Отопление частного дома солнечными батареями схемы и устройство

Все больше новых технологий, которые еще десять лет назад казались фантастикой, приходят в наш быт. Вот и солнечное отопление частного дома уже не редкость, даже в северных районах,  казалось бы, не предназначенных для подобных экспериментов.

У монокристаллических панелей зависимости от модели он может составлять от 14 до 17%. Но, их постоянно совершенствуют, поэтому, возможно, скором времени этот показатель достигнет 33%.

Здесь возможны в недалеком будущем серьезные изменения. Уже сегодня можно встретить пленочные модули на основе индия и кадмия, отлично поглощающие свет. Несмотря на радиоактивность последнего, об опасности облучения можно не беспокоиться, поскольку металла содержится настолько мало, что для окружающего пространства вреда не будет, тем более для людей.

По КПД индий даже опережает кадмий, выдавая до 20%. Но, из-за того, что он широко используется в производстве бытовой техники (ЖК мониторов), его нередко заменяют гелием.

По этому критерию им проигрывают поликристаллические, показатель КПД которых всего 10-12%. Связано это с наличием посторонних включений и хаотичным расположением кристаллических частиц, что мешает сублимации энергии. Выходом из положения может стать симбиоз элементов аморфных с поли/монокристаллическими, поскольку первым для работы не требуется интенсивное излучение, в отличие от вторых.

Самыми низко производительными являются элементы на основе аморфного кремния с КПД 5-6%.

Ошибочные утверждения о солнечном отоплении дома

Прежде чем приступить к установке вышеуказанного оборудования, человек должен иметь четкое понятие не только о преимуществах установок по преобразованию энергии солнечного потока, но и о возможных недостатках.

Солнечное отопление дома – распространенные мифы:

  1. изначально солнечные коллекторы разрабатывались для приготовления горячей воды и накопления запасов электроэнергии. Их способность обогревать дом в холодное время года появилась попозже, поэтому, покупая коллектор, его легче настроить на обслуживание контура ГВС, чем на отопительную разводку. Подробно про все типы отопительной системы можно почитать тут.  Хотя современные устройства по преобразованию альтернативной энергии спокойно подключаются к разным типам систем отопления. Эффективнее всего в данном случае будет работать конструкция «теплый пол»;
  2. солнечное отопление способно полностью обогреть дом в течение всего отопительного сезона. Альтернативная энергия, направленная на обогрев здания во время отопительного сезона, сможет покрыть до 50% расходов. И это утверждение будет верно для домов, площадь которых не превышает 100 и сама установка имеет достаточную мощность. При этом здание должно относиться к категории хорошо утепленных сооружений;
  3. солнечные коллекторы и вся установка для обогрева здания стоит не дешево. Однако лучше утеплить старый дом и оснастить его оборудованием для преобразования альтернативной энергии, чем выбрасывать деньги на обогрев здания традиционными энергоносителями.

В любом случае солнечное отопление способно частично покрыть расходы на поддержания в доме нормального температурного режима. Котлы все же выступают основным источником тепла в утверждениям специалистов растраты на покупку установки окупаются уже в течение 5-8 лет.

Монтаж и эксплуатация солнечных батарей

По своему принципу, солнечные батареи являются сборкой фотоэлементов (фотодиодов). Работа схемы отопления проста. При попадании света на такой чувствительный элемент, частицы света выбивают электроны со своих орбит, начинает течь постоянный ток. Токи с каждого элемента мизерные, но элементов очень много и в совокупности, складывается достаточная разность потенциалов для зарядки аккумуляторов. С аккумуляторов, электропитание подается на  преобразователь напряжения, а затем в нагрузку.

Читайте также:  Как и что можно сделать из старого бойлера своими руками?

Схема подключения солнечных батарей к дому

Размещать солнечные батареи системы, лучше всего с южной стороны строения, желательно на крыше, если позволяет её конструкция. Угол наклона к горизонту не более 80 градусов. Требуется учесть отсутствие наличия рядом предметов и сооружений, создающих помехи для попадания солнечных лучей на батареи. Тем самым снижающим эффективность работы системы. Энергия солнечного света из расчёта: 1000 кВт/ч на 1 кв.м   за год, равняется расходу 100 литров газа. Солнечные батареи, из расчёта площади в 4 кв.м, в состоянии выработать 2000 кВт/ч в год.

Конструкция солнечных батарей состоит: непосредственно из самих фотоэлементов, каркаса крепления, аккумуляторов, преобразователя напряжения, системы автоматического контроля управления и защиты от перегрузки. Такая система на солнечных батареях используется, в основном в частных домах, где в большинстве своем, используется электрическое оборудование для отопления дома.

Теплые полы, электрообогреватели. Если производительность солнечных батарей и мощность электрического преобразователя позволяют, собственник может обеспечить свой дом и горячей водой. Производительность данного оборудования зависит только, от количества солнечных дней в году. В тех местностях, где климат не позволяет использовать солнечные батареи с достаточной эффективностью,  целесообразно совмещать различные способы обогрева дома.

Установка

Поскольку оборудование работает от солнечной энергии, то, соответственно, установка обогревателя будет проводиться на открытом воздухе. Монтаж рекомендуют проводить на крышах зданий, на балконах или других архитектурных выступах.

Экран водонагревателя должен быть направлен на юг. Установку проводят под определенным углом к горизонту, который эквивалентен географической широте местности.

Водонагреватель постоянно поглощает энергию и по понятным причинам источник энергии выключить нельзя, поэтому, в случае малого потребления воды, температура застоя может достигать до 300°С.

Установка

По этой причине не допускается использование пластиковых и стальных труб с цинковым покрытием. Оптимальными в эксплуатации станут трубопроводы, изготовленные из меди или нержавеющей стали.

Горячий контур солнечного водонагревателя должен иметь теплоизоляцию, это позволит избежать ожогов и возгораний. Следует учесть температурный режим работы оборудования при выборе теплоизоляции и крепежей.

Производители солнечных водонагревателей на корпусе своей продукции указывают точную температуру застоя. Панели коллектора должны находиться на открытом пространстве, чтобы был открытый доступ к солнечному свету. Необходимо исключить наличие возможных преград.

Чаще всего углом наклона коллектора будет наклон ската крыши. Для того, чтобы эффективность работы водонагревателя приблизить к максимальной, лучше придерживаться рекомендаций и использовать специальный стеллаж, на который будет крепиться коллектор.

Т.е. залогом правильной и эффективной работы оборудования являются всего несколько правил:

Установка
  • направление на юг;
  • правильный угол наклона;
  • беспрепятственный доступ к солнечному свету;

Некорректная установка снизит качество работы водонагревателя, а вложенные средства не будут оправданы. Тип нагревателя также может играть роль в способе его установки. При монтаже учитывают тип используемого оборудования.

Различают такие системы:

Пассивная

Подразумевает само собой протекающую абсорбцию и аккумулирование энергии. Солнечная энергия попадает на объект нагрева без контроля этого процесса, т.е. отсутствуют какие-либо механизмы и контролирующие элементы. Это простая система, которая не требует особых затрат. Однако недостатки в том, что водонагреватель работает неравномерно и не на полную мощность.

Установка

Самый наглядный пример – это затемненный бак, который размещен над летним душем. В таком пассивном режиме работают одноконтурные системы, в которых применяется процесс естественной циркуляции. Для полноценной работы системы приемный бак размещают выше коллектора, но такой способ установки не всегда удобен. Решить вопрос можно с помощью другого способа работы системы.

Читайте также:  Гидравлический выравниватель - принцип работы и назначение

Активная

Лишена недостатков пассивной системы. Ее функционирование основано на том, что солнечные лучи благодаря специальным устройствам переходят в тепловую энергию, которая систематически передается нагревательному баку и потребителю. Функционирование такого нагревателя достигается благодаря принудительной циркуляции, которая может поддерживаться в одно- и двухконтурных системах. Также применяют и дополнительно устанавливают двигатели, которые поворачивают панели и насосы, измерительную аппаратуру, а также устройства контроля и управления работой системы.

Солнечный воздухонагреватель в помощь отоплению

Принцип работы панели прост. Зимой солнечные лучи прогревают воздух в камере. При достижении температуры 25°C начинает работать термоклапан и открывается верхний канал. Воздух поступает в помещение одновременно притекая из помещения через нижний канал. Летом воздух из камеры перекрывается, а открывается вентиляционное окно наружу.

Инструменты и материалы:-Доски;-Фанера;-Теплоизоляция;-Силикон;-Стекло;-Клей;-Крепеж;-Лак;-Льняное масло;-Сланец;-Алюминиевый скотч;-Металлическая сетка;-ПВХ труба 100 мм;-Угол-накладка;-Термоклапан;-Трубка латунная;-Пружина;-Медная проволока;-Герметик;-Ножовка;-Отвертка;-Дрель;-Молоток;-Кисточка;-Циркулярная пила;-Строгальный станок;

Шаг первый: рама

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Отопление по типу энергоносителя

Типовая котельная с двумя котлами. Слева установлен электрический котел, справа газовый

Любой вид отопления частного дома отличается по способу «производства» тепла. Каждое устройство в процессе нагрева использует различные компоненты энергоносителей. В зависимости места установки, технических параметров помещения, здания, подводки самого источника питания принято использовать несколько видов топлива. Питание отопительных устройств, отличается видом топлива и методом подводки.

Сюда входят следующие варианты:

  • Газовое;
  • Твердотопливное;
  • Электрический котёл.

Применение газового отопления (пропан-бутан) предусматривает использование специального оборудования и дополнительных систем (котлов, АГВ), что обеспечивает правильную дозировку, безопасную подачу и распределение топливной смеси в процессе выработки тепла (горении). Газовое отопление дома считается эффективным способом нагрева со сравнительно небольшой стоимостью.

В Российской Федерации газовое отопление является самым дешевым способом обеспечения тепла в доме. Причиной тому доступная цена на газ и относительно высокая теплоемкость газа (с одного куба можно получить 8-9 КВт тепла). Газовое отопление частного дома можно реализовать своими руками.

Твердотопливный способ нагрева, включает использование в качестве энергоносителей уголь, дрова, прессованных брикетных изделий. При этом используются особые конструкции котловых устройств, адаптированных для таких условий эксплуатации. В зонах, где затруднена подача газа или электричества это единственный альтернативный вариант осуществить обогрев жилища.

Работа электрического отопления дома заключается в использовании электроэнергии сети. Данный вид обогрева устанавливается в местах присутствия токовых сетей. Не требует дополнительных источников питания, достаточно экономичный и экологически чистый способ. В качестве нагревающих элементов применяют электрические тэновые блоки.

За счет комбинации тарифов на электроэнергию, можно сделать электрическое отопление дома не такими дорогим. Хорошим вариантом будет эксплуатировать тарифы день-ночь, когда ночью электричество дешевле. Необходимо поставить дополнительный бак-теплоаккумулятор и нагревать его ночью, а днем расходовать с него тепло.

Как сделать дистанционное управление отоплением загородного дома своими руками

Самым лучшим вариантом будет GSM розетка, это современное приспособление я считаю максимально просто установить для контроля отопительной системы самостоятельно. В агрегате есть встроенный датчик температуры, а максимальной нагрузки в 4 кВт хватает для небольших загородных домов.

Все радиаторы необходимо подключать последовательно, затем в обычную розетку вставляется устройство, датчик температуры умного отопления способен самостоятельно отключить созданную систему после нагрева помещения до заданной температуры, а хозяин сможет сделать это с любого гаджета.

Установка

Монтировать панели допускается практически как угодно – вертикально, горизонтально, под наклоном. Однако следует учитывать, что максимальную отдачу модули дают при падении солнечных лучей на рабочую поверхность перпендикулярно. При этом нужно обеспечить и максимальное время облучения.

Установка

Отсюда – некоторые рекомендации по установке:

  • Ориентировать фотоприемники на юг.
  • Располагать панели под углом, равным широте местности.
  • Изменять (по возможности) угол наклона на 20% — увеличивать зимой и уменьшать летом.

Следует также позаботиться, чтобы в течение всего светового дня модули не подвергались затенению деревьями на участке или другими зданиями. В этом случае удастся обеспечить максимальную мощность генерации. Особенно критично это для монокристаллических батарей, отдача которых существенно снижается в рассеянном свете.

Установка

Этапы монтажа батарей

  1. 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.)
  2. Устанавливаются панели при помощи специальных крепежных систем.
  3. 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

Достоинства и недостатки солнечного отопления

Данный вид энергии экологичен, его использование доступно всем и не сопровождается выбросами в окружающую среду вредных соединений. Массовое применение систем солнечного отопления частного дома поможет сохранению природных ресурсов, используемых для обогрева помещения: угли, древесина и газовое топливо. Использование солнечных отопительных конструкций полностью безопасно для жильцов и для внешней среды. О традиционных типах топлива этого сказать нельзя – задымление не слишком благоприятно сказывается на атмосфере, может вызвать слезотечение и дискомфорт у окружающих.

Для экономии полезного пространства участка можно установить систему на крыше. Крепление таких коллекторов поможет также минимизировать затраты места на отопительные приборы в самом помещении. Еще одно преимущество – солнечные панели для дома не издают каких-либо шумов при работе.

Недостатком является то, что не все местности обладают климатическими условиями, подходящими для круглогодичного использования энергии солнца без дополнительных средств отопления. В большинстве регионов России в зимнее время необходимо параллельное использование обогревателей, работающих от электричества, или иных приспособлений подобного назначения. Иногда гелиосистему подключают только для работы в сезоны, характеризующиеся достаточной освещенностью, в темные периоды используют иные теплогенераторы.