Солнечные конвекторы для отопления дома

Солнечные батареи в отоплении дома

Совершенно нелогичная ценовая политика современных продавцов электричества и газа только подстегнула интерес к альтернативным решениям проблемы энергоснабжения дома. Нынешние домовладельцы уже готовы принять во внимание любую разумную альтернативу традиционным источникам энергии. И в качестве таковой альтернативы на отечественном рынке мелькают не только уже привычные солнечные батареи и ветровые генераторы, но и более экзотичные решения: отопление дома тепловыми генераторами на основе эффекта гниения органики, миниатюрные гидроэнергетические системы и прочие проекты.

Однако энергетическая экзотика так и не смогла выбраться за рамки экспериментальных образцов. А вот энергия солнца и ветра, напротив, «набирает обороты» и уже готова потеснить электричество или газ. И лучшим примером эффективности альтернативной энергетики можно назвать возможность организовать полноценное энергоснабжение дома с помощью солнечных батарей. Причем, если к возможностям «солнечного» электричества отечественная публика уже привыкла, то полноценное отопление солнечными батареями пока воспринимается как высокотехнологичное ноу-хау.

Между тем идея тепловых генераторов на солнечном свете не содержит в себе ничего сложного и невозможного. Общеизвестно, что солнечная батарея является устройством, которое преобразует спровоцированное солнечным светом возбуждение электронов в электроэнергию. Однако практически все знатоки теории фотоэлектричества забывают о тепловом спектре солнечных лучей, способных разогреть пластичный асфальт до жидкой кашицы. И в системах «солнечного» отопления используется именно эта часть спектра. Проще говоря, «солнечное» отопление дома использует не простую батарею, а особое устройство, пронизанное тонкими трубочками по которым циркулирует теплоноситель, собирающий энергию солнечного света.

Использующая этот принцип гелиосистема отопления состоит из солнечной батареи, резервуара с теплоносителем (водой) и системы циркуляции жидкости, которая направляет поток холодной воды к солнечным батареям и регулирует циркуляцию подогретого теплоносителя по трубам отопления и водоснабжения.

И на практике отопление дома солнечными батареями функционирует следующим образом:

— В нижней части расширительного бака установлен заборный патрубок, по которому холодная жидкость перекачивается на «разогрев» в солнечную батарею. После прогрева теплоносителя он возвращается в гидробак и скапливается в его верхней части, поскольку теплая вода имеет меньшую плотность и всегда находится в верхних слоях резервуара. Причем, в случае необходимости к энергии гелионагревателя можно прибавить и мощность обычного электрического водонагревателя, встроенного в резервуар и работающего от «солнечного» электричества.

— К верхней части резервуара с водой прикрепляют патрубок заборной системы, через который выкачивается теплая жидкость, которую можно направить и в водяные радиаторы, и в водопровод.

— После прохождения жидкости по трубопроводам и радиаторам отопительной системы остывший теплоноситель отправляется либо в нижнюю часть резервуара, либо в трубопровод, ведущий к батареям, и весь цикл повторяется сначала.

— Израсходованную воду, растраченную в ванной комнате или на кухне, можно попросту долить в гидробак.

Также стоит упомянуть, что помимо систем отопления с жидкостным теплоносителем существуют и гелионагреватели, работающие с газообразными средами (воздухом), которые функционируют по принципу конвекторов – солнечная энергия накаляет воздух в камере, а вентилятор разносит разогретую среду по всему помещению.

Разумеется, отопление солнечными батареями нуждается в достаточно слаженном управлении, а сама система нуждается в точнейших расчетах всех рабочих параметров. Кроме того, особого подхода требуют даже сами «солнечные» нагреватели, а точнее их позиционирование относительно сторонам света, а равно и сам процесс монтажа панелей. Собственно, процесс монтажа и расчета системы, сопровождаемый преодолением вышеуказанных трудностей, можно назвать, пожалуй, единственным крупным недостатком «солнечных» нагревателей.

А к числу достоинств гелиобатарей можно причислить и высокую автономность подобной энергосистемы, и огромный срок службы систем (до 20 лет) и достаточно низкую себестоимость вырабатываемой энергии. Причем, при должной настройке гелиосистема способна окупить себя за весьма непродолжительный период эксплуатации.

В целом же можно утверждать, что, несмотря на ряд досадных недостатков, отопление дома солнечными батареями, все же, относится к когорте наиболее привлекательных технологических решений, гарантирующих абсолютную независимость от капризов современных торговцев электричеством и газом. И такая независимость, безусловно, стоит всех затраченных на ее обретение средств. Тем более что в условия постоянного повышения тарифов все эти расходы окупятся сторицей уже в самом ближайшем будущем.

Солнечный коллектор – техническое сооружение, преобразующее энергию солнечных лучей в тепловую.

Гелиосистемы, основу которых составляют эти устройства, всё чаще можно встретить сегодня в загородных домах.

Источником тепла при установке такой системы в жилье работает природа, а это означает, что затраты на теплоэнергию для комфортной жизни, в некоторых условиях, практически равны нулю.

Особенности солнечного коллектора как прибора для отопления дома

Солнечный коллектор — это устройство, работающее за счёт поглощения солнечного излучения и передачи его энергии с помощью жидкости-теплоносителя.

Конструкция гелиосистемы состоит из следующих элементов:

• Солнечный абсорбер(панель).
• Резервуар-накопитель.
• Узлы подачи и слива воды.
• Регуляторы и датчики.

Принцип работы заключается в улавливании солнечных лучей панелью и преобразование их в теплоэнергию

. Накопленная энергия воздействует на жидкость-теплоноситель (воду или антифриз). Теплоноситель поступает к резервуару с водой и отдаёт энергию. Запуск системы осуществляется специальным регулятором.

Проходя по контуру теплообмена — системе труб, нагретая жидкость отдаёт тепло в воздух. И за счёт этого отапливает помещение. В резервуаре-накопителе из-за подаваемого тепла происходит запас горячей воды впрок. За счёт системы теплоизоляции нагретая солнцем вода хранится до того момента, когда её необходимо будет использовать.

Для поддержания нужной температуры воды в резервуаре система снабжается специальными датчиками и насосами для принудительной циркуляции. В более простых вариантах циркуляция происходит за счёт естественного самотёка.

Современные гелиосистемы в настоящее время используются как основные и вспомогательные элементы отопительного оборудования. В качестве главного источника тепла гелиосистема может использоваться

исключительно в южных регионах, где солнца достаточно круглый год.

Установка в доме солнечного коллектора позволяет извлечь следующую выгоду:

• Приобретение энергонезависимости.
• Снижение затрат на закупку газа и электричества для отопления и горячего водоснабжения.
• Доступность.
• Долговечность. Срок службы одного коллектора не менее 20-25 лет.
• Отсутствие грязи и отходов.
• Снижение нагрузки на электросеть дома.

У гелиосистем есть и некоторые недостатки:

• Высокая стоимость оборудования. Срок окупаемости системы равен примерно 7-10 годам.
• Зависимость от климатических условий. В некоторых регионах солнечная энергия поступает не регулярно, поэтому система не сможет работать в нужном режиме. В северных регионах КПД солнечного коллектора слишком низкий, и затраты на установку не окупаются.

Виды устройств для обогрева: принципы работы и правила установки

В зависимости от типа абсорбера — солнечной панели, коллекторы делятся на три вида.

Плоский светопоглощающий

Панель этой модели представляет собой плоский алюминиевый ящик с чёрной поверхностью и тепловой изоляцией на нижней части. Поверхность покрыта закалённым стеклом и пропиленгликолем. Он поглощает лучи солнца.

Преимуществом этого вида коллекторов является его низкая стоимость. Недостатком — большая потеря тепла и низкий КПД. Плоский прибор может выйти из строя при понижении температуры воздуха до минус 25 градусов. Эффективность его работы зависит от угла падения солнечных лучей.

Фото 1. Составные части (указаны стрелками) конструкции плоского светопоглощающего солнечного коллектора.

Правила установки

Панель плоского коллектора можно устанавливать на крыше под любым углом, а затем менять его, в зависимости от погоды, для повышения площади поглощения солнечных лучей. Для обеспечения оптимального КПД летом панель устанавливают

под углом 55 градусов, зимой — 35 градусов.

Важно! При монтаже нужно учесть, что на панель не должна падать тень от посторонних предметов выше 20 градусов от нижней кромки. При установке нескольких пластин требования по тени также нужно учесть.

Панель закрепляют на кронштейнах или на дополнительно установленных профилях. Один из вариантов установки — вровень со скатом кровли. В этом случае панели крепятся на обрешётку крыши. Стыки между ними и кровельным материалом заделывают герметиком. Этот вариант установки возможен только на скатных крышах с углом не менее 30 градусов.

Монтаж трубок коллектора предусматривает отверстия в крыше. Места нарушения кровли необходимо заделать герметиком. Трубопроводы можно установить на вертикальной стене, тогда сверлить отверстия в крыше не придётся.

Буферная ёмкость и бак косвенного нагрева устанавливают чаще всего рядом с обычным водонагревателем. Все части системы коллектора соединяются между собой магистральным трубопроводом с резьбовым соединением.

Вакуумный

Устройство с КПД до 85%. Способен работать в любых климатических условиях при наличии солнечных лучей. Состоит из набора трубок, представляющих собой двойные колбы, которые абсорбируют тепло. Во внутренней колбе находится поглотитель из металла и трубка с жидкостью.

Фото 2. Вакуумный солнечный коллектор, установленный на крыше дома. Устройство состоит из множества трубок.

Между двумя колбами расположено свободное пространство, в котором образуется вакуум. За счёт вакуума производится теплоизоляция внутренней колбы. Существует 2 вида вакуумных коллекторов:

1. Прямоточный — где теплоноситель течёт непосредственно в трубки абсорбера.
2. С тепловой трубкой — образует испарения, которые передают тепло через теплоноситель.

Основной недостаток такого коллектора — высокая стоимость и необходимость монтажа электронасоса для принудительной циркуляции.

Правила монтажа

Соблюдение рекомендаций по установке вакуумного коллектора — залог его правильной и эффективной работы. Нельзя использовать для этого вида гелиосистемы оцинкованные или полимерные трубопроводы. Связано это с тем, что в жаркую погоду вода внутри коллектора может нагреться до 300 градусов. для установки вакуумного коллектора используются исключительно медные или стальные трубки. При монтаже следует придерживаться следующих рекомендаций:

• Угол наклона панели коллектора при установке на крыше должен соответствовать географической широте местности.
• На открытых пространствах коллектор устанавливают рядом с объектом, потребляющим его тепло.
• Угол падения солнца для правильной работы должен составлять 90 градусов.
• Следует полностью исключить возможность затенения.

Добиться правильного наклона панели вакуумного коллектора в течение всего года трудно. Поэтому рекомендуется установка мобильных конструкций, когда угол можно менять по необходимости.

В северных регионах вакуумные коллекторы устанавливают практически вертикально, чтобы использовать зимой свет, отражённый от снега.

В этом случае оптимальный вариант — крепление коллектора на стене дома. Низкое крепление позволяет сократить расстояние между панелью и баком-накопителем, что способствует снижению теплопотерь.

Справка. Дополнительный электрический и газовый подогрев устанавливается после полного монтажа вакуумного коллектора. При этом следует исключить параллельное подключение. Добавочные источники тепла должны работать в автономном режиме, на случай недостатка подогрева при помощи солнечных лучей.

Воздушный

Работает за счёт циркуляции нагретого воздуха, который перемешается по системе с помощью вентилятора или естественным путём. При естественном теплообмене горячий воздух отдав тепло опускается вниз, а нагретый поднимется вверх. Это самая простая конструкция, но её мощности не хватает для обогрева дома в холодное время года. Такие конструкции можно использовать для согревания небольших дачных построек в межсезонье.

Воздушный коллектор состоит из следующих деталей:

• Герметичный корпус для размещения в нём действующих компонентов.
• Поглотитель солнечной энергии — серебряная панель внутри корпуса.
• Внешняя изоляция — закалённое стекло для защиты поглотителя.
• Теплоизолирующий материал.

Преимущество воздушного солнечного коллектора состоит в простоте конструкции и отсутствии риска замерзания жидкости и образования течей. Воздушный коллектор. Кроме обогрева дома, может выполнять функцию снижения влажности в помещении. Недостаток — крайне низкий КПД.

Фото 3. Воздушные солнечные коллекторы, расположенные на стене дома. Такой способ размещения наиболее эффективен.

Правила монтажа

Устанавливают воздушный коллектор только на южной стороне дома. Отклонения в сторону востока или запада не должны превышать 40 градусов. Угол наклона — 35-45 градусов. Вертикальный монтаж воздушного коллектора на стене дома наиболее выгоден, так как увеличивает его КПД.

Со стороны расположения панели в стене делают два отверстия, одно над другим, для забора воздуха и его выхода наружу. В нижнем отверстии закрепляют вентилятор, он будет вытягивать воздух из помещения. Через верхнее отверстие в дом будет поступать нагретый воздух.

Внимание! Длина труб-воздуховодов не должна превышать 5 метров. Если предполагается транспортировка тёплого воздуха на большие расстояния, необходимо установка дополнительного вентилятора. Естественная циркуляция воздуха в этом случае будет невозможна.

Коллектор крепят на стену при помощи дюбелей и подсоединяется к трубам воздуховодов. На выходе из воздухоотвода устанавливают обратный клапан, который будет препятствовать проходу воздуха при неработающем вентиляторе ночью или в пасмурную погоду.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается об особенностях отопления и нагрева воды при помощи солнечных коллекторов в зимнее время.

Оцени выгоду перед установкой

Полное обеспечение горячей водой и отоплением с помощью солнечного коллектора возможно только в южных регионах. В северных широтах конструкции могут использоваться только как дополнение к основному отоплению, и это необходимо учитывать, закупая оборудование. В большинстве российских регионов, с их снежными зимами и недостатком солнца гелиосистемы возможно использовать только в весенне-летний период для подогрева воды. Для отопления это практически бесполезная вещь.

Установка обогревателя состоит из радиаторов, фиттингов, проводов или труб, соединяющей системы котла отопления, расширительного бака, циркуляционных насосов, автоматики, терморегуляторов, механизма управления тепла. Исходя из этого выбор элементов системы главное планировать взвешено с технической стороны. Если вы хотите использовать солнечные конвекторы для отопления дома, тогда нужно знать их особенности, преимущества.

Еще много лет назад возможность использования в быту энергии солнца была какой-то нереальностью. Многим тогда казалось, что это фантазия ученых, которые постоянно выдвигают какие-то невозможные теории. Прошло совсем немного времени, и такие идеи больше не кажутся неисполнимыми. Человек все чаще задумывается о том, как максимально полезно воспользоваться солнечной энергией. Производители предложили идеальное решение – солнечные конвекторы для отопления дома.

Солнечные батареи: основная составляющая системы отопления

В мире возникли солнечные коллекторы, с помощью которых можно легко обогреть большую площадь квартиры, находящуюся в многоэтажке. Для успешной установки воздушное солнечное отопление своими руками – устройство специфическое, поэтому пока еще мало есть специалистов, готовых профессионально справиться с подобной задачей. Если использовать некоторые познания в физике, то получится профессиональная и экономичная система для отопления своими руками.

Экономия, правда, будет видна не сразу – ведь цена такого отопительного оборудования в десятки выше других видов систем. Но преимущество в том, что в будущем вам не придется разоряться из-за заоблачных счетов за применяемое топливо. Перед тем как делать систему обогрева своими руками, нужно соблюсти несколько важных требований:

• большое число солнечных дней в период отопления. Если в вашей стране зимы холодные и дождливые, тогда лучше не использовать гелиосистему и выбрать ту, которая потребляет более доступное топливо;
• наличие теплоизоляции дома. Данное требование выдвигается при монтаже всех отопительных устройств. Не нужно отапливать помещение, в котором постоянно холодные стены. Утепление является важным условием для создания продуктивной отопительной системы;
• наличие другого отопительного оборудования. Если в доме уже стоит автономное отопление, то подсоединение к нему солнечного коллектора уменьшит затраты применяемого в раннее монтированном оборудовании топлива. Более того, вы не будете тратить деньги на покупку радиаторов и трубопроводов;
• проверка уровня инсоляции. Данный показатель позволяет узнать, насколько продуктивным будет солнечное отопление. Если уровень маленький, тогда нужно увеличить пространство применяемой солнечной установки.

Если вы устанавливаете солнечное отопление, важно учесть следующие факторы:

• самая высокая степень инсляции наблюдается в середине дня. Хорошо, если коллекторы будут находиться на южной стороне. Если технически это невозможно, то можно направить коллекторы на юго-восток или юго-запад;
• при монтаже коллекторов нужно помнить, что они постоянно должны быть под прямыми лучами света. Не стоит допускать падение тени на плиты коллектора. Ведь только при прямом падении солнечного луча на пространство коллектора поглощается больше число энергии. В некоторых ситуациях плиты устанавливаются под углом, равному географической широте местности;
• рост угла наклона способствует росту эффективности работы установки в зимнее время. Данное действие уменьшает эффективность установки летом. Если не использовать обогрев летом, то такая погрешность допускается. Модификация зависит от производителя. Более того, вы сами можете выбрать те детали, которые нужны для получения эффективного солнечного отопления.

Здесь есть несколько нужных составляющих:

• вакуумный солнечный коллектор;
• насос, с помощью которого теплоноситель передвигается к накопительному такую;
• контроллер. Данная деталь управления следит за правильной работой оборудования;
• емкость для горячей воды. Все зависит от того, какую площадь требуется обогревать, поэтому объем варьируется от 500 до 1000 литров воды;
• пиковый доводчик. Выбор можно сделать в пользу электрического ТЭНа, теплового насоса или другого отопительного источника.

Конструкция солнечной отопительной системы

Солнечная отопительная система может не только обогревать дом. Так как в некоторых регионах наблюдается большое число солнечных дней в году, это позволяет применять такой вид отопления для получения в доме качественной системы горячего водоснабжения, которая будет применяться для бытовых нужд.

Если это учесть, то можно уверенно сказать, что такие солнечные установки будут выигрывать по экономичности, даже несмотря на высокую цену коллектора и вспомогательного оборудования. Кроме отопительных радиаторов и горячего водоснабжения, можно использовать такие вспомогательные элементы, как теплый пол и полотенцесушитель. Но важно учитывать схему их подключения еще до покупки емкости для воды – ведь придется, возможно, приобретать емкость больше, чем задумывалось изначально.

Система работы солнечного коллектора

Плоские коллекторы

Плоские виды системы состоят из прозрачного полотна (закаленное стекло или рифленый поликарбонат), теплоизоляции и соединяющих трубок.

Преимущества плоских моделей:

• доступная цена;
• высокая работоспособность в летнее время;
• функция самостоятельной очистки от снега.

• большие теплопотери, что отражается на продуктивности работы зимой;
• сложность в установке – данный процесс осуществляется только в собранном положении.

Вакуумные коллекторы

Вакуумные коллекторы отопления

Конструкция отдельных деталей вакуумного коллектора напоминает схему работы термоса. Солнечное тепло непринужденно попадает через прозрачную поверхность колбы в медный стержень, который находится внутри. Между слоями трубки создается вакуум. Данная структура способствует удержанию до 96% накопившегося тепла.

Преимущества вакуумных установок:

• высокая температура нагрева;
• стабильная и надежная конструкция;
• простота монтажа;
• хорошие рабочие характеристики летом и зимой;
• незначительные теплопотери.

• высокая стоимость;
• установка выполняется под конкретным углом наклона коллектора;
• после выпавшего снега необходимо очищать систему.

В некоторых странах солнечные коллекторы – основная часть коммуникаций каждого дома. Это касается южных стран и охарактеризовано мягким, солнечным климатом.

YouTube responded with an error: Daily Limit Exceeded. The quota will be reset at m >

«>

Солнечные конвекторы для отопления дома — Портал о стройке

Согласитесь, что наступления холодов многие из нас ждут с опаской. Хорошо, если Ваш дом оборудован по последнему слову техники, и фраза «отопительный сезон» не вызывает у вас никаких негативных ассоциаций. Но в большинстве случаев все устроено немного иначе. Проблемы могут возникнуть совершенно разные: от недобросовестных работников ЖКХ и прогнивших труб до нехватки топлива или отрезанности от центральной отопительной системы, в случае если Вы являетесь обладателем загородного дома. В такой ситуации на помощь может прийти Солнце, а точнее его энергия. Солнечные источники для отопления дома используют уже давно, причем их экономичность и универсальность успешно доказана на практике.

Солнечные панели представляют собой фотоэлементы, чья основная задача заключается в накоплении энергии, которая затем преобразуется в электрический ток. Следовательно, использование батарей на основе таких панелей оправдано лишь в том случае, если в Вашем доме предусмотрено именно электрическое отопление с применением электрообогревателей или системы теплых полов. Отопление загородного дома устройствами, потребляющими энергию солнечного света, предполагает наличие следующего оборудования:

• солнечных панелей на крыше дома;
• обычного преобразователя;
• инвертора – преобразователя постоянного тока в переменный;
• регулятора заряда/разряда;
• аккумулятора;
• механизма отбора мощности;
• электронагревательных приборов.

Использование такой системы позволит Вам экономить в 2 раза больше, чем до ее применения. Дополнительный плюс – накопленную энергию можно будет использовать не только для отопления, но и для других бытовых нужд.

Эффективность солнечной системы отопления

Ключевым фактором, от которого зависит эффективная работа Вашей отопительной системы, является поступающая от солнца энергия. Чем большее количество пасмурных дней предполагает Ваш климат, тем меньше будет пользы от использования солнечных батарей. В такой ситуации возможна установка совмещенного варианта, то есть использование газовых или твердотопливных котлов в качестве резервных источников тепла либо генератора электроэнергии, работающего на жидком топливе. Следует запомнить, что отопление на солнечных батареях не следует рассматривать как единственный источник тепла.

При мощности солнечной панели около 800 Вт электроэнергии хватит лишь на работу небольшого обогревателя, а при 8кВт Вы сможете снабдить теплом несколько средних комнат. Для обогрева загородного дома понадобится панель с мощностью 13,5 кВт. А вот 20 кВт Вам хватит не только на отопление, но и на работу бытовой техники. Существенный минус панелей, способных вырабатывать достаточное количество энергии – это их большая площадь и высокая стоимость.

Немаловажным фактором, влияющим на эффективность обогрева помещения солнечной энергией, является теплоизоляция дома. Небольшой КПД и пасмурная погода являются причинами снижения мощности солнечных источников энергии, а хорошая теплоизоляция поможет сохранить столь нужное в зимнее время тепло. В первую очередь, нужно позаботиться о теплоизоляции крыши, как основного «виновника» большей части энергопотерь, но не стоит забывать об окнах, дверях и стенах. Оптимальный вариант – это спроектировать теплоизоляционные конструкции до начала постройки дома, это поможет Вам сэкономить и время, и деньги. Чтобы производимое тепло расходилось по комнатам равномерно, понадобится правильно спроектированная система вентиляции. А для безопасности стоит предусмотреть электронную систему контроля над отопительными устройствами.

Монтаж солнечных батарей

Перед установкой системы отопления на основе энергии солнца Вы должны убедиться в том, что крыша Вашего загородного дома выдержит нагрузку от устанавливаемых панелей. Чтобы получить максимальное количество солнечной энергии, панели рекомендуют устанавливать на южной стороне крыши, для средних широт угол наклона должен составлять 45° относительно горизонта. Самый выгодный вариант – это использование батарей, которые автоматически перемещаются в зависимости от движения солнца, но их стоимость достаточно велика. Поэтому рекомендуют просто монтировать батареи под углом в 90° относительно того положения солнца, в котором количество поступающей с его лучами энергии максимально. Следует учитывать, что снег, скапливающийся на батареях, заметно снижает количество накапливаемой энергии, поэтому в зимнее время рекомендуют устанавливать панели вертикально во избежание накопления снега. Если же такой возможности нет, то не забывайте как можно чаще очищать панели от загрязнений и снега.

Немаловажным элементом системы фотоэлементов, устанавливаемых на крыше, является конструкция, на которую они крепятся. Она бывает 3-х видов:
• Наклонная. Позволяет устанавливать солнечные панели на крыши с любым скатом.
• Горизонтальная. Предназначена для плоских крыш.
• Свободно-стоящая. Подходит для крыш с поверхностью любого типа.

Также батареи могут быть вмонтированы непосредственно в крышу. С этим сможет справиться любой специалист по установке окон, но подключение самой отопительный системы следует доверить мастеру по отоплению. Выполнение всех требований к монтажу позволит вырабатывать примерно 200-300 кВт электроэнергии в месяц при 18-20 солнечных днях, что должно быть достаточно для семьи из 3-5 человек. Площадь солнечной панели, способной обеспечить Вас таким количеством энергии, составит порядка 20 кв.м. Еще одно немаловажное правило – это отсутствие поблизости высоких деревьев или строительных конструкций, которые могут мешать попаданию солнечного света на установленные панели.

Используя солнечные батареи для отопления дома, Вы получаете не только бесплатный источник энергии, но и независимость от централизованной системы отопления. Вы сами сможете контролировать период отопительного сезона и температуру в помещении. Отапливая дом энергией солнца, Вы делаете огромный вклад в повсеместное использование «зеленой» энергии.

Статью подготовила Абдуллина Регина

В следующем видео показана система солнечного электроснабжения дома:

Source: altenergiya.ru

Читайте также

вакуумный и воздушный тепловой, трубчатый

Экономия отопления – одна из главных забот хозяина частного дома. Для создания системы отопления предлагаются печи с котлами нагревания, электрические, дровяные варианты, но носители обходятся дорого, особенно при значительных площадях строений. Альтернативой традиционным системам может стать коллектор солнечный – устройство, которое при правильном подборе и размещении снимает заботы об отоплении не только дома, но и теплиц, других строений. Рассмотрим разновидности, отличительные особенности и характеристики приборов.

Преимущества и недостатки солнечных коллекторов для отопления

Специалисты выделяют ряд положительных качеств гелиосистем:

1. Автономность горячего водоснабжения в любое время года. Коллектор солнечный исправно поставляет энергию при перебоях, профилактических, ремонтных работах на магистрали.
2. Длительный срок службы. В зависимости от типа модели система работает до 30 лет, срок окупаемости даже дорогого агрегата не превышает 5-6 лет.
3. Экономия достигается отсутствием тарификации на поставку тепла. Ежемесячный расчет не зависит от повышения цены на электроэнергию.
4. Универсальность применения. Солнечный коллектор для отопления дома может одновременно применяться для обогрева теплицы, бассейна, других хозяйственных помещений.
5. Простота монтажа. Система легко встраивается в существующий тип отопления, а при эксплуатации не будет грязи, отходов, как, например, при использовании твердотопливных котлов.

К дополнительным преимуществам относятся: снижение суммарной нагрузки на тепло-, энергосеть строения, оптимизация конструкции под собственные нужды.

Минусы касаются высокой цены оборудования и необходимости тщательного выбора приборов. На эффективность работы влияют не только климатические условия региона, но и особенности ландшафта местности, формы крыши, длина светового дня, прочие показатели.

Совет! При выборе системы с пассивной циркуляцией, производная эффективность невысокая, поэтому для регионов с суровыми зимами, коротким световым днем рекомендуется выбирать принудительные варианты управления.

КПД правильно выбранного коллектора достигает 95%, для средней, северной полосы КПД снижается до 75-80%, но это выше, чем все прочие системы отопления.

Важно! Чтобы произвести правильный расчет солнечного коллектора для отопления, необходимо перемножить величину инсоляции в регионе за год, площадь отапливаемых помещений и КПД – получится годовой показатель. Для поиска дневного берется дневной показатель инсоляции.

Данные по инсоляции региона доступны в специальных таблицах на сайтах метеосводок, геологических организаций города, района или области.

Виды солнечных коллекторов и принцип работы

Солнечным коллектором называется устройство, преобразующее энергию солнца в тепловую.

Различаются приборы по множеству признаков:

• по типу теплоносителя на воздушные и жидкостные, где в качестве жидкости используется вода, антифриз, этиленгликоль, прочие субстанции;
• по конструкции устройства могут быть плоскими и вакуумными.

Для отопления дома применяются любые типы агрегатов, так как принцип работы не меняется и основан на способности материалов поглощать солнечную энергию в любом диапазоне. При потреблении энергии физические свойства материалов проявляются в увеличении скорости движения молекул, нагревании вещества и это тепло затем передается для отопления дома.

В соответствии с конструктивными особенностями солнечные коллекторы бывают:

1. Плоскими. Это системы в виде прямоугольника, выполненные из прочного материала. Внутри корпуса выложена изоляционная прокладка, поверхность которой накрыта пластиной, абсорбирующей тепло. В углубления пластины монтируются медные трубки, передающие теплоноситель. Корпус закрыт оболочкой со свойством поглощения солнечных лучей и защитным стеклом.
2. Вакуумными. Это трубчатые системы, также закрытые специальным корпусом. Внутри вакуумных трубок циркулирует теплоноситель, передающий тепловую энергию теплоносителю наружного контура.

Различаются коллекторы по способу использования носителя тепла:

Рекомендуем к прочтению:

• пассивные системы – это агрегаты, применяемые в конструкции с накопительным баком, используемые для горячего водоснабжения дома без обустройства других инженерных сооружений сети;
• активные системы – агрегаты, где кроме коллектора конструкция дополняется насосом, защитными клапанами и применяется не только для обеспечения горячего водоснабжения, но и отопления дома.

По передаче тепла различаются агрегаты:

1. Косвенного действия, при которых система отопления и водоснабжения дополняется баком-аккумулятором. Этот бак передает тепловую энергию, полученную наружным путем во внутренний контур, то есть отопление, ГВС.
2. Прямого действия или прямоточные, используемые для систем горячего водоснабжения. Транспортировка воды в контуре коллектора происходит за счет разности температур и при помощи дополнительно установленных кранов, клапанов.

Как коллектор работает зимой?

Для систем отопления рекомендуется выбирать вакуумный солнечный коллектор, который лучше подходит для обеспечения бесперебойной подачи тепла в помещения.

Работает гелиосистема следующим образом:

• При поглощении солнечной энергии теплоноситель в контурах трубок испаряется, поднимается вверх и конденсируется в теплообменнике прибора. Происходит передача тепла в теплоноситель внешнего контура. Затем после охлаждения теплоноситель из контура трубок стекает вниз и процесс повторяется.
• Прогретый теплоноситель из наружного контура подается в бак-аккумулятор, откуда полученная тепловая энергия транспортируется до теплоносителя системы ГВС и отопления.
• Движение теплоносителя в наружном контуре осуществляется установкой циркуляционного насоса и автоматической системы управления. В систему входит контроллер, датчики и прочие элементы управления, которые поддерживают установленные параметры работы коллектора.

Для увеличения эффективности, выполнения задач в зимний период, рекомендуется монтировать дублирующие источники энергии. Например, дополнительный агрегат нагрева с применением топлива различных типов или можно решить задачу установкой электрического ТЭНа в бак-аккумулятор. Функциональность дублирующих источников тепла также контролируют приборы автоматики, запуская и отключая агрегаты по мере необходимости.

Как правильно выбирать коллектор?

Профессионалы советуют обращать внимание на следующие факторы:

1. Плоская гелиосистема выгоднее прочих по цене, но не при замене, ремонте элементов. Любая поломка может вывести из строя систему абсорбции, а это увеличит затраты на ремонт. Данный класс оборудования обладает способностью нагревать воду максимум на 40 градусов выше температуры окружающей среды.
2. Вакуумный коллектор намного чувствительнее к внешним агрессивным воздействиям, но при этом замена хрупких трубок не отнимает много времени и денег.
3. В зимний период плоские системы выгоднее, так как забирают энергию с большей площади, чем вакуумные, однако вторые удобнее при обустройстве ТЭНов в бак в качестве косвенного обогревающего элемента. Выбирая вакуумный гелиоприбор нужно смотреть на наличие нескольких колб длиной до 2 м и шириной до 60 мм. Для обеспечения эффективного термогенеза внутри должна быть прямая или U-образная вставка.
4. Воздушные тепловые солнечные коллекторы отличаются предельной простотой конструкции, выдерживают низкие температуры, редко требуют ремонт, но намного слабее прогревают комнаты в доме. Короткие трубки малого диаметра снижают расчетный показатель выработки нагрева, поэтому применяют такие агрегаты в регионах с теплым климатом, длительным световым периодом.
5. Измеряемая в кВт мощность приборов является номинальной. Показатель применим только для измерения количества тепла, производимого в период высшей точки солнечной активности. Для утра и вечера расчет не является актуальным. В ночное время суток используется накопленная за день энергия. Именно она поддерживает уровень тепла в помещениях, поэтому следует учитывать мощность сопрягаемой с коллектором системы и проверить способность длительного сохранения тепла.

Важно! Если в продаже предлагается устройство с низким уровнем энергосбережения, то для морозных зим такие агрегаты не подходят. Также не рекомендуется подбирать водные проводники, которые при агрессивных понижениях температуры попросту замерзнут.

6. Если выбрать вертикальные способы монтажа коллекторов, то обеспечивается автоматический сход снега, но КПД будет снижен.

Самое выгодное размещение коллектора – поворот лицевой стороной на юг, максимально допустимое отклонение от южного направления не должно превышать 30 градусов. Для обеспечения высокой эффективности системы в течение всего года, необходимо рассчитывать угол установки. равный показателю широты местности.

На заметку! Проектирование системы следует поручить профессионалу. Специалист подберет оптимальные варианты конструкций, способ крепления к крыше, произведет замеры и продумает оправданность применения дополнительных каркасов.

Схемы подключения коллекторов

Типичные схемы установки коллекторов приводятся без указания типа оборудования. Важно соблюдать основное правило – гелиосистема должна передавать преобразованную солнечную энергию теплоаккумулятору, в качестве которого может выступать буферная емкость отопления или бойлер ГВС, оборудованные теплообменником для подключения солнечного коллектора.

Для регионов с суровыми зимами, малой продолжительностью светового дня аккумулятор в обязательном порядке оборудуется косвенным нагревательным элементом, иначе в пасмурную погоду и зимой тепла можно и не дождаться. Схема с самотечной транспортировкой жидкости считается более практичной, но для самостоятельного движения теплоносителя охладитель нужно располагать выше, чем нагреватель. Поэтому низ бака размещается на расстоянии минимум 0,5 м выше, чем верхняя точка гелиосистемы.

Если бойлер размещен в верхней части чердака, подойдет схема расположения коллектор на крыше. Трубы следует обернуть теплоизоляционными материалами толщиной до 100 мм, а для снижения гидравлического сопротивления системы применяются трубы большего диаметра.

При системе, в которой коллектор прогревает бойлер косвенного нагрева (в прогревании также участвует и котел), целесообразнее применять насос и установить бойлер в котельной возле котла.

Рекомендуем к прочтению:

Если применяется схема подключения гелиосистемы на буферную теплоаккумулирующую емкость, например, для круглогодичного использования системы и прогрева солнечной энергией всей системы отопления в доме, подойдет такой вариант размещения.

Для существующих систем отопления в доме применяется следующий вариант интеграции оборудования. Таким образом солнечный коллектор подключается на отдельный бак-аккумулятор, менять оборудование не придется.

Для обустройства системы пригодится аварийный клапан повышенного давления, расширительный бак объемом от 0,1 объема контура и автоматический воздухоотводчик. Для предупреждения ухода воды из бойлера нужно смонтировать на холодный трубопровод обратный клапан. Монтаж обязательной автоматики управления циркуляционными насосами приводит к удорожанию проекта, но в противном случае систему придется включать и отключать вручную, например, когда нагрева от солнца нет.

Совет! Если солнечный коллектор используется круглый год, в качестве теплоносителя заливается незамерзайка. Для сезонного применения коллектора в систему закачивается вода, а перед заморозками жидкость нужно слить.

Как сделать солнечный коллектор самостоятельно?

Для изготовления солнечного воздушного обогревателя, который будет работать зимой и летом потребуется:

• рама из деревянных плашек с фанерным дном размером 150х150 см;
• планки с сечением 2х4 см;
• пленки изоляционная и рефлектирующая;
• зачерненный лист металла;
• сетка зачерненная;
• лист поликарбоната с наклеенной УФ-пленкой;
• 2 вентилятора;
• 2 обратных клапана для монтажа на выходе из коллектора.

Как сделать воздушный солнечный коллектор для отопления дома своими руками:

1. Фанерное днище размером 150х150 см раскроить на две части размерами 105х150 см и 45х105 см. Теперь эти части соединить между собой планкой.
2. Выстлать полотно изоляционной пленкой со светоотражающими свойствами. Высверлить в днище снизу 2 дырки размером в 10 см для забора холодного воздуха из дома и 2 отверстия сверху того же диаметра для вывода теплых потоков воздуха из коллектора. В отверстия снизу впоследствии будут вмонтированы вентиляторы для затягивания потоков в коллектор, а на верхние потом установятся обратные клапаны для блокировки движения воздуха при отключенных вентиляторах.
3. Фанерную конструкцию рамы нужно утеплить рефлектирующей и изоляционной пленкой. Это снизит теплопотери коллектора. Лучше всего подходит алюминизированная пленка, которая хорошо отражает тепловые лучи, поступающие от перегретого абсорбера.
4. Абсорбером выступает лист металла, выкрашенный черной краской. К внутренней стороне абсорбера прибить сетку, которая нужна для изменения структуры воздушного потока, создаваемого вентиляторами. Вся конструкция прибивается к раме коллектора. Получается, что втянутый в коллектор холодный воздух из дома будет проходить вдоль сетки, прогреваться и становится однородным по температуре.
5. Присоединить к вентиляторам питание, установить приборы в нижние отверстия. Мощность вентиляторов 14 Вт, этого достаточно для обеспечения поступлений на коллектор от 3 кВт/час.
6. Для снижения теплопотери абсорбер закрывается листом прозрачного поликарбоната. Такие листы уже оклеены пленками для защиты от УФ-излучения.

Выглядит система на крыше следующим образом.

Но изготовленный воздушный коллектор можно установить на стену дома, для чего просверлить 4 отверстия, диаметр которых равен 10 см, затем установить гелиосистему. Это простейший вариант воздушного коллектора, который успешно применяется на практике и изготавливается с минимальными затратами, но есть вариант обустройства конструкции с помощью других подручных средств, например, как на видео ниже.

цены на устройства и реализация системы своими руками

Солнечное отопление

Постоянный рост тарифов и ветхое состояние коммуникаций вынуждают владельцев частных домов активно искать альтернативные способы обогрева. Одним из мощных и неиссякаемых источников является Солнце, ежедневно поставляющее огромное количество киловатт бесплатной энергии. Необходимо установить соответствующее оборудование, и зависимость от поставщиков сетевых ресурсов останется в прошлом.

Солнечная энергия имеется всегда, хоть и зависит от погодных условий или времени суток. Для регионов, где климатические и погодные условия позволяют получать достаточное количество киловатт для обогрева, такой вариант становится оптимальным. Солнечное отопление предоставляет массу возможностей и преимуществ, о которых следует поговорить подробнее.

Устройство и принцип работы

Солнечное отопление частного дома — инновационная технология, о которой пока еще не все имеют четкое представление. Между тем, все возможности для установки и использования соответствующих комплексов имеются практически у любого домовладельца. Необходимость финансовых вложений существует только для приобретения аппаратуры или оборудования, все остальное он получит бесплатно.

Существует два варианта организации солнечного отопления:

1. Солнечные батареи;
2. Солнечные коллекторы.

Использование солнечных батарей — более затратный метод, требующий присутствия большого количества оборудования. Используются фотоэлектрические элементы, расположенные на открытой площадке под нужным углом для максимально перпендикулярного падения солнечных лучей. Они вырабатывают электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях, преобразуется в переменный ток со стандартными параметрами, после чего направляется на отопительные приборы.

Отопление от солнечных батарей в частном доме дает массу дополнительных возможностей. Такой способ имеет значительное преимущество —электрический ток, который вырабатывают солнечные батареи, можно использовать не только на обогрев дома, но и на питание любых приборов, на освещение или иные надобности.

Солнечные батареи для дома для отопления, стоимость которых довольно высока, могут оказаться невыгодны с финансовой точки зрения.

Солнечные коллекторы действуют по другому принципу. Они не вырабатывают, а получают от Солнца тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель в емкостях или трубках. В принципе, коллектором можно считать любую емкость с водой, выставленную на солнце, но имеются специальные конструкции, способные продемонстрировать наибольшую эффективность. Такой вариант системы значительно проще, дешевле и доступен для самостоятельного изготовления.

Полученное тепло сразу реализуется в повышении температуры теплоносителя, который аккумулируется в накопительной емкости, откуда распределяется по отопительным контурам дома. Оптимальным способом обогрева является использование низкотемпературных систем, таких как теплый пол. Они не нуждаются в сильном нагреве, что соответствует возможностям солнечных коллекторов. В ночное время расходуется теплоноситель, нагретый за день.

Для максимальной солнечных коллекторов эффективности необходимо качественно утеплять накопительную емкость.

Преимущества

Основное преимущество состоит в том, что Солнце — постоянный и неиссякаемый источник, стабильный и полностью предсказуемый. В отличие от ветрогенераторов, которые могут простаивать неделями, солнечная энергия подается в заранее известные временные интервалы. Единственным недостатком является возможность пасмурной или холодной погоды, когда эффективность работы батарей и коллекторов падает. Однако, современные конструкции позволяют получать минимальное количество даже в самых сложных условиях, поэтому при правильном расчете никакие неожиданности системе обогрева не угрожают.

Кроме того, нельзя забывать, что солнечная энергия достается совершенно бесплатно. Если при отоплении дома газовыми или электрическими котлами надо приобретать само оборудование и потом постоянно оплачивать энергию или топливо, то солнечная энергия не оплачивается, что значительно изменяет уровень рентабельности аппаратуры и всей системы в целом.

Однако, не следует забывать, что солнечное отопление частного дома, цена и трудозатраты на монтаж которого нередко становятся основной проблемой, выгодно только в регионах с подходящими климатическими и погодными условиями.

Дополнительным преимуществом является высокая ремонтопригодность системы и возможность наращивания ее производительности. В данном вопросе никаких ограничений нет — сколько установлено панелей или коллекторов, столько энергии и будет получено. Если установленный комплект оказался неспособен к эффективному обогреву дома, его всегда можно усилить добавлением нужного количества оборудования. Это удобно при необходимости перестроить или расширить дом, сделать пристройку и т.д. Необходимости покупать новую систему полностью это не возникает.

Виды отопления

Фотоэлектрические элементы не работают исключительно на обогрев, который является частным случаем их использования, тогда как солнечные коллекторы служат только источниками питания отопительных контуров. Поэтому рассмотрим именно коллекторы, обеспечивающие отопление на солнечных батареях, цена которого значительно ниже, чем у фотоэлектрических элементов.

Существует несколько конструкций солнечных коллекторов:

• открытые;
• трубчатые;
• плоские коллекторы.

Эти конструкции обладают разными возможностями и применяются для решения задач, соответствующих их эффективности. Рассмотрим их внимательнее:

Открытые солнечные коллекторы

Открытые конструкции являются наиболее простыми и даже примитивными. Они представляют собой емкости, обычно черные узкие продолговатые пластиковые лотки, наполненные водой. Они ничем не накрыты, вода находится на открытом воздухе (отсюда и название).

Такие конструкции имеют массу недостатков:

• возможность давать положительный эффект только при плюсовых температурах;
• необходим относительно небольшой перепад температур в коллекторе и внешней среде;
• долговечность таких установок низка — как правило, один сезон;
• как следствие вышесказанному — крайне низкий КПД.

Для решения серьезных задач подобные установки использовать невозможно, поэтому они применяются для подогрева воды в открытых или передвижных бассейнах, летнем душе и т.п. однако, есть и достоинства — подобные устройства очень просты. Обогреватель от солнечной батареи легко может быть изготовлен самостоятельно, а в регионах с подходящими климатическими условиями его возможности заметно расширяются.

Трубчатые коллекторные разновидности

Трубчатые вакуумные коллекторы относятся к более серьезным устройствам, способным обогревать жилье или иные помещения. Они состоят из следующих элементов:

• корпус, покрытый черной краской и имеющий форму плоского ящика;
• распределитель (или, как его иногда называют, manifold, манифольд) — трубка с несколькими присоединительными патрубкам по бокам;
• вакуумные трубки, изготовленные из стекла.

Эффективность устройства обеспечивает наличие вакуума, теплопроводность которого практически отсутствует и позволяет исключить потери.

Существует несколько видов трубчатых коллекторов, различающихся по конструкции распределителя и трубок:

1. Коаксиальные трубки прямого нагрева. Подготовка теплоносителя происходит при непосредственном контакте с поглощающей поверхностью
2. Система heat-pipe. Трубки соединяются с распределителем через специальные гнезда и отдают через них нагретый теплоноситель. Конструкция удобна из-за высокой ремонтопригодности.
3. Система U-type. Трубки имеют двойную длину и согнуты пополам. Начало соединено с одним распределителем, а конец — с другим. Такая схема позволяет увеличить время контакта с солнечным теплом, за счет чего повышается эффективность нагрева.
4. Перьевые системы. Представляют собой модификацию системы heat-pipe, накрытую прозрачной пластиной с вакуумом под ней. Дают повышенную эффективность, но имеют высокую цену и низкую ремонтопригодность.

Монтаж трубчатых коллекторов, как правило, производят на кровлю дома.

Плоские закрытые системы

Солнечное отопление дома с помощью плоских систем позволяет получить высокую эффективность при относительно низких затратах. Конструкция базируется на специальной утепленной металлической пластине с поглощающим покрытием, которая называется адсорбер. На пластину зигзагами напаяна трубка с теплоносителем. Лицевая сторона накрыта прозрачной крышкой, из-под которой выкачан воздух. Солнечный обогреватель такого типа способен работать даже при отрицательных температурах. Это позволяет обеспечивать отопление дома солнечными батареями зимой, отзывы пользователей позволяют делать достаточно оптимистичные прогнозы о будущем такого способа обогрева.

Существуют более простые виды плоских коллекторов, где не имеется вакуума. Они менее эффективны, но стоимость и ремонтопригодность значительно выше. Отопление на солнечных батареях плоского типа безвакуумной конструкции обойдется значительно дешевле, а возможность восстановления панелей увеличивает срок их службы.

Выбор солнечного коллектора и его монтаж

Перед домовладельцем, решившим создать солнечное отопление частного дома своими руками, встает задача выбрать наиболее подходящий тип коллектора. Этот вопрос достаточно сложен, но разобраться в нем необходимо.

Открытые коллекторы не подойдут из-за низких возможностей, поэтому о них нет смысла говорить. Обычно выбор производится между трубчатыми и плоскими видами. Первым и самым значимым критерием выбора обычно становится соотношение цены и качества изделий.

Такой подход оправдан, но нельзя не учитывать ремонтопригодность. Так, вакуумные трубки можно менять далеко не во всех видах коллекторов, что делает выбор рискованным. При выходе из строя одной из них у некоторых видов коллекторов придется менять всю панель, что потребует расходов. Вообще, все вакуумные устройства — довольно рискованное приобретение, так как любое механическое воздействие грозит потерей источника тепловой энергии.

Выбрав оптимальный вариант, приступают к монтажу. Для него надо выбрать подходящую площадку, расположенную неподалеку от дома. Это важно, поскольку транспортировка теплоносителя на большие расстояния потребует качественного утепления и установки циркуляционного насоса. Обычно коллекторы устанавливают на крышу, чтобы получить возможность циркуляции самотеком. Единственной проблемой становится расположение скатов относительно положения солнца на небе — иногда приходится устанавливать трекинг-систему для поворота панелей. Это дорого и требует использования гибких трубок, но эффект в результате получается значительно выше.

Схемы подключения к системе отопления

Солнечное отопление своими руками необходимо окончательно реализовать, подключив его к отопительной системе. Оптимальным способом станет использование теплого пола, температура теплоносителя для которого не превышает 55 градусов. Рассмотрим схемы подключения, обеспечивающие обогрев дома солнечной энергией:

С водяным коллектором

Водяные коллекторы непосредственно подключаются к отопительному контуру дома. Существует два варианта присоединения: летний и зимний.

Летний вариант, как правило, используется для подачи нагретой воды в душ или для иных надобностей, поскольку обогрев дома летом не нужен. Схема самая простая — коллектор устанавливается на открытой площадке, вода, нагреваясь, поднимается в накопительный бак, установленный уровнем выше. По мере разбора, емкость пустеет, поэтому в нее постоянно подается подпитка, поступающая в коллектор и получающая в нем тепловую энергию. Этот способ несложен и может быть без проблем реализован своими руками.

Зимний вариант сложнее. Коллектор, установленный на открытой площадке, подает нагретый теплоноситель (рекомендуется использовать антифриз) в змеевик теплообменника. Он представляет собой вертикально установленную емкость со змеевиком внутри. Возникает две петли — в одной циркулирует антифриз (по кругу коллектор-теплообменник), в другой циркулирует теплоноситель (из теплообменника в отопительный контур и обратно). Циркуляцию антифриза необходимо обеспечить с помощью циркуляционного насоса, иначе система работать не будет. Циркуляцию теплоносителя можно организовать как естественным способом, так и принудительно, с помощью насоса. Оптимальный вариант отопительного контура — система теплого пола, позволяющая получить максимальный эффект как в дневное, так и в ночное время суток.

С солнечной батареей

Отопление от солнца своими руками, созданное на базе солнечных батарей, осуществляется путем установки электрического нагревателя. В данном случае фотоэлектрические элементы лишь обеспечивают питание ТЭНов, установленных в электробойлере, не имея непосредственного отношения к отопительному контуру.

Система отопления и солнечные батареи со всем комплексом аппаратуры монтируются отдельно. Способ соединения выбирается произвольно, исходя из особенностей обеих систем. Подключение бойлера, насоса и прочих устройств выполняется обычным способом, никаких специфических требование не имеется.

Советы по эксплуатации

1. Эксплуатация системы солнечного отопления производится в соответствии с конструкцией коллекторов, их количеством и прочими особенностями.
2. Основной задачей для владельца становится поддержание чистоты, своевременное удаление пыли и прочих загрязнений. Это позволяет обеспечить максимальный прием тепловой энергии, повысить эффективность всей системы в целом.
3. Необходимо качественно утеплить все соединительные трубопроводы и накопительную емкость, исключая теплопотери.
4. Рекомендуется всегда держать в запасе одну-две панели, чтобы в случае механического разрушения можно было оперативно произвести замену. Соблюдение этих несложных рекомендаций позволит повысить эффективность системы и обеспечить комфорт и уют в доме.

Рекомендуемое оборудование

Отопление загородного дома солнечными батареями : конвекторами

Совершенно нелогичная ценовая политика современных продавцов электричества и газа только подстегнула интерес к альтернативным решениям проблемы энергоснабжения дома. Нынешние домовладельцы уже готовы принять во внимание любую разумную альтернативу традиционным источникам энергии. И в качестве таковой альтернативы на отечественном рынке мелькают не только уже привычные солнечные батареи и ветровые генераторы, но и более экзотичные решения: отопление дома тепловыми генераторами на основе эффекта гниения органики, миниатюрные гидроэнергетические системы и прочие проекты.

Однако энергетическая экзотика так и не смогла выбраться за рамки экспериментальных образцов. А вот энергия солнца и ветра, напротив, «набирает обороты» и уже готова потеснить электричество или газ. И лучшим примером эффективности альтернативной энергетики можно назвать возможность организовать полноценное энергоснабжение дома с помощью солнечных батарей. Причем, если к возможностям «солнечного» электричества отечественная публика уже привыкла, то полноценное отопление солнечными батареями пока воспринимается как высокотехнологичное ноу-хау.

Между тем идея тепловых генераторов на солнечном свете не содержит в себе ничего сложного и невозможного. Общеизвестно, что солнечная батарея является устройством, которое преобразует спровоцированное солнечным светом возбуждение электронов в электроэнергию. Однако практически все знатоки теории фотоэлектричества забывают о тепловом спектре солнечных лучей, способных разогреть пластичный асфальт до жидкой кашицы. И в системах «солнечного» отопления используется именно эта часть спектра. Проще говоря, «солнечное» отопление дома использует не простую батарею, а особое устройство, пронизанное тонкими трубочками по которым циркулирует теплоноситель, собирающий энергию солнечного света.

Использующая этот принцип гелиосистема отопления состоит из солнечной батареи, резервуара с теплоносителем (водой) и системы циркуляции жидкости, которая направляет поток холодной воды к солнечным батареям и регулирует циркуляцию подогретого теплоносителя по трубам отопления и водоснабжения.

И на практике отопление дома солнечными батареями функционирует следующим образом:

— В нижней части расширительного бака установлен заборный патрубок, по которому холодная жидкость перекачивается на «разогрев» в солнечную батарею. После прогрева теплоносителя он возвращается в гидробак и скапливается в его верхней части, поскольку теплая вода имеет меньшую плотность и всегда находится в верхних слоях резервуара. Причем, в случае необходимости к энергии гелионагревателя можно прибавить и мощность обычного электрического водонагревателя, встроенного в резервуар и работающего от «солнечного» электричества.

— К верхней части резервуара с водой прикрепляют патрубок заборной системы, через который выкачивается теплая жидкость, которую можно направить и в водяные радиаторы, и в водопровод.

— После прохождения жидкости по трубопроводам и радиаторам отопительной системы остывший теплоноситель отправляется либо в нижнюю часть резервуара, либо в трубопровод, ведущий к батареям, и весь цикл повторяется сначала.

— Израсходованную воду, растраченную в ванной комнате или на кухне, можно попросту долить в гидробак.

Также стоит упомянуть, что помимо систем отопления с жидкостным теплоносителем существуют и гелионагреватели, работающие с газообразными средами (воздухом), которые функционируют по принципу конвекторов – солнечная энергия накаляет воздух в камере, а вентилятор разносит разогретую среду по всему помещению.

Разумеется, отопление солнечными батареями нуждается в достаточно слаженном управлении, а сама система нуждается в точнейших расчетах всех рабочих параметров. Кроме того, особого подхода требуют даже сами «солнечные» нагреватели, а точнее их позиционирование относительно сторонам света, а равно и сам процесс монтажа панелей. Собственно, процесс монтажа и расчета системы, сопровождаемый преодолением вышеуказанных трудностей, можно назвать, пожалуй, единственным крупным недостатком «солнечных» нагревателей.

А к числу достоинств гелиобатарей можно причислить и высокую автономность подобной энергосистемы, и огромный срок службы систем (до 20 лет) и достаточно низкую себестоимость вырабатываемой энергии. Причем, при должной настройке гелиосистема способна окупить себя за весьма непродолжительный период эксплуатации.

В целом же можно утверждать, что, несмотря на ряд досадных недостатков, отопление дома солнечными батареями, все же, относится к когорте наиболее привлекательных технологических решений, гарантирующих абсолютную независимость от капризов современных торговцев электричеством и газом. И такая независимость, безусловно, стоит всех затраченных на ее обретение средств. Тем более что в условия постоянного повышения тарифов все эти расходы окупятся сторицей уже в самом ближайшем будущем.

Солнечный коллектор для отопления дома, в чём плюсы подобного обогрева

Солнечный коллектор – техническое сооружение, преобразующее энергию солнечных лучей в тепловую.

Гелиосистемы, основу которых составляют эти устройства, всё чаще можно встретить сегодня в загородных домах.

Источником тепла при установке такой системы в жилье работает природа, а это означает, что затраты на теплоэнергию для комфортной жизни, в некоторых условиях, практически равны нулю.

Facebook

Twitter

Google+

Vkontakte

Odnoklassniki

Особенности солнечного коллектора как прибора для отопления дома

Солнечный коллектор — это устройство, работающее за счёт поглощения солнечного излучения и передачи его энергии с помощью жидкости-теплоносителя.

Конструкция гелиосистемы состоит из следующих элементов:

• Солнечный абсорбер(панель).
• Резервуар-накопитель.
• Узлы подачи и слива воды.
• Регуляторы и датчики.

Принцип работы заключается в улавливании солнечных лучей панелью и преобразование их в теплоэнергию. Накопленная энергия воздействует на жидкость-теплоноситель (воду или антифриз). Теплоноситель поступает к резервуару с водой и отдаёт энергию. Запуск системы осуществляется специальным регулятором.

Проходя по контуру теплообмена — системе труб, нагретая жидкость отдаёт тепло в воздух. И за счёт этого отапливает помещение. В резервуаре-накопителе из-за подаваемого тепла происходит запас горячей воды впрок. За счёт системы теплоизоляции нагретая солнцем вода хранится до того момента, когда её необходимо будет использовать.

Для поддержания нужной температуры воды в резервуаре система снабжается специальными датчиками и насосами для принудительной циркуляции. В более простых вариантах циркуляция происходит за счёт естественного самотёка.

Современные гелиосистемы в настоящее время используются как основные и вспомогательные элементы отопительного оборудования. В качестве главного источника тепла гелиосистема может использоваться исключительно в южных регионах, где солнца достаточно круглый год.

Солнечное отопление частного дома: варианты и схемы устройства

Экология потребления.Усадьба:Большую часть года мы вынуждены тратить деньги на отопление своих домов. В такой ситуации любая помощь будет не лишней. Энергия солнца подходит для этих целей как нельзя лучше: абсолютно экологически чистая и бесплатная.

Большую часть года мы вынуждены тратить деньги на отопление своих домов. В такой ситуации любая помощь будет не лишней. Энергия солнца подходит для этих целей как нельзя лучше: абсолютно экологически чистая и бесплатная. Современные технологии позволяют осуществлять солнечное отопление частного дома не только в южных районах, но и в условиях средней полосы.

Что могут предложить современные технологии

В среднем 1 м2 поверхности земли получает 161 Вт солнечной энергии в час. Разумеется, на экваторе этот показатель будет во много раз выше чем в Заполярье. Кроме того, плотность солнечного излучения зависит от времени года. В Московской области интенсивность солнечного излучения в декабре-январе отличается от мая-июля более чем в пять раз. Однако современные системы настолько эффективны, что способны работать практически всюду на земле.

Современные гелиосистемы способны эффективно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С 

Задача использования энергии солнечной радиации с максимальным КПД решается двумя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные фотоэлектрические батареи.

Солнечные батареи вначале преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, затем передают через специальную систему потребителям, например электрокотлу.

Тепловые коллекторы нагреваясь под действием солнечных лучей нагревают теплоноситель систем отопления и горячего водоснабжения.

Тепловые коллекторы бывают нескольких видов, в числе которых открытые и закрытые системы, плоские и сферические конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и многие другие варианты.

Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов используется для нагревания горячей воды или теплоносителя системы отопления.

Несмотря на явный прогресс в разработке решений по собиранию, аккумулированию и использованию солнечной энергии, существуют достоинства и недостатки.

Эффективность солнечного отопления в наших широтах довольно низка, что объясняется недостаточным количеством солнечных дней для регулярной работы системы

Плюсы и минусы от использования энергии солнца

Самым очевидным плюсом использования энергии солнца является ее общедоступность. На самом деле даже в самую хмурую и облачную погоду солнечная энергия может быть собрана и использована.

Второй плюс — это нулевые выбросы. По сути, это самый экологически чистый и естественный вид энергии. Солнечные батареи и коллекторы не производят шума. В большинстве случаев устанавливаются на крышах зданий, не занимая полезную площадь загородного участка.

Недостатки, связанные с использованием энергии солнца, заключаются в непостоянстве освещенности. В темное время суток становится нечего собирать, ситуация усугубляется тем, что пик отопительного сезона приходится на самые короткие световые дни в году.

Существенный недостаток отопления, основанного на применении солнечных коллекторов, заключается в отсутствии возможности накапливать тепловую энергию. В схему включен только расширительный бак

Необходимо следить за оптической чистотой панелей, незначительное загрязнение резко снижает КПД.

Кроме того, нельзя сказать, что эксплуатация системы на солнечной энергии обходится полностью бесплатно, существуют постоянные затраты на амортизацию оборудования, работу циркуляционного насоса и управляющей электроники.

Открытые солнечные коллекторы

Открытый солнечный коллектор представляет собой незащищенную от внешних воздействий систему трубок, по которым циркулирует нагреваемый непосредственно солнцем теплоноситель. В качестве теплоносителя применяется вода, газ, воздух, антифриз. Трубки либо закрепляются на несущей панели в виде змеевика, либо присоединяются параллельными рядами к выходному патрубку.

Солнечные коллекторы открытого типа не способны справиться с отоплением частного дома. Из-за отсутствия изоляции теплоноситель быстро остывает. Их используют в летнее время в основном для нагрева воды в душевых или бассейнах

У открытых коллекторов нет обычно никакой изоляции. Конструкция очень простая, поэтому имеет невысокую стоимость и часто изготавливается самостоятельно.

Ввиду отсутствия изоляции практически не сохраняют полученную от солнца энергию, отличаются низким КПД.  Применяются их преимущественно в летний период для подогрева воды в бассейнах или летних душевых. Устанавливаются в солнечных и теплых регионах, при небольших перепадах температуры окружающего воздуха и подогреваемой воды. Хорошо работают только в солнечную, безветренную погоду.

Самый простой солнечный коллектор с теплоприемником, сделанным из бухты полимерных труб, обеспечит поставку подогретой воды на даче для полива и бытовых нужд

Трубчатые солнечные коллекторы

Трубчатые солнечные коллекторы собираются из отдельных трубок, по которым курсирует вода, газ или пар. Это одна из разновидностей гелиосистем открытого типа. Однако теплоноситель уже намного лучше защищен от внешнего негатива. Особенно в вакуумных установках, устроенных по принципу термосов.

Каждая трубка подключается к системе отдельно, параллельно друг другу. При выходе из строя одной трубки ее легко поменять на новую. Вся конструкция может собираться непосредственно на кровле здания, что значительно облегчает монтаж.

Трубчатый коллектор имеет модульную структуру. Основным элементом является вакуумная трубка, количество трубок варьируется от 18 до 30, что позволяет точно подобрать мощность системы

Веский плюс трубчатых солнечных коллекторов заключается в цилиндрической форме основных элементов, благодаря которым солнечное излучение улавливается круглый световой день без применения дорогостоящих систем слежения за передвижением светила.

Специальное многослойное покрытие создает своего рода оптическую ловушку для солнечных лучей. На схеме частично показана внешняя стенка вакуумной колбы отражающая лучи на стенки внутренней колбы

По конструкции трубок различают перьевые и коаксиальные солнечные коллекторы.

Коаксиальная трубка представляет собой сосуд Дьаюра или всем знакомый термос. Изготовлены из двух колб между которыми откачан воздух. На внутреннюю поверхность внутренней колбы нанесено высокоселективное покрытие эффективно поглощающее солнечную энергию.

При цилиндрической форме трубки солнечные лучи всегда падают перпендикулярно поверхности

Тепловая энергия от внутреннего селективного слоя передается тепловой трубке или внутреннему теплообменнику из алюминиевых пластин. На этом этапе происходят нежелательные теплопотери.

Перьевая трубка представляет собой стеклянный цилиндр со вставленным внутрь перьевым абсорбером.

Свое название система получила от перьевого абсорбера, который плотно обхватывает тепловой канал из теплопроводящего металла

Для хорошей теплоизоляции из трубки откачан воздух. Передача тепла от абсорбера происходит без потерь, поэтому КПД перьевых трубок выше.

По способу передачи тепла есть две системы: прямоточные и с термотрубкой (heat pipe).

Термотрубка представляет собой запаянную емкость с легкоиспаряющейся жидкостью.

Поскольку легкоиспаряющаяся жидкость естественным образом стекает на дно термотрубки, минимальный угол наклона составляет 20°

Внутри термотрубки находится легкоиспаряющаяся жидкость, которая воспринимает тепло от внутренней стенки колбы или от перьевого абсорбера. Под действием температуры жидкость закипает и в виде пара поднимается вверх. После того как тепло отдано теплоносителю отопления или горячего водоснабжения, пар конденсируется в жидкость и стекает вниз.

В качестве легкоиспаряющейся жидкости часто применяется вода при низком давлении.

В прямоточной системе используется U-образная трубка, по которой циркулирует вода или теплоноситель системы отопления.

Одна половина U-образной трубки предназначена для холодного теплоносителя, вторая отводит нагретый. При нагреве теплоноситель расширяется и поступает в накопительный бак, обеспечивая естественную циркуляцию. Как и в случае систем с термотрубкой, минимальный угол наклона должен составлять не менее 20⁰.

При прямоточном подключении давление в системе не может быть высоким, так как внутри колбы технический вакуум

Прямоточные системы более эффективны так как сразу нагревают теплоноситель.

Если системы солнечных коллекторов запланированы к использованию круглый год, то в них закачивается специальные антифризы.

Плюсы и недостатки трубчатых коллекторов

Применение трубчатых солнечных коллекторов имеет ряд достоинств и недостатков. Конструкция трубчатого солнечного коллектора состоит из одинаковых элементов, которые относительно легко заменить.

Достоинства:

• низкие теплопотери;
• способность работать при температуре до -30⁰С;
• эффективная производительность в течение всего светового дня;
• хорошая работоспособность в областях с умеренным и холодным климатом;
• низкая парусность, обоснованная способностью трубчатых систем пропускать сквозь себя воздушные массы;
• возможность производства высокой температуры теплоносителя.

Конструктивно трубчатая конструкция имеет ограниченную апертурную поверхность. Обладает следующими недостатками:

• не способна к самоочистке от снега, льда, инея;
• высокая стоимость.

Несмотря на первоначально высокую стоимость, трубчатые коллекторы быстрее окупаются. Имеют большой срок эксплуатации.

Трубчатые коллекторы относятся к гелиоустановкам открытого типа, потому не подходят для круглогодичного использования в системах отопления

Плоские закрытые солнечные коллекторы

Плоский коллектор состоит из алюминиевого каркаса, специального поглощающего слоя – абсорбера, прозрачного покрытия, трубопровода и утеплителя.

В качестве абсорбера применяют зачерненную листовую медь, отличающуюся идеальной для создания гелиосистем теплопроводностью. При поглощении солнечной энергии абсорбером происходит передача полученной им солнечной энергии теплоносителю, циркулирующему по примыкающей к абсорберу системе трубок.

С наружной стороны закрытая панель защищена прозрачным покрытием. Оно изготовлено из противоударного закаленного стекла, имеющего полосу пропускания 0,4-1,8мкм. На такой диапазон приходится максимум солнечного излучения. Противоударное стекло служит хорошей защитой от града. С тыльной стороны вся панель надежно утеплена.

Плоские солнечные коллекторы отличаются максимальной производительностью и простой конструкцией. КПД их увеличен за счет применения абсорбера. Они способны улавливать рассеянное и прямое солнечное излучение

В перечне преимуществ закрытых плоских панелей числятся:

• простота конструкции;
• хорошая производительность в регионах с теплым климатом;
• возможность установки под любым углом при наличии приспособлений для изменения угла наклона;
• способность самоочищаться от снега и инея;
• низкая цена.

Плоские солнечные коллекторы особенно выгодны, если их применение запланировано еще на стадии проектирования. Срок службы у качественных изделий составляет 50 лет.

К недостаткам можно отнести:

• высокие теплопотери;
• большой вес;
• высокая парусность при расположении панелей под углом к горизонту;
• ограничения в производительности при перепадах температуры более 40°С.

Сфера применения закрытых коллекторов значительно шире, чем гелиоустановок открытого типа. Летом они способны полностью удовлетворить потребность в горячей воде. В прохладные дни, не включенные коммунальщиками в отопительный период, они могут поработать вместо газовых и электрообогревателей.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Самым главным показателем солнечного коллектора является КПД. Полезная производительность разных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы значительно дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать эффективность применения разных систем в зависимости от разницы температуры

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров показывающих эффективность и мощность прибора.

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

• коэффициент адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
• коэффициент эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
• общая и апертурная площадь;
• КПД.

Апертурная площадь – это рабочая площадь солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Способы подключения к системе отопления

Поскольку устройства на солнечной энергии не могут обеспечить стабильное и круглосуточное снабжение энергией, необходима система устойчивая к этим недостаткам.

Для средней полосы России солнечные устройства не могут гарантировать стабильный приток энергии, поэтому используются как дополнительная система. Интегрирование в существующую систему отопления и горячего водоснабжения отличается для солнечного коллектора и солнечной батареи.

Схема подключении теплового коллектора

В зависимости от целей использования теплового коллектора применяются разные системы подключения. Вариантов может быть несколько:

1. Летний вариант для горячего водоснабжения
2. Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения

Летний вариант наиболее простой и может обходится даже без циркуляционного насоса, используя естественную циркуляцию воды.

Вода нагревается в солнечном коллекторе и за счет теплового расширения поступает в бак-аккумулятор или бойлер. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.

Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру циркулирует специальный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке

Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор.

Чтобы вода оставалась как можно дольше горячей бак необходимо тщательно утеплить.

Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.

Чтобы ночью коллектор не превратился в радиатор охлаждения необходимо прекращать циркуляцию воды принудительно

По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.

Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй — на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора. Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе.

В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.

Схема подключения солнечной батареи

Было бы заманчиво применить схожую схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.

При снижении мощности электрического тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети

С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.

Увы, наши электросети не приспособлены для получения энергии, могут работать только в одном направлении от источника к потребителю. По этой причине вы не сможете продавать добытую электроэнергию или хотя бы заставить счетчик крутиться в обратную сторону.

Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.

Как посчитать необходимую мощность коллектора

При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.

Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.

Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:

• обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
• обеспечение отопительной системы не более 30%.

Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м2 земли называется инсоляцией. Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.

Пример расчета:

Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная — 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928м2

КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86кВт*ч

Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д. опубликовано econet.ru