Солнечный обогреватель для дома


Солнечные батареи все чаще применяются не только для получения электричества или подзарядки бытовой техники. Все чаще их устанавливают и в обогревательных контурах домашнего отопления. А поскольку для частного дома расходы на отопление составляют львиную долю всех затрат, то такое использование солнечного света позволяет значительно сэкономить привычные энергоисточники. Именно поэтому обогрев солнечными батареями становится все более популярными среди владельцев коттеджей.

Виды отопительных систем на солнечной энергии

Существует два метода обогрева дома при помощи солнечной энергии. В первом варианте используются солнечные коллекторы, во втором – солнечные батареи.

Системы с коллекторами

В этом случае нагрев рабочей жидкости отопительного контура осуществляют именно коллекторы. Разогретая коллекторами жидкость проходит через теплообменные баки и подается в контуры отопления (радиаторные батареи, «теплые полы» и т.д.). К бакам в качестве дополнительного, дублирующего, энергоисточника подключается обыкновенный котел. Он необходим для поддержания заданной температуры в плохую погоду. Кроме того, в системе с солнечным коллектором устанавливаются дополнительные датчики температуры, циркуляционные насосы и управляющая автоматика.


система отопления с солнечным коллектором

Системы с фотобатареями

В этом случае принцип работы систем для обогрева помещения несколько иной. Солнечные батареи производят электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторных батареях (нередко солнечную электроэнергию предварительно пропускают через дополнительный инвертор). Для защиты аккумуляторов от выходов из строя и для регулирования распределения энергии используют так называемые контроллеры заряда.

С клемм аккумуляторов электроток поступает в инвертор, где и преобразуется из постоянного в переменный. Полученный переменный ток полностью соответствует стандартам современных бытовых электросетей и подается на нагревательные элементы теплового бака или котла. Разогретая ими до нужной температуры вода и используется для отопления. Уровень нагрева регулируется автоматически, при помощи термостатов. Они сразу же срабатывают, если температура воды опускается ниже заданной величины.

Таким образом, происходит не прямой нагрев рабочей жидкости солнечной энергией, а как бы косвенный, поскольку вначале вырабатывается электричество, которое и используется для прогрева. Подобная система, в отличие от коллекторной, более стабильна. Она позволяет не только запасать необходимую энергию для обогрева дома, но и использовать ее более равномерно.

солнечные батареи на крыше дома


Преимущества и особенности установки

Выгоды этого подхода очевидны:

  • независимость от погодных условий, поскольку современные фотобатареи высокоэффективны даже при сильных морозах;
  • простота эксплуатации, солнечные обогреватели нуждаются только в периодической очистке рабочей поверхности от снега;
  • возможность аккумулирования электроэнергии для планомерного расходования;
  • полная автоматизация отопительных контуров, при понижении температуры срабатывают термостаты и система сам увеличивает интенсивность обогрева;
  • значительная экономия «классических» источников тепла (газа, электроэнергии и т.д.).

Для обеспечения наибольшей производительности всей системы устанавливать батареи надо параллельными рядами, на кровле дома, обязательно с учетом географического (а также сезонного) положения солнца. Это необходимо, поскольку на поверхности гелиопанелей должно попадать как можно больше солнечных лучей. Количество же таких батарей определяется исходя из энергопотребления конкретного здания. Причем размещать ряды нужно таким образом, чтобы они не затеняли друг друга.

Самостоятельное обустройство


Обогреватели на солнечных батареях особенно оправдывают себя в условиях постоянных перебоев с электроэнергией, лимитированного электроснабжения или значительных сложностей с проведением электрокоммуникаций. А с учетом довольно высокой стоимости готовых комплектов многие владельцы коттеджей стремятся наладить солнечное отопление самостоятельно. Это вполне возможно, но для полноценного обустройства такой системы требуется целый ряд дополнительного оборудования.

Прежде всего это – аккумуляторные батареи для накапливания заряда, зарядные контроллеры и инверторы для преобразования электротока. И, разумеется, сами солнечные батареи. К выбору всех этих элементов стоит отнестись максимально ответственно. И обязательно сделать точные расчеты энергопотребления отопительного контура, чтобы определить нужную производительность. Только в этом случае сделанная своими руками гелиосистема оправдает ожидания и вложенные затраты.


Более того, нужно помнить, что эффективность работы таких установок сильно зависит от используемых приборов отопления. Например, солнечные обогреватели лучше всего зарекомендовали себя в сочетании с «теплыми полами», поскольку эти контуры более равномерно и бережно распределяют тепловую энергию, чем привычные радиаторные батареи.

solarb.ru

Разновидности использования солнечной энергии

Лучи света – это, по своей сути, даровая энергия, тогда почему ее использование не поставлено на поток?

Для того чтобы разобраться в этом, рассмотрим трудности с которыми придется столкнуться при использовании солнечной энергии в том или ином виде.

Самым распространенным видом преобразования энергии солнца является использование кремниевых пластин для превращения ее в электрический ток.

Впервые масштабно это применилось в бухгалтерских калькуляторах. Они подзаряжали небольшую аккумуляторную батарею, которой хватало для работы портативной ЭВМ.

Кремниевые пластины работают по принципу П-Н перехода.

Не вдаваясь в подробности физических процессов, опишем лишь, что солнечные лучи катализируют процесс перехода заряженных электронов между слоями и тем самым возникает электрический ток.

По причине низкой эффективности таких солнечных элементов и дороговизны сопутствующих микропроцессорных устройств, данный вид получения энергии не получил широкого распространения. Доля солнечной энергетики менее 10 процентов.


Вторым методом получения энергии является прямое получение солнечного тепла. Устройство, которое непосредственно отвечает за процесс преобразования и аккумулирования тепла, называется солнечным коллектором. Коллекторы конструктивно намного проще и дешевле электрической энергии, но сохраняют тепло намного сложнее нежели электрическую энергию.

Процесс нагрева теплоносителя до нужной температуры происходит за счет специальных трубок-радиаторов. По своей сути он схож с обычным тепловым радиатором в квартире, но только он работает наоборот.

Принцип работы солнечного коллектора

Различают два типа солнечного коллектора, и принадлежность их к тому или иному типу зависит от применяемого теплоносителя.

Первый вид использует в качестве рабочей материи воздух. Нагреваясь на солнце, решетки нагревают холодный воздух, который поступает снизу через специальный патрубок. Нагреваясь, воздух расширяется и поднимается выше.

Пройдя сквозь весь коллектор, выходит нагретым до заданной температуры через верхний патрубок. Далее циркулируя по комнате, охлаждается и опускается на уровень пола. В нижнем слое он снова попадает в коллектор, и цикл замыкается.

Данный вид не получил большого распространения, по нескольким причинам:

  • малый коэффициент полезного действия;
  • эффективно работает только днем;
  • требует больших габаритов коллектора для достижения приемлемой мощности нагрева.

Для того чтобы повысить КПД коллектора, в качестве теплоносителя начали использовать воду. Данный теплоноситель, циркулируя внутри коллектора, нагревается и попадет по трубопроводу в любое место в квартире. Также может применяться для нагрева воды в системе водоснабжения.

Для эффективного и быстрого нагревания, нагревательные пластины коллектора окрашиваются в черный цвет или же специальным полимерным веществом. Окраска должна быть такой, чтобы максимально поглощать солнечные лучи.

Подобным принципом работает летний душ, который многие устанавливают на даче. В качестве коллектора служит бак с водой, окрашенный в черный цвет. В течение дня он нагревается и это дает возможность без особых затрат принять теплый душ.

Устройство воздушного коллектора

Коллектор состоит из каркаса, стального профиля в форме волны и защитного стекла. Корпус воздушного коллектора работающего на энергии солнца изготавливают обычно прямоугольной формы (стандартные размеры составляют два метра в ширину и два метра двадцать сантиметров в длину).
Нагревательные элементы имеют форму волны, так как это позволяет увеличить рабочую площадь, которая поглощает солнечную энергию.

К тому же, это дает возможность увеличить длину пути, проходящего воздуха, что дает некоторое увеличение мощности установки. Защитное стекло позволяет уменьшить потери рассеиваемой энергии и отгораживает систему от воздействия внешней среды.


Таким образом, можно подвести итог воздушного обогревателя на солнечной энергии. Конструкция очень простая, если не сказать примитивная, что позволяет вполне спокойно изготовить ее своими руками. В качестве корпуса подойдет старая люстра с трубчатыми люминесцентными лампами. Из нее удаляется все лишнее.

Понадобиться только стальной корпус. Далее герметизируем все технологические отверстия, утепляем. Окрашиваем в матовый черный цвет.

Изготовить поглотитель солнечных лучей можно из профильного листа с большой волной или из сэндвич-панели с предварительно удаленным утеплителем. Стекло клеится при помощи силиконового клея. В нижнюю и верхнюю части корпуса устанавливаются патрубки для подвода холодного и отвода теплого воздуха.

Устройство водяного коллектора

Конструктивно водяной коллектор похож на воздушный солнечный обогреватель, за исключением того, что теплоприемник изготавливается из специальных труб с ребрами жесткости, которые увеличивают площадь принимаемого тела.

Такой коллектор изготовить намного сложнее. Рассмотрим в разрезе солнечный коллектор, который изготавливается в промышленном варианте. Состоит он из четырех основных частей:

  • кофр – в нем находятся все элементы нагревателя (корпус устройства);
  • абсорбер — элемент, принимающий тепловою энергию солнца, и передающий его теплоносителю;
  • теплоизолирующий слой – предотвращает, потери накопленной тепловой энергии;
  • теплоноситель.

Такое устройство имеет хорошие технические характеристики, при размере кофра два на два метра, он способен за 15 минут нагреть три литра теплоносителя до температуры в 100-150 градусов. Это означает, что на выходе будет насыщенный пар. Впечатляет, не правда ли?

Такая эффективность достигается за счет нанесения на абсорбер специального вещества, называемого у специалистов селективным покрытием. Оно имеет синеватый оттенок, хотя казалось бы, должна быть черного цвета. У черного цвета есть свой предел поглощения. В отличие от краски такое покрытие имеет коэффициент поглощения близкий к максимальному значению, то есть 95%.

Область применения плоских коллекторов

Устанавливают такие устройства на крыши частных домов. Этим достигается максимальная экономия места, и устройство ничто не затеняет. Защитный кофр надежно защищает от осадков, внутренние узлы устройства такой конвектор используется для отопления внутреннего пространства жилых помещений, а также для нагрева горячего водоснабжения. Устанавливать можно несколько таких устройств соединенных параллельно, что увеличивает приведенную мощность.

Несмотря на такие достоинства, как полная энергетическая независимость и использования бесплатного возобновляемого вида энергии, у него есть серьезные недостатки. Самым главным из них является полная зависимость от интенсивности солнечного излучения. Если погода пасмурная, что часто бывает в зимнее время, то тепла ждать не стоит, такой же эффект будет и в ночное время суток.


На параметр мощности влияет и широта использования устройства. Солнце имеет свойство на разных широтах иметь различные углы освещения, чем ниже от горизонта оно находится, тем менее интенсивно оно светит.

Тем не менее, данный вид возобновляемой энергии является одним из перспективных, так как ветровая энергетика крайне наукоемкая, а использование энергии отливов имеет узкую специализацию.

uteplenievdome.ru

Мнения людей

_21-100«Для меня установка солнечных фотоэлементов была суровой необходимостью. Поскольку частный дом построен достаточно далеко от основной ЛЭП, пришлось бы ставить столбы за свои деньги. С подключением выходило ненамного дешевле комплекта батарей со всем допоборудованием. Плюс потом за электричество регулярно платить. Так что альтернативный источник энергии оказался оптимальным вариантом».

Вадим Климов, Казань.


_21-100«В наших северных широтах отопление дома или дачи на солнечных батареях – скорее баловство, чем реальная возможность заменить платные энергоносители бесплатными. Кроме них нужны дополнительные источники тепла, работающие на старом добром электричестве от сети или хотя бы от генератора. Получается схема с двойным вложением средств и сильно растянутой во времени окупаемостью».

Евгений Николаевич, Санкт-Петербург.

sl07-100«Согласен с предыдущим отзывом. У меня стоят такие батареи уже три года. В сезон они оправдывают свое применение процентов на 30. То есть экономия именно на отоплении составляет только треть. Ноябрь-декабрь вообще практически полностью вылетают из-за пасмурной погоды, так что вклад фотоэлементов становится минимальным. В это время положение спасает лишь газовый котел».

Георгий, Екатеринбург.

_21-100«Там, где нет электричества, а его подведение сопряжено со всякими трудностями, от таких батарей есть толк. В нашем поселке за подключение к линии просили по 800$, плюс самому бегать за всеми разрешениями, справками и проектами. Пришлось ставить солнечные батареи и дополнительно генератор. По деньгам, конечно, вышло дороже. Зато никому ничего не должен, зимой тепло, горячая вода и все прочие блага цивилизации – без всяких оплат».

Евгений Трофимов, Москва.

_21-100«Для нас вопрос покупки солнечных систем даже не стоял – без них не получилось бы более-менее экономичного обогрева. Только с мужем долго не могли решить: выбрать готовый комплект или скомпоновать его самостоятельно. Остановились на первом варианте, но зима показала, что придется добавлять еще несколько панелей – мощности маловато. Будем надеяться, что лет через 8-10 окупятся».

Римма, Ростов.

Плюсы и минусы

Отопление с помощью солнечных батарей, несомненно, имеет множество плюсов:

1. После покупки и установки затраты на энергоносители для обогрева дома снижаются до минимума. С учетом высоких расценок на электричество это дает неплохую экономию.

2. Остатки неизрасходованной энергии можно применять в других целях, например, использовать для освещения.

3. Надежность оборудования и долговечность, составляющая 25-40 лет.

Но и без недостатков, судя по отзывам, дело не обходится. Независимо от того, какой будет средняя стоимость комплекта батарей, фотоэлементы в наших широтах не могут давать больше 120-150 Вт/м2. Именно столько требуется на обогрев каждого квадратного метра жилплощади, но круглосуточно, а не только в дневное время.

В любом случае сперва придется сделать расчет требуемой мощности системы отопления, а потом выбрать место, где разместить пластины общей площадью в несколько десятков кв. м. Вакуумные коллекторы этих недостатков лишены, но и стоимость их существенно выше.

В каких случаях оправдан солнечный обогрев?

Применять солнечные батареи для отопления дома целесообразно там, где сложно или слишком дорого использовать другие энергоносители. Частный дом в необустроенном поселке или загородная дача с минимумом коммуникаций – тот случай, когда работа альтернативных источников питания может разгрузить сеть и обеспечить помещения необходимым теплом.

Но не стоит забывать, что без достаточной инсоляции такие системы неэффективны. В районах, где количество ясных дней в течение месяца меньше 20, лучше выбрать солнечный коллектор. Хотя по отзывам, полностью заменять традиционный обогрев такими элементами довольно рискованно. Надежнее будет предусмотреть «план Б», то есть выбрать и включить в схему котел с дополнительным источником питания, чтобы частный дом не остался вовсе без отопления.

Производитель Марка Тип Мощность, Вт Цена, рубли
Солнечная Энергоимперия ФСМ-160М Моно-

кристаллические

160 13 200
Sunworth SW180M 180 20 100
Great Solar GSMG-300P Поли-

кристаллические

300 27 900
Perlight PLM-200P-48 200 15 900
Атмосфера CBK Nano 20 Вакуумный коллектор 1200 44 200
Sunsystem VTC15 1000 46 800
Hummel FKHE 2.5 1500 59 600

В таблице приведены цены отдельных солнечных элементов. Полный комплект оборудования с креплением, накопителем, насосом и автоматикой обойдется в 150 000 — 500 000 рублей.

obogrevguru.ru

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 

econet.ru

Отопление от солнца: за и против

Если говорить об использовании солнечной энергии для отопления, то нужно иметь в виду, что существуют два разных устройства для преобразования солнечной энергии:

  • Солнечные батареи. Они вырабатывают исключительно электрический ток. А вот его уже вы можете использовать для обеспечения работоспособности любого электрооборудования, в том числе и не работу отопительных приборов.
  • Солнечные коллекторы. Эти устройства нагревают жидкость (теплоноситель) и их можно напрямую подключать к системе отопления, а также с их помощью греть воду для бытовых нужд.

Оба варианта имеют свои особенности. Хотя сразу нужно сказать, какой бы из их вы ни выбрали, не спешите отказываться от той системы отопления, которая у вас есть. Солнце встает, конечно, каждое утро, но вот не всегда на ваши солнечные элементы будет попадать достаточно света. Самое разумное решение — сделать комбинированную систему. Когда энергии солнца достаточно, второй источник тепла работать не будет. Этим вы и обезопасите себя, и жить будете в комфортных условиях, и сэкономите.

Если желания или возможности ставить две системы нет, ваше солнечное отопление должно иметь, как минимум, двукратный запас по мощности. Тогда точно можно сказать, что тепло у вас будет в любом случае.

Достоинства использования солнечной энергии для отопления:

  • Безопасный и абсолютно «чистый» источник энергии.
  • Снижение затрат на отопление и ГВС.
  • Вы независимы от состояния экономики: солнце светит всегда, и в кризис, и в период расцвета.
  • Денег солнце за свою энергию не требует. Другое дело, что государство может обложить налогами владельцев гелиоустановок. Но пока такого не случилось — солнечная энергия бесплатна.

Недостатки:

  • Зависимость количества поступающего тепла от погоды и региона.
  • Для гарантированного отопления потребуется система, которая может работать параллельно с гелиосистемой отопления. Многие производители отопительного оборудования предусматривают такую возможность. В частности европейские производители настенных газовых котлов предусматривают совместную работу с солнечным отоплением (например, котлы Baxi). Даже если у вас установлено оборудование, у которого такой возможности нет, можно согласовать работу отопительной системы при помощи контролера.
  • Солидные финансовые вложения на стартовом.
  • Периодичное обслуживание: трубки и панели нужно очищать от налипшего мусора и мыть от пыли.
  • Некоторые из жидкостных солнечных коллекторов не могут работать при очень низких температурах. В преддверии сильных морозов жидкость приходится сливать. Но это касается не всех моделей и не всех жидкостей.

Теперь рассмотрим подробнее каждый из типов солнечных нагревательных элементов.

Солнечные коллекторы

Для солнечного отопления используют именно гелиоколлекторы. Эти установки при помощи тепла солнца нагревают жидкость-теплоноситель, которую потом можно использовать в системе водяного отопления. Специфика в том, что солнечный водонагреватель для отопления дома выдает только температуру 45-60оС, а самую высокую эффективность показывает при 35оС на выходе. Потому рекомендованы такие системы для использования в паре с теплыми водяными полами. Если отказываться от радиаторов вам не хочется, или увеличивайте количество секций (раза в два примерно) или подогревайте теплоноситель.

Теперь о видах солнечных коллекторов. Конструктивно есть две модификации:

  • плоские;
  • трубчатые.

В каждой из групп есть вариации и по материалам, и по конструкции, но принцип действия у них один: по трубкам бежит теплоноситель, который нагревается от солнца. Вот только конструкции абсолютно разные.

Плоские солнечные коллекторы

Эти гелиоустановки для отопления имеют простую конструкцию и потому именно их можно при желании изготовить своими руками. На металлической раме закреплено прочное дно. Сверху уложен слой теплоизоляции. Изолируются для уменьшения потерь и стенки корпуса. Затем идет слой адсорбера — материала, который хорошо поглощает солнечное излучение, превращая его в тепло. Этот слой обычно имеет черный цвет. На адсорбере закреплены трубы, по которым течет теплоноситель. Сверху вся эта конструкция закрывается прозрачной крышкой. Материалом для крышки может быть закаленное стекло или один из пластиков (чаще всего это поликарбонат). В некоторых моделях светопропускающий материал крышки может проходить специальную обработку: для уменьшения отражающей способности его делают не гладким, а чуть матовым.

Трубы в плоском солнечном коллекторе обычно уложены змейкой, имеется два отверстия — впускное и выпускное. Может быть реализовано однотрубное и двухтрубное подключение. Это кому как нравится. Но для нормального теплообмена необходим насос. Возможна и самотечная система, но она будет очень неэффективной из-за небольшой скорости движения теплоносителя. Именно этого типа солнечный коллектор и используют для отопления, хотя с его помощью можно эффективно греть воду для ГВС.

Есть вариант самотечного коллектора, но его применяют в основном для подогрева воды. Называют такую конструкцию еще пластиковым солнечным коллектором. Это две пластины из прозрачного пластика, герметично закрепленные на корпусе. Внутри устроен лабиринт для продвижения воды. Иногда нижняя панель бывает окрашена в черный цвет. Имеется два отверстия — впускное и выпускное. Вода подается внутрь, по мере продвижения по лабиринту греется солнцем, и выходит уже теплой. Такая схема хорошо работает с резервуаром для воды и легко нагревает воду для ГВС. Это современная замена обычной бочке, установленной на летнем душе. Причем более эффективная замена.

Насколько эффективны солнечные коллекторы? Среди всех бытовых гелиоустановок на сегодня они показывают лучшие результаты: их КПД 72-75%. Но не все так хорошо:

  • они не работают ночью и плохо работают в пасмурную погоду;
  • большие потери тепла, особенно при ветре;
  • низкая ремонтопригодность: если что-то выходит из строя, то менять нужно значительную часть, или всю панель полностью.

Тем не менее, часто отопление частного дома от солнца делают именно при помощи этих гелиоустановок. Такие установки популярны в южных странах с активным излучением и положительными температурами в зимний период. Для наших зим они не подходят, но в летний сезон показывают хорошие результаты.

Воздушный коллектор

Эта установка может быть использована для воздушного отопления дома. Конструктивно она очень напоминает описанный выше пластиковый коллектор, но циркулирует и нагревается в нем воздух. Такие устройства навешиваются на стены. Действовать они могут двумя способами: если воздушный гелионагреватель герметичен, воздух забирается из помещения, нагревается и возвращается в то же помещение.

Есть другой вариант. В нем обогрев совмещен с вентиляцией. В наружном корпусе воздушного коллектора имеются отверстия. Через них внутрь конструкции поступает холодный воздух. Проходя через лабиринт, от солнечных лучей он нагревается, а затем подогретым попадает в помещение.

Такое отопление дома будет более-менее эффективным, если установка будет занимать всю южную стену, и при этом тени на этой стене не будет.

Трубчатые коллекторы

Тут тоже циркулирует теплоноситель по трубам, но каждая из таких теплообменных труб вставлена в стеклянную колбу. Все они соединяются в манифолде (manifold), который, по сути, является гребенкой.

Трубчатые коллекторы имеют два типа трубок: коаксиальные и перьевые. Коаксиальные — труба в трубе — вложены одна в другую и их края запаяны. Внутри между двумя стенками создается разреженная безвоздушная среда. Потому такие трубки называют еще вакуумными. Перьевые трубки — это обычная трубка, запаянная с одной стороны. А перьевыми их называют потому, что для повышения теплоотдачи в них вставляется пластина адсорберная, которая имеет изогнутые края и чем-то напоминает перо.

Кроме того в разные корпуса могут быть вставлены теплообменники разного типа. Первые — это тепловые каналы Heat-pipe (Хит пайп). Это целая система преобразования солнечного света в тепловую энергию. Heat-pipe — это полая медная трубка небольшого диаметра, запаянная на одном конце. На втором находится массивный наконечник. В трубку залито вещество с низкой температурой кипения. При нагревании вещество начинает кипеть, часть его переходит в газообразное состояние и поднимается по трубке вверх. По пути от нагретых стенок трубки оно все больше нагревается. Попадает в верхнюю часть, где находится некоторое время. За это время часть тепла газ передает массивному наконечнику, постепенно охлаждается, конденсируется и оседает вниз, где процесс снова повторяется.

Второй способ — U-type — это традиционная трубка, заполненная теплоносителем. Тут никаких новостей или сюрпризов. Все как обычно: с одной стороны входит теплоноситель, проходя по трубке, нагревается от солнечного света. Несмотря на свою простоту этот вид теплообменников эффективнее. Но используется он реже. А все потому, что солнечные водонагреватели такого типа составляют собой единое целое. При повреждении одной трубки приходится менять вся секцию.

Трубчатые коллекторы с системой Heat-pipe стоят дороже, показывают меньшую эффективность, но используются чаще. А все потому, что поврежденную трубку поменять можно за пару минут. Причем, если колба использована коаксиальная, то трубка тоже может быть отремонтирована. Просто она разбирается (снимается верхняя заглушка) и поврежденный элемент (тепловой канал или сама колба) заменяется на исправный. Затем трубка вставляется на место.

Какой коллектор лучше для отопления

Для южных регионов с мягкой зимой и большим количеством солнечных дней в году лучший вариант — плоский коллектор. При таком климате он показывает высшую продуктивность.

Для регионов с более суровым климатом подходят трубчатые коллекторы. Причем для суровых зим больше подходят именно системы с Heat-pipe: они греют даже ночью и даже в пасмурную погоду, собирая большую часть спектра солнечного излучения. Они не боятся низких температур, но точный диапазон температур нужно уточнять: он зависит от вещества, находящегося в тепловом канале.

Эти системы при грамотном расчете могут быть основными, но чаще они просто экономят затраты на отопление от другого, платного источника энергии.

Еще одним вспомогательным отоплением может быть воздушный коллектор. Его можно сделать во всю стену, причем он легко реализуется своими руками. Он отлично подойдет для отопления гаража или дачи. Причем проблемы с недостаточным нагревом могут возникнуть не зимой, как вы ожидаете, а осенью. При морозе и снеге энергии солнца в разы больше, чем в пасмурную дождливую погоду.

Солнечные батареи

Слыша слова «солнечная энергетика» мы в первую очередь думаем именно о батареях, которые преобразуют свет в электричество. И делают это специальные фотоэлектрические преобразователи. Они выпускаются промышленностью из разных полупроводников. Чаще всего для бытового использования мы применяем кремниевые фотоэлементы. Они имеют самую низкую цену и показывают достаточно приличную производительность: 20-25%.

Напрямую использовать солнечные батареи для отопления можно лишь в том случае, если котел или другой отопительный прибор на электричестве вы подключите к этому источнику тока. Также солнечные панели в совокупности с электро-аккумуляторами можно интегрировать в систему снабжения дома электричеством и таким образом уменьшать приходящие ежемесячно счета за использованную электроэнергию. В принципе, вполне реально полностью обеспечить потребности семьи от этих установок. Просто средств и площадей потребуется много. В среднем с квадратного метра панели можно получить 120-150Вт. Вот и считайте, сколько квадратов кровли или придомовой территории должно быть занято такими панелями.

Особенности отопления солнечным теплом

Целесообразность устройства системы солнечного отопления у многих вызывает сомнения. Основной довод — это дорого и никогда себя не окупит. С тем, что это дорого, приходится согласиться: цены на оборудование немаленькие. Но никто не мешает вам начать с малого. Например, для оценки эффективности и практичности идеи сделать подобную установку самому. Затрат минимум, а представление будете иметь из первых рук. Потом уже будете решать стоит со всем этим связываться или нет. Вот только в чем дело: все негативные сообщения от теоретиков. От практиков не встречалось ни одного. Идет активное выяснение способов улучшения, переделок, но никто не сказал, что затея бесполезна. Это о чем-то говорит.

Теперь о том, что установка системы солнечного отопления никогда не окупится. Пока срок окупае

мости в нашей стране большой. Он сравним со сроком эксплуатации солнечных коллекторов или батарей. Но если посмотреть динамику роста цен на все энергоносители, то можно предположить, что вскоре он сократится до вполне приемлемых сроков.

Теперь собственно о том, как сделать систему. Прежде всего, нужно определить потребность вашего дома и семи в тепле и горячей воде. Общая методика расчета системы солнечного отопления следующая:

  • Зная, в каком регионе находится дом, вы можете узнать, сколько солнечного света приходится на 1м2 площади в каждом месяце года. Специалисты это называют инсоляцией. Исходя из этих данных, вы затем сможете прикинуть, сколько солнечных панелей вам необходимо. Но сначала нужно определить, сколько тепла понадобится на подготовку ГВС и отопление.
  • Если счетчик горячей воды у вас есть, то вы знаете объемы горячей воды, которые вы тратите ежемесячно. Выведите средние данные расхода за месяц или считайте по максимальному расходу — это кто как хочет. Также у вас должны иметься данные о тепловых потерях дома.
  • Присмотрите солнечные нагреватели, которые хотели бы поставить. Имея данные по их производительности, вы сможете примерно определить количество элементов, необходимое на покрытие ваших потребностей.

Кроме определения количества составляющих гелиосистемы, понадобится определить объем бака, в котором будет накапливаться горячая вода для ГВС. Это легко можно сделать, зная фактический расход вашей семьи. Если у вас установлен счетчик на ГВС, и вы имеете данные за несколько лет, можно вывести среднюю норму потребления в день (средний расход в месяц поделить на количество дней). Вот примерно такой объем бака вам нужен. Но бак нужно брать с запасом в 20% или около того. На всякий случай.

Если ГВС или счетчика нет, можно воспользоваться нормами потребления. Один человек в сутки в среднем расходует 100-150 литров воды. Зная, сколько человек постоянно проживают в доме, вы рассчитаете требуемый объем бака: норма умножается на количество жильцов.

Сразу нужно сказать, что рациональной (с точки зрения окупаемости) для средней полосы России является система солнечного отопления, которая покрывает порядка 30% потребности в тепле и полностью снабжает горячей водой. Это усредненный результат: в какие-то месяцы отопление будет на 70-80% обеспечиваться гелиосистемой, а в какие-то (декабрь-январь) всего на 10%. И снова-таки многое зависит от типа солнечных батарей и от региона проживания.

Причем дело не только в «севернее» или «южнее». Дело в количестве солнечных дней. Например, на очень холодной Чукотке солнечное отопление будет очень эффективным: там почти всегда светит солнце. В гораздо более мягком климате Англии, с вечными туманами, его эффективность крайне низка.
;

Итоги

Несмотря на множество критиков, которые говорят о неэффективности солнечной энергетики и слишком большом сроке окупаемости, все больше людей хоть частично переходят на альтернативные источники. Кроме экономии многих привлекает независимость от государства и его ценовой политики. Чтобы не жалеть о напрасно вложенных суммах, можно сначала провести эксперимент: изготовить одну из солнечных установок своими руками и решить для себя насколько это вас привлекает (или нет).

teplowood.ru

Виды отопительных систем на солнечной энергии

Существует два метода обогрева дома при помощи солнечной энергии. В первом варианте используются солнечные коллекторы, во втором – солнечные батареи.

Системы с коллекторами

В этом случае нагрев рабочей жидкости отопительного контура осуществляют именно коллекторы. Разогретая коллекторами жидкость проходит через теплообменные баки и подается в контуры отопления (радиаторные батареи, «теплые полы» и т.д.). К бакам в качестве дополнительного, дублирующего, энергоисточника подключается обыкновенный котел. Он необходим для поддержания заданной температуры в плохую погоду. Кроме того, в системе с солнечным коллектором устанавливаются дополнительные датчики температуры, циркуляционные насосы и управляющая автоматика.

Солнечные обогреватели для дома

Системы с фотобатареями

В этом случае принцип работы систем для обогрева помещения несколько иной. Солнечные батареи производят электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторных батареях (нередко солнечную электроэнергию предварительно пропускают через дополнительный инвертор). Для защиты аккумуляторов от выходов из строя и для регулирования распределения энергии используют так называемые контроллеры заряда.

С клемм аккумуляторов электроток поступает в инвертор, где и преобразуется из постоянного в переменный. Полученный переменный ток полностью соответствует стандартам современных бытовых электросетей и подается на нагревательные элементы теплового бака или котла. Разогретая ими до нужной температуры вода и используется для отопления. Уровень нагрева регулируется автоматически, при помощи термостатов. Они сразу же срабатывают, если температура воды опускается ниже заданной величины.

Таким образом, происходит не прямой нагрев рабочей жидкости солнечной энергией, а как бы косвенный, поскольку вначале вырабатывается электричество, которое и используется для прогрева. Подобная система, в отличие от коллекторной, более стабильна. Она позволяет не только запасать необходимую энергию для обогрева дома, но и использовать ее более равномерно.

Солнечные обогреватели для дома

Преимущества и особенности установки

Выгоды этого подхода очевидны:

  • независимость от погодных условий, поскольку современные фотобатареи высокоэффективны даже при сильных морозах;
  • простота эксплуатации, солнечные обогреватели нуждаются только в периодической очистке рабочей поверхности от снега;
  • возможность аккумулирования электроэнергии для планомерного расходования;
  • полная автоматизация отопительных контуров, при понижении температуры срабатывают термостаты и система сам увеличивает интенсивность обогрева;
  • значительная экономия «классических» источников тепла (газа, электроэнергии и т.д.).

Для обеспечения наибольшей производительности всей системы устанавливать батареи надо параллельными рядами, на кровле дома, обязательно с учетом географического (а также сезонного) положения солнца. Это необходимо, поскольку на поверхности гелиопанелей должно попадать как можно больше солнечных лучей. Количество же таких батарей определяется исходя из энергопотребления конкретного здания. Причем размещать ряды нужно таким образом, чтобы они не затеняли друг друга.

Самостоятельное обустройство

Обогреватели на солнечных батареях особенно оправдывают себя в условиях постоянных перебоев с электроэнергией, лимитированного электроснабжения или значительных сложностей с проведением электрокоммуникаций. А с учетом довольно высокой стоимости готовых комплектов многие владельцы коттеджей стремятся наладить солнечное отопление самостоятельно. Это вполне возможно, но для полноценного обустройства такой системы требуется целый ряд дополнительного оборудования.

Прежде всего это – аккумуляторные батареи для накапливания заряда, зарядные контроллеры и инверторы для преобразования электротока. И, разумеется, сами солнечные батареи. К выбору всех этих элементов стоит отнестись максимально ответственно. И обязательно сделать точные расчеты энергопотребления отопительного контура, чтобы определить нужную производительность. Только в этом случае сделанная своими руками гелиосистема оправдает ожидания и вложенные затраты.

Более того, нужно помнить, что эффективность работы таких установок сильно зависит от используемых приборов отопления. Например, солнечные обогреватели лучше всего зарекомендовали себя в сочетании с «теплыми полами», поскольку эти контуры более равномерно и бережно распределяют тепловую энергию, чем привычные радиаторные батареи.

Дом без тепла не имеет права на существование

Наличие тепла – вот чем отличается безликое помещение от жилища человека. В первобытные времена источником тепла был огонь, сегодня же для обогрева дома используются различные устройства. К ним относятся электрический обогреватель, привычные всем батареи центрального отопления и другие аналогичные приборы.

В первом случае весомым минусом считается большое потребление электроэнергии и, как следствие, значительные денежные траты. Во втором – зависимость от состояния труб, работы коммунальщиков и других сопутствующих факторов. Решить все озвученные проблемы могут солнечные батареи. А как именно, узнаете из следующих разделов.

Обогрев дома с использованием электрических приборов

Солнечные обогреватели для домаЕсли в Вашей квартире или загородном доме установлен электрический котел, предусмотрена система теплых полов или же для обогрева Вы используете устройства, потребляющие электрическую энергию, то оптимальным вариантом для Вас станут солнечные батареи. Они представляют собой объединенные в одну конструкцию фотоэлементы, которые под действием солнечных лучей образуют ток.

Но стоит помнить, что эффективный обогрев Вашего дома солнечными батареями возможен только в случае достаточного количества солнечных дней в году. Иначе рекомендуется позаботиться об альтернативном варианте для того, что помещение отапливалось и в пасмурные дни. Мощность батареи является еще одним важным фактором. Для того, чтобы работал один обогреватель понадобится панель мощностью не менее 800 Вт. А для полноценного отопления нескольких комнат мощность должна быть в разы больше.

Обогреватель, работающий на солнечных батареях, является незаменимым атрибутом дома, который не имеет подключения к центральной системе отопления. Стоимость других источников энергии (газа, угля или дров) растет с каждым годом, а энергия солнца достается нам бесплатно. Вам нужно будет позаботиться лишь о батареях, аккумуляторе и других составляющих системы, это позволит наладить обогрев дома с минимальными затратами и на продолжительный период.

Обогрев дома тепловой энергией

Солнечные обогреватели для домаСледующим вариантом является коллектор. Его принципиальное отличие – выработка тепловой, а не электрической энергии. Подобные конструкции используются для систем, где в качестве теплоносителя выступает вода или ее смесь с антифризом. В этом случае они носят название гелиосистемы.

Солнечные батареи или коллекторы аккумулируют поступающую на их поверхность энергию, и нагревают теплоноситель, который циркулирует по их трубам и разносит тепло по помещению. Если в случае с солнечными батареями применяют АКБ для накопления энергии, то в случае с коллекторами – бак-теплообменник, он позволяет использовать горячую воду не только для обогрева комнат, но и для других бытовых нужд.

Солнечные обогреватели для домаНе важно, монтируете Вы систему на СБ или коллекторе, главное предусмотреть все нюансы, связанные с их установкой и эксплуатацией. Помните, что стабильный обогрев помещения не возможен без специальных устройств контроля над температурой воздуха и энергией поступающего тепла. Эти приборы позволяют поддерживать требуемый КПД и защищают от температурных перепадов нагревательные устройства. Существуют системы, способные полностью автоматизировать обогрев дома, но стоят они, естественно, дороже, чем более простые их «собратья».

Достоинства обогрева энергией солнца

Основными достоинствами системы отопления дома, предусматривающей использование СБ, считают:

  1. Независимость от сторонних поставщиков тепла. Вы можете использовать генерируемую электроэнергию и на отопление дома, и на работу других электрических приборов и не заботиться об ее экономии.
  2. Простота увеличения мощности системы. Установка дополнительных панелей или коллекторов позволит Вам увеличить количество вырабатываемой тепловой и электроэнергии. Следовательно, у Вас будет возможность отапливать большую площадь, чем ранее.
  3. Легкость эксплуатации. Затраты будут связаны лишь с приобретением необходимых элементов и монтажом системы. Эксплуатация же ее не требует дополнительных усилий. Все будет работать в автоматическом режиме, необходимо будет лишь следовать инструкциям, прилагаемым к оборудованию.
  4. Возможность подключения других источников энергии (ветрогенератора, дизельных или бензиновых двигателей).
  5. Безопасность. Альтернативные источники энергии не наносят никакого вреда окружающей среде, то есть помимо выгоды лично для Вас и Вашего бюджета, Вы еще и вносите неоценимый вклад в будущее всей планеты.

Статью подготовила Абдуллина Регина

На видео представлена работа солнечного коллектора:

Главная / Гелио-энергетика / Обогреватель на солнечных батареях

Обогреватель на солнечных батареях

Отопление дома с каждым годом становится всё дороже и дороже, причем на повышение тарифов не отражается даже падение цен нефти на мировых биржах. Постоянно растущая цена калории тепла, полученного от традиционного источника, начинает подталкивать простого обывателя к альтернативным источникам обогрева. Хотя о полном отказе от центрального отопления пока не может идти речи, но обогреть небольшую отдельно стоящую теплицу или ее аналог на балконе либо подогревать воду в бассейне с использованием солнечных батарей уже вполне технически по силам.

Солнечные обогреватели для дома Устройство обогревателя на солнечных батареях

Устройство такой системы будет состоять из источника электроэнергии – панелей солнечных батарей, инвертора, блока управления, аккумулятора и непосредственно нагревательного элемента. В роли нагревателя подойдет любой конвектор подходящей мощности. Его делать своими руками нет смысла. Загвоздка состоит в источнике питания — солнечных батареях. На них и акцентируем свое внимание.

Наиболее доступные солнечные панели выпускаются трех видов — это пластины на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии (с-Si) и пленочные панели аморфного кремния(а-Si). Самые эффективные солнечные источники электрической энергии делаются на основе монокристаллов кремния, которым достижима цифра в 25% КПД. Но они более трудоемки в изготовлении и как следствие имеют самую высокую цену за 1 м2 площади. Проще в изготовлении и доступней в цене являются пластины из поликристаллического кремния, но они имеют показатель КПД значительно ниже в 14-17%. Самыми применяемыми становятся пленочные солнечные батареи с использованием аморфного кремния, который хоть и имеет самый низкий КПД всего 8-10%, но отличается от аналогов сравнительно небольшой стоимостью за единицу площади и способен вырабатывать электроэнергию даже при рассеянном свете.Солнечные обогреватели для дома

Стоимость затрат за 1 Вт выработанной мощности для пластин солнечных батарей на монокристаллическом или поликристаллическом кремнии, устанавливаемых на южную сторону крыши, составляет на сегодня 6-9 долларов, для пленочных 4-5 долларов. При этом аналитики обещают ее снижение до весьма доступных 1-3 долларов за ватт.

Так как поток солнечных лучей непостоянен в течение дня, нам необходим инвертор – прибор, преобразующий разно потенциальный постоянный ток, полученный на солнечных батареях в переменный ток установленного потенциала синусоидальной формы для использования на бытовых приборах. В нашем случае все приборы работают с сетью 220 В и 50 Гц.

Сравним цены на предлагаемые полностью готовые небольшие комплекты солнечных источников электроэнергии:

  • поликристаллическая панель с мощностью 100 Вт размерами 1250 х 808 х 35 мм в готовом комплекте будет стоить 19800 рублей;
  • монокристаллическая панель с такой же мощностью в 100 Вт, но размерами 1160 х 670 х 35 в готовом комплекте будет стоить 28800 рублей;
  • аналогичная пленочная батарея от китайского производителя обойдется вам в 14320 рублей за комплект при размерах 1300 х 1100 x 3 мм.

Солнечные обогреватели для дома

Приведены средние цены, наиболее хорошо представленные на Российском рынке от таких производителей как международная корпорация «Kyocera Group», германско-швейцарско-финская компания «Naps Solar Group» и несомненный лидер продаж – китайская корпорация «Jinko Solar Holding Co».

Обогреватель на солнечных батареях своими руками

Взвесив все за и против, мы всегда можем своими руками соорудить альтернативную систему отопление на солнечных батареях для существующего дома.

Для начала произведем строительный расчет: площадь южной половины крыши среднего дома размерами 8 на 10 м составляет примерно 66 м2. Взяв площадь ранее приведенной пленочной солнечной батареи для получения 100 ватт электроэнергии у нас должна быть площадь в 1,4 м2, таким образом, получим, что на всю крышу уместиться 46 комплектов. Сорок шесть батарей по 100 Вт каждая – в итоге должно получиться 4,6 кВт, учитывая, что любой электрический прибор должен бесконечно долго работать при 70% нагрузки выбираем инвертор на 6 кВт мощности.

Если взять более дорогую солнечную панель, то на имеющейся как у нас площади можно собрать набор на 6 или 10 кВт мощности.

Приступаем к монтажу. Если же у вас шиферный тип покрытия необходимо сначала обустроить обрешетку и закрепить на ней любые недорогие пластиковые плоские листы – это будет основанием для панелей солнечных батарей.Солнечные обогреватели для дома

Монтируем панели и подключаем их к электрической цепи, далее все это мы выводим через АКБ на инвертор. Все, подключаем непосредственно электрические нагреватели и процесс альтернативного обогрева пошел.

Итого полноценный обогреватель на солнечных батареях нам обойдется:

Останется только посчитать стоимость всего оборудования:

— панели обойдутся минимум в 700 000 руб.,

— крепление и сопутствующие материалы обойдутся в 60 т. руб.,

— инвертор на 6 кВт будет стоить минимум 50 000 рублей.

Получаем всего по минимуму сумму в 810 тысяч рублей и по самым радужным прикидкам 7-10 лет окупаемости, что для инновационных технологий является вполне живым сроком.

teplosten24.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.