Содержание
Постоянный рост тарифов и ветхое состояние коммуникаций вынуждают владельцев частных домов активно искать альтернативные способы обогрева.
Одним из мощных и неиссякаемых источников является Солнце, ежедневно поставляющее огромное количество киловатт бесплатной энергии.
Необходимо установить соответствующее оборудование, и зависимость от поставщиков сетевых ресурсов останется в прошлом.
Солнечная энергия имеется всегда, хоть и зависит от погодных условий или времени суток. Для регионов, где климатические и погодные условия позволяют получать достаточное количество киловатт для обогрева, такой вариант становится оптимальным. Солнечное отопление предоставляет массу возможностей и преимуществ, о которых следует поговорить подробнее.
Солнечное отопление частного дома — инновационная технология, о которой пока еще не все имеют четкое представление.
Между тем, все возможности для установки и использования соответствующих комплексов имеются практически у любого домовладельца.
Необходимость финансовых вложений существует только для приобретения аппаратуры или оборудования, все остальное он получит бесплатно.
Существует два варианта организации солнечного отопления:
Использование солнечных батарей — более затратный метод, требующий присутствия большого количества оборудования.
Используются фотоэлектрические элементы, расположенные на открытой площадке под нужным углом для максимально перпендикулярного падения солнечных лучей.
Они вырабатывают электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях, преобразуется в переменный ток со стандартными параметрами, после чего направляется на отопительные приборы.
Отопление от солнечных батарей в частном доме дает массу дополнительных возможностей. Такой способ имеет значительное преимущество —электрический ток, который вырабатывают солнечные батареи, можно использовать не только на обогрев дома, но и на питание любых приборов, на освещение или иные надобности.
Солнечные коллекторы действуют по другому принципу. Они не вырабатывают, а получают от Солнца тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель в емкостях или трубках.
Обратите внимание
В принципе, коллектором можно считать любую емкость с водой, выставленную на солнце, но имеются специальные конструкции, способные продемонстрировать наибольшую эффективность.
Такой вариант системы значительно проще, дешевле и доступен для самостоятельного изготовления.
Полученное тепло сразу реализуется в повышении температуры теплоносителя, который аккумулируется в накопительной емкости, откуда распределяется по отопительным контурам дома.
Оптимальным способом обогрева является использование низкотемпературных систем, таких как теплый пол. Они не нуждаются в сильном нагреве, что соответствует возможностям солнечных коллекторов.
В ночное время расходуется теплоноситель, нагретый за день.
Основное преимущество состоит в том, что Солнце — постоянный и неиссякаемый источник, стабильный и полностью предсказуемый. В отличие от ветрогенераторов, которые могут простаивать неделями, солнечная энергия подается в заранее известные временные интервалы.
Единственным недостатком является возможность пасмурной или холодной погоды, когда эффективность работы батарей и коллекторов падает.
Однако, современные конструкции позволяют получать минимальное количество даже в самых сложных условиях, поэтому при правильном расчете никакие неожиданности системе обогрева не угрожают.
Кроме того, нельзя забывать, что солнечная энергия достается совершенно бесплатно. Если при отоплении дома газовыми или электрическими котлами надо приобретать само оборудование и потом постоянно оплачивать энергию или топливо, то солнечная энергия не оплачивается, что значительно изменяет уровень рентабельности аппаратуры и всей системы в целом.
Дополнительным преимуществом является высокая ремонтопригодность системы и возможность наращивания ее производительности. В данном вопросе никаких ограничений нет — сколько установлено панелей или коллекторов, столько энергии и будет получено.
Если установленный комплект оказался неспособен к эффективному обогреву дома, его всегда можно усилить добавлением нужного количества оборудования. Это удобно при необходимости перестроить или расширить дом, сделать пристройку и т.д.
Необходимости покупать новую систему полностью это не возникает.
Когда начинается постройка частного или загородного дома, важным моментом, который также требует довольно много финансовых вложений, а еще больше – внимания, является отопительная система и утепление сооружения. И вместо привычных систем и традиционных видов отопления все больше людей обращают свое внимание на альтернативное отопление – солнечное отопление частного дома.
Солнечное отопление частного дома
Распространение системы солнечного отопления частного дома постоянно растет, так как это инновационная технология, использующая солнечную энергию.
На сегодняшний день уже абсолютно каждый владелец частного или загородного дома может установить у себя такую систему.
Заметим, что финансовые средства потребуется вложить только в приобретение оборудования, которое понадобится для того чтобы накапливать тепло, а вот сама энергия достанется вам бесплатно.
Отметим, что установленная система сможет прослужить вам более 25-ти лет, а окупится она примерно через 3 года, если эксплуатировать ее постоянно.
Отопление дома от солнца может быть двух типов:
Солнечное отопление обладает множеством преимуществ:
Среди недостатков можно отметить следующие:
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:
Солнечная батарея в разрезе
В солнечные системы отопления частного дома входят такие элементы:
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.
Отопление загородного дома от солнца при помощи солнечных коллекторов заключается в том же принципе: солнечная энергия собирается и преобразовывается.
Однако в данном случае преобразовывается не электрическая энергия, а тепловая. Так, носитель тепла, который циркулирует в коллекторе, под действием лучей солнца нагревается и после этого передает свое тепло.
Продуктивность здесь также зависит от того, какое количество солнечного света.
Система отопления солнечными коллекторами
Бывают такие виды коллекторов:
На сегодняшний день известно несколько способов, как выполнить солнечное отопление дома своими руками. К примеру, можно использовать полиэтиленовую пленку или пластиковые бутылки, однако такая система не будет долго работать эффективно.
Поэтому лучшим вариантом будет приобретение готового оборудования – это эффективно и выгодно. К тому же, стоимость его окупается через короткое время.
Цены на энергоносители постоянно растут, а потому люди все чаще задумываются об использовании альтернативных источников энергии. Тем более что сегодня отопление – это чуть ли не самая большая статья расходов наших граждан. А потому и неудивительно, что все хотят найти едва ли не бесплатный источник энергии.
И первое, что приходит на ум – это, конечно, энергия солнца. Более того, использовать ее в практических целях вполне реально; и не только в Крыму или в Ташкенте. А оборудование для этого стоит даже дешевле, чем мощные тепловые насосы. О том, как можно использовать энергию солнца, мы и поговорим в этой статье.
Солнечный коллектор
В настоящее время реально можно рассматривать пока только две схемы использования энергии нашего светила:
У обоих вариантов есть свои особенности. Кроме того, какой бы вариант обогрева при помощи энергии солнца вы не выбрали, ни в коем случае не стоит отказываться от уже имеющегося отопления.
Конечно, солнце никуда не денется, однако самое практичное решение – это все же комбинированная система.
Например, когда солнечной энергии вполне достаточно для обогрева здания, другой источник тепла можно просто отключать.
Так, вы будете жить в комфортных условиях круглый год, и одновременно обезопасите себя на случай различных поломок и прочих неприятностей.
Важно
Но если дом только строиться, и у вас нет желания или возможности делать сразу две системы отопления, то обогрев солнцем должен быть спроектирован так, чтобы он имел двукратный запас прочности.
Только так отопление дома с помощью солнечных коллекторов вас не подведет.
Схемы солнечных коллекторов
Рекомендуем: Какие бывают солнечные нагреватели воды для отопления дома?
Однако солнечное отопление частного дома имеет и некоторые недостатки, например:
Далее мы более подробно расскажем о наиболее популярных солнечных системах отопления частного дома.
Как правило, если говорят про солнечные системы отопления, то имеют в виду именно гелиоколлекторы.
В таких установках солнечное тепло нагревает теплоноситель (жидкость), которая потом используется для отопления и ГВС.
Особенность их работы заключается в том, что подобные водонагреватели дают температуру не более плюс 60 градусов по Цельсию, причем наибольшая эффективность на выходе получается при температуре всего плюс 35.
А потому такие системы обогрева солнечной энергией специалисты рекомендуют использовать с теплыми водяными полами. Но если расставаться с имеющимися радиаторами отопления не хочется, как и тратится на теплые полы, то придется увеличить количество секций батарей примерно вдвое, иначе в доме будет холодно.
Рекомендуем: Плюсы и минусы солнечных панелей для отопления дома
В настоящее время наиболее востребованы две модификации таких коллекторов:
Причем в каждой из этих групп есть и свои вариации, однако принцип работы у всех схож – по трубкам проходит теплоноситель и нагревается от солнца. Но сами по себе конструкции могут быть самые разные.
Такие гелиоустановки имеют наиболее простую конструкцию, и именно их имеют в виду, когда говорят про солнечное отопление своими руками. В принципе самодельный солнечный коллектор можно сделать из прозрачной трубки, свернутой кольцами, а среди дачников популярен солнечный коллектор из старого радиатора.
Как правило, на металлической раме закрепляют дно, на которое укладывают теплоизоляцию, уменьшающую потери энергии. Затем идет слой специального материала – адсорбера, хорошо поглощающего солнечное излучение и преобразующего его в тепло. А уже на адсорбере закрепляют трубки, по которым и циркулирует теплоноситель.
Сверху вся конструкции должна быть закрыта особой прозрачной крышкой, изготавливаемой из закаленного стекла либо специального пластика, например, поликарбоната. Кроме того, нередко материал крышки еще и предварительно обрабатывают, чтобы он был чуть матовым и не гладким.
Конечно, такое устройство для дома своими руками непросто будет сделать.
Принцип работы солнечного коллектора
Совет
Трубки обычно укладывают змейкой, и в коллекторе имеется 2 отверстия – выпускное и впускное. Как правило, для нормального теплообмена в схему включают и циркуляционный насос, но возможен и самотечный вариант, хотя это заметно снизит эффективность системы – ее вряд ли хватит даже на теплый пол, не то что на батареи.
А вот правильная заводская гелиоустановка имеет коэффициент полезного действия на уровне 72-75 процентов. Однако всегда есть минусы:
Рекомендуем: Какие бывают солнечные нагреватели воды для отопления дома?
В таких устройствах по трубкам также циркулирует теплоноситель, однако каждая из трубок еще и вставлена в другую. А все вместе они соединяются в особую конструкцию – манифолд или гребенку.
Современные трубчатые коллекторы выпускаются двух видов – перьевые и коаксиальные. Последние представляют собой трубу в трубе, они вложены друг в друга, и края их запаяны.
А из пространства между трубками выкачан воздух.
В перьевых трубках вставляется еще и специальная адсорберная пластинка, напоминающая по структуре перо – для повышения теплоотдачи.
Устанавливаются для обогрева частных домовладений и воздушные солнечные коллекторы. Такие установки обычно используются для воздушного отопления зданий. По своей конструкции они сильно напоминают описанные выше системы, однако по трубкам здесь циркулирует не жидкость, а воздух. Кстати, нередко такой обогрев совмещают с вентиляцией.
Устройство воздушного солнечного коллектора
Мощность такого обогрева в Кв в каждом конкретном случае может рассчитать только специалист. Однако есть несколько нюансов, о которых важно знать каждому. Так, воздушные коллекторы будут эффективными, только если полностью покрыть ими южную сторону строения.
Если вы проживаете в южном регионе, то самый оптимальный вариант – это плоский коллектор. Можно даже обустроить отопление теплицы солнечным коллектором этого типа. А вот в регионах с более суровым климатом лучше всего использовать трубчатые коллекторы.
А если устройство еще и с системой Heat-pipe, то тепло будет не только в пасмурную погоду, но и ночью. Такие системы не боятся ни проветривания, ни суровых морозов.
Как работают солнечные коллекторы зимой в сильный мороз. How do solar collectors in winter.
Загрузка…
Тарифы на энергоносители постоянно растут, отопление является определяющей затратной частью содержания дома.
Поиски путей снижения оплаты отопления заставляют обратиться к неиссякаемому источнику энергии – солнцу.
Для обеспечения человечества всеми видами энергии достаточно освоить хотя бы десятитысячную долю попадающей на землю энергии солнца. Начнем с себя, попробуем отапливать дом солнцем.
Преобразование энергии солнца в тепло возможно двумя путями – электрическим и прямым нагревом. Фотоэлектрические преобразователь имеют очень низкий КПД, доступные – до 10%, лабораторные – до 40%.
Для обогрева помещения малопригодны, практическое применение как источники тока находят в южных регионах с приоритетным количеством дней в году. Используются только потому, что государство и международные организации доплачивают за «зеленую», экологическую электроэнергию.
Выработка электроэнергии на фотоэлементах дороже обычной, экономическая рентабельность возможна для России при удорожании электроэнергии в три раза.
Непосредственный нагрев теплоносителя рентабелен даже при покупке дорогих европейских моделей гелиоустановок. Принцип действия тот же что и в летнем душе – солнце греет оболочку с водой, нагретая вода используется.
Необходимо отметить, что имеются системы с нагревом воздуха в качестве теплоносителя, но их применение очень ограничено самыми южными районами России. В дальнейшем будем рассматривать гелиосистемы с теплоносителем.
Существует несколько систем солнечного нагрева жидкости – плоские, трубчатые, концентраторы.
Плоские представляют собой способ нагрева под стеклом.
Металлические трубки прямые или спиралью окрашены в черный цвет для лучшего нагрева, термоизолированы с трех сторон, со стороны освещения — накрыты стеклом или стеклопакетом.
Эти мероприятия направлены на снижение непроизводительных потерь тепла, напрямую влияют на КПД установки. Дешевые, просты в самостоятельном изготовлении, небольшой КПД.
Обратите внимание
Трубчатые нагреватели своей конструкцией напоминают матрешку, — труба в трубе. Наружная стеклянная труба выполняет роль термоизолятора, из нее откачан воздух до разряжения, близкого к вакууму.
Внутренняя медная теплообменная трубка зачернена. Трубы собраны в систему нижним и верхним коллектором, количество можно набирать любое. Благодаря особой системе крепление трубок, замена их может выполняться в процессе эксплуатации.
Дороже плоских, но имеют до 30% больший КПД.
Концентраторы представляют собой зеркало, а чаще систему зеркал, концентрирующих солнечную энергию на объект нагрева — ту же трубку с жидкостью. Бывают двух типов – ленточные, когда нагревательная трубка расположена горизонтально, параллельно параболическому длинному зеркалу.
И точечные – система зеркал концентрирует поток света в точку. В быту такие системы применяются крайне редко ввиду высокой стоимости, но имеют самый высокий КПД благодаря системе управления. При движении солнца зеркала централизованно поворачиваются, максимально улавливая свет.
Такие системы применяются также в тепловых электростанциях – вода доводится до кипения и вращает турбину.
Для реального от отопления дома нужно использовать трубчатые нагреватели, имеющие коэффициент поглощения – до 98% и могут работать до температуры в — 40С. Но одних солнечных панелей недостаточно, нужна система отопления, включающая в себя термоизолированные трубопроводы, накопительный бак, насос, контроллер.
Собрать самостоятельно такую систему не сложно даже начинающему слесарю. Нужно понимать принципы — в солнечной батарее циркулирует незамерзающая жидкость с низкой температурой кипения, отдача тепла происходит в теплообменном баке – накопителе. Солнечная панель устанавливается под углом, выше широты расположения на градус.
Для средней полосы России оптимален угол наклона 30-40 градусов.
Гелиоустановки не могут обеспечить полную мощности отопления ввиду малого количества солнечных дней в году зимой, но помогут сэкономить на отоплении до 60% и обеспечить полностью горячей водой.
Энергия солнца, дающая нам свет, электричество, тепло, быстрыми темпами завоевывает все новые и новые рубежи. Уже никого не удивить различными приборами и устройствами на солнечных батареях, домашними гелиевыми электростанциями, различными светильниками, уличными гирляндами, светофорами, работающими от энергии солнечного света.
И конечно же, логичным направлением применения энергии солнца стало использование ее для отопления, нагрева воды не только в отдельно взятом частном доме, но и в больших домах, в общественных зданиях.
Конечно, солнечные системы не в состоянии обеспечить круглосуточный режим работы для нагрева воды. Но заменить в световой день традиционные ископаемые источники энергии – нефть, газ, уголь – они в состоянии. Поскольку солнечное отопление не требует потребления сырья, то отсутствуют вредные выбросы в атмосферу, нет загрязнения окружающей среды.
Поэтому использование энергии солнца для отопления жилых домов, горячего водоснабжения с каждым годом будет приобретать все большее значение на фоне ожидаемого роста цен на нефть, газ, уголь.
В простейшем случае солнечная система отопления состоит из одного или нескольких солнечных коллекторов, соединенных в замкнутый контур с арматурой отопления – батареями или трубами, уложенными в полу. При этом батареи или трубы пола должны находиться выше коллекторов.
Тогда вода, нагреваемая в коллекторах, по законам конвекции будет подниматься в отопительные секции, а холодная вода будет опускаться к коллекторам. Батареи или трубы, упрятанные в пол, нагреваются и таким образом без каких-либо дополнительных устройств происходит обогрев помещения.
Простейшая схема солнечного отопления
Но это именно самая простая схема, поясняющая принцип построения системы. Реально же солнечное отопление дома подразумевает установку значительно более сложной системы. Прежде чем покупать солнечные нагреватели воды или делать их своими руками, нужно определить, какую площадь нужно отапливать, какая система отопления дома наиболее подходит для этих целей.
При этом нужно учитывать, что ни одна из гелиевых систем не сможет обеспечить круглосуточный режим работы. Для обогрева помещений в ночное время придется использовать традиционные средства отопления, работающие на одном из ископаемых энергоносителей.
Типовая схема солнечного отопления и горячего водоснабжения
Для небольшого дома с одной-двумя комнатами может быть использована система воздушного отопления от солнечных коллекторов. В таких установках в качестве теплоносителя используется воздух, который, нагреваясь в системе коллекторов, по воздуховодам поступает в обогреваемое помещение. Охлажденный воздух из этого помещения поступает в коллектор.
Схема солнечного воздушного отопления
Важно
Что касается систем солнечного отопления с жидким теплоносителем, то принципиально все они строятся одинаково. Различие заключается в типе коллекторов, используемых для нагрева теплоносителя.
Стандартный комплект состоит из коллекторов, бака-накопителя с двумя теплообменниками (один соединен с коллекторами, второй – с дополнительным нагревателем). Бак-накопитель должен быть снабжен хорошей теплоизоляцией. Циркуляция теплоносителя и воды в системе отопления поддерживается насосной группой.
Конструкция плоского коллектора настолько проста, что он свободно может быть изготовлен своими руками. Это устройство представляет собой короб, внутри которого размещается адсорбер, трубы с теплоносителем, теплоизоляция.
Для его изготовления не требуются какие-то особые материалы. Все комплектующие вполне доступны.
Это доски, ДВП, деревянные бруски, кровельное железо, пенопласт, медные трубы, каленое стекло, герметизирующие материалы, термостойкая черная краска.
Такое добротно собранное самодельное устройство способно разогреть теплоноситель в режиме застоя до 150°С. Как правило, в систему заливается вода с добавлением антифриза в такой пропорции, чтобы этот раствор не замерз зимой в ночное время, когда солнечный коллектор не работает.
Промышленный плоский коллектор
Коллектор или батареи коллекторов устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить максимальное освещение их солнцем. Как правило, это южная сторона крыши дома.
Теплоноситель, циркулирующий в контуре устройства, подается насосом в теплообменник, расположенный в нижней части бака-накопителя.
Непрерывно циркулируя в этой системе, теплоноситель нагревает воду в бойлере до 50°С – 60°С, что вполне достаточно для того, чтобы обогревать жилые помещения.
Плоские солнечные коллекторы на крыше отеля и частного дома
Совет
Чтобы обеспечить непрерывное поступление тепла в жилые помещения в ночное время, устанавливается система резервного подогрева воды, работающая на традиционных источниках энергии – газе, электричестве, угле, дровах. Теплоноситель, циркулирующий в резервной системе, поступает в теплообменник, расположенный над основным.
Тем самым обеспечивается подогрев воды в бойлере и непрерывный цикл отопления. Если система резервного отопления, работающая на угле и дровах, может быть запущена только вручную, то газовая и электрическая системы могут включаться автоматически, под управлением специального блока управления.
Эта система отличается от предыдущей только конструкцией коллектора. В этом устройстве для нагрева теплоносителя используются вакуумные трубки. В сущности, эти вакуумные трубки представляют собой модифицированный сосуд Дьюара.
Двойная стеклянная трубка, в которой из межстеночного промежутка откачан воздух. Тем самым обеспечивается надежная теплоизоляция внутренней трубки. Во внутренней трубке находится адсорбер и медная труба, верхний конец которой имеет несколько больший диаметр, чем сама труба, и запаян. Предварительно труба наполняется легкокипящей жидкостью.
Под воздействием солнечного излучения трубка нагревается, жидкость в ней начинает кипеть, пар поднимается в наконечник. Там он отдает свое тепло, возвращается в жидкое состояние и стекает по законам конвекции вниз.
Этот процесс продолжается непрерывно, разогревая при этом наконечник до 250°С -280°С. Пятнадцать-двадцать таких трубок монтируются в единую конструкцию – коллектор. Наконечники вставляются в трубу, по которой циркулирует теплоноситель.
Теплоноситель разогревается до 60°С – 80°С и подается в теплообменник бойлера.
Схема вакуумной трубки
Сам же вакуумный коллектор устанавливается наклонно, для обеспечения свободной циркуляции жидкости в медных трубках. За исключением коллектора, эта система отопления ничем не отличается от системы на базе плоского коллектора.
Вакуумные коллекторы на крыше дома
Такое устройство представляет собой наиболее громоздкую и сложную в эксплуатации конструкцию. Это длинное (несколько метров) зеркало, изогнутое в параболу. Такое зеркало можно сделать самому, изогнув, к примеру, лист фанеры и обклеив его с внутренней стороны алюминиевой фольгой.
Такое параболоцилиндрическое зеркало устанавливается на устойчивой раме. В фокусе зеркала устанавливается длинная труба, по которой циркулирует теплоноситель. При правильном определении фокуса зеркала и установке трубы в этом фокусе температура по линии нагрева трубы может достигать 250°С – 300°С. Но это при условии правильной установки и ориентации зеркала на солнце.
Параболоцилиндрический зеркальный коллектор
Последнее условие является очень важным, так как при неправильной ориентации зеркала теряется мощность нагрева, и температура на трубе существенно падает. Чтобы этого не произошло, установку с параболоцилиндрическим зеркалом необходимо оснастить следящим устройством с исполнительным механизмом.
Следящее устройство будет отслеживать положение солнца и соответствующим образом ориентировать зеркало в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Это значительно усложняет, а следовательно, удорожает конструкцию.
Обратите внимание
Если кроме солнечных коллекторов будет установлен еще и комплект солнечных батарей, снабжающих дом электричеством, то в результате можно получить абсолютно автономное энергообеспечение дома, которое никак не зависит от общих сетей энергоснабжения.
Вакуумные коллекторы и гелиевые фотоэлектрические батареи
Солнце будет снабжать дом электричеством и теплом, а в ночное время электричество, накопленное за световой день, будет подогревать воду в резервной системе отопления. Блок управления будет следить за своевременным включением и отключением нужных устройств, регулировать температуру внутри помещений. И это не далекое будущее. Это работает уже сейчас.
«Современные технологии на месте не стоят, и мы вынуждены идти в ногу со временем» – как бы шаблонно и избито не звучала эта фраза, но в области получения энергии от природных явлений она очень актуальна.
Люди используют энергию воды, ветра, и Солнца для получения энергии. Солнечная энергия это неистощимый ресурс и эффективный источник тепла, который, к сожалению, используется в нашей стране очень и очень слабо.
До недавнего времени солнечные батареи из-за своей огромной стоимости были практически недоступны большинству людей.
Сегодня ситуация изменилась в лучшую сторону, и все больше людей интересуется альтернативными источниками энергии для обеспечения теплом и электричеством своего дома. Ниже мы расскажем, можно ли обогреть свой дом с помощью энергии Солнца, и как это сделать.
Говоря просто – преобразователь солнечного света в постоянный электрический ток в чистом виде. Постоянный ток можно с помощью специального инвертора преобразовать в переменный, и пользоваться им, как в обычной бытовой сети.
Солнечные батареи – далеко не новое изобретение, и еще во времена СССР можно было свободно купить калькулятор на солнечных батарейках.
Энергия Солнца в бытовых и даже промышленных целях используется за рубежом достаточно давно, то есть, ничего нового изобретать не нужно, а только воспользоваться накопленным опытом.
Отопление дома обходится очень недешево – с этим никто спорить не будет. Отопление на солнечных батареях позволит вам:
Однако есть целый ряд важных моментов, с которыми необходимо ознакомиться, прежде чем бежать покупать и устанавливать оборудование для солнечного отопления дома. Так, если вам не повезло жить в регионе, где небольшое количество солнечных дней, то оборудование вряд ли сможет полностью обеспечить ваш дом энергией в необходимом количестве.
Солнечные комплекты стоят дорого. Так, чтобы обеспечить дом средних размеров энергией, понадобятся батареи общей площадью примерно 20 кв.м.
Если учитывать, что в среднем один квадратный метр солнечной батареи вырабатывает 120 Вт, то для семьи из трех человек понадобится достаточно много батарей.
Важно
Элементы нужно устанавливать на самую освещаемую часть крыши или участка. Как правило, это южная и юго-восточная сторона.
Если установка производится на крыше здания, то ее площадь должна составлять не менее 40 кв.м. Чтобы получить в месяц около 500 кВт энергии, и полноценной работы системы, необходимо не менее 20-ти солнечных дней в месяц.
Рядом с домом не должно быть высоких деревьев и зданий, тень от которых будет мешать работе солнечных батарей. Стропила на крыше дома должны быть очень прочными, чтобы выдержать вес комплекса солнечных батарей и не проломится.
Это особенно актуально, если в вашем регионе зимой выпадает большое количество осадков.
И, наконец, стоимость.
Для полного обеспечения своего дома электричеством нужно купить, к примеру, установку мощностью 7 кВт, сделать отопление на солнечных батареях – электрическое или водяное – все это обойдется как минимум в 200 000 рублей.
Но, окупаемость достаточно высокая – в течение 2-3-х лет. Дальше вы получаете только чистую выгоду. Мощности такой установки полностью хватает для полного обеспечения теплом и электричеством дома средней величины.
Сегодня для получения электроэнергии вы бытовых условиях можно использовать батареи двух типов – большие и малые фотоэлектрические системы. Малая система это панель с аккумулятором, дает возможность получить напряжение от 12-ти до 24 Вольт.
Несколько таких батарей могут обеспечить работу телевизора и полного освещения дома. Большая фотоэлектрическая система обеспечивает дом энергией и теплом в полном объеме.
Если говорить о комплектации, то солнечное отопление включает в себя: солнечный вакуумный коллектор, контроллер, который следит за работой системы, насоса, поставляющего в накопительный бак теплоноситель, одна или несколько емкостей общим объемом 500- 1000 литров, теплового насоса, или же электротена. Запитав мощное отопление частного дома от солнечных батарей, вы получаете возможность постоянно пользоваться горячей водой, и, при желании оборудовать «теплый пол» во всех помещениях.
Совет
Перед тем как покупать и устанавливать систему, нужно обязательно рассчитать ее мощность.При этом учитывается количество постоянно проживающих в доме людей, жилая площадь, средний расход энергии. Так, в среднем семья из трех человек тратит в месяц от 200 до 500 кВт энергии на использование бытовых приборов.
К этому количеству необходимо добавить расход энергии для постоянного подогрева воды в системе отопления. Проще всего посчитать площадь солнечных батарей, исходя из 1 квадратного метра солнечной батареи на человека. Например, если в доме есть теплые полы, то на каждые 10 кв. м. пола понадобится энергия от 1 кв. м солнечной батареи.
И, повторимся, не забывайте:
Инсоляция (облучение поверхности земли солнечной радиацией) рассчитывается из учета 1000 кВт/ч на 1 кв.м за год. В этом случае количество полученной энергии эквивалентно энергии от 100 литров газа. Некоторые дорогие мощные системы могут легко обеспечивать горячей водой семью из четырех человек, имея при этом площадь немногим больше 4-х кв. м.
Если вы решились на установку солнечного отопления, помните, что в зимнее время года она, скорее всего, не будет полностью справляться с работой. Поэтому настоятельно не рекомендуется полностью отказываться от услуг ЖКХ. Это даст вам возможность подстраховаться, если батареи не будут получать достаточно света для полноценной работы.
Чтобы получить эффективную и долговечную систему отопления, нужно серьезно подойти к ее выбору.
Обязательно обратитесь к специалистам – они помогут рассчитать мощность и площадь системы, помогут выбрать место для установки. Помните, что батареи стоят дорого, а покупаются на десятилетия.
Система устанавливается в максимально освещенном месте, допустимый угол отклонения на восток или запад составляет не более 30-ти градусов.
Систему солнечного отопления домов можно также установить и на соседнем здании, если ваше не подходит по каким-либо причинам. Накопитель можно устанавливать в подвале. Его также можно доставит по частям, и собрать на месте. Довольно часто собирается система из нескольких накопителей меньших размеров, если нет возможности установить один большой.
Важный момент: солнечное отопление будет работать более эффективно, если температура отопления небольшая. В этом случае оптимальный вариант – панельная система обогрева дома. Для экономии энергии своевременно позаботьтесь об надлежащем утеплении вашего дома.
Энергия солнца бесплатна и неисчерпаема, и вариант отопления частного дома с помощью солнечных батарей – не единственно возможный. Сегодня с этой же целью активно используются солнечные коллекторы, что это такое, и чем они отличаются от батарей – об этом ниже.
И солнечная батарея и коллектор используют один и тот же источник «подзарядки», но это устройства разного типа. Солнечные батареи можно использовать не только для отопления, так как они вырабатывают электричество.
Коллектор же используется только для отопления, он вырабатывает только тепло. Солнце подогревает воду в коллекторе, которая потом поступает в отопительную систему.
Солнечный коллектор вполне можно изготовить самостоятельно, сегодня многие умельцы занимаются этим, и довольно успешно, некоторые поставили это дело на поток, зарабатывая при этом неплохие деньги.
Чтобы сделать солнечный коллектор, нет нужды использовать дорогостоящие хрупкие фотоэлементы. Каково же устройство коллектора? Грубо говоря, это просто радиатор, помещенный в короб, имеющий стеклянную переднюю стенку, только вода в нем не охлаждается, а разогревается.
Система состоит из трех основных элементов:
Систему устанавливают в хорошо освещенном месте, чаще всего на крыше. Нагретая в радиаторе вода, за счет расширения поступает в аванкамеру. Там она вытесняет холодную воду.
Таким образом, поддерживается постоянное давление в системе отопления. Радиатор лучше размещать, как и солнечную батарею, на южной стороне крыши, уклон которой должен составлять от 30 до 45-ти градусов.
Внутренняя часть короба, в который помещается радиатор, и сам радиатор окрашивают в черный цвет.
Работа солнечного коллектора основана на термосифонном процессе – нагретая вода меняет свою плотность, расширяется, и начинает двигаться внутри системы, вытесняя холодную воду. Для такого отопления не нужен насос, вода передвигается по системе самостоятельно.
Чтобы сделать солнечный коллектор своими руками, можно использовать самые разные материалы. Все элементы системы изготавливаются отдельно, после чего они соединяются системой труб.
Понадобится короб и материал для радиатора. Короб можно сделать из досок или фанеры, после чего дно и стенки необходимо утеплить как можно лучше – например, пенопластом.
Для изготовления радиатора используются отрезки широких труб, которые свариваются между собой отрезками меньшего диаметра – как в батарее парового отопления. Верх короба закрывают листом стекла. Наружная часть короба окрашивается в белый цвет.
Для этого понадобится пара емкостей подходящего объема. Для накопителя нужен бак не меньше чем на 150 литров. Бак также утепляют, например, помещают его в деревянный короб, свободное пространство заполняют теплоизоляционным материалом.
Для аванкамеры понадобится бак меньшего размера, не больше чем на 40 литров. Емкость должна быть полностью герметичной и снабженной шар-краном для подачи воды.
Как только основные элементы готовы, можно приступать к сборке. Сначала устанавливается аванкамера и накопительный бак. При этом необходимо правильно просчитать уровень воды в емкостях.
Уровень в аванкамере должен быть выше уровня в накопителе минимум на 80 сантиметров. При установке солнечной панели, помните: она должна размещаться в самой нижней точке системы, накопительный бак находится выше, аванкамера – в самой высшей точке.
Расстояние от панели до накопительного бака должно быть не меньше 70-ти сантиметров.
Далее монтируются:
Для участков системы с высоким напором воды лучше использовать трубу сечением в полдюйма, с низким – в дюйм. Для монтажа системы используются подходящие для каждого конкретного случая фитинги, сгоны, резьбовые соединения, и.т.д.
Перед запуском системы ее заполняют водой через дренажные отверстия, расположенные внизу, после чего аванкамера подсоединяется к системе отопления, и регулируется уровень воды в коллекторе. Рекомендуется в нижней части системы установить вентили для устранения воздушных пробок. Если система не дает течь, можно приступать к эксплуатации.
Жителям частных домов приходится нести большие расходы на отопление. Однако современные технологии помогают их существенно сократить. Одной из альтернатив является солнечное отопление.
Существуют установки, которые подходят не только для теплых регионов страны, но и для средней полосы.
Основная часть затрат при этом приходится на покупку оборудования, а вот энергию можно получить совершенно бесплатно.
Солнечные системы, в отличие от классических, совершенно экологичны. Они работают бесшумно и не занимают много места на участке. Технологии, основанные на солнечном тепле, становятся все более доступными и регулярно совершенствуются. Отапливать дом таким образом можно благодаря использованию солнечных коллекторов и батарей.
Подобные системы можно создать самостоятельно. Для этого потребуется:
Обустроенное солнечное отопление частного дома своими руками окупается в среднем за три года при условии постоянной эксплуатации. Если сделать все правильно, срок службы установки может составить 25 лет и больше. Кроме затрат на оборудование потребуется регулярно тратиться на управляющую электронику, амортизацию оборудования и работу циркуляционных насосов.
Такой вид энергии имеет свои особенности, которые следует учитывать. Чтобы обустроить обогрев дома солнцем, нужно различать устройства, преобразующие солнечную энергию. В их числе:
Многие специалисты считают, что даже при установке оборудования для отопления с помощью солнца не стоит полностью отказываться от классической системы. Наиболее подходящий вариант — это система комбинированного типа.
Если солнечной энергии будет хватать, то вторая система отопления может быть приостановлена на время.
Она может потребоваться зимой, когда естественного источника может быть недостаточно, однако в любом случае можно сэкономить.
Солнечное отопление дома в январе
В числе преимуществ применения естественной энергии можно отметить:
Но существует и ряд минусов. В частности, поступающее тепло зависит от региона проживания и погодных условий.
Также потребуются крупные финансовые вложения для запуска систем, кроме этого, они нуждаются в регулярном обслуживании, что тоже не является бесплатным.
Если был установлен жидкостный коллектор, который при низких температурах работать не может, тогда перед зимой жидкость нужно сливать.
Коллекторы в основном используются в теплое время года. Однако даже зимой такие установки могут быть полезны, поскольку они успешно заменяют бойлер и позволяют сэкономить на горячей воде. В холодное время года нагретый теплоноситель на участках можно применять в теплых полях, затем остатки тепла могут быть отправлены в геотермальный контур, что сократит мощность насоса.
Если нужно создать систему отопления от солнца своими руками, следует просчитать мощность коллектора. Если он будет предназначаться для бытовых нужд, то нужно учитывать следующее:
Как работает солнечный коллектор ЗИМОЙ
Когда опыта в создании подобных конструкций нет, рекомендуется попробовать для начала сделать небольшой прибор для горячей воды. Если эксперимент будет успешным, то можно будет перейти к следующему шагу — обустройству полноценного солнечного отопления своими руками.
Наиболее простой коллектор изготавливается на основе металлических труб. Он является плоским. Для его сооружения нужно подготовить следующие инструменты:
Чтобы конструкция полноценно работала, ее нужно правильно собрать. Алгоритм действий для этого применяется следующий:
Халявное отопление ! Free energy generator ! — 1
Чтобы коллектор полноценно работал, нужно подготовить накопительный бак, в который по спирали укладывается теплообменник, соединенный с коллектором. Для бака можно использовать бочку из пластика с наружным утеплением. Вход нагретой воды размещается сверху, а холодная должна выходить снизу.
Бак и коллектор нужно разместить правильно по отношению друг к другу. Для обеспечения естественной циркуляции жидкости бак необходимо установить выше коллектора, а трубы должны располагаться под постоянным наклоном. Если коллектор установлен на крыше, тогда к системе подключают насос для обеспечения движения воды.
Независимо от того, самодельный используется солнечный коллектор или заводской, его нужно выбирать с учётом региона. Если речь идет о юге страны, где много солнечных дней, а зимы довольно мягкие, то лучше выбирать устройство плоского типа, которое в таких условиях показывает максимальную продуктивность.
Если зимы более суровые, а летом не настолько жарко, то желательно брать трубчатое оборудование. Лучше всего подойдет система, оснащенная Heat-pipe.
Обогрев с ее помощью осуществляется даже по ночам и в пасмурную погоду, она собирает по максимуму солнечное излучение.
Обратите внимание
Такой коллектор устойчив к низким температурам, однако их диапазон нужно уточнять, но все зависит от того, какое вещество находится в тепловом канале.
При проведении расчетов системы могут быть единственными, но в большинстве случаев потребители их используют для минимизации затрат при основном источнике. Другим дополнительным источником отопления может выступать коллектор воздушного типа. Его тоже можно сделать своими руками и применять для обогрева небольших помещений типа гаража или маленькой кухни.
Батареи выступают в роли фотогенераторов электрической энергии. Свет солнца образует постоянный ток и оказывает влияние на полупроводниковые элементы. В элементах солнечных батарей появляется напряжение, которое подается на объекты. Энергия накапливается с помощью специального аккумулятора, ее можно будет применять в пасмурные дни.
Частный дом отапливать с помощью солнечных батарей лучше всего, установив их на крыше помещения с южной стороны. Угол крыши при этом должен быть равен 30 градусам и больше. Следует учитывать и наличие рядом деревьев или других сооружений, которые способны создавать помехи.
Работа моих солнечных коллекторов зимой
Поток лучей должен идти из расчета 1000 кВт в час на квадратный метр за год. При таком расчете полученная энергия будет равна применению газа в количестве 100 л. Если батарея мощная и имеет площадь порядка 4 квадратных метров, то этого будет достаточно для обеспечения горячей водой семьи из трех человек. Оборудование включает в себя:
Отопительная система для частного дома, работающая на солнечной энергии, включает в себя преобразователь тока, датчик регулировки уровня зарядки и разрядки, аккумулятор и систему отбора мощности.
Поскольку батареи в основном используются для получения электричества, их лучше устанавливать в тех местах, где стоят электрические обогреватели, теплые полы или отопительные системы. Если солнечное оборудование имеет высокую мощность, то его можно дополнительно использовать для обеспечения семьи горячей водой.
Несмотря на широкое распространение в западных странах систем для отопления, работающих на энергии Солнца, в России и государствах бывшего СССР они не особо популярны.
Многие сомневаются в целесообразности установки такого оборудования, поскольку полагают, что оно очень дорогое и вряд ли сможет окупиться.
Естественно, что разумное зерно в таких суждениях присутствует, ведь стоимость оборудования действительно высокая. Но если есть желание попробовать, можно обойтись без существенных затрат.
Для начала можно попробовать поставить своими руками небольшую установку для нагрева воды с помощью солнечной энергии. Она не потребует высоких затрат. Затем можно будет посмотреть на свои возможности. Некоторые эксперты полагают, что в скором времени такие технологии станут более востребованы, поскольку срок их окупаемости существенно сократится.
В мире строительства и промышленности каждая деталь имеет значение, и качественный металлопрокат – основа надежных…
В мире криптовалют новые проекты и платформы вспыхивают почти ежедневно, но только немногие из них…
Контрольные реле - это ключевой элемент в системах безопасности и контроля, обеспечивающий надежное функционирование различных…
LAN-кабели, или как их еще называют для локальной сети, есть важной частью в передачи давних…
Покупка собственного жилья является одним из самых значимых событий в жизни любого человека. В современном…
Стоимость копки колодца: важные факторы и практические рекомендации Копка колодца - важный этап в обеспечении…