Солнечные батареи для отопления дома – виды и особенности

Солнечные батареи для отопления дома – виды и особенности

Новейшие технологии не стоят на месте и систематично предлагают новые решения для обеспечения комфортных условий проживания. Примером тому помогают системы отопления, работающие от солнечных батарей.

В данной статье мы рассмотрим виды устройств, каковые разрешают применять для обогрева энергию солнца, и их особенности.

Неспециализированные сведения

Батареи, каковые способны преобразовать солнечный свет в электричество, были придуманы относительно в далеком прошлом. У нас они появились в калькуляторах и других всевозможных устройствах в начале 90-х, но на западе стали использовать значительно раньше.

В частности, в «солнечных» государствах люди придумали применять энергию солнца для обогрева помещений, устанавливая батареи на крыши своих домов. Скоро данное решение стало широко распространено во всем мире.

Популярность таковой технологии обогрева связана со следующими ее преимуществами:

  • Нет необходимости платить за отопление либо источники энергии для обогрева.
  • Независимость от служб ЖКХ.
  • Запас энергии возможно израсходовать не только на отопление, но и другие бытовые потребности, к примеру, для освещения (при применении в качестве батарей фотоэлектрических элементов).
  • Продолжительный срок работы устройств, исходя из этого об их замене возможно не задумываться в течении как минимум 25 лет.
  • Возможность регулировать уровень обогрева.

Само собой разумеется, наровне с преимуществами для того чтобы отопления имеются и кое-какие недостатки, наиболее важными среди которых являются следующие:

  • Большая цена батарей, причем, один квадратный метр дает всего 120 Вт в месяц. Исходя из этого, для обогрева маленького дома пригодится 15 – 20 квадратных метров батарей.
  • Отопление на солнечных батареях не действенно в регионах, где мало большое количество пасмурных дней. Чтобы получить в месяц около 500 кВт энергии в регионе должно быть не более десяти пасмурных дней.
  • Дабы установить батареи, требуется громадная площадь кровли.
  • Обустроить отопление дома солнечными батареями возможно лишь в том случае, если около дома нет высоких зданий либо деревьев, каковые затеняют кровлю.
  • Устройства имеют определенный вес, исходя из этого стропильная система кровли обязана владеть определенным запасом прочности.

Совет! Планировать отопление солнечными батареями нужно на этапе проектирования жилья. В частности, нужно учитывать размещение элементов относительно сторон света, отвести под них определенную площадь крыши, конечно, как уже было сказано выше, обеспечить более прочную стропильную систему.

Виды батарей

Все существующие солнечные для отопления батареи для дома бывают двух видов:

  • Простые солнечные фотоэлектрические элементы – из кремниевой пленки либо на кристаллах фотоэлементов.
  • Вакуумные коллекторы (гелиоустановки).

Не обращая внимания на то, что оба вида устройств улавливают лучи солнца, принцип работы у них совсем различный. Соответственно, у каждого из них имеются свои положительные и отрицательные стороны. Исходя из этого ниже рассмотрим изюминке модулей обоих типов.

Фотоэлектрические элементы

В то время, когда говорят о солнечных батареях, значительно чаще подразумевают как раз фотоэлектрические элементы, каковые электроснабжением электрические бойлера (котлы). Эффективность таковой системы зависит от площади, которая покрыта светоулавливающими модулями.

К примеру, в случае если на крыше расположена панель мощностью в 800 Вт, то ее хватит только для подключения одного обогревателя, да и то не на долгое время. А вот мощности в 8 кВт хватит для обогрева нескольких маленьких комнат. Дабы полноценно обогреть дом средних размеров, и обеспечить электричеством водонагреватель и бытовую технику, пригодятся модули с выходом около 20 кВт.

Недостатком таких батарей есть занимаемая ими площадь, которой пригодится довольно много. Помимо этого, отопление от солнечных батарей есть действенным лишь при хорошей солнечной погоде, которая зимний период в наших широтах бывает редко. Действительно, исключением являются тонкопленочные пластины, талантливые выдавать электричество кроме того от рассеянного света.

Совет! В случае если крыша дома не соответствует основным требованиям, установить батареи возможно на соседней кровле.

Коллекторы

Система отопления на солнечных батареях коллекторного типа, в отличие от фотоэлектрических модулей, работает не от электричества, а за счет тепла жидкости, протекающей по трубкам коллектора и нагревающейся солнцем. Сходу направляться заявить, что такие коллекторы бывают двух типов:

Прямого нагрева водыНакопительный бак находится в корпуса коллектора. Вакуумные трубки, по которым протекает вода, соединяются с емкостью напрямую. Такие модели не годятся для систем отопления, поскольку зимний период вода в них замерзнет.
Косвенного нагрева водыЭти солнечные коллекторы для отопления дома удачно функционируют кроме того при сильных морозах, поскольку по трубкам между спиралями движется особая жидкость, температура замерзания которой существенно ниже, чем у воды. Вода же употребляется лишь в накопителе. Исходя из этого между накопителем и трубками устанавливается особый теплообменник.

Нужно заявить, что коллекторы способны обеспечить жилье теплом кроме того в самую пасмурную погоду, поскольку вакуум между двустенными трубками сохраняет тепло. Что касается недостатков, то к ним относится потребность в системы в электричестве, поскольку легкокипящая жидкость подается в коллектор под давлением, которое снабжает электронасос.

Действительно, для выработки тока возможно дополнительно установить фотоэлектрические элементы. Дабы системы работала машинально, к ней подключают электронику, которая включает и выключает системы в зависимости от показаний датчиков температуры.

направляться подчернуть, что нагрев теплоносителя в коллекторе может осуществляться до 200 градусов по шкале Цельсия. Наряду с этим совсем не имеет значения температура воздуха. Ответствен только свет от солнца, который должен попадать на гелиоустановку.

Исходя из этого, если вы решили организовать отопление частного дома солнечными батареями, оптимальнее дать предпочтение коллекторам косвенного нагрева воды, каковые еще именуют всесезонными.

Совет! Существуют модели данных устройств, каковые в течение дня способны изменять свое положение и так улавливать предельное число солнечного света в различное время суток. Само собой разумеется, цена их выше, но они более действенные.

Нюансы отопления на солнечных батареях

Дабы отопление было действенным, принципиально важно не только верно выбрать батареи для него, но и учесть кое-какие нюансы, каковые приведены ниже:

  • Устанавливать коллекторы и фотоэлектрические элементы нужно с южной стороны крыши.
  • Угол наклона кровли не должен быть больше 45 градусов.
  • В обязательном порядке необходимо выполнить верный расчет нужной мощности системы. Проектирование лучше доверить экспертам, как и монтаж модулей.

Совет! Зимой низкая солнечная активность может значительно снизить эффективность системы отопления. Исходя из этого эксперты не советуют всецело отказываться от классических видов обогрева.

Вот, пожалуй, все главные моменты, с которыми нужно ознакомиться, перед тем как решить об установке подобной системы обогрева дома.

Вывод

Отопление загородного дома солнечными батареями есть разумным решением. Основное – выбрать модули, соответствующие вашим потребностям, и верно вычислить систему. Наряду с этим возможно с уверенностью заявить, что все затраты на обустройство для того чтобы отопления со временем окупятся (читайте кроме этого статью “Ремонт вентиляции: кое-какие особенности и советы мастеров”).

Солнечные батареи для отопления частного дома

Владельцы загородных коттеджей нередко устанавливают солнечные батареи для отопления дома. Популярность такой конструкции легко объяснить: экономия на топливе и экологически чистая система жизнеобеспечения. При умелом использовании энергии солнца, ветра или воды вполне реально превратить небольшую дачную постройку в современное экожилище. Но для начала стоит разобраться, как это сделать и насколько такие батареи выгодны жильцам.

Энергию солнечного света применяют уже давно и успешно, поэтому технология не является инновацией. Но пользуются такой услугой чаще всего жители жарких стран и южных широт, так как в теплых климатических условиях добывать такой альтернативный ресурс можно круглогодично. А вот северные регионы, где существует недостаток естественного излучения, используют солнечное отопление только как дополнительный вариант.

Своеобразными посредниками между солнцем и механизмом, который образует энергию, являются солнечные батареи и специальные коллекторы. Притом эти элементы могут различаться как по назначению, так и по конструкции. Но суть их работы заключается в аккумулировании солнечной энергии для последующего использования.

Батареи представлены в виде панелей, на одной стороне которых имеются фотоэлементы, а на другой — фиксирующий механизм. Такую конструкцию вполне реально смонтировать самостоятельно, но можно приобрести уже готовые изделия, продающиеся в широком ассортименте.

Гелиосистема — прибор, который является частью системы отопления. Он представляет собой большой теплоизолированный короб, в который встроен теплоноситель. Такое устройство вместе с батареями закрепляют на приподнятом щите, обращенном к светилу. Разрешается также просто уложить обогревательные элементы на скате крыши.

Можно значительно повысить эффективность отопительной системы, если поместить батареи на специальные динамические механизмы. Эти устройства работают по принципу системы слежения, то есть поворачиваются в ту сторону, куда направлены лучи солнца.

Само преобразование осуществляется в трубах, которые расположены внутри коробки. Использовать солнечные батареи для отопления дома зимой вполне реально, но при условии, что солнечных дней в году будет не меньше двухсот.

Система, позволяющая обогреть дом солнечной энергией, имеет большое количество положительных качеств. Каждое из них довольно весомое, что позволяет жильцам экспериментировать. Главные достоинства батарей заключаются в следующем:

  1. 1. Экологичность. Установка абсолютно безопасна как для жильцов, так и для окружающей среды. Это связано с тем, что для обогрева дома солнечными батареями не используется традиционное топливо.
  2. 2. Автономность. Потребитель совершенно не зависит от цен на электроэнергию или экономической обстановки в стране.
  3. 3. Общедоступность. Чтобы установить систему в частном доме, не требуется никакой разрешительной документации от государственных инстанций.
  4. 4. Экономичность. При использовании коллекторов значительно снижаются затраты на горячее водоснабжение.

Кроме положительных аспектов существуют и отрицательные моменты. Например, чтобы определить, насколько качественно и эффективно работает система, требуется длительное время (от 3 до 5 лет). В этот период энергии должно быть в достаточно и использовать ее необходимо в активном режиме. К минусам солнечных батарей можно также отнести следующие факторы:

  • высокая стоимость комплектующих деталей, необходимых для подключения и запуска конструкции;
  • количество произведенного тепла полностью зависит от географического положения и погодных условий;
  • жилье нуждается в резервном источнике (газовом или твердотопливном котле).

Нужно учесть, что для эффективной работы необходимо постоянно следить за чистотой установки, удалять наледь с её поверхности, ремонтировать поломки. Если температурный режим в регионе часто опускается ниже 0 °C, то придется дополнительно утеплять и сам коллектор, и дом в целом.

Стоит также учитывать, что подобные системы подходят не всем. Например, в регионах, где солнечные дни наблюдаются редко, конструкция вряд ли себя оправдает. Но, несмотря на высокую стоимость, пластины пользуются большой популярностью, поэтому все чаще их можно увидеть на дачных участках и крышах домов.

Читайте также:  Декоративные решетки для радиаторов отопления: основные разновидности и способы их применения

Существует два типа батарей: малые и большие фотоэлектрические системы. К первому виду относятся аккумуляторные панели, которые функционируют от напряжения 12—24 В. С их помощью можно смотреть телевизор и включить несколько осветительных приборов.

Большие установки способны обеспечить электроэнергией весь дом, а при необходимости и полностью обогреть его. Но это относится только к небольшим частным коттеджам, многоэтажные строения они отопить не смогут.

Что касается комплектации, то она может различаться в зависимости от модели. Как правило, в базовый набор входят:

  • вакуумный солнечный коллектор;
  • специальный контроллер, следящий за эффективностью работы;
  • насос, при помощи которого подается теплоноситель;
  • бак объемом 500—1000 литров для горячей воды;
  • электрический ТЭН либо тепловой насос.

Все эти детали необходимы для нормального функционирования системы. Как именно их монтировать и использовать, прописывается в инструкции, которая также входит в комплект.

При оборудовании мощной системы отопления дома с помощью солнечных батарей можно дополнительно обеспечить жилище горячим водоснабжением, а также смонтировать теплый пол. Большая фотоэлектрическая установка вполне справится с этими функциями.

Перед тем как устанавливать коллекторы, необходимо рассчитать, какая мощность им нужна, чтобы полностью удовлетворить все нужды. При расчете стоит учитывать площадь частного дома, количество проживающих людей, а также расход энергии. Например, для небольшой семьи из трех человек в среднем за месяц потребуется от 200 до 500 Вт/м².

Если планируется обеспечить жилище горячей водой, то затраты на энергию увеличатся. Для эффективности можно сделать комбинированный вариант системы отопления. В таком случае домочадцы будут застрахованы и не останутся без отопления при аварийных и непредвиденных ситуациях.

При выборе отопительной системы рекомендуется тщательно изучить ее особенности и возможности. Но сначала нужно рассчитать общую площадь дома и необходимое количество тепла, которое потребуется для его обогрева. Кроме этого, необходимо определиться с местоположением устройства. Но для этого лучше всего обратиться к специалистам, поскольку даже незначительное отклонение может заметно повлиять на ее эффективность. При выборе места нужно учитывать следующие нюансы:

  • конструкцию, которая обеспечивает солнечное отопление, необходимо расположить на южной стороне, так как именно там сосредотачивается наибольшее количество тепла;
  • крыша не должна быть в горизонтальном положении, а иметь небольшой уклон (примерно 45 градусов);
  • само устройство довольно габаритное и тяжелое, поэтому ему требуется прочная стропильная система;
  • деревья и здания, которые расположены вблизи коллекторов, не должны образовывать тень или закрывать солнце.

Правильная установка значительно увеличивает эксплуатационный срок солнечных батарей. Система в таком случае прослужит около 25—30 лет и окупит себя уже на третий год использования, обеспечив владельцу дома независимость от коммунальных служб.

Лучше всего выбрать для системы место, которое максимально освещается на протяжении всего дня. Если дом находится в плохом состоянии и на его крыше нельзя закрепить коллекторы, то можно выбрать другое здание.

Что касается накопителя, то его можно расположить в подвале или на чердаке. Таких элементов может быть несколько, тогда они будут более компактны, а значит, и места занимать станут гораздо меньше.

Приобретение солнечных батарей хоть и затратное мероприятие, но вполне оправданное. Ведь получаемая энергия бесплатная, а ее источник неиссякаем.

Солнечные батареи: характеристики и особенности использования

Ежеминутно на поверхность нашей планеты попадает много солнечной энергии, без которой жизнь на Земле невозможна. Однако это еще не все, на что она способна, сегодня мы вступаем в эру альтернативных возобновляемых источников энергии, используя активность Солнца, ветра и воды. Крупнейшие солнечные электростанции уже вырабатывают около 1% всей мировой электроэнергии, поэтому будущее за новыми разработками. И этим мы обязаны науке и современным технологиям, благодаря которым это стало возможным.

Устройство панелей

Растущая в цене электроэнергия поневоле заставляет задуматься об экономии. И отличной альтернативой в данном случае считаются природные источники энергии. Оптимальным решение для частного дома является альтернативная электростанция – солнечная батарея.

Изначально может показаться, что вся система солнечной батареи слишком большая, а принцип ее работы невероятно сложен. И чтобы понять, как функционирует солнечная батарея в деле, необходимо детально рассмотреть ее конструкцию.

В действительности гелиосистема устроена довольно просто и состоит из четырех основных элементов.

  • Солнечная батарея – по форме и размерам представляет собой прямоугольную панель с определенным количеством пластинок. В основу солнечной батареи входят полупроводниковые материалы. Миниатюрные преобразователи собираются в модули, а модули – в единую систему гелиоколлектора.
  • Контроллер – выполняет функцию посредника между солнечным модулем и аккумулятором. Он необходим для отслеживания уровня заряда аккумулятора. Его роль крайне важна во всей цепи – контроллер не дает закипать или падать электрическому потенциалу, который необходим для стабильного функционирования всей системы.
  • Инвертор – преобразует постоянный ток солнечного модуля в переменный 220-230 вольт. Гибридный сетевой инвертор может использовать для своей работы как постоянный, так и переменный ток. Но стоит учитывать, что для работы инвертора тоже необходима энергия, и его расход составляет порядка 30% потерь на преобразование. И в пасмурную погоду или в темное время суток вся энергия для работы будет расходоваться из аккумулятора. То есть если аккумулятор разрядится, то инвертор перестанет работать.
  • Аккумулятор – преобразованная в электричество солнечная энергия не всегда используется в доме в полном объеме. Излишки могут накапливаться в аккумуляторе и использоваться в темное время суток и в пасмурную погоду.

Но перед тем как приступить к выбору и установке солнечной батареи на крыше, необходимо разобраться в принципах работы устройства, а также рассчитать рабочие узлы гелиосистемы.

Технические характеристики

Основным элементом каждой солнечной батареи является фотоэлектрический преобразователь.

В массовом производстве используется три типа элементов из кремния.

  • Монокристаллические – искусственно выращенные кремниевые кристаллы нарезаются на тонкие пластины. В основу модуля входит очищенный чистый кремний. Поверхность больше похожа на пчелиные соты или небольшие ячейки, которые соединяются между собой в единую структуру. Готовые маленькие пластинки соединяются между собой сеткой из электроводов. В данном случае процесс производства более трудоемкий и энергозатратный, что отражается на конечной стоимости солнечной батареи. Но монокристаллические элементы обладают большей производительностью, а средний КПД составляет около 24%. Срок службы монокристаллических батарей больше, они прослужат в среднем около 30 лет.
  • Поликристаллические – в основе кремниевый расплав. Такие модули считаются оптимальным решением для жилого частного дачного дома. Несколько кристаллов из кремния объединяются в один фотоэлемент. Поверхность поликристаллической солнечной батареи имеет неоднородную поверхность, из-за чего хуже поглощает свет. И КПД, соответственно, ниже, находится в пределах 20%. Срок службы поликристаллической панели составляет 20-25 лет. Они имеют характерное отличие – темно-синий цвет покрытия. Такие модули дешевле аналогов, что позволяет окупить всю систему примерно за 3 года.
  • Тонкопленочные – имеют гибкую подложку, что позволяет монтировать батарею на любую поверхность с углами и изгибами. Тонкий слой полупроводников наносится методом напыления на поверхность батареи. Такие системы имеют очевидный недостаток – маленький КПД. Производительность в среднем составляет около 10%. То есть для обеспечения энергией дома потребуется в два раза больше тонкопленочных батарей, чем поликристаллических. И срок службы таких панелей меньше других аналогов – в среднем ресурс работы составляет около 20 лет.

Идеально, если солнечные батареи могут полностью обеспечить дом электроэнергией. Но довольно часто энергия Солнца используется для горячего водоснабжения или же для отопления. Но чтобы выполнить любую из этих целей, необходимо высчитать реальную мощность на квадратный метр и необходимое количество модулей. Мощность солнечного модуля зависит от количества солнечных лучей, которые попадают на поверхность батареи. Чтобы правильно сделать выбор, также следует изучить принцип действия домашней мини-электростанции.

Принцип действия

Первый прототип гелиоколлектора, который всем известен еще с прошлого века – это дачный летний душ. Он представлял собой большую емкость, которая окрашивалась в черный цвет, в течение дня вода в ней нагревалась, что позволяло каждому дачнику вечером принимать теплый душ.

Гелиоколлектор – это плоская панель, которая располагается на улице, как правило, на крыше, и способна преобразовывать 90% солнечного излучения в энергию. В дальнейшем энергия отправляется в систему и распределяется на нужды электроснабжения. Но если гелиосистема используется для отопления или горячего водоснабжения, то энергия при помощи маломощного насоса направляется в бак-аккумулятор.

В разное время суток и в разные сезоны уровень освещения меняется. Поэтому для обеспечения бесперебойной поставки энергии в дом солнечная батарея имеет целую систему. Ученые научились управлять таким микрофизическим явлением, как фотоэлектрический эффект. И хотя, на первый взгляд, принцип действия кажется технически сложным, в действительности, принцип действия и схема электрической цепи выглядят очень просто.

Основная задача всей системы заключается в том, чтобы преобразовать энергию солнца и выдать постоянный ток определенной величины.

Плюсы и минусы

Установить солнечные батареи в своем доме может каждый желающий.

К тому же они имеют множество преимуществ.

  • Энергоэффективность – в зависимости от своего вида солнечные батареи имеют разный показатель. Но в среднем КПД составляет от 14 до 30%.
  • Солнечные батареи особенно востребованы на дачных участках. И этому есть два разумных объяснения. Во-первых, дачные участки зачастую находятся вдали от централизованных источников энергоснабжения в районах с малоразвитой инфраструктурой. И во-вторых, преобразование солнечных лучей в энергию особенно актуально именно в разгар дачного сезона – летом.
  • При необходимости мини-электростанцию можно дополнять новыми солнечными батареями для увеличения мощности.
  • Экономия – для южных регионов страны использование солнечной батареи для горячего водоснабжения позволяет сэкономить до 60% энергии в среднем за год: 30% зимой и 100% летом.
  • Подобные системы актуальны не только для частного использования, например, для дома, но и для предприятий, образовательных и медицинских учреждений. В производственном цехе солнечную батарею можно использовать в качестве дополнительного источника тепла для центрального отопления зимой, а летом – для подачи технологической горячей воды.
  • Выгода – заплатить за оборудование необходимо только один раз, впоследствии система не требует никаких вложений и обслуживания.
  • Экологический источник энергии – особенно важный аспект в планетарном плане, потому что запасы энергоносителей на Земле не безграничны.
  • Надежность – в данном случае многое зависит от выбранной модели и правильности установки.

Несмотря на множество плюсов, солнечные батареи имеют один весомы недостаток: их разумнее использовать в регионах с малым числом пасмурных дней в году, а таких на территории России очень ограниченное количество.

Стоит отметить, что система окупается через несколько лет и позволяет владельцу в будущем экономить колоссальные деньги. К примеру исходя из сегодняшних тарифов на электричество и дизель, можно с уверенностью сказать, гелиосистема окупится за 3-4 года в частном загородном коттедже для семьи из 5-7 человек. А при переходе с газа – окупаемость составит до 8-10 лет.

Читайте также:  Электрическое отопление загородного дома: как его обустроить оптимальным образом

Солнечные батареи для отопления дома: преимущества и недостатки системы

Все гениальное просто! Оказывается, можно получать тепловую энергию для отопления жилья не прибегая к разрушению природной среды, а лишь преобразовывая солнечное излучение в тепло- и электроэнергию.

Этот природный ресурс возобновляем, экологичен и экономичен. Владельцы частных домов не зря активно интересуются данным вопросом.

Принцип работы гелиосистем для нагрева воды

КПД новых коллекторов, со специальными фильтрами для улавливания волн разной длины, радует своим значением – не менее 40 %. Обычные кремниевые панели имеют КПД не превышающий 25 %.

Срок службы нагревательных элементов, по оценкам производителей, составляет от 10 до 30 лет. Другие части системы, такие как аккумуляторные батареи и электроника, могут выйти из строя раньше – через 5–15 лет.

Принцип действия батарей основан на фотогальваническом эффекте. Лучистая энергия, проходящая через фотоэлементы, преобразуется в электрическую энергию. Доступный пример – часы и калькуляторы с фотоэлементами, уже несколько десятилетий демонстрирующие нам на примитивном уровне этот принцип работы.

Правда ли что индукционный котел для отопления частного дома существенно экономит затраты на электроэнергию? Узнайте из этой статьи.

Солнечные панели для отопления дома: типы систем

Фотоэлектрические системы бывают двух видов:

В первом случае – фотоэлементы, соединенные параллельно и последовательно, работают по принципу электростанции, вырабатывающей электрический ток.

Во втором случае – с помощью лучистой энергии, производится нагрев теплоносителя, который циркулирует по трубкам коллектора. Обычно это вода или специальная жидкость.

Преимущества и недостатки отопления на солнечных батареях

Солнечный обогреватель для дома любого типа обладают следующими достоинствами:

  • автономность системы – вы перестанете зависеть от коммунальных служб и их расценок;
  • несмотря на высокую цену оборудования, общая эксплуатационная стоимость будет уменьшаться с каждым годом;
  • бесшумность;
  • длительный срок службы;
  • экологическая безопасность выделяемой энергии;
  • эксплуатация в различных климатических условиях: ветер, дождь, снег;
  • способность накапливать полученную энергию.

Недостатки:

  • КПД использования резко снижается при сильном нагреве фотоэлементов, поэтому желательна установка дополнительных систем охлаждения.
  • Внешнюю поверхность панелей нужно регулярно очищать от загрязнений и пыли.
  • Наличие ядовитых веществ в составе фотоэлементов. Во время эксплуатации они никак не влияют на чистоту выделяемой энергии, но требуют безопасной утилизации.
  • После 25–30 лет активного использования производительность панелей падает минимум на 10 %.
  • Эффективность батарей напрямую зависит от погодных условий, поэтому они нуждаются в оснащении дополнительными системами сохранения энергии.

Каких видов бывают настенные газовые котлы? А также узнайте о том, как они работают и устанавливаются.

Преимущества и недостатки алюминиевых радиаторов отопления — https://klimatlab.com/otoplenie/radiatory/alyuminievye-texnicheskie-xarakteristiki.html Технические характеристики и установка.

Проект системы отопления на коллекторах

Прежде всего, мы подробно разберемся с различиями в строении и функционировании батарей и коллекторов.

Панель состоит из нескольких фотоэлементов, соединенных между собой на каркасе из непроводящих энергию материалов.

Фотоэлектрические преобразователи – достаточно сложные конструкции, представляющие собой своеобразный сэндвич из пластин с различными характеристиками и назначениями.

Кроме гелио модулей и специального крепежа, система состоит из таких элементов:

  • аккумуляторов, для хранения энергии;
  • контроллера, который будет следить за степенью зарядки в аккумуляторе;
  • инвертора – для преобразования постоянного тока в переменный.

Коллекторы бывают двух видов: вакуумные и плоские.

Вакуумные коллекторы состоят из полых стеклянных трубок, внутри которых расположены трубки меньшего диаметра, содержащие поглотитель энергии. Меньшие трубки соединены с теплоносителем. В свободном пространстве между ними находится вакуум, который сохраняет тепло.

Принцип работы солнечного коллектора

Плоские коллекторы состоят из рамы и армированного стекла с фотонопоглощающим слоем. Слой поглотителя подключен к трубкам с теплоносителем.

Обе эти системы состоят из контура для теплообмена и теплового аккумулятора (бак для жидкости).

Из бака вода поступает в отопительную систему при помощи насоса. Во избежание потерь тепла, бак должен быть хорошо утеплен.

Располагаться такие установки должны на южном скате кровли. Угол наклона должен быть 30–45 градусов. Если расположение дома или конструкция крыши не позволяют установить панели гелиосистемы на кровле, то можно установить их на специальных укрепленных каркасах или на стойках, закрепленных в стену.

Количество солнечной энергии, выделяемой в разное время года, сильно отличается. Величину коэффициента инсоляции для места вашего проживания можно найти по карте солнечной активности. Зная коэффициент инсоляции, вы сможете посчитать необходимое вам количество модулей.

Выбор гелиосистемы, цена и установка

Выбирая солнечные батареи для отопления дома, обратите внимание на их основные характеристики: мощность, вес, габариты, наличие или отсутствие в вашем доме места для установки накопительного бака (в коллекторной системе).

При установке батарей на крыше необходимо учесть следующие моменты:

  1. Определите заранее, выдержит ли ваша кровля дополнительную нагрузку (в случае, если установить нужно более двух элементов).
  2. Панели должны надежно фиксироваться минимум в четырех точках и только в специально предназначенных для этого отверстиях.
  3. Нельзя устанавливать батареи плотно прижав их к кровле – необходим зазор в 7–15 см для проветривания.

Покупая фотоэлектрические модули – делайте ставку на проверенных производителей. Их изделия отличаются большим сроком службы и более высокой ценой, но экономия в этом случае будет неуместной.

Например, вакуумная гелиосистема для отопления, состоящая из одного коллектора, аккумуляторного бака, объемом в 300 литров и циркуляционного насоса, стоит 120.000 рублей. Есть системы с большим объемом бака и количеством панелей, но с ценой в два раза выше. Покупка необходимых элементов по отдельности в общей сумме выйдет дороже.

Если говорить о цене одного солнечного коллектора, то батареи с большим сроком службы и хорошей мощностью стоят в среднем 22 000 рублей за единицу.

Окончательные цены на монтаж гелиосистемы компания, производящая установку, сможет озвучить только после выезда к вам. Приблизительная стоимость установки одной батареи составляет 2 500 рублей.

Установка гелиосистемы – разумный выбор. Вы ощутите все преимущества автономного отопления, а ваши первоначальные вложения окупятся через несколько лет.

Также смотрите видео о солнечных коллекторах для нагрева воды и отопления дома:

Кипение воды в плоском солнечном коллекторе зимой:

Солнечные батареи для отопления дома: обзор разновидностей и правила выбора

Проблема нехватки энергоносителей – один из глобальных вопросов в современном мире. Это связано с огромными темпами роста промышленности, несовершенной политикой расходования традиционных источников энергии.

Ясно одно – еще немного и природные запасы подойдут к концу. Поэтому актуальным является вопрос о поиске альтернативной формы энергии, которая применима в быту, в том числе способна обогревать дома.

Одним из самых популярных источников другой энергии является Солнце. Солнечные батареи, различные конструкции солнечных модулей все чаще применяют как источник тепла для обогрева помещений.

Принцип работы

Принцип работы солнечной батареи. (Для увеличения нажмите)

Принцип работы солнечной батареи достаточно простой. Это преобразование энергии солнца в электрическую энергию. Фоторецепторы, находящиеся на пластине, поглощают солнечный свет, который вызывает микроразряд на поверхности пластины.

Сила одного такого микроразряда достаточно мала, но множество фоторецепторов, находящихся на площади батареи способны вырабатывать и аккумулировать необходимое количество электроэнергии для нужд человека.

Солнечные батареи можно установить на крышах:

  • частных домов;
  • многоэтажных зданий;
  • небольших производственных помещений;
  • павильонов;
  • навесов.

Условие размещения конструкции – это плоская крыша или другая плоскость большой площади.

Применение в домашнем хозяйстве

Экономные и безопасные солнечные батареи – это решение проблемы электрификации не только для тех местностей, где не проведено электричество.

Все чаще люди устанавливают солнечные коллекторы для обогрева своих домов и других нужд своего хозяйства:

  • отопление помещений;
  • нагрев воды;
  • пользование электроприборами;
  • подключение водяного насоса;
  • подогрев воды в бассейне.

Как правило, батарея полностью обеспечивает потребности в электрической энергии днем. Аккумуляция позволяет сохранить большую часть энергии для потребления ее в темное время суток или в ненастную погоду.

Что интересно, в развитых странах существуют государственные программы, обязывающие энергетические кампании выкупать излишки солнечной энергии у тех граждан, которые до конца ее не израсходовали.

Таким образом, поощряется установка и использование бесперебойного и чистого источника энергии для повседневных нужд людей.

Статью о разновидностях солнечных батарей читайте здесь.

Виды СБ

Плоский солнечный коллектор

Перед тем как установить солнечную батарею для обогрева помещения, нужно выбрать соответствующую конструкцию.

Выделяют три главных вида установок отопления на солнечной энергии:

  1. Плоский коллектор. Самый известный вид солнечной батареи. Он выполнен в виде плоского короба, который покрыт стеклом. Короб имеет прослойку, поглощающую тепло. К этой прослойке подключены трубки, которые и проводят тепло в систему отопления дома.
  2. Вакуумный коллектор. Состоит из ряда пустых стеклянных трубок, которые содержат внутренние трубки, наполненные преобразователем энергии тепла. Между двумя трубками находится вакуум, который является теплоизолятором.
  3. Солнечный воздушный коллектор. Здесь роль проводника тепла выполняет воздух. Это плоская конструкция, нагревающая солнечной энергией воздух. Затем нагретый воздух поступает в помещение с помощью вентилятора.

Поэтому чаще всего устанавливают комбинированную систему отопления, когда солнечная энергия служит дополнительным источником и позволяет значительно сократить затраты на оплату коммунальных счетов.

Критерии подбора

Для правильного выбора следует внимательно изучить техническую информацию о модуле и сопоставить ее с теми условиями, в которых он будет применяться.

Следует обратить внимание на такие параметры:

  • устойчивость к природным воздействиям (осадкам, ветру, пыли);
  • реакция конструкции на перепад температуры;
  • прочность конструкции, ее стабильность;
  • КПД конструкции.

Если солнечная батарея будет установлена в местности, где климатические условия суровые и энергии для отопления требуется больше, то целесообразнее использовать батареи с такими параметрами:

  • текстурированное стекло – поглощает излучение и не отражает прямые лучи, повышая КПД на 15 %;
  • закаленное стекло — более прочное и устойчивое к ветру и осадкам;
  • алюминиевый профиль — должен обладать с несколькими ребрами жесткости.

Естественно, модули, обладающие такими показателями, будут стоить дороже некоторых аналогов. Дешевые модули оснащены хрупкими пластинами, чувствительными к низким температурам. Ламинированные фотоэлементы могут дать усадку, отслоится, а это приведет к разгерметизации и порче солнечной батареи.

Как правило, солнечные модули не подлежат ремонту, поэтому к покупке и выбору конструкции нужно подходить ответственно. Эта статья об особенностях солнечных электростанций для дома: https://teplo.guru/eko/solnechnaya-elektrostantsiya-dlya-doma.html

Статью о правильной установке солнечных батарей читайте здесь.[/wpfmb]

Читайте также:  Продолжительность отопительного периода и подготовка отопительных систем

Преимущества и недостатки

Система отопления солнечными лучами имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

  • финансовая экономия – за солнечные лучи платить не надо;
  • постоянное функционирование;
  • бесшумность;
  • экологическая безопасность для окружающей среды;
  • быстрая окупаемость дорогостоящего оборудования.

Недостатки:

  • низкий уровень КПД по сравнению с традиционными источниками тепла;
  • высокая цена.

Цена на солнечные батареи сегодня достаточно высокая, поэтому позволить себе установку такой конструкции может далеко не каждый. Но постоянный рост цен на природные источники тепла делает приобретение солнечных систем все более привлекательным.

Солнечные модули довольно быстро себя окупают и в дальнейшем убирают статью расходов на отопление, позволяя освободить средства на другие нужды.

Смотрите видео, в котором подробно рассказывают о солнечных коллекторах для отопления дома:

Особенности солнечного отопления для дома

Солнечное отопление – наиболее экологичный из способов обогрева частного жилища. Оно хорошо подходит для жителей центральных и южных районов стран СНГ, где поверхность земли получает достаточное количество излучения. Использование солнечного тепла для обогрева жилища поможет сэкономить пространство в помещениях.

Достоинства и недостатки солнечного отопления

Данный вид энергии экологичен, его использование доступно всем и не сопровождается выбросами в окружающую среду вредных соединений. Массовое применение систем солнечного отопления частного дома поможет сохранению природных ресурсов, используемых для обогрева помещения: угли, древесина и газовое топливо. Использование солнечных отопительных конструкций полностью безопасно для жильцов и для внешней среды. О традиционных типах топлива этого сказать нельзя – задымление не слишком благоприятно сказывается на атмосфере, может вызвать слезотечение и дискомфорт у окружающих.

Для экономии полезного пространства участка можно установить систему на крыше. Крепление таких коллекторов поможет также минимизировать затраты места на отопительные приборы в самом помещении. Еще одно преимущество – солнечные панели для дома не издают каких-либо шумов при работе.

Недостатком является то, что не все местности обладают климатическими условиями, подходящими для круглогодичного использования энергии солнца без дополнительных средств отопления. В большинстве регионов России в зимнее время необходимо параллельное использование обогревателей, работающих от электричества, или иных приспособлений подобного назначения. Иногда гелиосистему подключают только для работы в сезоны, характеризующиеся достаточной освещенностью, в темные периоды используют иные теплогенераторы.

Особенности солнечных коллекторов

От прочих типов отопительных систем коллекторы отличаются привязкой к поступлению энергии солнца. Вследствие этого ночью накопление тепла в установке останавливается, однако продолжается отдача в воздух жилища накопленного за дневное время. Эффективность системы определяется продолжительностью светового дня. В теплое время года и в южных широтах использование данного рода отопления показывает наилучшие результаты. Наименее продуктивно оно в декабре, в самое темное время суток. Это связано с коротким световым днем и с углом падения лучей. Просчитывая вклад гелиосистемы в общее теплообеспечение жилища, нужно учитывать, что на протяжении года ее эффективность меняется. Для зимнего отопления в большинстве регионов необходимы электрические приборы, печь или котел.

Большое значение имеют правильный расчет нужной для обслуживания дома площади коллекторных элементов и выбранный угол монтажа. Целесообразно размещать устройства так, чтобы угол наклона равнялся географической широте населенного пункта, где расположено жилище. Лучше всего энергия солнца поглощается коллекторами, чьи рабочие плоскости расположены под прямым углом к падающим лучам. По возможности батареи размещают по направлению к югу. Важно следить, чтобы на поверхности не падали тени, отбрасываемые зданиями или деревьями.

Чтобы КПД работы в зимнее время был выше, угол наклона элементов должен быть немного больше. Летом, в свою очередь, продуктивность будет немного ниже, но это не должно негативно сказаться на качестве жизни владельцев дома.

Элементы отопительной системы

Существуют несколько типов устройства солнечной батареи, но принцип устройства большинства отопительных систем на их основе идентичен. Иногда в конфигурацию могут вноситься дополнительные компоненты.

Основные элементы установки:

  • вакуумные коллекторные устройства;
  • контроллер, отвечающий за руководство системой;
  • аккумуляторный бачок для подогретой воды;
  • насос, несущий теплоноситель от батареи к аккумулятору;
  • ТЭН, работающий от электрической сети.

Вместо ТЭНа в роли доводчика может выступать и другая деталь. Иногда такую систему отопления совмещают с устройством теплого пола.

Виды солнечных коллекторов

Коллекторные элементы выпускаются в нескольких вариантах устройства. Существуют модели, предназначенные только для отопительных целей и дополнительно подогревающие воду.

По конструкции и внешнему виду

Коллекторные устройства выпускаются в открытом виде (с незащищенными трубками) и в закрытом – с активными компонентами, запаянными в корпус, который может иметь разные исполнения, к примеру, уплощенное или сферическое. Наиболее дешевыми и прочными являются плоские закрытые модели. Их корпус изготовлен из алюминия, внутри размещены трубы из меди. Они могут быть вмонтированы змеевидно или параллельной прокладкой рядов. По ним может циркулировать газ, вода или жидкость-незамерзайка, выполняющие роль теплоносителя. Сверху на корпусе находится покрытие, состоящее из стеклянного и пропиленгликолевого слоев. Такие модели могут работать круглогодично, подогревать воду до температуры, на 30-40 градусов превышающей воздушную. Но у них есть существенный недостаток: если коллектор ломается, из строя выходит вся система поглощения тепла.

Вакуумные изделия отличаются наибольшей мощностью. В них тоже присутствуют заполненные поглотителем тепла трубки из меди, выложенные рядками. Каждый такой элемент помещен в колбочку из стекла. Вакуумное пространство между стен играет роль проводящего материала и теплоизолятора. Слабой стороной такого исполнения является хрупкость полых стеклянных элементов. С другой стороны, при выходе из строя тут достаточно напрямую заменить поврежденные трубки.

Если важен вклад гелиосистемы в зимнее время, лучше подключить вакуумные коллекторы. Они дольше задерживают тепло и согревают газы и жидкости до более высоких температур. Возможна сборка конструкции прямо на крыше дома. Трубчатая форма позволяет собирать тепло в течение светового дня без подключения добавочных механизмов, следящих за движением солнца.

По принципу работы

Этот критерий описывает коллекторные элементы с точки зрения автономности. Некоторые типы не нуждаются в электричестве. Это делает их хорошим вариантом для дачного дома или эксплуатации на протяжении определенного сезона. Устройства с механизмом принудительной циркуляции должны перед использованием подключиться к электрической сети. Функционируют они благодаря давлению насосного механизма.

По сезонности

Некоторые потребители предпочитают подключение солнечных панелей только в теплое время года. В коллекторах, рассчитанных строго на данную форму эксплуатации, в роли теплоносителя выступает вода. При температуре ниже нуля она превращается в лед, поэтому с наступлением холодов такие установки демонтируют. Другие модели допускают круглогодичное использование. В теплое время года они способны обеспечить потребителя горячей водой, а в холодное – поддерживают температуру воздуха на определенном уровне.

Изготовление коллектора своими руками

При приобретении готового комплекта схема подключения солнечных батарей обычно указывается в прилагающейся документации. Но некоторые жильцы предпочитают собрать самодельный коллектор в домашних условиях. Простой агрегат делается из подручных материалов с использованием в качестве основы змеевидной конструкции, изъятой из устаревшего или сломавшегося холодильника.

Чтобы смастерить коллектор, потребуется приготовить:

  • фольгу и стеклянный лист;
  • змеевик от холодильника (с него же можно демонтировать связывающие хомуты и задействовать их в новом агрегате);
  • реечные элементы для создания каркаса;
  • ленту скотча;
  • крепежные элементы – шурупы и винты;
  • коврик из резины;
  • бак для жидкости;
  • подающие и сливные трубы.

Змеевик сначала отмывают от грязи, пыли и следов фреона, а затем вытирают насухо. Рейки обтесывают под габариты змеевидной конструкции из такого расчета, чтобы она помещалась в смонтированный из них каркас. Затем требуется соединить рейки друг с другом. Ковер из резины должен соответствовать размерам каркаса. При необходимости лишнее обрезают. В процессе соединения реек нужно сделать в стенках маленькие отверстия, чтобы туда проходили змеевиковые трубки, если их требуется вывести.

Коврик сверху застилают слоем фольги. Если приходится использовать для покрытия малогабаритные нарезки, их соединяют скотчем. Затем укладывают реечную конструкцию, а после – змеевик, который фиксируется хомутами. Последние надлежит закрепить с противоположной стороны с помощью винтиков. С нее же производится прибивание реек, чтобы конфигурация стала жестче.

Если между рейками и фольгой обнаружились щели, их полагается заклеить скотчем. Это обеспечит сведение потерь тепла к минимуму и увеличит КПД готовой установки. Когда агрегат будет готов, на него помещают стеклянное покрытие. Затем производится проклейка скотчем по всему периметру изделия.

Чтобы коллектор получился максимально герметичным, стекло укрепляют посредством шурупов. Это также сделает устройство более надежным. После этого получившийся элемент можно укреплять на опорной конструкции.

Принцип работы системы

Чтобы применение энергии солнца было максимально эффективным, можно действовать разными методами. Принцип первого основан на непосредственном прогревании коллекторных элементов лучами солнца. Накапливая тепло, устройства передают его жидкому теплоносителю, находящемуся в контурах отопления и горячего водоснабжения. Ресурс может расходоваться на реализацию обеих этих целей или только одной. Действие второго способа основано на внедрении в отопительную систему солнечных батарей, преобразующих накопленную энергию в электричество, передаваемое затем потребителю.

При использовании устройства, сделанного из змеевика, в солнечную погоду можно нагреть воду до 60-65 градусов. При этом система является автономной, теплоноситель в ней циркулирует естественным путем, домовладельцам вмешиваться в ее работу приходится нечасто. Цикл движения выглядит так: подогретая жидкость становится менее плотной, за счет чего происходит ее устремление вверх – в подготовленную емкость (например, бачок). Плотная холодная вода направляется в нижнюю область коллектора. Помимо бака, для монтажа системы требуются несколько труб. По ним подается и сливается нагретая вода и поступает в коллектор холодная. Также нужны 4 вентиля: сливной, запорный, подпитывающий, сбрасывающий давление в системе.

Водяные коллекторы в зимнее время целесообразно демонтировать, так как данный теплоноситель имеет свойство замерзать, что делает эксплуатацию бесполезной. Модели, которые предназначены для круглогодичного использования, нуждаются в регулярной очистке от пристающего снега. Последний имеет свойство отражать лучи солнца, что серьезно снижает КПД коллектора.

Солнечные системы отопления могут подключаться не только в южных регионах, но и в местностях, отличающихся умеренным климатом. Даже при небольшом числе солнечных дней в холодные сезоны поступающий через облака ультрафиолет способен хотя бы отчасти обогреть жилище. Без добавочных отопительных устройств в этом случае не обойтись, но экологичность работы и бесплатность энергетического ресурса делают эти установки отличным выбором для частных домов.

Ссылка на основную публикацию
×
×