора с жидким энергоносителем.

Принцип работы солнечного отопления

В большинстве случаев отопление от солнечных батарей совмещается с базовым отоплением дома. То есть, в основе системы лежит газовый или электрический котел, а отопление от коллектора периодически подключается для экономии энергоресурсов.

Солнечное водяное отопление дома в большинстве случаев включает следующие элементы:

  • солнечный коллектор с циркулирующим в нём жидким теплоносителем;
  • трубопроводы;
  • Основной нагреватель (котел);
  • Накопительный бак для горячей воды;
  • Коллекторный насос;
  • Теплообменник;
  • Радиаторы отопления.

В таких системах отопления нагрев происходит за счёт отдачи тепла водой, проходящей по трубопроводам и радиаторам. При этом по самому коллектору может циркулировать не вода, а специальный энергоноситель. И по-хорошему именно так и должно быть. Ведь сама батарея находится на фасаде дома или рядом с ним. То есть, на улице. И в мороз вода там может замерзнуть. Поэтому применяется специальный энергоноситель.

Как правило, делается два контура циркуляции воды, от основного котла и от бойлера, где вода нагревается энергоносителем от коллектора. В месте их соединения устанавливается оборудование, которое в зависимости от температуры в контурах соединяет или разъединяет их. Когда в контуре котла температура меньше, чем в контуре коллектора, они объединяются. В результате необходимость в подогреве от котла отпадает или значительно снижается. Когда температура воды в контуре коллектора ниже, чем в основном, он отключается и работает только котёл.

Вернуться к содержанию  

Выбор и монтаж солнечных батарей для отопления дома

Отопительные системы для дома с солнечными коллекторами являются довольно сложными в расчёте и монтаже. Поэтому, если вы этим не занимались ранее, обратитесь к специалистам в этом вопросе. Они смогут пояснить вам нюансы, помочь с выбором и объяснить тонкости той или иной системы. Обязательно нужно рассчитать площадь дома, который будет отапливаться. В зависимости от этого проводится расчёт тепла, требуемого для его обогрева. И также очень важно правильно выбрать место для установки батарей.

Солнечный коллектор

Срок эксплуатации солнечной системы отопления дома сильно зависит от корректности монтажа. При правильной установке и эксплуатации система служит не менее четверти века. Затраты окупаются в течение 3─5 лет. С момента установки вы получаете практически полную независимость от коммунальщиков.

Не забывайте, что сам коллектор нужно расположить на месте, где есть максимальный солнечный свет. Если на доме расположить батареи не получается, нужно использовать соседние строения или делать крепление под них на земле рядом с домом. Сам накопительный бак можно установить в подвал. Проблемы с установкой возрастают, если коллекторов устанавливается несколько штук.

Что можно сказать в заключение? Энергия от коллекторов бесплатна и, затратив средства один раз, вы потом долгое время сможете получать тепло. В случае с гибридными батареями можно ещё и вырабатывать бесплатное электричество. Однако не всё так безоблачно. Солнечные батареи можно успешно использовать не во всех регионах. К тому же, солнечные системы отопления дома дорого стоят. Существует и ряд проблем с их монтажом и эффективной эксплуатацией. Но, если вас это не пугает, то отопление дома от солнечной энергии – это современное, экологичное и разумное решение. Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Вернуться к содержанию

Примите участие в опросе!

 Загрузка ...

Оцените статью!

(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5) Загрузка...

akbinfo.ru


Смотрите также