Солнечное отопление частного дома: варианты и схемы устройства

На чтение: 16 минРубрика: Сантехника

Солнечные коллекторы

Несмотря на то, что отопление загородного дома солнечными панелями практически невозможно в суровом климате, не рассмотреть этот вид альтернативного источника энергии и тепла невозможно.

Наибольшей эффективности можно достичь лишь при интенсивном солнечном излучении – только в этом случае температура в помещениях будет максимально комфортной.

Разновидности

Солнечные системы нагрева теплоносителя (в нашем случае это раствор «вода-гликоль») условно можно разделить на пассивные и активные.

Первые объединены в один так называемый «водонагреватель», который располагается на кровле. Резервуар с теплоносителем находится выше отметки коллектора, а холодная вода в бак подается снизу.

Схема работы плоского солнечного коллектора. Нажмите для увеличения.

Вторые же имеют конструктивное отличие от пассивных солнечных систем обогрева: сами солнечные коллекторы размещаются на кровле дома, а резервуар для теплоносителя – в доме.

Теплоноситель – вода, циркулирует в системе отопления с помощью насоса.

Чаще всего солнечные коллекторы применяются для хозяйственно-бытовых нужд – нагрева воды в баках-резервуарах.

Но в этом случае в зимнее время придется сливать всю воду из бака во избежание перемерзания.

Существуют два разных типа солнечных коллекторов: плоский и вакуумный (трубный).

Плоский коллектор представляет собой поглотитель солнечных лучей с остеклением по верху, имеющий слой фольгированной с внутренней стороны теплоизоляции.

Схема работы трубного коллектора. Нажмите для увеличения.

Поглотителем выступает плоский лист металла, соединенный с системой трубопроводов.

Он «собирает» солнечное тепло, передавая его теплоносителю. Стекло не должно отражать бликов – для достижения максимального эффекта от световой энергии.

Трубный коллектор отличается от плоского только наличием вакуумных стеклянных труб, собранных в один пучок.

В каждую трубку вставляется поглотитель из листа стали – его можно вращать внутри, чтобы выровнять попадание солнечных лучей.

Трубные солнечные коллекторы дороже в монтаже и обслуживании, однако они дают больший эффект, нежели плоские за счет более длительного удержания солнечного тепла.

И те, и другие виды систем обогрева монтируются на кровле дома – в наклонной части.

В последнее время производители предлагают так называемые «солнечные» крыши, в которые уже вмонтированы солнечные панели, однако широкого распространения данный вариант не получил из-за нарушения герметичности кровельного покрытия.

Экскурс в историю

Первый солнечный коллектор был изобретен более двух столетий назад: его работа основывалась на том, что темная поверхность нагревается более интенсивно, чем светлая.

Швейцарский плоский коллектор стал сразу использоваться в повседневной жизни. Именно это приспособление в 19 веке помогало готовить пищу Д. Гершелю, когда он отправился в свою знаменитую африканскую экспедицию.

В 1908 году В. Бейли разработал теплоизолированный коллектор с медными трубками. Это позволило вывести принцип солнечного отопления на современный уровень понимания, но ощутимые сдвиги произошли лишь в 70-е годы прошлого века.
Причиной внимания к альтернативным источникам энергии стал кризис на рынке нефти. Ученые многих стран возобновили активную работу в области использования природного тепла, что позволило значительно увеличить эффективность работы систем отопления от солнца. Подобные разработки стали иметь стратегическое значение в политике государств.

Выбираем солнечный коллектор

Конструкция солнечного коллектора

Для эффективной работы отопления с помощью солнечной энергии рекомендуется установка коллекторов. Они представляют собой систему трубопроводов, по которым протекает теплоноситель. Для защиты и лучшего фокусирования солнечной энергии конструкция защищена прозрачной стеклянной панелью.

Для повышения эффективной работы оборудования в нем можно использовать различные типы теплоносителя, которые не изменят своих свойств под воздействием отрицательных температур

Это важно для регионов с холодной зимой. Кроме этого необходимо тщательно проанализировать предложения на рынке и выбрать оптимальную конструкцию

В настоящее время производители предлагают несколько способов организации отопления частного дома солнечными коллекторами:

Вакуумные коллектора. Оптимальный вариант для организации пассивной системы солнечного отопления. Характеризуются практически полным отсутствием тепловых потерь;
Плоские коллектора. Экономный вариант солнечного отопления. Представляют собой систему труб, защищенных прозрачным материалом. Чаще всего используются для горячего водоснабжения в летний период. Применение для комбинированного солнечного отопления требует учета графика температур в зимний период и тщательный выбор теплоносителя.

Выбор во многом определяется предварительными расчетами – требуемой мощности и периодичностью работы теплоснабжения. В качестве эконом варианта можно рассматривать возможность самостоятельного изготовления плоских коллекторов для отопления солнечной энергией своими руками.

Вакуумные коллекторы для отопления

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Одной из проблем эксплуатации солнечных радиаторов для отопления дома являются большие тепловые потери. Они обусловлены особенностями эксплуатации – панель должна находиться вне отапливаемого помещения для поглощения солнечной энергии. Для решения этого вопроса был разработан вакуумный солнечный коллектор для системы отопления.

Конструкция вакуумных коллекторов состоит из внешнего корпуса и внутренней системы стеклянных труб. Для лучшей изоляции трубопроводы отделены от внешней среды вакуумной прослойкой с разряженным воздухом. Фактически вся установка представляет собой большой прозрачный термос.

Специфика вакуумного солнечного коллектора в системе отопления заключается в следующем:

Использование в качестве теплоносителя специальной жидкости с низким порогом закипания. При этом происходит более эффективная передача тепловой энергии через теплообменник основному теплоносителю отопления – воде;
Нанесение на внутреннюю поверхность специального покрытия, увеличивающего поглощательную способность тепловой солнечной энергии;
Независимость работы от внешней температуры воздуха.

Для нормального функционирования системы потребуется обеспечить надежную теплоизоляцию теплообменника. Также следует утеплить трубопровод в местах прохождения через неотапливаемые помещения – чердак, кровельный пирог. Для расчета солнечного коллектора для отопления можно применять стандартные схемы. Но нужно учитывать, что его работа будет неэффективной при снижении температуры теплоносителя в контуре до +22°С.

Плоские солнечные коллекторы для отопления

Плоский солнечный коллектор

Для создания солнечной системы отопления частного дома с минимальными затратами чаще всего устанавливают плоские коллектора. Они отличаются от вакуумных упрощенной конструкцией. Однако при этом увеличиваются требования к их эксплуатации.

Плоский коллектор также имеет внутреннюю систему трубопроводов. Однако она изготавливается из медных или полимерных труб. Для защиты используется поликарбонат или каленое стекло. Внутренняя поверхность изолируется утеплителем – минеральной ватой или пенопластом. Под воздействием солнечных лучей происходит нагрев трубок и как следствие – повышение температуры теплоносителя.

Для плоского солнечного коллектора в системе отопления существуют жесткие эксплуатационные ограничения:

В качестве теплоносителя можно использовать только антифриз. В противном случае произойдет замерзание воды и разрушение трубопровода;
Для лучшей циркуляции при передаче тепла необходим монтаж насоса;
При температуре ниже -10°С эффективность работы системы сильно падает.

Из-за последнего фактора не рекомендуется организация теплоснабжение дома солнечной энергией с помощью плоских коллекторов в регионах с низкими температурами в зимний период. Поэтому чаще всего делают плоский солнечный коллектор для отопления своими руками для горячего водоснабжения летом, весной или осенью.

От каких видов топлива лучше всего отказаться

Владельцы загородных построек и частных домов в пределах города используют отопительные системы, в качестве источника питания которых может выступить горячая вода, электричество, дрова или газ. Самым дорогостоящим видом обогрева сегодня является электричество. Вы сможете убедиться в этом, если подключите простой калорифер. В конце месяца счет за электроэнергию окажется весьма внушительным. Если же необходимо только лишь поддерживать комнатную температуру, то можно использовать электрические котлы.

Решая вопрос о том, какое отопление в частном доме самое экономичное, потребители довольно часто обращают внимание на дрова, которыми топятся печи, зарекомендовавшие себя как проверенный и надежный способ отопления. Вы можете оборудовать жилище камином, наслаждаясь потрескиванием поленьев долгими зимними вечерами. Однако у этого вида топлива есть некоторые минусы, выраженные в повышенной пожароопасности, а также высокой стоимости дров

Но цена на такое топливо несколько ниже по сравнению с электричеством

Однако у этого вида топлива есть некоторые минусы, выраженные в повышенной пожароопасности, а также высокой стоимости дров. Но цена на такое топливо несколько ниже по сравнению с электричеством.

Отопление на солнечных батареях

В сущности, солнечные батареи представляют собой фотогенераторы электроэнергии. Как говорят нам законы физики, солнечный свет формирует постоянный ток, влияя на полупроводниковые элементы. А в цепях солнечной батареи появляется напряжение, которое затем подается на объекты. Специальный аккумулятор накапливает энергию, которую потом можно использовать в пасмурные дни.

Система отопления с применением солнечных батарей

Отопление частного дома солнечной энергией при помощи батарей лучше всего ставить на южную сторону крыши, а угол крыши должен быть не менее 30 градусов. Специалисты рекомендуют учесть также наличие дополнительных помех – к примеру, если рядом стоят сооружения или деревья, которые впоследствии могут помешать функционированию системы. Поток лучей солнца должен идти из учета: 1000 кВт/ч на 1 кв.м за год. Солнечная энергия в таком расчете, которую вы получите, будет равняться использованию 100 литров газа.

Солнечная батарея состоит из следующих элементов:

Прозрачная верхняя панель, внутри нее будут циркулировать вода или воздух, сделанная из стекла или пластмассы.
Металлическая зачерненная поверхность, поглощающая теплоэнергию солнца.
Водяной бак или специальный накопительный резервуар, куда идет нагретая жидкость или газ, после чего они поступают в батареи.

Солнечная батарея в разрезе

В солнечные системы отопления частного дома входят такие элементы:

Обыкновенный преобразователь.
Преобразователь постоянного в переменный ток.
Датчик, который регулирует уровень зарядки и разрядки батареи.
Аккумулятор.
Система отбора мощности.

Солнечное отопление загородного дома на батареях применяется, в основном, для того чтобы получить электричество. Поэтому такие батареи будет лучше всего установить там, где используется электрическое отопление, электрообогреватели или теплый пол. Когда вы оборудуете отопление солнечными батареями большой мощности, можно будет снабдить свой дом горячей водой.

Солнечные батареи приобрели большую популярность в мире

Что касается эффективности такой системы, как отопление дома солнечной энергией от батарей, то этот показатель зависит от множества факторов, основной из которых – это поступающая солнечная энергия. Если ваше жилье располагается в северной широте, то лучше всего использовать совмещенные виды отопления, где солнечная энергия будет лишь дополнением. Это же касается и тех местностей, где наблюдается частая пасмурная погода, так как в такое время мощность батарей будет очень маленькой.

3 Основные виды

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.

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.

Реальные способы обогрева

Как вы поняли их вышесказанного, реализовать полноценное электрическое отопление дома солнечными батареями довольно сложно (и дорого). Далеко не каждый хозяин решится купить и установить панели на площади 100–150 м², дабы прогреть небольшой дом или дачу. Значит, схема электрокотел + водяная система + отопительные радиаторы отпадает.

Но идею обогрева солнечными модулями все же нельзя назвать утопией. Перечислим варианты, реализованные домовладельцами на практике:

панели плюс инверторные кондиционеры с коэффициентом эффективности COP 3.5–4;
подключение батарей напрямую к электрическим обогревателям без инвертора;
строительство полноценной СЭС, продажа электроэнергии государству, вырученные средства идут на оплату традиционного отопления.

Начнем с третьего варианта, который интересен предпринимателям. В странах, где государством установлен так называемый зеленый тариф, домовладелец может получать электричество из возобновляемых источников и отдавать в общую энергетическую сеть, получая прибыль. То есть, домовладелец приобретает те же 200–300 солнечных панелей, но продает энергию по хорошей цене, а не расходует почем зря.

Большое количество батарей на крыше жилого дома не поместится, станцию большой мощности придется размещать на участке

Например, в Украине зеленый тариф превышает обычный в 3 раза (по состоянию на июнь 2019 г.). Необходимо выдержать 1 условие: минимальная производительность СЭС – 30 кВт. Строите электростанцию, поставляете энергию в сеть, а сами покупаете втрое дешевле.

Отопление кондиционерами

Способ основан на эффективности инверторных сплит-систем, доставляющих внутрь дома вчетверо больше тепла, чем затрачено электроэнергии. Как реализовать такое отопление:

Первым делом максимально снижаем теплопотери здания – утепляем стены, полы и крышу, устанавливаем энергосберегающие окна. Идеальный показатель теплопотребления для жилища 100 м² – 6 кВт.
Приобретаем 2 кондиционера с инверторными компрессорами, работающими при отрицательной уличной температуре. Суммарная производительность агрегатов должна равняться теплопотерям дома, в нашем случае – 6 кВт. Потребление таких «сплитов» не превысит 2 кВт.
Монтируем солнечную станцию, способную круглосуточно обеспечивать электричеством кондиционеры.
Для отопления в самые холодные сутки стоит установить любой традиционный источник тепла – котел, дровяную печь.

Тепловые насосы Mitsubishi Zubadan расходуют энергии еще меньше, чем кондиционеры, а тепла приносят вчетверо больше (COP = 4)

Видео в конце данного раздела подтверждает, что описанная схема вполне работоспособна. Один существенный минус: при отрицательной температуре эффективность кондиционеров резко снижается, без помощи котла не обойтись. В условиях умеренного и северного климата солнечные модули в одиночку не справятся.

Использование местных обогревателей

Речь идет о значительном удешевлении системы в случае использования неприхотливых потребителей – обычных тепловентиляторов. Ввиду отсутствия инвертора к солнечным модулям придется подключать 12-вольтовые обогреватели (можно взять автомобильный либо сделать своими руками).

Как собрать солнечный генератор электроэнергии:

Устанавливаем нужное количество батарей с рабочим напряжением 12 вольт.
Соединяем их проводами 2.5 мм² согласно приведенной ниже схеме – без инвертора.
Подключаем нагрузку – маломощный тепловентилятор на 12 В.

Ниже на видео специалист подробно описывает все нюансы такого подключения. Способ годится для обогрева отдельных комнат тепловентиляторами 1–1.5 кВт. Отопить весь дом сложнее – нужно собирать несколько отдельных контуров с солнечными панелями, чтобы не увеличивать сечение проводов.

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 с водяным коллектором

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

Летний вариант для горячего водоснабжения
Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схема с солнечной батареей

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

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

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

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

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

Галерея изображений
Фото из
Рабочая часть солнечных батарей представляет собой набор последовательно соединенных кремниевых пластин

Хотя внешне солнечные батареи могут и напоминать закрытые плоские коллекторы, но принцип работы приборов этого вида существенно отличается

Батареи с фотоэлектрическими элементами вырабатывают электроэнергию, которую можно использовать для нагрева теплоносителя или для питания электрических обогревателей

Для сооружения солнечной панели недостаточно подручных средств. Потребуются кремниевые пластины, которые придется покупать

Солнечные электростанции в отоплении дома

Процесс установки солнечных панелей на кровлю

Самостоятельный монтаж прибора на крышу гаража

Самодельный электроприбор для солнечного отопления

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%.

Солнечные батареи для частного дома в некоторых странах — обычное явление

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.

Рейтинг

( Пока оценок нет )

Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Добавить комментарий

Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

На чтение: 22 минРубрика: Канализация

Советы по эксплуатации

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

Экскурс в историю

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
Теплообменный контур
Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Разновидности альтернативных систем отопления

Альтернатива газовому отоплению представляет собой, как правило, автоматизированные системы теплоснабжения, использующие на практике современные технологии и новейшие разработки.

Данные системы — идеальное решение для собственников частных и загородных домов, особенно расположенных на удалении от мест прокладки газопроводной сети.

Альтернативное отопление может иметь следующие разновидности:

Дизельное.
Электрическое.
Твердотопливное (уголь, брикет, дрова и т.д.).
Природные возобновляемые источники (энергия ветра, тепло земли, солнечная энергия и т.д.).

Какой из перечисленных выше вариантов наиболее оптимален для применения в загородном частном доме? Для ответа на данный вопрос рассмотрим преимущества и недостатки каждого из них с точки зрения эффективности и экономичности.

Использование дизельного топлива

Одним из основных преимуществ использования дизельного топлива для обогрева частного дома является относительно невысокая стоимость монтажа тепловой установки, производящей выработку тепловой энергии.

Любые другие виды отопления, принцип действия которых основан на сгорании топлива с последующим выделением тепла, требуют гораздо больших затрат на установку, чем работающие на жидком топливе котлы.

К основным недостаткам данной системы можно отнести именно высокую стоимость эксплуатации и необходимость регулярного обслуживания и наблюдения за системой.

Электрическое отопление

Электрическое отопление — неплохая альтернатива газовому отоплению в загородном либо частном жилом доме.

Данную систему характеризует простота в установке и эксплуатации, высокий уровень автоматизации, обеспечивающий надежную и качественную работу всей системы.

Электрическое отопление может быть отрегулировано на каждую комнату в отдельности. Нажмите для увеличения.

Кроме этого, работающие на электричестве обогревательные системы отличаются практически максимальным значением коэффициента полезного действия (около 100%).

Перечень многочисленных преимуществ могут дополнить небольшие габаритные размеры отопительных систем и возможность их установки практически в любом помещении.

Электрическое отопление может быть отрегулировано на каждую комнату в отдельности.

К недостаткам системы относится высокая стоимость электрической энергии, зависимость стабильной работы от наличия тока и качества электрической сети.

Использование твердых видов топлива

Наиболее сбалансированная альтернатива газовому отоплению — котлы, работающие на твердых видах топлива.

Данные устройства совмещают в себе сравнительно большую доступность твердого топлива, низкую стоимость установки и достаточно высокую эффективность (коэффициент полезного действия может достигать значения 85% — 95%).

Работоспособность твердотопливных котлов обеспечивается за счет их периодической «дозаправки», которую необходимо производить вручную 3-4 раза в сутки.

Следует отметить и конструкционную надежность данных котлов. Основные недостатки системы отопления на твердом виде топлива связаны с необходимостью заготовки, сушки и организации хранения дров (угля, брикета и т.д.).

Процесс монтажа солнечных батарей

Эффективность работы солнечных батарей напрямую зависит от правильности их установки. Поэтому перед началом установки солнечных батарей на скатную крышу необходимо:

осуществить проверку прочности поверхности крыши, возможность доступа к батареям;
месторасположение солнечных батарей не должно загораживаться;
лучше всего, если каждая плоскость будет устремлена в сторону юга.

Существует несколько способов сборки солнечных батарей. Для достижения наивысшего КПД можно комбинировать сразу несколько систем:

Поворотный механизм. Такая конструкция самая лучшая благодаря наличию встроенного электрического двигателя, способного менять наклон и поворот, можно непрерывно отслеживать положение солнца и получать от него максимум энергии.
Рамная конструкция. Этот тип монтажа солнечных батарей считается самым распространенным, так как подходит для большинства современных крыш.
Установка без подложки. Если скат вашей кровли приближен к сорока градусам, такой способ монтажа будет самым актуальным. В данном случае возможно заменить обычную кровлю солнечными батареями.

Монтаж солнечных батарей при помощи рамной конструкции

Этот тип самый приемлемый для многих пользователей. Для монтажа такой конструкции необходимо:

Рассчитать, выдержит ли крыша вес оборудования.
Рекомендуется усилить стропила в местах установки солнечной батареи.
Если вы планируете крепление нескольких батарей, для этого вам необходимо приобрести угловой профиль, имеющий размер 25×25. Если планируется монтаж на крышу дома более десяти квадратных метров, тогда для основания подойдет металлический уголок, размером 50×50.
Желательно, чтобы общий каркас был сварным, он более устойчив к порывам ветра

Или можно соединить детали при помощи болтов 6 и 8 мм.
Если ваш дом расположен в безветренной местности, для монтажа конструкции можно использовать алюминиевый профиль, несмотря на высокую стоимость такого профиля, его малый вес не будет создавать сильной нагрузки на крышу.
Важно, чтобы скос был регулируемым. Для этого детали должны подвижно соединяться в нижней части.
Для закрепления основы к кровельным балкам используется шпилька, ее диаметр должен составлять 12 мм

Место крепления можно усилить посредством шайб и подкладок.
После процедуры крепления каркаса следует подключить устройство к аккумуляторам, инверторам, контроллерам и к электросети дома.

Солнечные батареи на крыше дома

Важно: Если вы устанавливаете панели в несколько рядов, проследите за тем, чтобы передний ряд не затемнял последующие. Солнечную панель можно использовать в доме, который на многие километры удален от электросетей

Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет

Солнечную панель можно использовать в доме, который на многие километры удален от электросетей. Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет.

Как солнечная энергия используется для получения тепла

Гелиосистемы применяются для нагревания воды и отопления жилища. Они могут давать тепло (по желанию владельца) даже тогда, когда отопительный сезон закончится, и обеспечивать дом горячей водой бесплатно. Простейшее устройство представляет собой металлические панели, которые устанавливают на крыше дома. Они аккумулируют энергию и согревают воду, которая циркулирует по скрытым под ними трубам. Функционирование всех гелиосистем основано на этом принципе, несмотря на то, что конструктивно они могут отличаться друг от друга.

Солнечные коллекторы состоят из:

бака-аккумулятора;
насосной станции;
контроллера;
трубопроводы;
фиттингов.

По типу конструкции различают плоские и вакуумные коллекторы. У первых дно покрыто теплоизоляционным материалом, а жидкость циркулирует по стеклянным трубам. Вакуумные коллекторы отличаются большой эффективностью, потому что теплопотери в них сведены к минимуму. Этот тип коллектора обеспечивает не только отопление солнечными батареями частного дома – его удобно использовать для систем горячего водоснабжения и подогрева бассейнов.

Принцип действия солнечного коллектораИсточник 21ek.ru

Типы отопительных солнечных коллекторов для дома

Современная промышленность освоила выпуск различных типов солнечных отопительных коллекторов. Для того, чтобы понять, какой из них может подойти для монтажа системы домашнего отопления или горячего контура водоснабжения в вашем доме – необходимо ознакомиться с их разновидностями. Основных типов насчитывается два: плоские и вакуумные, менее широко распространены воздушные коллекторы.

Плоский светопоглощающий

Плоский отопительный солнечный коллектор представляет собой тонкую коробку, внутри которой находится особое вещество, активно аккумулирующее, адсорбирующее тепло. Сверху коробка закрыта стеклом, которое пропускает солнечные лучи. Внутри адсорбирующего слоя, собирающего тепло расположена система трубопроводов, внутри которых перемещается теплоносителя. В качестве теплоносителя в таких системах, как правило используется пропилен-гликоль.

плоский коллектор в разрезе

Вакуумный

Внутри вакуумного отопительного коллектора на месте единственной плоской коробки находятся полые стеклянные или кварцевые трубки, из которых откачан воздух, то есть создан вакуум. А вот уже внутри таких полых трубок располагаются трубки с веществом, адсорбирующем солнечную тепловую энергию. Соответственно трубопроводы с теплоносителем находятся внутри трубок с адсорбером. Солнечные лучи легко проникают сквозь вакуум в промежутке между трубами и нагревают теплоноситель. Однако этот же вакуум препятствует обратной утечки тепловой энергии из адсорбера в окружающее пространство, выступая в роли теплоизолятора.

вакуумный коллектор

Воздушный

Как уже понятно из названия – такие устройства не имеют теплоизолирующего вакуумного слоя. Следовательно КПД их действия будет ниже, чем у вакуумных коллекторов. Такие устройства рекомендуется устанавливать в местности с большим количеством солнечных дней. Более того, в таких коллекторах теплоносителем является обычный воздух. Он переносится в отапливаемое помещение вентилятором или естественной конвекцией. Работа вентилятора при перемещении воздушных потоков также требует отдельного источника питания Это дополнительная причина того, что данная система имеет более низкий КПД, чем плоские или вакуумные коллекторы. Конечно же, ни о каком горячем водоснабжении в такой конструкции не может быть и речи.

Особенности водяной отопительной системы

В рейтинге популярных моделей отопления первое место лидера занимает индивидуальная система обогрева горячей водой. Циркуляция теплоносителя происходит по замкнутому трубопроводу, проложенному от источника генерации к радиаторам отопления. Горячая вода поступает в радиаторы, которые за счет большой площади нагрева, и излучают тепловую энергию.

Модель отопительного котла выбирают с учетом используемого топлива.

Виды отопительных систем

Классификация индивидуальных отопительных линий с горячим водяным теплоносителем производится по следующим видам:

Место прокладки подающего трубопровода: верхняя и нижняя разводка. Такие схемы рекомендованы для двух- и трехэтажных домов.
Количество стояков. Различают однотрубную и двухтрубную схему монтажа отопления.
Расположение стояков. Подключение стояков может выполняться по вертикальной или горизонтальной схеме.
Схема прокладки отопительной сети. Разводка выполняется с путными или тупиковыми магистральными линиями.

Вид отопительной сети выбирается с учетом выбранной индивидуальной системы, отопительного котла и конструктивных особенностей жилого дома.

Основные элементы водяного отопления

Автономная система отопления частного дома или квартиры состоит из следующих основных элементов:

Нагревательный котел. В этом устройстве происходит преобразование топлива в тепловую энергию, передаваемую теплоносителем по трубам.
Трубы отопления. В настоящее время практически все системы монтируют из полипропиленовых или металлопластиковых труб, металлические стальные трубопроводы практически не применяют.
Запорная арматура. Шаровые вентили устанавливают для перекрытия подачи воды, дроссели регулируют теплоотдачу нагревательных приборов, термостатические головки поддерживают заданную комфортную температуру в помещении, автоматические воздухоотводчики сбрасывают лишний воздух из системы отопления.
Приборы безопасности. Расширитель, предохранительный клапан, манометр защищают отопительную систему от аварийных ситуаций.
Радиаторы отопления. Чугунные, стальные, алюминиевые, биметаллические батареи являются неотъемлемой частью индивидуального отопления.

На заметку: Дополнительно устанавливаются автоматические приборы, поддерживающие заданную температуру в помещении – программаторы, которые самостоятельно регулируют режим включения отопительного котла.

Преимущества и недостатки системы водяного отопления

Основные достоинства водяной системы отопления:

Возможность регулирования температуры обогрева. Дровяные печи быстро прогревают воздух в помещении, но, к сожалению, контролировать этот процесс невозможно.
Высокая степень надежность и возможность работы в автоматическом режиме.
Экономичность. Обогрев жилых домов электричеством из-за высокой стоимости энергоресурсов обходится владельцам жилья намного дороже.
Комфортность пользования. В отличие от парового отопления с нерегулируемой температурой нагрева отопительных приборов, водяной контур обеспечивает более комфортный нагрев радиаторов.

Главные недостатки водяного отопления:

Медленный нагрев отопительных приборов.
Трудоемкость монтажа.
Возможное замерзание воды в трубопроводах.
Необходимость периодической чистки батарей отопления от твердых солевых наслоений.

Солнечные батареи

Солнечные батареи для частного дома в некоторых странах — обычное явление

Типы солнечных батарей, а также их комплектации

Батареи можно разделить на два основных типа:

Малые фотоэлектрические системы.
Большие фотоэлектрические системы.

К первой категории можно отнести аккумуляторные панели, работающие от напряжения в 12-24В. Такие системы обеспечат электроэнергией, необходимой для работы телевизора и нескольких осветительных приборов в доме. Большие системы могут не только полностью обеспечить дом необходимой электроэнергией, но и сыграть важную роль в организации отопительной системы. Стоит учитывать, что солнечные батареи не смогут обеспечить необходимым теплом и электричеством большие дома с несколькими этажами.

Солнечные батареи различного типа и размера

Комплектация солнечных батарей может несколько отличаться. В базовую комплектацию входят такие компоненты, как:

Вакуумный солнечный коллектор.
Контроллер, который способен следить за тем, чтобы работа системы была максимально эффективной.
Насос, который будет подавать теплоноситель от коллектора в отопительный бак.
Емкость для горячей воды, которая имеет объем от 500 до 1000 литров.
Электрический тэн или тепловой насос.

Схема системы отопления работающей на солнечных батареях

Если вы оборудуете достаточно мощное отопление частного дома солнечными батареями, то дом можно обеспечить еще и горячим водоснабжением. Кроме того, можно дополнительно оборудовать такую систему, как теплый пол.

Если семья состоит из трех человек, то потребуется от 200 до 500 кВт энергии в месяц. Если вы планируете организовать горячее водоснабжение, то потребуется больше электроэнергии. Наиболее эффективной считается комбинированная отопительная система. Она позволяет подстраховать жильцов дома на случай непредвиденных или аварийных ситуаций.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

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

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

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров показывающих эффективность и мощность прибора. Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

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.

Экономичные газовые котлы

Если вы желаете получить наивысшую степень экономии, то важно разобраться с разновидностями существующих газовых котлов. Они могут быть напольными, навесными и конденсационными. Первые устанавливаются на полу, другие крепятся на стену

Тогда как третьи могут быть настенными или напольными, а в качестве отличительной особенности подобного оборудования выступает высокий КПД, который может достигать 100% или больше. Самые экономичные котлы отопления относятся к этому виду

Первые устанавливаются на полу, другие крепятся на стену. Тогда как третьи могут быть настенными или напольными, а в качестве отличительной особенности подобного оборудования выступает высокий КПД, который может достигать 100% или больше. Самые экономичные котлы отопления относятся к этому виду.

Столь высокий коэффициент полезного действия обусловлен тем, что в подобных агрегатах используются два источника энергии, в качестве первого выступает сжигание газа, а вот в роли второго – энергия, которая выделяется при конденсации пара. Если же вы выберете навесной котел, то удастся сэкономить еще при приобретении, так как подобное оборудование стоит дешевле по сравнению с другими газовыми котлами.

Способы подключения к системе отопления

Схема с водяным коллектором

Летний вариант для горячего водоснабжения
Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения

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

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

Схема с солнечной батареей

Солнечные электростанции в отоплении дома

Процесс установки солнечных панелей на кровлю

Самостоятельный монтаж прибора на крышу гаража

Самодельный электроприбор для солнечного отопления

Виды устройства

Для преобразования солнечной энергии в тепловую, используются специальные технические устройства, называемые коллекторами. В зависимости от конструкции, их можно подразделить на два вида, это:

Плоские коллекторы – в основе этой конструкции лежит плоский короб, закрытый с наружной стороны стеклом, в который помещены трубки, по которым циркулирует теплоноситель. Между трубками уложен утеплитель, а под стеклом прокладывается абсорбер, материал имеющий способность к накоплению тепловой энергии. К внешней сети коллектор подключается через патрубки, монтируемые на входе и выходе укладываемых трубок.
Вакуумные коллекторы – в основе этой группы устройств, лежит использование вакуумных трубок, которые крепятся на специальном каркасе и верхней своей частью помещены в слой теплоносителя. Вакуумная трубка состоит из двух трубок, одна из которых медная, помещена в стеклянную, большего размера. Во внутреннее пространство стеклянной трубки помещен материал с высокой степенью абсорбции. Из стеклянной трубки откачан воздух, тем самым создан вакуум, что позволяет улучшить характеристики устройства по накоплению и передаче тепла.

Существует еще один тип солнечных коллекторов, это плоские воздушные устройства. В данной конструкции в качестве теплоносителя используется воздух, но в связи с низким КПД подобных моделей и неэффективностью, подобные коллекторы для отопления домов практически не используются.

Проект системы отопления на коллекторах

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.

Например, вы потребляете энергии 8 кВт/ч, инсоляция в среднем 2 кВт/ч. Мощность солнечной панели – 250 Вт (0,25 кВт). Произведем расчеты: 8 / 2 / 0,25 = 16 штук – именно такое количество панелей вам понадобится.

О чем молчат продавцы солнечных батарей

Если прогуляться по форумам и отзывам, то можно найти такие предостережения от счастливых владельцев солнечных батарей.

Панели для работы требуют грид-инвертора: при покупке панелей нужно согласовывать напряжение инвертора и панелей на совместимость.

К примеру, для работы двух панелей, каждая на 100 Ватт, потребуется инвертор на 300-500 Ватт.

Китайские и обычно довольно качественные инверторы все же часто указывают на корпусе мощность, не соответствующую действительности. Будьте внимательны во время покупки и уточняйте детали. Устройство работает при наличии напряжении в сети, поэтому не может быть резервным источником питания. Если электричество не расходуется сразу, оно передается обратно в сеть. Счетчик при этом крутит то вперед, то назад. Это непривычно и не учитывается многими счетчиками. Есть риск оплаты отдаваемой назад энергии

Важно учитывать тип счетчика и заложить в расчеты стоимость его замены. Если в вашей местности часто облачность, важно учитывать ее и приравнивать к тени

Важно учитывать время и усилия на чистку панелей, особенно зимой от снега.

Основной вывод тех, кто приобрел панели в нашей стране – пока что это слишком дорогое удовольствие, которое следует рассматривать как хобби.

Рейтинг

( Пока оценок нет )

Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Добавить комментарий