Отопление частного дома солнечными батареями: схемы и устройство

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 с помощью солнечных батарей

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.

Что лучше – купить или сделать солнечную батарею?

Давайте в этой части подытожим всё, что мы узнали в этой статье. Во-первых, мы разобрались с тем, как собрать солнечную батарею в домашних условиях. Как можно видеть, солнечная батарея своими руками при соблюдении инструкций собирается весьма быстро. Если вы будете пошагово следовать различным мануалам, то вы сможете собрать отличные варианты для обеспечения вас экологически чистой электроэнергией (ну или варианты, рассчитанные на запитку мелких элементов).

Но всё же, что лучше – купить или сделать солнечную батарею? Естественно, лучше её купить. Дело в том, что те варианты, которые изготавливаются в промышленных масштабах предназначены для того, чтобы работать так, как им следует работать. При ручной сборке солнечных панелей нередко можно допустить различные ошибки, которые приведут к тому, что они просто не будут работать должным образом. Естественно, промышленные варианты стоят больших денег, но зато вы получаете качество и долговечность.

Но если вы уверены в своих силах, то при правильном подходе вы соберёте солнечную панель, которая будет не хуже промышленных аналогов. В любом случае, будущее уже рядом и скоро солнечные панели смогут позволить себе все слои. А там, может быть, произойдёт полный переход к использованию солнечной энергии. Удачи!

Характеристики, особенности и выбор комплекта для дачи

Какие есть разновидности солнечных панелей?

На рынке можно найти много разновидностей фотоэлементов, применяемых в системах электрификации на даче. Для этих задач подходят следующие разновидности панелей:

• Монокристаллические. Имеют самую высокую стоимость. Их КПД составляет 15─20 процентов. С помощью таких панелей можно максимально эффективно использовать площадь, получая максимум мощности;
• Поликристаллические. Они дешевле монокристаллических примерно на 15─20% Их площадь на четверть больше первых. Соответственно места для их установки потребуется больше при равной мощности. Сами модули – это прямоугольные фотоэлементы, соединённые последовательно. КПД этого вида панелей 12─15%;
• Аморфный кремний. Такие панели дешевле предыдущего вида на 15 процентов. В этом случае фотоэлементы закрепляются на гибкую основу. КПД получается низкий (около 7 процентов). Такие панели неплохо поглощают рассеянный свет и частично инфракрасное излучение. Специалисты рекомендуют устанавливать их в регионах с высокой облачностью. Благодаря гибкой основе упрощается их монтаж. Но они служат значительно меньше монокристаллических и поликристаллических панелей.

Есть ещё менее распространённые микроморфные панели. Этот вид представляет симбиоз аморфных панелей, в которых есть микровкрапления кристаллов кремния. Их КПД составляет 8─12 процентов и длительный срок эксплуатации.

Выбор мощности

Чтобы вычислить минимальную мощность панелей, которая необходима для ваших условий, можно использовать 2 варианта.

• Значение инсоляции для вашего региона (худший месяц в году) умножается на КПД солнечного модуля. В результате вы получите максимальную месячную генерацию с одного квадратного метра панелей. Далее нужно разделить планируемые затраты электрической энергии на это значение. У вас получиться общая площадь панелей, которая требуется для удовлетворения ваших нужд;
• Второй метод вычисления предполагает деление предполагаемых затрат электричества на величину инсоляции из таблиц (худший месяц). Получится минимальную мощность, выраженная в киловаттах. К полученному значению добавляется 20 процентов, чтобы учесть потери на оборудовании. Чтобы быть полностью уверенным в обеспечении электроэнергией, прибавьте ещё 25 процентов.

Схема системы солнечного отопления

Представим сначала схему, согласно которой будет сооружена коллекторная система отопления дома от солнца, а после более подробно рассмотрим процесс ее монтажа.

Конструкция короба и солнечного коллектора

Каждый из элементов системы водонагрева, которая затем будет сообщаться с системой отопления дома, вполне доступен для собственноручного изготовления либо же представляет собой полуфабрикат, доступный в продаже.

Конструктивные особенности системы

Рассмотрим принцип действия данной конструкции в целом и в отдельности каждого из ее элементов:

Каждый из радиаторов может быть сварен самостоятельно из стальных труб. В этом случае в качестве подводящей и отводящей труб лучше использовать трубу 3/4-1 мм, тогда как для решетки следует подготовить трубы с тонкими стенками и меньшим диаметром, к примеру 16*1,5 мм. Для сооружения решетки радиатора потребуется 15 труб данного типа 1,6м длиной.

Стенки короба солнечного коллектора можно соорудить из досок 25-30 мм толщиной и 120 мм длиной. Дно короба изготавливается из фанеры либо оргалита и усиливается рейками 30*50 мм сечения. Короб должен быть тщательно теплоизолирован, чтобы отопление от солнца не расходовалось на нагрев окружающего воздуха. Утепление может быть выполнено пенопластом, который укладывается на дно короба и укрывается листом белой жести либо оцинкованным белым железом. Поверх жести, собственно, располагается радиатор. Радиатор должен быть неподвижно закреплен с помощью хомутов.

Конструкция короба и солнечного коллектора

• Соединения гидравлической системы предусматриваются сварные и резьбовые – при помощи муфт уголков и тройников с дополнительной герметизацией пеньковой подмоткой и краской.
• В качестве накопителя теплоносителя под солнечное отопление частного дома можно использовать бак на 200-300 л.  Это может быть любая бочка подходящих размеров. Бак затем подлежит теплоизоляции, для чего его следует поместить в отдельный дощатый короб и заполнить межстеночное пространство любым утеплителем – пенопластом, ватой, сухими опилками и т.п. Кроме того, бак рекомендуется снаружи и изнутри окрасить серебрянкой.

Альтернативное водяному солнечное воздушное отопление своими руками можно организовать, используя подобную схему

Самостоятельно изготавливаемое солнечное отопление дома предполагает наличие в гидросистеме постоянного давления, которое создается в нашем случае устройством аванкамеры. Это, своего рода, расширительный бачок, который выполняется из любого герметичного сосуда на 30-40 л. Аванкамеру необходимо оснастить подпитывающим устройством, которое позволит ей функционировать в автоматическом режиме. Основой устройства служит поплавковый клапан, используемый, к примеру, в сливных бачках унитазов.

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

Можно ли оптимизировать солнечные панели для работы зимой?

Зимой оптимальный угол наклона к горизонту как солнечных батарей, так и солнечных коллекторов будет больше, из-за того, что Солнце зимой более низко над горизонтом. Для того, чтобы получать максимальное количество энергии и зимой, нужно менять угол наклона солнечных батарей или коллекторов. В нашем ассортименте есть специальные монтажные конструкции для солнечных батарей, которые позволяют менять угол наклона в пределах 15-30 или 30-60 градусов. Еще больше энергии можно получить при помощи трекеров, которые следят за ходом Солнца в течение дня. Однако, большинство систем установлены с фиксированным углом наклона (особенно это относится к солнечным коллекторам, т.к. у них сложнее менять угол наклона из-за трубопроводов). Значения углов наклона для максимальной выработки энергии в различные сезоны года и в среднем за год рассматривается в статьях Угол наклона и направление и Натурные испытания оптимального угла установки СБ.

Влияние снега на работу солнечных батарей

Проблемы, которые может причинить снег солнечным батареям, обычно минимальны

Однако, нужно обратить внимание на следующие моменты, если в вашем регионе снежные зимы и у вас на крыше установлены солнечные батареи:. Чистка солнечных батарей от снега — при правильной установке занимает не больше времени, чем расчистка от снега дорожек

Чистка солнечных батарей от снега — при правильной установке занимает не больше времени, чем расчистка от снега дорожек

1. Все солнечные панели рассчитаны выдерживать определенный вес, и снеговая нагрузка обычно гораздо меньше максимально допустимой. Все солнечные панели тестируются под давлением на производстве, чтобы быть уверенным в их сроке службе и качестве. Посмотрите на характеристики солнечной панели, обычно в спецификации указывается максимальный вес, который может выдержать солнечная панель.
2. Если снег закрывает солнечные панели, они не могут производить электричество — но для решения этой проблемы достаточно почистить солнечную батарею специальным оборудованием. Солнечным панелям нужен солнечный свет, чтобы производить электроэнергию. В большинстве случаев солнечные панели устанавливаются под определенным углом, который обеспечивает естественный сход снега с солнечных панелей. Вы можете ускорить этот процесс при помощи ручной очистки снега специальными щетками, которые не повреждают и не царапают солнечные панели.
3. Морозная солнечная погода повышает выработку энергии солнечными батареями. Пока светит солнце на панели, они вырабатывают электроэнергию, зимой даже лучше, чем летом. Это значит, за 1 час солнечной погоды ваши солнечные панели зимой выработают больше энергии, чем за тот же час, но летом. Общее количество энергии, конечно же, будет меньше, потому что зимой день намного короче, чем летом, и солнечных дней меньше.

Можно ли надеяться на солнечные батареи зимой?

К сожалению, солнечные батареи и коллекторы не смогут обеспечить вас достаточным количеством энергии в зимнее время. Но некоторые системы работают на удивление эффективно и зимой.

Не надо надеяться на то, что солнечные батареи или коллекторы обеспечат ваши потребности в горячей воде или отоплении, но они помогут существенно сэкономить вам на счетах за электричество. Настолько, что ваша система окупится менее, чем за 10 лет. А если вы не подключены к электросетям и используете генератор для получения электричества, то фотоэлектрическая система окупится за срок от нескольких месяцев до 2-3 лет в зависимости от стоимости топлива и ваших затрат на капитальный ремонт или замену топливного генератора.

Даже с учетом того, что зимой на большей части России приход солнечной радиации снижается, вложения в солнечную энергосистему продолжает оставаться доходным. Более того, есть регионы, где приход солнечной радиации зимой даже больше, чем летом (например, Дальний Восток). В любом случае, солнечные батареи позволяют экономить на платежах за электроэнергию круглый год.

Эта статья прочитана 20142 раз(а)!

Комплектующие и правила пайки труб из полипропилена

Соединение полимерных труб может выполняться нескольким способами – пайкой, разъемными или неразъемными фитингами, склейкой. Для установки водяного отопления своими руками из полипропилена лучше всего подойдет диффузионная сварка. Основным соединительным элементом в этом случае являются фитинги.

Важно, чтобы качество приобретаемых компонентов не уступало трубам. Все фитинги для труб из полипропилена для отопления не имеют армирования. Это компенсируется более толстой стенкой

Они отличаются внешним видом и областью применения:

Это компенсируется более толстой стенкой. Они отличаются внешним видом и областью применения:

• Муфты. Предназначены для соединения отдельных труб в единую магистраль. Могут быть как одного диаметра, так и переходными для состыковки трубопроводов с разливным сечением;
• Уголки. Область применения – изготовление угловых участков магистралей;
• Тройники и крестовины. Необходимы для разделения магистрали на несколько отдельных контуров. С их помощью делается коллектор для отопления из полипропилена;
• Компенсаторы. Горячая вода провоцирует температурное расширение трубопроводов. Поэтому перед тем как спаять отопление из полипропилена следует установить компенсационные петли, которые не дают появиться поверхностному натяжению в магистрали.

Во время монтажа отопления из полипропилена необходимо применять специальный тип запорной арматуры, предназначенной для пайки.

Самостоятельная пайка полипропиленовых труб

Для того чтобы сделать отопление из полипропилена следует приобрести минимальный набор инструментов. В него входят паяльник для труб, специальные ножницы и торцеватель. Последний необходим для зачистки патрубков от армирующего слоя в районе пайки.

Перед пайкой отопления из полипропилена следует отрезать нужный размер трубы. Для этого предназначены специальные ножницы с основанием для патрубка. Они обеспечат ровный срез без перекоса.

Для самостоятельного монтажа отопления из полипропилена потребуется выполнить следующие действия:

1. Обезжирить место пайки на патрубках.
2. С помощью торцевателя удалить армирующую прослойку из зоны нагрева.
3. Включить паяльник и выставить его на определенную температуру.
4. После нагрева зеркала установить патрубок и муфту в насадки. Нельзя делать осевые вращения во время нагрева полипропилена.
5. После определенного промежутка времени состыковать патрубок и муфту между собой.
6. Дождаться окончательного остывания.

По такой технологии можно сделать надежную систему отопления из полипропилена своими руками. Преимущество данного метода заключается в возможности осуществления пайки на уже смонтированных участках магистрали. Таким способом можно оперативно выполнять ремонт отопления частного дома своими руками из полипропилена.

Важным моментом во время самостоятельной пайки водяного отопления из полипропилена является время нагрева заготовок. Оно зависит от диаметра трубы и толщины стенок. При недостаточном расплавлении материала процесс диффузии будет низок, что со временем приведет к расслоению стыка. Если же перегреть патрубок и муфту произойдет испарение части материала, и как следствие – сильное уменьшение наружных габаритов. Поэтому для монтажа отопления из полипропилена следует придерживаться рекомендуемого времени нагрева пластика в зависимости от его диаметра и толщины стенки.

Во время самостоятельной установки из полипропилена своими руками необходима хорошая вентиляция в помещении. При испарении пластика его летучие компоненты могут попасть в органы дыхания.

Разновидности и комплектация

Батареи подразделяются на большие и малые фотоэлектрические установки. У малых батарей напряжение аккумуляторов колеблется от 12 до 24 В.: этой электроэнергии достаточно для работы телевизора и осветительных приборов. Большая установка обеспечит электроэнергией и теплом дом среднего размера.

Комплектация

Комплектация для отопления на стандартных солнечных батареях включает в себя:

• вакуумный коллектор, расчет мощности которого отталкивается от площади дома;
• резервуары от 500 до 1000 л для нагрева воды (водонагреватели);
• прибор, управляющий процессом работы;
• ТЭН или тепловой насос;
• насос, доставляющий теплоноситель от коллектора до накопительной цистерны.

Сравниваем с обычными система отопления

Если сравнивать это оборудование с газовым или электрическим, то оно имеет гораздо больше преимуществ. В первую очередь это экономия топлива. Летом солнечное отопление способно полностью обеспечить проживающих в доме людей горячей водой. Осенью и весной, когда ясных дней мало, оборудование можно использовать для снижения нагрузки на стандартный котел. Что касается зимней поры, то обычно в это время эффективность работы коллекторов очень мала.

Смотрим видео, эффективность коллекторов зимой:

Но кроме экономии топлива использование оборудования, работающего на солнечных батареях, снижает зависимость от газа и электричества. Для установки солнечного отопления не нужно получать разрешение и установить его сможет каждый, кто имеет элементарные знания в сантехнике.

Смотрим видео, критерии подбора оборудования:

Однако, как и у любого устройства у коллектора имеются некоторые недостатки:

• На солнечные водонагреватели для частного дома цена достаточно высокая;
• Невозможность использования как единственного источника тепла;
• Необходима установка бака-накопителя.

Есть и еще один нюанс. Эффективность работы солнечного отопления зависит от региона. В южных районах, где активность солнца высока оборудование будет иметь самый большой КПД. Поэтому наиболее выгодно использовать такое оборудование на юге и менее эффективным оно будет на севере.

Выбор солнечного коллектора и его монтаж

Прежде, чем приступать к установке оборудования, входящего в отопительную систему необходимо изучить его возможности. Для того чтобы узнать сколько тепла потребуется на обогрев дома необходимо рассчитать его площадь

Важно правильно выбрать место для установки солнечного коллектора. Оно должно быть максимально освещенным на протяжении дня

Поэтому обычно оборудование устанавливаются на южной части крыши.

Выполнение монтажных работ лучше доверить специалистам, потому что даже небольшая ошибка в установке системы солнечного отопления приведет к значительному снижению эффективности системы. Только при правильной установке солнечного коллектора он прослужит до 25 лет, причем полностью окупив себя за первые 3 года.

Основные типы коллекторов и их характеристики

Если здание по каким-либо причинам не подходит для установки оборудования, то можно разместить панели на соседнем строении, а накопитель поставить в подвале.

Преимущества солнечного отопления

Нюансы, на которые стоит обратить внимание при выборе этой системы были рассмотрены выше. И если вы все сделали правильно, то ваша система отопления на солнечных коллекторах доставит вам только приятные моменты

Среди ее достоинств следует отметить:

• Возможность круглогодичного обеспечения дома теплом, с возможностью регулировки температуры;
• Полная автономия от централизованных коммунальных сетей и снижение финансовых расходов;
• Использование солнечной энергии на различные нужды;
• Длительный эксплуатационный срок оборудования и редкие аварийные ситуации.

Единственное, что останавливает потребителей от покупки солнечной системы для отопления частного дома – это зависимость их работы от географии проживания. Если в вашем регионе ясные дни редкость, то эффективность оборудования будет минимальной.

Но все же несмотря на все препоны такой коллектор считается одним из самых распространенных альтернативных источников тепла.

Способы повышения производительности

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

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.

Плюсы и минусы отопления дома за счет солнца

В настоящее время, к сожалению, такие системы пока что еще не получили массового применения в жилищном строительстве и коммунальных сетях, в связи с тем, что получение электроэнергии от солнца пока обходится дороже, чем от традиционных электростанций, да и выработка электричества возможна только в светлое время суток и при хорошей погоде.

Тем не менее, у данной технологии есть немало плюсов. Преимуществом использования для отопления дома солнечной энергии является:

1. высокая экологичность;
2. самостоятельное регулирование температуры;
3. автономность от коммунальных служб;
4. длительный срок эксплуатации;
5. нет необходимости платить за электроэнергию и постоянно заботиться о запасах топлива.

К недостаткам систем солнечных батарей следует отнести следующее:

1. проблематичность использования в регионах с частыми атмосферными осадками и постоянной облачностью;
2. необходимость больших свободных площадей для монтажа системы;
3. высокая стоимость;
4. низкий КПД при непогоде;
5. необходимость приобретения дополнительного оборудования;
6. длительная окупаемость.