Использование солнечных батарей для отопления дома

В современных условиях вопрос об экономном ведении хозяйства более чем актуален, что напрямую связано с постоянным удорожанием привычных энергоносителей, периодическими экономическими кризисными явлениями и нарушением экологического равновесия на нашей планете. Переход на альтернативные источники, например, солнечные водонагреватели, воздушно солнечное отопление, — это способ экономии и забота о будущих поколениях.

Сравнима ли цена солнечных панелей с их выгодой?

Итак, первый миф, который мы знаем о солнечных панелях: после покупки и установки можно не беспокоиться об их работе. Конечно же, это не так. Если раньше о проблемах производства и доставки электроэнергии беспокоилась электростанция, несколько подстанций и сотни людей обслуживающего персонала, то теперь вся забота об электроэнергии целиком и полностью ложится на ваши плечи.

Вам придется очищать панели после дождя, следить за целостностью изоляции, о заземлении и работоспособности всей системы.

Миф второй: оборудование по низкой цене приносит большие доходы. Современные солнечные панели имеют КПД от 15 до 30%, то есть менее трети солнечного света, которое падает на плоскость панели, превращается в электроэнергию. Но это не главная проблема, вам будет мешать кручение земли вокруг своей оси. Менее половины суток панель будет получать солнечную энергию, а также недостаточно света будет в пасмурную погоду. Если вы планируете полностью перейти на «зеленое электричество», вам понадобится множество Li-Ion аккумуляторов, емкость которых уменьшается на 15% ежегодно. В южных регионах солнечных дней больше, и они почти не тратят энергию, а европейские поселки уменьшают мощность в сети, распределяя каждому дому по 2-3 киловатта, а остальное люди добывают сами.

Варианты коллекторов и способы их применения

Вакуумный солнечный коллектор – это механизм, накапливающий энергию Солнца, преобразующий ее в электрическую и сохраняющий с помощью батарей. Далее она применяется для освещения, подогрева электрических систем для теплоснабжения и питания электроники. Но это солнечные батареи для частного дома, доступные для покупки на рынке.

Другой вариант: солнечные системы нагревают водохранилище, теплоноситель становится горячим и подается к трубопроводу. Важное достоинство данной системы – ее можно сделать самостоятельно.

Помимо стандартных способов применения энергии Солнца, она подходит для запитки контура ГВС, подогрева воды бассейна и везде, где требуется энергия тепла.

Чтобы собрать солнечный коллектор своими руками для отопления, не понадобятся фотоэлементы, необходимые компоненты делаются собственноручно.

Преимущества и недостатки эксплуатации солнечных батарей

Установить своими руками систему из солнечных панелей на кровле частного дома может практически каждый человек, имеющий базовый опыт в электрике и готовый выделить средства на их приобретение.

Как правило, окупаемость солнечных батарей составляет от 2-х до 5-ти лет – сроки зависят от типа и технических характеристик установленного оборудования.

В течение этого времени затраченные деньги возвращаются в дом теплом, за которое не надо больше платить.

Имея резерв солнечной энергии, можно отапливать дом и не иметь ничего общего с коммунальными службами.

При этом жить в тепле можно сколько угодно, время от времени регулируя температурный режим в помещении.

Преимущества и недостатки эксплуатации солнечных батарей

Фотоэлектрические батареи также смогут стать источником питания для осветительных устройств дома и бытовых электроприборов.

Излучение от солнца постоянно притягивается солнечными пластинами, поэтому их можно эксплуатировать в любое время года и в любой климатической зоне.

Оборудование не подвергается атмосферным воздействиям, его конструкция хорошо защищена и тщательно продумана.

Из недостатков солнечных пластин, используемых для отопления и освещения дома, стоит указать, что эффективнее батареи эксплуатируются в зимнее время первые полдня, когда сильнее светит солнце.

Поэтому конструкцию системы рекомендуется монтировать своими руками на южную сторону кровли.

При этом рабочая площадь крыши частного дома должна быть не менее 40 кв. м., что позволит обеспечить нужное количество энергии.

При необходимости использовать 500 кВт энергии в течение 30 календарных дней, необходимо учитывать, что около 20-ти из них должны быть солнечными.

Читайте также:  Особенности применения пеллетных котлов для отопления частного дома

Второй весомый недостаток – это высокая стоимость установки, но все затраты, как уже говорилось выше, окупаются в течение 2-5 лет.

Особенно, когда монтаж оборудования для отопления дома был тщательно спланирован.

Преимущества и недостатки эксплуатации солнечных батарей

Ведь эффективность его работы во многом зависит от угла наклона крыши, который должен составлять примерно 450.

Кроме того, не должно быть никаких преград перед пластинами, которые мешали бы получать энергию, например, бросающих на дом тень зданий или больших деревьев.

Стропиловку дома перед монтажом батарей рекомендуется своими руками укрепить, чтобы предотвратить падение кровли в зимнее время, когда на крыше, помимо батарей, будут наносы снега.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:

  • воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
  • внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
  • происходит нагрев воздуха;
  • разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.

В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

  • газ до 315 м³;
  • дрова до 3,9 м³.

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

  • в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
  • перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
  • в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

На КПД воздушного коллектора существенно влияет время года. Так, в декабре коэффициент полезного действия поддерживается на уровне 50%, в октябре и марте увеличивается до 75%.

Виды отопления с использованием альтернативных источников

Самый простой способ преобразования энергии светила в тепло – это использование солнечных батарей для отопления дома. Они все чаще используются в качестве дополнительных источников энергии. Но что же представляют собой эти устройства и действительно ли они эффективны?

Задача, установленного на крыше коллектора солнечного системы отопления для дома впитать как можно больше солнечного излучения, преобразовав его затем в так необходимую человеку энергию. Но при этом следует учитывать, что оно может быть превращено как в тепловую, так и электрическую энергию. Для получения тепла и подогрева воды используют солнечные системы отопления. Для получения электрического тока используют специальные батареи. Они аккумулируют энергию в дневное время суток и отдают ее ночью. Однако сегодня существуют и комбинированные системы. В них солнечные панели вырабатывают одновременно тепло и электричество.

Что касается солнечных водонагревателей для отопления дома, то они представлены на рынке широкой линейкой. Причем модели могут иметь различное назначение, дизайн, принцип работы, габариты.

Различные варианты

Например, по внешнему виду и конструкции системы отопления частного дома подразделяются на:

  1. Плоские;
  2. Трубчатые вакуумные.
Виды отопления с использованием альтернативных источников

По назначению они классифицируются на используемые для:

  • Системы отопления и ГВС;
  • Для нагрева воды в бассейне.

Есть отличия и принципе работы. Солнечное отопление с применением коллекторов является идеальным выбором для дачных домиков, так как не требуют подключения к электросети. Модели с принудительной циркуляцией подключают к общей системе отопления, в них циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи насоса.

Не все коллекторы пригодны для солнечного отопления загородного дома. Согласно этому критерию они делятся на:

  • Сезонные;
  • Круглогодичные.
Читайте также:  Как рассчитать насос для системы отопления

Первые применяются для отопления дачных строений, вторые в частных домовладениях.

Солнечное отопление своими руками

Любой владелец дома может самостоятельно изготовить солнечный коллектор. Тогда цена на солнечное отопление дома будет снижена до минимума. Собирать его лучше на листе толстого пластика, ведь он прочен, легок и долговечен.

Основание устройства для солнечного отопления дома выкрашиваем в черный цвет. Берем стеклянные или прозрачные пластиковые трубки и укладываем очень плотно друг к другу.

Затем закрепляем их с помощью специальных клипс.

Устанавливаем на краях прибора фитинги концевые, с одной стороны это будет устройства для сброса воздуха, с другой – подключаем резервуар для накопления горячей воды. Далее нам необходим электрический водонагреватель, его подключаем к водопроводу обычным способом.

Затем к выходу холодной воды при помощи тройника подсоединяем низ установки, по такой же схеме подключаем выход горячей воды к концевому фитингу. С помощью четырех кранов будем переводить устройство на зимний и летний режим.

Солнечное отопление своими руками

Вот так можно сделать солнечное отопление своими руками. Конечно, купленный качественный коллектор не сравнится со сделанным самостоятельно агрегатом, но сэкономить деньги возможно.

Если учесть что цена солнечных коллекторов для отопления в среднем составляет от 36000 до 100000 рублей, тогда экономия средств будет существенной для семейного бюджета.

Желаем удачного выбора солнечного коллектора для отопления своего жилища!

 

Солнечные батареи: особенности работы солнечных батарей

Солнечные батареи относятся к альтернативным, экологичным источникам энергии, широко используемым в наше время. Это оборудование преобразует энергию, полученную от солнца в электрическую энергию, и ее уже напрямую используют в промышленности и быту или накапливают в аккумуляторных устройствах для использования в не солнечное время суток (зимнее время года или в ночное время суток).

При использовании солнечных батарей может производиться как освещение, так и отопление жилья.

Солнечные батареи-виды

Малые фотоэлектрические системы. Состоят из панелек и аккумуляторов (max напряжение 12-24 вольт) и используются для работы электротехники с небольшим напряжением – лампочки, радио, телевизор.

Большие фотоэлектрические системы. Используются для полноценного обеспечения электричеством всего дома. Использование такой системы гарантирует напряжение в сети – 220 вольт. При использовании мощных аккумуляторов повышаются возможности по использованию энергии! Но есть свои особенности в эксплуатации.

Особенности работы солнечных батарей

Для работы солнечных батарей нужны специфические внешние условия, влияющие на их полнофункциональную работу.

  • Эффективность высокая только в областях повышенной солнечной активности (рассчитывать требуется частоту дождливых дней и пасмурных),
  • Особое внимание стоит обратить на количество солнечных дней в холодное время года,
  • Для повышения эффекта от солнечных батарей требуется утепление дома – тогда на отопление потратится меньше энергии,
  • Идеальным вариантом будет – комбинировать солнечные батареи с отоплением газом или электричеством. Тогда вместе это будет идеальная система отопления, гарантирующая постоянное тепло в доме,
  • Необходимо учитывать активность солнца в середине дня – ориентировать батареи на юг – для достижения оптимального отопления дома. Возможны варианты – юго-запад или юго-восток,
  • Солнечные батареи не должны затеняться деревьями или строениями,
  • Максимальное поглощение энергии происходит под прямым углом к инсоляции. Именно из-за этого солнечные батареи размещают под углом, который равняется географической широте местности,
  • В холодное время года эффективно увеличение угла наклона и требуется в летнее время его возвращать обратно.

Комплектация солнечных батарей

Солнечные батареи: особенности работы солнечных батарей

Комплектация солнечных батарей меняется в зависимости от потребностей потребителя и площади отапливаемого помещения. Но принцип составляющих остается стандартным (для отопления):

  • Вакуумный солнечный коллектор,
  • Контроллер, измеряющий эффективность системы,
  • Насос, передающий теплоноситель от коллектора к накопителю,
  • Ёмкость для горячей воды (примерный объем – 500-1000 л),
  • Насос тепловой, электрический тэн.

Накопленной энергии от солнечной батареи часто бывает достаточно не только для нагрева огромного объема воды, используемой для отопления дома и бытовых нужд, но и для использования в системе обогрева пола.

Вывод

В конце статьи стоит отметить, что солнечные батареи могут обеспечивать запас горячей водой, которой хватит на 280 дней в году. Финансовая экономия очевидна – гарантирует минимизацию по использованию электричества и центрального отопления. А в простом быту является гарантией теплого дома в аварийных ситуациях при отключении электричества или других авралах.

©

Другие статьи раздела : Экологичное топливо

  • сайта
  • Назад на главную

Способы повышения производительности

После установки нескольких модулей и их эксплуатации на протяжении какого-то времени многие владельцы стремятся усовершенствовать систему.

Читайте также:  Какой котел лучше напольный или настенный для частного дома

Но если свободной площади для установки дополнительных панелей не хватает, можете воспользоваться следующими советами:

  1. Проще всего изменить ориентацию модулей. Если установить оборудование, наподобие датчиков слежения, то батареи могут сами поворачиваться в сторону солнца при его перемещении. Вообще в любом регионе целесообразно устанавливать панели на южном скате дома, но в регионах с продолжительным световым днем можно установить дополнительные элементы на западном и восточном скате.
  2. Отрегулируйте угол наклона панели. Для высокой производительности оптимальный угол наклона составляет 45 градусов, но в некоторых регионах его нужно дополнительно корректировать с учетом широты местности.
  3. Выберите правильное место для установки фотоэлементов. Чаще всего для этого используют крышу, потому что она находится на возвышении и не затеняется деревьями и другими окружающими объектами. В некоторых случаях лучшим вариантом становятся устройства слежения за солнечным светом.

Наибольшая эффективность работы системы наблюдается, если солнечные батареи установлены перпендикулярно падающему свету. Но на крыше такое падение лучей солнца наблюдается только на протяжении короткого промежутка времени. Для увеличения этого времени были изобретены устройства слежения. Их существенным недостатком является немаленькая цена. Иногда устройства слежения настолько долго окупаются, что тратить деньги просто нецелесообразно.

Минимальное количество солнечных панелей, которые могут со временем окупиться, составляет 8 штук. Конечно, можно использовать всего 3-4 модуля, но тогда они должны напрямую подключаться к водяному насосу, а не к аккумуляторам.

Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

На сегодняшний день существует несколько способом сборки солнечного обогревателя своими руками. Рассмотрим наиболее популярные способы сборки. Первый вариант. Здесь нужна оцинкованная тара для воды. Она должна иметь объем примерно 100-200 литров. Технология создания солнечной батареи имеет следующий алгоритм:

  • располагаем тару на крыше. Ее следует монтировать с южной стороны крыши;
  • поверхность крыши нужно покрыть металлическим листом с блестящей поверхностью;
  • поверх него кладем трубы;
  • подключаем их к бочке и емкости для нагретой воды.
Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

Вариант солнечного самодельного коллектора

С помощью такой батареи 100 литров воды можно нагреть на 60 градусов. Такая установка имеет высокий КПД. Но в зимнее время такой агрегат будет не эффективным. Второй вариант сборки. Для создания такого типа коллектора вам понадобятся:

  • стальные коробки;
  • несколько плоских стальных радиаторов;
  • стекло;
  • металлопластиковые элементы — фитинги и трубы.

Сборки системы в данном случае происходят следующим образом:

Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы
  • стальные коробки монтируются на крыше;
  • туда укладываются радиаторы;
  • сверху накрываем их стеклом. Это позволит уменьшить время нагрева воды;
  • трубки нужно укладывать с уклоном вниз;
  • обязательно следите, чтобы верх устройства располагался ниже накопительного бака;
  • на чердаке устанавливается пластиковая бочка с водой. Подходящий объем — 160 л;
  • ее нужно соединять с радиатором и водопроводом при помощи металлопластиковых устройств — фитингов и трубок. Саму трубку с водой нужно подключить несколько выше его середины бака;
  • внизу радиатора ставятся дренажные краны. С их помощью происходит слив воды в холодное время суток.

Вариант с пластиковой бочкой

Третий вариант. Применяется для обогрева достаточно большого помещения. Имеет эффективность на уровне 45-55%. Для создания системы обогрева такого типа вам понадобятся следующие материалы:

  • любой теплоизоляционный материал;
  • деревянная рамка, имеющая фанерное днище;
  • сетка из металла черного цвета;
  • дефлектор;
  • прозрачный лист поликарбоната;
  • несколько вентиляторов
Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

Сборка конструкции осуществляется следующим образом:

  • сверлим в рампе круглые отверстия. Они прорезаются для забора воздуха;
  • для отвода горячего воздуха делаем прямоугольные отверстия вверху рамы;
  • на ее дно кладем теплоизоляционный материал. В качестве аккумулятора тепла будет выступать металлическая черная сетка;
  • вентиляторы, встраиваемые в круглые отверстия;
  • затем монтируем опорные планки для дефлектора. После этого устанавливаем сам дефлектор. Он будет формировать воздушный поток;
  • сверху устанавливаем прозрачный лист.

С помощью такого агрегата можно эффективно осуществлять обогрев дома, а также нагрев воды.

Что дает аккумулирование тепла?

Работа теплицы основана на поступлении внутрь укрытия энергии солнца и накоплении ее там за счет свойств укрывных материалов. Однако даже в зимнее время количество этой энергии намного превышает потребности растений. Излишки же попросту отражаются в пространство и никакой пользы от этого не приносят.

Если же применить аккумулирование солнечного тепла в теплице, то получившиеся запасы потом можно будет с успехом в ней использовать на отопление. Преимущества очевидны: температура в парнике поддерживается на нужном уровне без расхода дорогостоящих энергоносителей для искусственного обогрева.

Что дает аккумулирование тепла?