Использование коллекторов и солнечных батарей в отоплении дома

Альтернативные источники энергии рассматриваются собственниками частных домов давно и серьёзно. Как один из них – отопление частного дома от солнечных батарей. Владельцев привлекает мысль заплатить один раз за установку и больше не испытывать финансовых трудностей из-за постоянного повышения тарифов.

Применение для обогрева дома

Работа фотоэлектрических элементов не зависит от температуры воздуха, им важна исключительно интенсивность потока лучей. Сегодня они достаточно обширно применяются даже в заполярье. Там хотя и холодно, но количество солнечных дней за год достаточно велико.

Электричеством от них запитываются электрические теплоприборы: конвекторы, инфракрасные излучатели, а также обычные водогрейные тэновые или индукционные котлы. Следует понимать, что в затемненное время суток энергии от солнечных батарей для качественного отопления дома, скорее всего, хватать не будет и нужно иметь дополнительный источник тепла или электроэнергии и следует использовать только качественные комплектующие. Лучшее оборудование можно выбрать в Opir.

Если выбрать стандартные солнечные батареи для отопления дома

Собственно, выбор у вас небогатый – либо обычные солнечные элементы, на кристаллах фотоэлементов (моно- и поликристаллические) и из кремниевой пленки (тонкопленочные), либо коллектор. В первом случае будет просто снабжение током работающего на электричестве котла (бойлера) или других обогревательных приборов. Второй вариант предусматривает непосредственный нагрев солнечными лучами воды, которая будет течь по проведенным сквозь батареи коллектора трубкам. Таким образом, обе системы довольно сильно различаются, а значит у каждой есть свои достоинства, недостатки и, возможно, преимущества перед другой.

Установленные на крыше обычные солнечные батареи для отопления дома подходят ничуть не хуже, чем для его освещения.

Здесь все зависит от площади, покрытой светоулавливающими модулями. Например, если у вас на крыше панель с мощностью 800 Вт, это позволит вам задействовать один небольшой обогреватель, в течение небольшого времени, а вот батарея с мощностью 8 кВт уже может обогреть несколько маленьких комнат. Солнечные элементы с производительностью 13,5 кВт могут обогреть уже весь дом, правда, в самые суровые холода нагрузку увеличить не получится. Если установить батареи с выходом порядка 20 кВт, у вас могут параллельно работать и водонагреватель, и бытовая техника. Недостатки таких модулей – занимаемая ими площадь и высокая цена.

С чего начать

Подсчет затрат электроэнергии. Для установления необходимой мощности системы солнечных панелей, нужно подсчитать, сколько электричества вы расходуете. Очень многое в этом вопросе зависит от того, используется ли частный дом постоянно или только как дача в определенные сезоны года. Для подсчета возьмите квитанции по оплате за электроэнергию за год и установите общее количество киловатт, затраченных за этот период, затем разделите на 12 (количество месяцев) – вы получите среднемесячный расход электроэнергии.

Как показывает опыт и отзывы реальных потребителей, в средней полосе России полученный результат необходимо умножить на коэффициент 16, чтобы получить необходимую мощность батарей в Ваттах.

Рассмотрим пример. За год вы потратили 1625 кВт, делим эту цифру на 12 месяцев и умножаем на коэффициент 16 – получается, 2166 Ватт. Т.е. система солнечных батарей будет обеспечивать такой дом, если ее мощность будет не менее 2200 Ватт/час

Гелиосистемы — о росте популярности

В настоящее время подавляющее большинство гелиосистем отопления представляют собой солнечные коллекторы для нагрева воды. Эти системы отличаются простотой конструкции и обслуживание. В западных странах все более популярными становятся солнечные установки типа «комбо», предназначенные для нагревания воды дома и центрального отопления.

Доля систем этого типа в таких странах, как Австрия, Германия, Швейцария и Швеция часто превышает 50%. При этом даже на украинском рынке многие владельцы домов начинают проявлять более активный интерес к гелиосистемам. В этом можно убедится, если посетить интернет-магазин теплотехники «Eco-system», который фиксирует высокий спрос на свою продукцию.

Такая большая популярность солнечных установок является результатом нескольких факторов. В частности, это:

  • рост цен на топливо и энергоносители;
  • развитие строительных технологий и снижение сезонного спроса на отопление здания;
  • развитие технологий для систем, производящих солнечную энергию;
  • падение их стоимости — результат растущей популяризации устройств, а также реализации новых решений.

Получение энергии

Схема солнечной батареи.

Солнечные батареи, которые вырабатывают электричество, работают согласно закону физики, суть которого заключается в том, когда солнце действует на батарею, фоторецепторы, находящиеся на поверхности, создают микро разряды. Несмотря на то, что сила одного фоторецептора мала, на одном квадратном метре их огромное количество, помимо этого, когда энергия, полученная батареями, не используется, она накапливается в аккумуляторы. Обычно, стандартная система для отопления загородного дома от Солнца на основе электричества несет за собой ряд дополнительного оборудования:

  • преобразователь постоянного тока в переменный из аккумуляторов. Переменный ток используют большинство приборов загородного дома;
  • первичный преобразователь;
  • реле, регулирующее мощность тока, получаемого из батареи;
  • реле, регулирующее заряд аккумулятора. Это устройство следит за зарядом и режимами работы: работа на прямую от батареи, когда света Солнца достаточно, или работа от аккумуляторной батареи.

Помимо солнечных батарей для отопительной системы дома в странах Европы применяют коллекторы. Они преобразуют свет прямо в тепловую энергию. Эти устройства состоят из большого количества стеклянных трубочек, заканчивающихся теплоносителем с малым порогом нагрева. За счет этого тепло вырабатывается при малых количествах солнечного света. Этот метод используется как вспомогательный, так как в ночное время, из-за отсутствия аккумуляторов, эффективность от него отопление практически не получает.

Расчет размеров

Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца. В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект.

Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.

Простой вариант воздушного обогрева дома

Наиболее простой вариант — это создать воздушно солнечное отопление своими руками из металлического профнастила. Расчет материала таков: для создания короба размерами 180х120х15 см понадобится влагостойкая фанера толщиной 1,2 см на боковые стенки и 0,7 см — на заднюю стенку.

По периметру готового короба к задней стенке прикрепляется брус 4х4 см, на который укладывается минеральная вата слоем толщиной 4 см. Полученная после утепления поверхность зашивается профнастилом и окрашивается черной матовой краской с термостойкими характеристиками.

Принцип работы воздушного коллектора

В середине короба прибиваются планки, размер которых соответствует расстоянию от стенки до стекла, которое будет затем установлено. Планки прибиваются в виде лабиринта, чтобы создавалась необходимая циркуляция воздуха. В нижней части боковой стенки прорезается прямоугольное отверстие, через которое осуществляется подача воздуха. Отверстие защищается сеткой или воздушным фильтром. Остекление солнечного коллектора дополняется тщательной герметизацией всех стыков.

С противоположной к отверстию подачи воздуха стороны прорезается еще одно отверстие, в котором устанавливается вентилятор. Когда лучи солнца попадут на профнастил, образуется тепло. Оно затем и будет нагнетаться для отопления помещения. Солнечное отопление своими руками позволяет при температуре +10°С получать около 60°C на выходном отверстии.

Особенности отопления на солнечных элементах

Отопление на основе солнечных коллекторов

Таким образом, в целом отопление солнечной энергией загородного дома организовать можно. Надо только учесть все особенности его использования. Ведь наличие вакуумного компрессора, накопительного бака в доме и батарей, получающих энергию, на крыше подразумевает наличие довольно протяженных коммуникационных линий. Не исключено, что потребуется циркуляционный насос. Для него тоже нужна электроэнергия, поэтому возможна еще и установка дополнительных элементов для обеспечения питания насоса.

Чтобы за отопительной системой не приходилось постоянно следить, ставят блок управления, включающий или отключающий насос в зависимости от показаний температурных датчиков. Причем датчики размещают на выходе коллектора и в накопительном баке. Конструкцию коллектора делают такой, чтобы его обслуживание не отнимало много времени. Вакуумные трубки соединяют с приемниками тепла при помощи медных гильз, чтобы в случае их повреждения можно было быстро провести замену.

Такая отопительная система экологична, поскольку электроэнергия вырабатывается без загрязнения окружающей среды. Поэтому для тех, кто хочет жить в гармонии с природой, этот вариант может показаться самым привлекательным. Это отличный способ организовать экологически чистую отопительную систему в так называемых экопоселениях, становящихся все более популярными.

Но надо понимать, что на данный момент эта технология достаточно новая, дорогостоящая и сложная в плане покупки и размещения оборудования. Возможно, в будущем мы все, по крайней мере, в районах с большим количеством солнечных дней в году, придем к необходимости перехода на подобные системы. Но пока эта технология, как и электромобили, многими рассматривается как что-то оригинальное из далекого будущего. Вроде есть, и в целом заманчиво и интересно, но реально никто не пользуется.

Читайте также:  Как получить разрешение на установку и замену газового котла

Читайте далее:

Отопление дома солнечными коллекторами — принцип работы, виды и особенности выбора

Солнечные коллекторы для отопления — виды и преимущественные характеристики

Как сделать воздушный солнечный коллектор своими рукам

Электрическая батарея отопления — настенные варианты исполнения

Современные системы электроотопления загородного дома

Изготовление плоского солнечного коллектора своими руками

На первом этапе выполняется расчет солнечного коллектора для отопления, исходя из площади помещения. Его габариты также определяются уровнем активности солнца в данном регионе, расположением дома, характеристикой местности.

Корпус коллектора изготавливается из древесины или стекла. Можно использовать старые окна с остеклением. Для создания абсорбера подойдут алюминиевые или медные трубки, свернутый резиновый шланг, стальные плоские батареи. Можно создать коллектор из полипропиленовых труб черного цвета.

На днище корпуса укладывается теплоизоляционный материал в виде пенопласта или минеральной ваты. Далее вся площадь покрывается металлическим листом из тонкой стали или алюминия для усиления эффекта теплоотдачи.

Сверху монтируются трубы змеевика, которые крепятся к металлическому листу с помощью скоб. Его концы выводятся наружу. Поверхность конструкции покрывается ударопрочным закаленным стеклом или прозрачным поликарбонатом, оставляя зазор 10-15 см для хорошего теплообмена. Накопительный бак защищается теплоизолирующим материалом или окрашивается в черный цвет. К нему подключается нагревательный элемент, от которого выполняется разводка труб системы отопления дома.

Как обстоят дела в Европе

Почему же, путешествия по Западной Европе, мы видим (хотя, не так уж и часто) гелиоколлекторы на крышах домов? Причин тому несколько: дороговизна традиционных видов топлива, мягкий климат, большее количество солнечных дней. Не случайно в пасмурной Британии солнечное отопление так же мало распространено, как и у нас. И, главное, в тех странах, где система солнечного отопления — практическая реальность, действуют программы поддержки, до половины стоимости оборудования оплачивает государство. Положа руку на сердце, солнечные коллекторы малопригодны для отопления, в основном их используют для приготовления горячей воды, в солнечную погоду летом реально полностью обеспечивать нужды ГВС. Кстати, в основном на крышах домов можно увидеть солнечные панели, вырабатывающие электричество. Электроэнергию производить выгоднее, а неравномерность генерации — не проблема, ведь в любое время суток центральные энергосети покупают электроэнергию, полученную в частном доме. Причём, оплата идёт по повышенному тарифу. Опять-таки, оборудование почти не требует обслуживания и ремонта. Сегодня можно смело утверждать, что в глобальном масштабе у гелиоэнергетики, хоть она пока и не конкурент традиционной — большое будущее. А вот насчёт перспектив солнечного отопления ситуация неясна. Существующие системы уже исчерпали свой потенциал, новых подходов пока не видно, а стоимость традиционного топлива падает, что снижает привлекательность солярных систем обогрева.

Как обстоят дела в Европе

Тем читателям, кого тема использования энергии солнца для жизнеобеспечения дома живо заинтересовала, рекомендуем критически воспринимать рекламные материалы и обращаться к профессионалам-практикам, желательно имеющими опыт установки и эксплуатации гелиоустановок.