Виды отопления в частном доме: от печки до солнечных батарей

Одним из преимуществ собственного дома является возможность его модификации. В том числе и источниками альтернативной энергии. Солнечные батареи для частного дома – наилучший на данный момент способ обеспечить себя экологичным электричеством.

Где крепить?

Крыша. Закрепление солнечных батарей на крыше – очевидное, но не всегда лучшее решение для частного дома. Направленный на юг скат крыши действительно обеспечивает наилучший результат из стационарных способов крепления солнечных батарей, но на этом варианты не ограничиваются.

Где крепить?

При таком закреплении скат крыши должен быть на ЮГ

Где крепить?

Стены. Если стена «смотрит» на юг – она отлично подходит для размещения на ней солнечных батарей. Понаблюдайте, не падает ли на стену тень от деревьев, хозяйственных построек, забора, иных объектов. Не размещайте солнечные панели в этих местах.

Где крепить?

Желательно также использовать южную стену

Где крепить?

Не стоит ставить панели на восточной или западной стенах. Таким образом, в самый интенсивный период светового дня вы будете получать на свои панели только косые лучи, что значительно снижает эффективность системы

Где крепить?

Свободное размещение. Самый эффективный вариант размещения солнечных батарей, но требует свободной площади во дворе. При свободном размещении солнечных батарей в частном доме их можно закреплять на шарнирах и таким образом, направляя их поверхность к солнцу под 90°.

Такое расположение батарей позволяет получить от них максимум мощности

Виды солнечных батарей и особенности их комплектации

На сегодняшний день существует два вида солнечных панелей, их технические свойства свободно можно использовать для снабжения жилплощади электроэнергией.

К первой группе относятся малые фотоэлектрические системы, вырабатывающие напряжение от 12 до 24 вольт – этого достаточно, чтобы дом полноценно освещался и круглосуточно работал телевизор.

Ко второй группе относятся большие фотоэлектрические установки, которые при грамотном монтаже обеспечивают отопление и освещение среднего по размеру дома.

Батареи при монтаже комплектуются следующими вспомогательными элементами:

  • вакуумный солнечный коллектор;
  • прибор контроля или контроллер – следит за функционированием системы;
  • насос – обеспечивает подачу теплоносителя к резервуару от коллектора;
  • емкость под горячую воду, ее объем от 500 до 1000 л;
  • электрический тэн.

Водоснабжение дома теплой водой, отопительная система «теплый пол» – все эти удовольствия можно получить с помощью природного явления бесплатно, при условии установки мощного оборудования.

Виды солнечных батарей и особенности их комплектации

Чтобы рассчитать нужную мощность установки, учитывают количество членов семьи, размер жилплощади и стандартный объем употребляемой энергии.

На бытовые нужды семьи, состоящей из трех человек, может понадобиться от 200 до 500 кВт/месяц.

Так как зимой эффективность работы батарей снижается, после обустройства фотоэлектрических панелей своими руками не стоит полностью отказываться от привычного отопления с целью перестраховки.

Срок эксплуатации солнечных батарей превышает 25 лет, проблемы с их ремонтом и техническим обслуживанием на протяжении указанных лет – редкость.

Единственное, что в обязательном порядке придется делать, это очищать их от оседающей пыли и, время от времени, менять внешние аккумуляторы, как только их мощности перестает хватать на удержание полной емкости.

Принцип действия водонагревателя

Зная устройство и конструктивные особенности системы, становится гораздо легче понять, как работает солнечная батарея для частного дома. Основным элементом установки является сам коллектор. Он изготовлен в виде радиатора, представляющего собой тонкие трубочки, соединенные в общую систему. Внутри них циркулирует теплоноситель, получающий солнечную энергию с поверхности коллектора.

Не менее важное значение имеет накопитель с водой или обогреватель. Данный резервуар одновременно служит и расширительным баком. Оба компонента – коллектор и накопитель – тесно связаны между собой. Вариантов работы может быть несколько, но наиболее наглядно процесс виден в стандартной схеме с естественной циркуляцией:

  • Теплоноситель из накопительного резервуара под действием силы тяжести поступает в тепловые трубки коллектора, расположенные в его нижней части.
  • Нагреваясь, вода поднимается вверх и вновь попадает в бак, но уже с более высокой температурой.
  • Освободившееся место в трубках снова заполняется холодной водой, передвигающейся в замкнутом цикле.
  • Нагретая вода, находящаяся в резервуаре, поступает в систему отопления или горячей воды. Излишки жидкости снова попадают в теплообменник, где получают новую порцию энергии.

Данная система считается наиболее простой и менее затратной, поскольку в ней не используется циркуляционный насос. В других случаях вода перемещается принудительно, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии.

Какой выбрать газовый котёл

Чтобы добиться эффективной работы отопительной системы, важно правильно подобрать оборудование для монтажа в здании. Газ, вода, отопление требуют покупки качественного котла, который следует выбирать согласно площади помещения. На современном рынке можно найти богатый ассортимент приборов, поставляемых как отечественными, так и зарубежными производителями. При выборе аппарата желательно уделять повышенное внимание следующим критериям:

  • мощность;
  • технические характеристики радиаторов и насосов;
  • количество сантехники, потребляющей горячую воду;
  • наличие вспомогательных отопительных систем – например, теплого пола.
Читайте также:  Какой обогреватель лучше и экономичнее для квартиры?

В интернет-магазине «Мособлгаз» можно подобрать оборудование, удовлетворяющее всем вышеуказанным параметрам. Мы являемся официальным дилером ведущих производителей отопительных котлов и предлагаем клиентам надежные установки для газового отопления частного загородного дома от таких проверенных брендов, как Navien, Viessmann, Vaillant, Боринское, BaItGaz. Наши специалисты окажут квалифицированную консультационную поддержку и помогут приобрести прибор, который будет полностью отвечать вашим запросам.

Плюсы и минусы одноконтурных и двухконтурных котлов

Основная дилемма во время покупки отопительного оборудования возникает при выборе типа котла – одноконтурного или двухконтурного. Приборы с одним контуром используются только для обогрева помещений и обычно выбираются в случае, когда потребителю не нужно получать горячую воду напрямую от отопительной системы. Такие устройства имеют более низкую стоимость, высокий КПД и небольшой расход газа, однако их отличают отсутствие опции подогрева воды и более ограниченный функционал по сравнению с двухконтурными котлами.

Приборы на два контура сочетают в себе возможности использования газа для нагрева воды и отопления. Эти модели оснащаются теплообменником для ГВС, в котором холодная вода из водопровода подогревается за счет теплоносителя из отопительной системы. Для организации правильной работы устройства в его корпусе устанавливается специальный клапан, осуществляющий контроль над направлением движения жидкости.

К преимуществам двухконтурных приборов относят:

  • экономия средств в сравнении с покупкой бойлера и одноконтурного котла;
  • возможность получать от одного аппарата и тепло, и горячую воду;
  • низкие потери тепла, поскольку жидкость не собирается в накопительном баке – оборудование подогревает ровно столько воды, сколько необходимо потребителю на данный момент.

Что касается минусов двухконтурных котлов при устройстве газового отопления в частном доме, то таковыми являются повышенные требования к техническому обслуживанию. Теплообменник для ГВС периодически покрывается накипью, поэтому требует регулярного очищения. Кроме того, при работе на две точки водозабора прибор может демонстрировать нестабильную температуру и давление теплоносителя.

Плюсы и минусы настенных и напольных газовых котлов

Устройства для настенного монтажа не занимают много места, отличаются безопасностью в эксплуатации и высокой степенью автоматизации. Как правило, они разрабатываются для небольших помещений и имеют сравнительно невысокую мощность – до 30 кВт. Все их элементы доступны для ремонта или осмотра с лицевой стороны, поэтому в случае поломки достаточно будет просто снять переднюю панель.

К недостаткам настенных моделей при подключении газа, воды, отопления можно отнести повышенную требовательность к теплоносителю, который зачастую нуждается в предварительной подготовке (смягчении, снижении содержания кислорода и т. д.). Малая мощность не всегда позволяет приборам полноценно выполнять функции обогрева и обеспечения нужд ГВС. Если устройство работает на нагрев воды, то температура в комнатах может снижаться.

Напольные котлы имеют высокую мощность, поэтому подходят для обустройства больших площадей. Их преимуществами являются:

  • эффективная теплоотдача;
  • универсальность в потреблении топлива – могут использовать как природный, так и сжиженный газ;
  • наличие чугунного теплообменника с длительным сроком службы.

При всех своих достоинствах напольные модели для газового отопления загородного частного дома имеют такие минусы, как большие габариты, сложности в монтаже и необходимость выделения отдельного помещения для их установки.

Виды, достоинства и недостатки солнечных батарей

Не так давно превращение солнечной энергии в электричество было невозможным. Сейчас же это явление применяется достаточно широко. В Европе используются все преимущества использования такого преобразования. Солнечную энергию используют не только для обогрева жилья, но и для других целей.

В нашей стране эта область развивается несколько медленнее, но оборудование, необходимое для этих целей, становится все дешевле.

Где применяются солнечные батареи

Применяются эти панели очень широко. Их можно встретить как в космической отрасли, так и в сельском хозяйстве. Используются такие батареи также и для бытовых целей. Например, уличные светильники, которые заряжаются энергией солнца, применяют для освещения улиц, а также приусадебных участков домов.

Солнечные батареи позволяют использовать электричество там, где ранее это было невозможно. В России есть много поселков, которые до сих пор не могут подобрать солнечные модули и пользоваться этим благом.

Сегодня используют солнечные батареи различных типов. Для бытовых целей чаще всего используются кремниевые.

Их работа основана на том, что на панель попадает свет. Затем направление орбит электронов меняется. С помощью преобразователей вырабатывается электричество.

Такие панели можно разделить на несколько типов

  1. Монокристаллические. Их особенность в том, что ячейки, на которые воздействует свет, расположены в одном направлении. Это позволяет получить наиболее высокий КПД, который может достигать 23%. Но для этого панель должна быть направлена на солнце. В пасмурный день они будут не очень эффективны.
  2. Поликристаллические.

    Здесь кристаллы кремния направлены в разные стороны. КПД при этом невысок. Он составляет около 16-18%. Но в пасмурную погоду эти панели все равно будут работать.

  3. Аморфные. Их производят с помощью напыления кремния и других веществ в вакууме. КПД равен 6-7%. Но у них есть преимущество – они могут работать в дождь и в туман.

    Кроме того, стоят они недорого.

  4. Гибридные панели сочетают монокристаллические панели и аморфные. Они эффективны при рассеянном свете.

Альтернативой кремниевым панелям можно считать полимерные пленки, состоящие из проводников из алюминия, напыления и слоя защиты. Такая пленка мало весит, ее можно даже скрутить.

У нее невысокий КПД, но довольно низкая цена.

Виды, достоинства и недостатки солнечных батарей

Что учесть при выборе?

Здесь все зависит от целей и условий использования. Для путешествий подойдет дешевый вариант. А для установки на крышу дома придется заплатить до 1000 долларов.

Так как эта область на данный момент мало кому известна, необходимо обратиться к специалистам в этой области, которые подскажут, какая мощность необходима для ваших целей.

Это также зависит от целей, для которых вы приобретаете панель. Существуют батареи, которые могут зарядить лишь фонарик, а некоторые из них могут питать холодильник, находящийся у вас на даче.

Качественные панели идут в комплекте с различными фиксаторами, переходниками и другими элементами, которые могут быть полезны.

Достоинства

  1. Использование таких панелей е наносит вред природе.
  2. Некоторые модели служат достаточно долго.
  3. Их применение позволяет экономить энергию.
  4. Они мало весят, не шумят, просты в использовании.
  5. Солнечные батареи освобождают нас от зависимости от традиционного получения электрической энергии.

Недостатки

  1. Высокая стоимость мощных панелей.
  2. Занимают много места.
  3. Низкий КПД.

В итоге можно сказать, что в будущем это оборудование будет только развиваться. Они станут более доступными, и будут использоваться более широко.

Срок службы солнечных батарей

Чтобы оценить выгоду, нужно разобраться, сколько служат панели и не придется ли их менять после того, как закончится гарантийный срок. Тут есть несколько особенностей, которые стоит учитывать:

  1. Монокристаллические и поликристаллические варианты самые долговечные. За 25 лет использования они теряют не больше 10% емкости. Но и далее падение мощности незначительное, за последующие 10-15 лет теряется примерно столько же. То есть, можно с уверенностью говорить, что срок службы таких вариантов составляет 35-40 лет, а может и больше.
  2. Тонкопленочные варианты имеют срок службы намного ниже – 10-20 лет. Причем, за первые 2 года потеря емкости может составить 10-30%, большинство производителей дает запас мощности, чтобы компенсировать эту проблему. В дальнейшем потери не такие существенные.
  3. Для увеличение срока службы следует исключить повреждение частей системы. Обрезать ветки близко расположенных деревьев, мыть поверхность как минимум несколько раз за сезон. Проверять надежность крепления и контактов, чтобы они не перегревались.
  4. Учитывать расходы на замену других элементов системы. Так, аккумуляторные батареи служат обычно от 6 до 10 лет (самые надежные – 15 лет), у силовой электроники ресурс примерно 10-12 лет. Затраты на замену этих узлов тоже немаленькие и это нужно учесть, рассчитывая окупаемость.

Кстати! Чем сложнее климатические условия и больше перепады температур между днем и ночью, а также между порами года, тем меньше срок службы солнечных батарей. В южных регионах они работают намного дольше.

Срок службы солнечных батарей

Солнечные батареи нужно периодически мыть и исключать их повреждение ветками деревьев.

Подбирая солнечные батареи для своего дома лучше отдавать предпочтение надежным и проверенным монокристаллическим и поликристаллическим вариантам. Качественные модули прослужат около 40 лет, при этом потери мощности за это время составят около 20%.

Принцип работы

Принцип работы солнечных батарей заключается в образовании электрической энергии, они никак не накапливают и не образуют её. При прямом попадании лучей солнца на их поверхность они сразу же преобразовываются в ток и выводятся из панели.

Каждая пластина может вырабатывать по 250 Вт, поэтому для улучшения принципа работы их стараются устанавливать ближе друг к другу. Ток, полученный в результате фотосинтеза, через распределитель попадает в аккумуляторы, а потом уже в инвертер электросети дома.

Следует учесть, что объём аккумуляторов солнечных батарей влияет на продолжительность дневной работы батарей. Подзарядка аккумуляторов происходит в течение дня, пока используется энергии образованная на прошлом дне.

Принцип работы прост, и в то же время эффективен благодаря «полупроводнику». Полупроводник содержит атомы которые могут благодаря внешнему электрону захватывать или же отражать другие электроны. Вследствие этого поверхность солнечных батарей покрывается этим материалом. Этим «полупроводником» являются Селен и Кремний.

Отапливаем дом солнечной энергией

Если про реальную возможность обеспечить бытовые электроприборы «солнечным» током уже говорилось выше, то для обогрева жилья солнечной энергией существуют два варианта. И чтобы использовать солнечные батареи для отопления дома, нужно знать некоторые требования, обязательные для выполнения этой задачи.

В первом варианте использование солнечной энергии для отопления происходит с помощью иной системы, нежели обычная электрическая сеть. Устройство для отопления дома, использующее солнечную энергию, называется гелиосистема и состоит из нескольких приборов. Основным рабочим устройством является вакуумный коллектор, который превращает солнечный свет в тепло. Он состоит из множества стеклянных трубок небольшого диаметра, в которые помещена жидкость с очень низким порогом нагрева. Нагреваясь, эта жидкость в дальнейшем передает свое тепло воде в баке-накопителе объемом не менее 300 литров воды. Затем эта нагретая вода подается на отопительные панели, выполненные из тонких медных труб, которые, в свою очередь, отдают полученное тепло, прогревая воздух в помещении. Вместо панелей можно, конечно, использовать и традиционные радиаторы, но эффективность их намного ниже.

Конечно, для отопления можно использовать и солнечные панели, но в этом случае нужно будет согласиться с тем, что на нагревание воды в бойлере с помощью ТЭНов потребуется львиная доля генерируемой батареями энергии. Простые расчеты показывают, что для нагревания бойлером 100 литров воды до 70–80 ⁰С требуется порядка 4 часов. За это время водяной котел с нагревателями на 2 кВт мощности потребит около 8 кВт. Если солнечные батареи в суммарной мощности смогут вырабатывать до 5 кВт в час, то проблем с энергообеспечением в доме не будет. Но если солнечные панели имеют площадь меньше 10 кв. метров, то такие мощности для полноценного обеспечения электрической энергией не подойдут.

Использование вакуумного коллектора для отопления дома оправдано в том случае, когда это полноценный жилой дом. Схема работы такой гелиосистемы обеспечивает теплом все жилище в течение круглого года.

Трубчатые солнечные коллекторы

Трубчатые солнечные коллекторы собираются из отдельных трубок, по которым курсирует вода, газ или пар. Это одна из разновидностей гелиосистем открытого типа. Однако теплоноситель уже намного лучше защищен от внешнего негатива. Особенно в вакуумных установках, устроенных по принципу термосов.

Каждая трубка подключается к системе отдельно, параллельно друг другу. При выходе из строя одной трубки ее легко поменять на новую. Вся конструкция может собираться непосредственно на кровле здания, что значительно облегчает монтаж.

Веский плюс трубчатых солнечных коллекторов заключается в цилиндрической форме основных элементов, благодаря которым солнечное излучение улавливается круглый световой день без применения дорогостоящих систем слежения за передвижением светила.

По конструкции трубок различают перьевые и коаксиальные солнечные коллекторы.

Коаксиальная трубка представляет собой сосуд Дьаюра или всем знакомый термос. Изготовлены из двух колб между которыми откачан воздух. На внутреннюю поверхность внутренней колбы нанесено высокоселективное покрытие эффективно поглощающее солнечную энергию.

Тепловая энергия от внутреннего селективного слоя передается тепловой трубке или внутреннему теплообменнику из алюминиевых пластин. На этом этапе происходят нежелательные теплопотери.

Перьевая трубка представляет собой стеклянный цилиндр со вставленным внутрь перьевым абсорбером.

Для хорошей теплоизоляции из трубки откачан воздух. Передача тепла от абсорбера происходит без потерь, поэтому КПД перьевых трубок выше.

По способу передачи тепла есть две системы: прямоточные и с термотрубкой (heat pipe).

Термотрубка представляет собой запаянную емкость с легкоиспаряющейся жидкостью.

Внутри термотрубки находится легкоиспаряющаяся жидкость, которая воспринимает тепло от внутренней стенки колбы или от перьевого абсорбера. Под действием температуры жидкость закипает и в виде пара поднимается вверх. После того как тепло отдано теплоносителю отопления или горячего водоснабжения, пар конденсируется в жидкость и стекает вниз.

В качестве легкоиспаряющейся жидкости часто применяется вода при низком давлении.

В прямоточной системе используется U-образная трубка, по которой циркулирует вода или теплоноситель системы отопления.

Одна половина U-образной трубки предназначена для холодного теплоносителя, вторая отводит нагретый. При нагреве теплоноситель расширяется и поступает в накопительный бак, обеспечивая естественную циркуляцию. Как и в случае систем с термотрубкой, минимальный угол наклона должен составлять не менее 20⁰.

Прямоточные системы более эффективны так как сразу нагревают теплоноситель.

Если системы солнечных коллекторов запланированы к использованию круглый год, то в них закачивается специальные антифризы.

Плюсы и недостатки трубчатых коллекторов

Применение трубчатых солнечных коллекторов имеет ряд достоинств и недостатков. Конструкция трубчатого солнечного коллектора состоит из одинаковых элементов, которые относительно легко заменить.

  • низкие теплопотери;
  • способность работать при температуре до -30⁰С;
  • эффективная производительность в течение всего светового дня;
  • хорошая работоспособность в областях с умеренным и холодным климатом;
  • низкая парусность, обоснованная способностью трубчатых систем пропускать сквозь себя воздушные массы;
  • возможность производства высокой температуры теплоносителя.

Конструктивно трубчатая конструкция имеет ограниченную апертурную поверхность. Обладает следующими недостатками:

  • не способна к самоочистке от снега, льда, инея;
  • высокая стоимость.

Несмотря на первоначально высокую стоимость, трубчатые коллекторы быстрее окупаются. Имеют большой срок эксплуатации.