Отопление на солнечных батареях для частного дома: варианты

Воздушное солнечное отопление своими руками эко стив из доступных материалов

Соорудить воздушный коллектор, который будет давать тепло можно из разных материалов. Это могут быть водосточные трубы или даже банки из жести из-под напитков или пива.

Самостоятельно сделать отопление дома своими руками от солнца можно из следующих материалов:

восточные трубы;
профнастил;
жестяные банки.

Также в работе понадобятся доски, крепежи, материал для общего утепления конструкции. В остальном «домашние мастера» могут использовать любой предмет по выбору. Главное обеспечить подключение к вентиляции и приобрести канальный вентилятор, который будет гнать воздух в помещение. Общая технология изготовления сводится к заполнению металлом деревянной основы, которая и крепится к зданию.

Использование солнечной энергии для отопления

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:

На основе солнечных батарей.
На основе солнечных коллекторов.

Отопление частного дома солнечными батареями: схемы и устройство Отопление с помощью солнечных батарей

Отопление частного дома солнечными батареями: схемы и устройство Отопление с помощью солнечных коллекторов

Солнечное отопление обладает множеством преимуществ:

Существенно экономятся затраты на топливо.
Это полностью экологически безопасная система.
Простота использования.
На фотоэлементы цены падают, поэтому падает и стоимость оборудования и монтажа системы.

Среди недостатков можно отметить следующие:

Когда день пасмурный, энергии будет вырабатываться существенно меньше.
Оборудование и монтаж такой системы – дорогое удовольствие.
Бесперебойная работа такой системы требует к себе особенного внимания: точных расчетов и верной установки всех элементов.

Достоинства и недостатки батарей на солнечной энергии

Для дома и дачи требуется устанавливать надежные батареи, чтобы использовать их в качестве отопления.

Преимущества такого обогрева

автономность использования, что удобно для дачи;
комплекс не требует дорогостоящего обслуживания;
солнечная энергия экологически чистая и неиссякаемая ;
комплекс работает бесшумно. располагается на крыше и не занимает полезного пространства;
солнечные панели безопасны и долговечны ;
монтаж панелей очень прост, и его можно выполнить своими руками;
для установки не требуется разрешений.

Но существуют и недостатки:

покупка довольно дорогостоящая и может сильно ударить по кошельку:
если в году мало солнечных дней или продолжительность дня невелика, то комплекс будет малоэффективен.

В зависимости от типа установленного комплекса и сложности системы, отопление можно регулировать. Для отопления нужно выбирать качественные и надежные, чтобы они не подвели и прослужили как можно дольше. При выборе нужно рассчитать необходимое количество панелей. Например, чтобы обеспечить нужды семьи из четырех человек, потребуется примерно двадцать квадратных метров. Расчеты следует делать с учетом, что 1 квадратный метр панелей дает мощность в 120 Вт.

Принцип работы солнечной электростанции в домашних условиях

Солнечная электростанция – это система состоящая из панелей, инвертора, аккумулятора и контроллера. Солнечная панель трансформирует лучистую энергию в электричество (как было сказано выше). Постоянный ток попадает в контроллер, который распределяет ток по потребителям (например, компьютер или освещение). Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный и обеспечивает работу большинства электрических бытовых приборов. В аккумуляторе накапливается энергия, которая можно расходовать в темное время суток.

Видео описание

Наглядный пример расчетов, показывающий, сколько панелей нужно для обеспечения автономного энергоснабжения, смотрите в этом видеоролике:

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

Этапы монтажа батарей

Для установки панелей выбирается самое освещенное место – чаще всего это крыши и стены зданий. Чтобы устройство функционировало максимально эффективно, панели монтируются под определенным углом к горизонту. Учитывается также уровень затемненности территории: окружающие предметы, которые могут создавать тень (постройки, деревья и т. п.)
Устанавливаются панели при помощи специальных крепежных систем.
Затем модули соединяются с аккумулятором, контроллером и инвертором, и производится наладка всей системы.

Для монтажа системы всегда разрабатывается персональный проект, который учитывает все особенности ситуации: как будет выполняться установка солнечных батарей на крыше дома, цена и сроки. В зависимости от вида и объема работ, все проекты рассчитываются в индивидуальном порядке. Клиент принимает работу и получает на нее гарантию.

Установка солнечных батарей должна производиться профессионалами и с соблюдением мер безопасностиИсточник pinterest.ca

Как итог – перспективы развития солнечных технологий

Если на Земле максимально эффективной работе солнечных батарей мешает воздух, который в известной мере рассеивает излучение Солнца, то в космосе такой проблемы не существует. Учеными ведется разработка проектов гигантских орбитальных спутников с солнечными батареями, которые будут работать 24 часа в сутки. От них энергия будет передаваться на наземные приемные устройства. Но это дело будущего, а для уже существующих батарей усилия направлены на повышение энергоэффективности и уменьшение размеров устройств.

Как подключить солнечную батарею

Прежде чем начать подключение солнечных батарей к отопительной системе, необходимо определиться с типом циркуляции теплоносителя по трубным магистралям:

Принудительная
Естественная

Наиболее востребованной считается система с принудительной циркуляцией. Ее обустройство обойдется дороже за счет приобретения дополнительного оборудования и автоматики. Однако многие владельцы собственных домов ставят превыше комфорт и практичность.

Клик для увеличения

Классическая схема подключения солнечной батареи к потребителю выглядит следующим образом:

Вначале по всем правилам на крыше размещают закупленные солнечные элементы и соединяют их друг с другом
В отведенном помещении необходимо установить контроллер, который будет следить, сколько энергии производится в данный момент
За контроллером должны идти аккумуляторы, которые будут накапливать в себе лишнюю энергию и снабжать ею в тех ситуациях, когда солнечные модули не справляются со своей задачей
За аккумуляторами устанавливается инвертор, который служит для преобразования электрической энергии к требуемым характеристикам
За инвертором располагаются потребители, роль которых может выполнять электрический котел отопления, накопительные баки с Тэнами, обогреватели и прочие греющие установки

Если солнечная батарея подключается к водяному отоплению с принудительной циркуляцией, на выход коллектора, обратку и бак-накопитель устанавливают датчики температуры (термостаты), которые подсоединяются к автоматике. Последняя в свою очередь будет управлять работой всей системы, при определенных условиях включать или выключать ее.

Наиболее просто осуществляется подключение солнечных модулей к отоплению с естественной циркуляцией. Однако автоматизировать ее будет очень сложно. Необходимо придерживаться следующих правил:

Накопительный бак располагают выше уровня коллектора
Нижний вывод подключается к обратке
Верхний вывод подключается ко входу разогретого теплоносителя

Прочие нюансы подключения

Предусмотреть солнечные батареи для отопления дома необходимо на этапе проектирования или строительства дома, чтобы избежать лишних хлопот. Нужно придерживаться нескольких важных правил:

Установка батарей должна вестись преимущественно на южной стороне. Перед модулями не должно располагаться деревьев или более высоких построек, которые будут преграждать путь свету или отбрасывать на них свою тень – это существенно снизит эффективность
Необходимо убедиться, что стропильная система обладает достаточным запасом прочности. Она должна выдерживать не только закрепленные модули, но и снежный покров в зимний период, иначе может произойти обрушение кровли

Оптимальный угол ската крыши – в интервале 30-45 градусов в зависимости от того, как высоко поднимается на протяжении суток солнце
Чтобы увеличить эффективность отопительной системы или распараллелить несколько контуров, иногда ставят более одного накопительного коллектора
К гелиосистемам рекомендуется подключать отопительные контуры с более низкой температурой циркулирующего теплоносителя (панельные змеевики, водяные теплые полы и т. д.)

В заключении

Решившись установить солнечные батареи для отопления дома, необходимо быть готовым к большим первоначальным затратам. Стоимость требуемого оборудования и проводимых работ обойдется от 30 тыс. и выше в зависимости от сложности отопительной системы, выбранных модулей и их количества.

Окупаемость также зависит от большого числа факторов. Если зимы холодные, солнечные и продолжительные, сэкономить затраченные средства удастся через 2-3 года при эксплуатационном сроке до 30 лет. Однако не стоит торопиться, узнав подробнее о других альтернативных методах отопления.

Выбор солнечного коллектора и его монтаж

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

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

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

Выбрав оптимальный вариант, приступают к монтажу. Для него надо выбрать подходящую площадку, расположенную неподалеку от дома

Это важно, поскольку транспортировка теплоносителя на большие расстояния потребует качественного утепления и установки циркуляционного насоса. Обычно коллекторы устанавливают на крышу, чтобы получить возможность циркуляции самотеком. Единственной проблемой становится расположение скатов относительно положения солнца на небе — иногда приходится устанавливать трекинг-систему для поворота панелей. Это дорого и требует использования гибких трубок, но эффект в результате получается значительно выше

Это дорого и требует использования гибких трубок, но эффект в результате получается значительно выше.

Сравнительные характеристики некоторых видов солнечных коллекторов

Основной характеристикой любого солнечного коллектора является его производительность. В зависимости от конструктивных особенностей и разности температур определяется КПД системы. при этом стоит учесть, что стоимость плоских коллекторов значительно ниже, чем аналогичный показатель трубчатых систем.

Выбирая солнечный коллектор, следует внимательно изучить параметры, от которых зависит эффективность солнечного водяного отопления и мощность конструкции.

Солнечные коллекторы имеют ряд достаточно важных характеристик:

По коэффициенту адсорбции можно определить отношение общей и поглощенной энергии солнечного излучения.
По коэффициенту эмиссии определяется отношение количества переданного тепла и поглощенной энергии.
Соотношение общей и апертурной площади.
Коэффициент полезного действия.

Возведение системы отопления: полезные советы

Советы по установке коллектора

Чем более максимальным будет наклон, тем более эффективно можно будет использовать солнечную энергию зимой

Площадь этой части солнечного отопления может отклоняться не более чем на тридцать градусов на восток или запад. Наклон должен быть на 45-60 градусов (минимально на 35 градусов). Чем более максимальным будет наклон, тем более эффективно можно будет использовать солнечную энергию зимой. Летом оптимальный наклон поможет избежать перегревов. Если нет возможности выполнить условия по установке коллектора на крыше, то можно поместить его на южном фасаде или даже на здании, которое находится рядом.

Обычный дом отличается от солнечного. Если планируется установление такой системы отопления на обычный дом, то изначально его следует подготовить. Проводится энерготехническое переустройство дома. Окупить расходы на покрытие дома гелиоустановкой можно лишь при обеспечении дома отличной теплоизоляцией. Также, чтобы установить коллектор вертикально иногда надо провести дополнительные строительные мероприятия.

Лучше всего использоваться коллекторы большой площадью, которые имеют возможность монтажа в готовом состоянии непосредственно на крышу дома (с помощью крана). В качестве связующей площади используется металлическое обрамление. Этот способ не только защити коллектор от атмосферного воздействия, но и придаст дому внешний эстетический вид.

Советы по установке накопителя

Площадь крыши для установки солнечных батарей должна быть не мене 40 метров квадратных. С такой площади при 20 солнечных днях в месяц можно будет получать до 500 кВт энергии.
Для домов, которые планируется отапливать только с помощью солнечной энергии накопитель должен иметь размер не менее 40 м?. Наиболее удобна удлиненная форма резервуара. Толщины изоляции требуется не менее 30 см.

Выбирайте наиболее большой накопитель, который вмещает достаточное количество тепла

Он используется для хранения солнечного тепла. Поэтому по возможности следует выбирать наиболее большой накопитель. Иногда в старых домах поместить большой накопитель довольно сложно. Можно использовать для его хранения подвал. В таком случае накопитель будет состоять из отдельных деталей, которые можно собирать на месте. Как вариант размещения, когда нет возможности найти свободное пространство для большого накопителя, можно использовать много маленьких. Предварительно их следует соединить друг с другом.

Советы по отоплению низкими температурами

Наиболее эффективной гелиосистема будет в том случае, чем ниже будет температура отопления. Панельное отопление – наиболее оптимальный вариант. Панели установить проще, чем систему теплого пола. К тому же, такие панели дополнительно защитят стены дома от влажности. При более низкой температуре могут также работать имеющиеся радиаторы.

Солнечные батареи имеют долгий срок службы, несмотря на то, что их установка довольно затратная. Зато способ отопления дома на солнечных батареях дает возможность независимо от работы организаций по поставке энергии отапливать свой дом и обеспечивать его светом. Специалисты утверждают, что солнечные батареи очень редко ломаются, их не нужно постоянно обслуживать.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

Аппарат представляет собой трубчатый радиатор, с диаметром 1 дюйм, помещённый в деревянную коробку. Теплоизолировать конструкцию можно с помощью пенопласта. При помощи оцинкованного железного листа нужно дополнительно изолировать дно устройства. Обязательно нужно окрасить материалы в чёрный цвет для ускорения процесса нагревания, за исключением стеклянной крышки, которая окрашивается белой краской.

В качестве ёмкости для воды можно использовать большую железную бочку, которая помещается в коробку из дерева или фанеры. Пустое пространство нужно обязательно заполнить. Для этого подойдут опилки, песок, керамзит и т. п.

Инструменты и материалы для водонагревателя своими руками

Для конструирования солнечного водонагревателя необходимы следующие материалы и инструменты:

стекло с рамой;
строительный картон под дно;
дерево или фанера для коробки под бочку;
соединительная муфта;
наполнитель для пустого пространства (песок, опилки и т.п.);
железные уголки накладки;
труба для радиатора;
крепления (например, хомуты);
оцинкованный железный лист;
железный бак с большим объёмом (300 литров достаточно);
краска чёрная, белая и посеребрённая;
деревянные бруски.

Процесс изготовления солнечного водонагревателя

Процесс изготовления солнечного коллектора собственными руками не только увлекателен, но и приносит массу выгод. Созданное устройство позволит рационально использовать солнечное излучение для решения разнообразных хозяйственных задач. Специфика создания коллектора поэтапно выглядит следующим образом:

Для начала нужно изготовить коробку под бак, которую нужно укрепить брусьями.
Снизу накладывается теплоизоляционный материал, поверх которого устанавливается металлический лист.
Сверху ставится радиатор, который нужно как следует закрепить подготовленными креплениями.
Малейшие щели в корпусе конструкции должны быть замазаны и загерметизированы.
Трубы и металлический лист должны быть окрашены в чёрный цвет.
Бочка и коробка окрашиваются в серебряный цвет и после просушки бак устанавливается в деревянную конструкцию.
Пустое пространство засыпается заготовленным наполнителем.
Для обеспечения постоянного давления можно приобрести аквакамеру с поплавком, которая устанавливается в накопитель воды.
Конструкция должна размещаться на солнечном пространстве под углом к горизонту.
Далее система соединяется между собой трубами (их количество и материал зависит от размеров и типажа проекта).
Во избежание образования воздушных пробок, нужно начинать заполнение с нижней части радиатора.
По такой системе, нагретая вода движется наверх, вытесняя тем самым холодную, которая в следствии попадает в радиатор и греется.

Если всё рассчитано верно, через некоторое время из выходной трубы пойдёт тёплая вода. Не стоит забывать, что обязательным условием является солнечная погода. Так, температура внутри системы водонагревателя может быть в районе 70 градусов. Разница температуры воды на входе и выходе составит 10–15 градусов. В ночное время суток рекомендуется перекрыть доступ воды, во избежание теплопотери.

Производительность такого прибора значительно уступает магазинным нагревателям. КПД самодельного аппарата будет куда ниже, но если нет нужды в приобретении столь дорогостоящей системы, можно всё сделать своими руками.

Возведение системы отопления: полезные советы

Советы по установке коллектора

Чем более максимальным будет наклон, тем более эффективно можно будет использовать солнечную энергию зимой

Советы по установке накопителя

Площадь крыши для установки солнечных батарей должна быть не мене 40 метров квадратных. С такой площади при 20 солнечных днях в месяц можно будет получать до 500 кВт энергии. Для домов, которые планируется отапливать только с помощью солнечной энергии накопитель должен иметь размер не менее 40 м?. Наиболее удобна удлиненная форма резервуара. Толщины изоляции требуется не менее 30 см.

Выбирайте наиболее большой накопитель, который вмещает достаточное количество тепла

Советы по отоплению низкими температурами

Стоимость системы

Фиксированной стоимости индивидуального отопления с использованием солнечных коллекторов не существует, так как в ней всегда присутствует котел, и каким он будет – напольным или настенным, конденсационным или традиционным, газовым, дизельным или электрическим – решается под каждый конкретный дом. Также, как и в любой другой отопительной системе, цена будет складываться из таких показателей, как площадь дома, расчет теплопотерь, наличие и площадь теплых полов.

В случае с организацией горячего водоснабжения посредством подключения солнечных коллекторов, существуют разработанные пакетные предложения, так как необходимый объем воды можно классифицировать по количеству проживающих в доме людей и общему числу потребителей. Например, стоимость системы горячего водоснабжения с использованием плоского солнечного коллектора немецкой компании Huch EnTEC составит около 165000 рублей. В эту сумму входят также все необходимые крепепжи, термостатический смеситель, группа подключения расширительного бака, бивалентный водонагреватель, группа безопасности водонагревателя, незамерзающий теплоноситель для гелиосистемы.