Что могут предложить современные технологии
В среднем 1 м2 поверхности земли получает 161 Вт солнечной энергии в час. Разумеется, на экваторе этот показатель будет во много раз выше чем в Заполярье. Кроме того, плотность солнечного излучения зависит от времени года. В Московской области интенсивность солнечного излучения в декабре-январе отличается от мая-июля более чем в пять раз. Однако современные системы настолько эффективны, что способны работать практически всюду на земле.
Современные гелиосистемы способны эффективно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С
Задача использования энергии солнечной радиации с максимальным КПД решается двумя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные фотоэлектрические батареи.
Солнечные батареи вначале преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, затем передают через специальную систему потребителям, например электрокотлу.
Тепловые коллекторы нагреваясь под действием солнечных лучей нагревают теплоноситель систем отопления и горячего водоснабжения.
Тепловые коллекторы бывают нескольких видов, в числе которых открытые и закрытые системы, плоские и сферические конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и многие другие варианты.
Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов используется для нагревания горячей воды или теплоносителя системы отопления.
Несмотря на явный прогресс в разработке решений по собиранию, аккумулированию и использованию солнечной энергии, существуют достоинства и недостатки.
Эффективность солнечного отопления в наших широтах довольно низка, что объясняется недостаточным количеством солнечных дней для регулярной работы системы
Плюсы и минусы от использования энергии солнца
Самым очевидным плюсом использования энергии солнца является ее общедоступность. На самом деле даже в самую хмурую и облачную погоду солнечная энергия может быть собрана и использована.
Второй плюс — это нулевые выбросы. По сути, это самый экологически чистый и естественный вид энергии. Солнечные батареи и коллекторы не производят шума. В большинстве случаев устанавливаются на крышах зданий, не занимая полезную площадь загородного участка.
Недостатки, связанные с использованием энергии солнца, заключаются в непостоянстве освещенности. В темное время суток становится нечего собирать, ситуация усугубляется тем, что пик отопительного сезона приходится на самые короткие световые дни в году.
Существенный недостаток отопления, основанного на применении солнечных коллекторов, заключается в отсутствии возможности накапливать тепловую энергию. В схему включен только расширительный бак
Необходимо следить за оптической чистотой панелей, незначительное загрязнение резко снижает КПД.
Кроме того, нельзя сказать, что эксплуатация системы на солнечной энергии обходится полностью бесплатно, существуют постоянные затраты на амортизацию оборудования, работу циркуляционного насоса и управляющей электроники.
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.
Расчет мощности системы
У солнечного коллектора и электростанции принципы действия сильно отличаются. Если первая система нагревает теплоноситель, то вторая предназначена для получения электроэнергии. Рассмотрим каждый из этих расчетов.
Расчет мощности солнечного коллектора для частного дома.
При расчете мощности солнечного коллектора для частного дома необходимо использовать показатель инсоляции – сколько солнечной энергии попадает на 1 м2 площади в год. Для каждого региона он свой. К примеру, для Москвы – 1020 кВт*ч/м2, для Владивостока 1289 кВт*ч/м2. Если для расчетов брать инсоляцию в самый холодный месяц года, то система летом будет сильно перегреваться. Возникнут потери антифриза, потеряют свойства уплотнения, и система может выйти из строя. Поэтому применение системы обогрева, основанной только на солнечном коллекторе, не будет эффективной.
Оптимально соединить стандартную систему отопления, и солнечную, это поможет сократить затраты на электроэнергию до 45% за год, в зависимости от региона.
Трубчатый коллектор для частного дома
Также, в расчетах применяется апертура – эффективная площадь поглощения инфракрасного излучения под прямым углом. Рассчитывается она просто – длина трубки умножается на её диаметр, в метрах.
А(апертура) = L(длина трубки)*D(диаметр)
Приведем пример. Одна трубка длиной 1,6 м, и диаметром 58 мм. Апертура будет составлять:
А = 1,6 * 0,058 = 0,0928 м2
Возьмём среднегодовую инсоляцию для Москвы – 101 кВт*ч/м2, и зная эффективную площадь трубки, посчитаем, сколько энергии она может получить от Солнца в год, в этом регионе
W = 0.0928 * 1020 = 94.656 кВт*ч
При этом, примерный КПД трубки 80%, следовательно, показатель уменьшится, и станет равным 75,72 кВт*ч. В день:
W = 75.72 / 365 = 0.207 кВт/день
Данный расчет приблизительный, так как вырабатываемая мощность также зависит от климатических условий, угла наклона, особенностей монтажа коллектора, потерь тепла в трубопроводах.
Зимой уровень солнечной активности низок, а энергии на отопление требуется больше. Летом обратная ситуация. При использовании гибридной системы отопления, потребуется меньше затрат на покупку мощной гелиосистемы, но при этом жители дома не рискуют остаться без тепла, и система останется устойчивой в любое время года. Для отопления рекомендуется закладывать пропорцию: 30% мощности – солнечное отопление, 70% — стандартное отопление, газом или электричеством.
Допустим, для отопления дома требуется 5кВт/день. Посчитаем количество трубок в коллекторе:
С = 5000/207 = 24 шт
То есть для отопления дома, потребуется примерно коллектор из 24 трубок, эффективной длины 1,6 м, диаметром 58 мм. Расчеты примерны, и для каждого отдельного дома, производителя оборудования, климатической зоны, цифры будут разниться.
Из чего состоит отопительная система?
Довольно часто сердцем, основным элементом любой отопительной системы является котел. Именно он производит нагрев теплоносителя, задача которого очевидна – разнести тепло по всему дому. И, конечно же, лучше всего с этой задачей может справиться жидкость. В большинстве отопительных систем в качестве теплоносителя принято использовать воду.
Система с теплоносителем такого типа делается замкнутой. То есть, вода, находящаяся в ней циркулирует по кольцу, и долив теплоносителя требуется крайне редко.
На сегодняшний день наиболее надежной и практичной признана двухтрубная отопительная система, которая изображена на фото:
Двухтрубная отопительная система
Она состоит из двух замкнутых на котле контуров – подачи теплоносителя и обрата. Первый служит для того чтобы подводить разогретую в котле жидкость к радиаторам, где она и отдает свое тепло. После остывания теплоноситель по трубам обрата возвращается к котлу для повторного нагрева. При этом наиболее рациональным и максимально эффективным является параллельное расположение радиаторов – таким образом, они прогреваются одновременно, что делает возможным равномерный прогрев всех помещений
Важно помнить – на эффективность обогрева влияет расстояние между контурами подачи теплоносителя и обрата. Допустимый минимум – высота от подоконника до пола
Следует признать, что отчасти они правы – ведь по причине прохождения теплоносителя по трубам и узлам происходит определенная потеря теплоносителя. Однако не следует забывать, что печное отопление не делает возможным одновременный равномерный прогрев всех комнат. Кроме того, использование печи – весьма неудобно по причине необходимость хранения большого запаса дров. Если же использовать котел, работающий на дровах, топлива требуется значительно меньше.
Печное отопление дома
Чаще всего используется достаточно простая, и в то же время весьма эффективная двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя. Она позволяет качественно отапливать дом, не используя при этом дополнительного оборудования – электрических циркуляционных насосов. Причина популярности данной системы отопления частных домов объясняется тем, что нередки случаи перебоев с электропитанием – а в таком случае (без электричества) система работать просто не сможет.
Одним из главных требований, которое крайне важно соблюдать для дальнейшей работоспособности системы, является создание максимально возможной разницы в высоте между выходным патрубком системы и самой высшей точкой системы. Именно поэтому наиболее рациональным является расположение котла с патрубком в подвальном помещении
Если подвал отсутствует, котел устанавливается в углубление на первом этаже. Не менее важным является и создание уклона магистрали обрата. Он выполняется по горизонтали, начиная от первого радиатора системы.
Котел отопления в подвале частного дома
В отопительной системе данного типа существует еще один обязательный элемент – расширительный бачок
Он используется для создания в системе максимального давления, которое крайне важно для нормальной циркуляции. Работа бака основана на обычном гравитационном принципе
Размещать его следует как можно выше – идеальным местом будет являться чердак. Именно от высоты расположения, а не от количества жидкости в баке и зависит давление.
Следует помнить, что такие системы отопления частного дома могут правильно работать только в том случае, если теплоносителем является вода. Система с таким принципом действия расширительного бака называется открытой.
Расширительный бачок отопления
Закрытыми называются системы, в которых расширительный бак никак не связан с внешним миром. То есть – не имеет возможности откачки теплоносителя. В такой системе принято использовать компенсационный бак. Это емкость небольшого размера, внутренняя полость которой разделена на две части гибкой мембраной. Одна из частей заполнена теплоносителем. Регулирование давления в системе происходит посредством выгибания мембраны в ту или иную сторону. Поскольку система замкнута, это позволяет в качестве теплоносителя использовать тосол.
Открытые солнечные коллекторы
Открытый солнечный коллектор представляет собой незащищенную от внешних воздействий систему трубок, по которым циркулирует нагреваемый непосредственно солнцем теплоноситель. В качестве теплоносителя применяется вода, газ, воздух, антифриз. Трубки либо закрепляются на несущей панели в виде змеевика, либо присоединяются параллельными рядами к выходному патрубку.
Солнечные коллекторы открытого типа не способны справиться с отоплением частного дома. Из-за отсутствия изоляции теплоноситель быстро остывает. Их используют в летнее время в основном для нагрева воды в душевых или бассейнах
У открытых коллекторов нет обычно никакой изоляции. Конструкция очень простая, поэтому имеет невысокую стоимость и часто изготавливается самостоятельно.
Ввиду отсутствия изоляции практически не сохраняют полученную от солнца энергию, отличаются низким КПД. Применяются их преимущественно в летний период для подогрева воды в бассейнах или летних душевых. Устанавливаются в солнечных и теплых регионах, при небольших перепадах температуры окружающего воздуха и подогреваемой воды. Хорошо работают только в солнечную, безветренную погоду.
Самый простой солнечный коллектор с теплоприемником, сделанным из бухты полимерных труб, обеспечит поставку подогретой воды на даче для полива и бытовых нужд
Что собой представляет солнечный коллектор и принцип его действия
Солнечный тепловой коллектор является техническим устройством, которое способно преобразовывать солнечную энергию в тепловую. Его применяют для получения горячей воды, которая в дальнейшем может быть использована для различных нужд. Главное отличие солнечных коллекторов от других вариантов аналогичной техники заключается в принципе изменения во время нагрева плотности воды. Холодные массы вытесняют наверх нагретый водяной поток, благодаря чему нет необходимости в использовании дополнительного насосного оборудования.
Схема принципа работы солнечного теплового коллектора
Принцип работы устройства состоит в следующем. Солнечная энергия абсорбируется в приемном устройстве, в качестве которого можно использовать медные или стеклянные поверхности темного или черного цвета. Такие материалы характеризуются хорошей способностью поглощения энергии.
Солнечные нагреватели воды удобно располагать на крыше, где много места и куда попадает максимальное количество солнечного света. Здесь такие устройства не занимают полезное пространство и никому не мешают. Далее тепло из накопителя переносится в бак с теплоносителем. Это может быть вода, антифриз или другая жидкость, которая используется в системе отопления.
В большинстве случаев применяется смесь, состоящая из 40% гликоля и 60% дистиллированной воды. Теплоноситель, который нагревается до определенной температуры, подается к радиаторам посредством системы трубопроводов.
Направление движения воды в системе может меняться благодаря смесителю. Остывшая и теплая вода постоянно сменяют друг друга. Такая естественная циркуляция происходит благодаря расширению теплой воды, которая поднимается, вытесняя холодную в нагревательный бак.
Солнечный коллектор – это устройство для преобразования солнечной энергии в тепловую
Эта система отопления должна быть оснащена теплоизоляционным слоем толщиной не менее 25-30 см, что обеспечит ее эффективную и стабильную работу. В качестве накопительной емкости для теплоносителя лучше использовать резервуар прямоугольной формы. Здесь может быть расположен дублирующий нагревательный элемент. Он будет автоматически включаться в работу, когда создаются погодные условия, которые не способствуют нагреву теплоносителя до необходимой температуры.
Методика расчета
Схема солнечной энергосберегающей системы.
После выбора наклона солнечных батарей можно проводить расчет потенциальной производительности, количества солнечных модулей, требуемых для работы системы в выбранном режиме. Расчет и оценка проводится для худшего месяца (январь – для Москвы), летнего максимума (в Москве это июль) и для большей части года (февраль-ноябрь). Стандартную инсоляцию рассчитывают для площади в 1 м², номинальная мощность определяется при 25°С для стандартного потока света в 1 кВт/м².
Принимая максимальную инсоляцию (мощность солнечного излучения на поверхности Земли), расчет показывает, что выработка батареи относится к инсоляции 1м² так же, как мощность батареи относится к показателю мощности солнечного излучения на земной поверхности в ясную погоду, приходящейся на 1 м², то есть к 1000 Вт.
Умножая месячную инсоляцию на соотношение мощности батареи и максимальной инсоляции, можно полноценно оценить выработку солнечной батареи за отдельный месяц.
Расчет выработки фотоэлектрической панели проводится с помощью следующей формулы:
Eсб = Eинс . Pсб . η / Pинс,
где Eинс – месячная инсоляция квадратного метра, Eсб – выработка энергии солнечной батареей, η – общий КПД передачи тока по проводам, Pсб – номинальная мощность солнечной батареи, Pинс – максимальная мощность инсоляции м² земной поверхности
Важно инсоляцию и желаемую выработку использовать в одних и тех же единицах (джоулях или киловатт-часах). Имея показатели месячной инсоляции, можно оценить результаты полученной номинальной мощности солнечной батареи дома, нужной для обеспечения необходимой выработки в течение месяца
Pсб = Pинс . Eсб / (Eинс . η)
Схема устройства солнечного коллектора.
Максимальная мощность солнечной батареи, указанная производителем, достигается в случае напряжения на ее выходе, которое превышает напряжение аккумуляторных батарей на 15-40%. Ряд моделей недорогих контроллеров заряда подключаются напрямую, «просаживая» выходное напряжение батареи ниже оптимального. Поэтому данную категорию потерь также необходимо заложить в КПД, уменьшив его на 15-25%. Однако представлены и модели контроллеров, удерживающие данные потери в пределах 2-5%.
Мощность солнечного излучения изменяется от месяца к месяцу, притом что номинальная мощность солнечной батареи остается неизменной, именно она должна стать основой определения места для установки. Благодаря формуле (2) удается оценить номинальную мощность батарей для определенных условий инсоляции, однако она малоэффективна для оценки возможностей в течение всего года. Для подробного рассмотрения режимов энергоснабжения таблица строится на основе формулы (1).
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
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:
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.
Разновидности
В самом широком понимании термин «солнечная батарея» означает некоторое устройство, которое позволяет преобразовывать излучаемую Солнцем энергию в удобную форму с целью последующего использования в различных сферах человеческой жизнедеятельности. Для обогрева домов используются два типа солнечных батарей.
Фотоэлектрические элементы
Батареи этого класса часто называют преобразователями, поскольку с их помощью энергия солнечного излучения преобразуется в электрическую. Такое превращение стало возможным благодаря свойствам полупроводников. Ячейка фотоэлемента состоит из двух материалов, один из которых обладает дырочной проводимостью, а другой – электронной.
Фотоэлектрические элементы
Поток фотонов, из которых состоит солнечный свет, заставляет электроны покинуть свои орбиты и мигрировать через Pn-переход, что и является, собственно, электротоком.
По виду используемых материалов различают три вида фотоэлектрических батарей: кремниевые, пленочные и концентраторные.
Кремниевые
К этому типу относится более трех четвертей выпускаемых сегодня солнечных электробатарей. Это обусловлено распространенностью кремния в земной коре, а также тем, что большинство технологий в сфере производства полупроводниковой электроники было ориентировано на работу именно с этим материалом.
В свою очередь элементы на базе кремния делятся на две разновидности:
- монокристаллические: наиболее дорогой вариант, КПД составляет 19% – 24%;
- поликристаллические: более доступны, но имеют КПД в пределах 14% – 18%.
Пленочные
При производстве фотоэлементов данной группы используются полупроводники, имеющие более высокий, чем у моно- и поликристаллического кремния, коэффициент поглощения света.
Это позволило на порядок уменьшить толщину элементов, что положительно отразилось на их стоимости. Применяются следующие материалы:
- теллурид кадмия (КПД – 15% – 17%);
- аморфный кремний (КПД – 11% — 13%).
Концентраторные
Эти батареи имеют многослойную структуру и характеризуются самой высокой эффективностью – около 44%. Основным материалом при их производстве является арсенид галлия.
Комплектация отопительной системы
Отопительная система на базе фотоэлектрических батарей состоит из следующих компонентов:
- собственно батареи;
- аккумулятор;
- контроллер: управляет процессом зарядки аккумулятора;
- инвертор: преобразует постоянный ток от батареи или аккумулятора в переменный с напряжением 220 В;
- конвектор, водогрейный котел или любой другой тип электрообогревателя.
Сетевая фотоэлектрическая система
Солнечные коллекторы
Батареи данной разновидности состоят из нескольких выкрашенных в черный цвет трубок, через которые перекачивается циркулирующий в системе отопления теплоноситель. При этом тепловая энергия солнечного излучения без всякого преобразования усваивается рабочей средой. В большинстве случаев в ее качестве используется смесь на основе пропиленгликоля (имеет свойства антифриза), но существуют и коллекторы, ориентированные на работу с воздухом. Последний после подогрева подается прямо в отапливаемое помещение.
Солнечные коллекторы
В самом простом исполнении солнечный коллектор называется плоским. Он выполняется в виде бокса из стекла с темным покрытием, которое находится в контакте с проходящим по трубкам теплоносителем. Более сложное устройство имеют вакуумные коллекторы. В таких батареях трубки с теплоносителем помещены в герметичный стеклянный корпус, из которого откачивается воздух. Таким образом, содержащие рабочую среду трубки окружаются вакуумом, который исключает потери тепла от контакта с воздухом.
Очевидно, что изготовление солнечных коллекторов основывается на более простых технологиях, чем производство фотоэлементов. Соответственно, и стоимость они имеют более низкую. При этом КПД таких установок достигает 80% — 95%.
Комплектация гелиосистемы
Основными элементами гелиосистемы (системы солнечных батарей для дома) являются:
- солнечный коллектор;
- циркуляционный насос (в системах с естественной циркуляцией теплоносителя он может отсутствовать, но они являются малоэффективными);
- емкость с водой, играющая роль теплового аккумулятора;
- контур водяного отопления, состоящий из труб и радиаторов.
Схема реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии
Устройство коллекторов
Солнечные коллекторы для отопления предполагают преобразование тепловой энергии. Тепловой носитель под воздействием света нагревается и в дальнейшем отдает тепло. Эффективность тепла, получаемого от солнечных коллекторов, зависит от объема светового потока, и влияет на отопление.
Разновидности коллекторов:
- в качестве теплоносителя применяется антифриз;
- в качестве теплоносителя употребляется воздух.
Если применяется жидкостный теплоноситель, то различают плоские и трубчатые коллекторы.
Плоские коллекторы состоят из:
- абсорбер – поглощает лучи света;
- прозрачный слой;
- поверхность с изоляцией тепла.
Плоские коллекторы оснащены трубками, уложенными в виде змейки. Трубки имеют по два отверстия – входное и выходное. Возможно подключение от одного или двух патрубков.
Трубчатые коллекторы, как и плоские, содержат трубки, по которым движется теплоноситель. Трубчатые коллекторы снабжены двумя категориями трубок. Первая категория – коксиальные. Их конструкция состоит из трубки, помещенной в другую трубку. Причем концы у обеих запаяны. Между стенками получается вакуум. Вторая категория – перьевые, состоящие из одной трубки. Она содержит адсорберную перьевую планку.
Воздушные коллекторы предполагают воздушную передачу теплоты. Поток воздуха поддается регулированию с учетом температуры помещения и уровня нагрева коллектора. Воздух из коллектора имеет прямую возможность поступать в помещение либо в вентиляционную систему. Воздушные коллекторы подходят для отопления гаража или дачи. Они обычно крепятся на стену.
Выбор типа отопления
Как выбрать солнечную батарею для дома – этот вопрос интересен многим, желающим приобрести этот тип подачи тепла для жилища. Для южных областей лучше выбирать плоский вид коллектора, так как при таких условиях эффективность установки будет выше.
Воздушные коллекторы служат вспомогательным солнечным оборудованием для отопления. Они хорошо нагреваются солнцем, но при пасмурной погоде возникают проблемы. Гелиосистемы такого типа прекрасно впитывают энергию зимой, когда лучи еще отражаются от снега. Таким образом, выбрать солнечные батареи можно с учетом целей применения и климатических условий.
Солнечные системы отопления, работающие от батарей, чаще всего находят применение при взаимодействии с другими видами отопительных приборов, работающих от электричества. Солнечные панели можно совместить с электрическими аккумуляторами и получить дополнительное электричество для дачи. Хотя гелиосистемы для отопления в этом случае потребуют большую площадь дома.
Монтаж
Это оборудование можно располагать на кровле. При этом монтаж солнечных батарей на крыше требует либо ее переделку, либо замену какой-либо части на пластины нагревателей. Можно подбирать нагреватели, внешне похожие на кровельный материал. Еще из выбираемых панелей солнечных батарей можно заменить полностью небольшую крышу.
Монтаж солнечных батарей включает основные этапы:
- панель устанавливается на крышу дома;
- на какой-нибудь стене размещается контролер (для низковольтных приборов);
- установка аккумулятора;
- подсоединение инвертора (для высоковольтных приборов).
Гелиосистемы для отопления дома необходимо устанавливать с помощью специальных квалифицированных служб.
Солнечная система отопления в зимний период может быть очищена от снега специальной щеткой.
Существует много мнений насчет того, что солнечные обогреватели слишком долго окупаются и обладают низкой эффективностью. Несмотря на это появляется все больше людей, которые используют солнечные батареи для отопления дома в комплекте с другими источниками. Ведь многие стремятся сэкономить средства благодаря гелиосистемам в столь нестабильной экономической ситуации. А обогреватель на даче, работающий на солнечных батареях, снижает многие затраты.
Принцип работы и конструкционные особенности
Современные гелиосистемы – один из видов альтернативных источников получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.
Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.
Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая гелиосистема представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.
Основными рабочими элементами являются солнечные батареи на фотоэлементах или солнечные коллекторы. Технология сборки солнечного генератора на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.
В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.
Солнечные коллекторы пока служат вспомогательными поставщиками энергии. Полностью переключать отопление дома на гелиосистему опасно из-за невозможности прогнозировать четкое количество солнечных дней
Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.
Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.
Принцип действия солнечных коллекторов основан на получении и накапливании солнечной энергии, сообщаемой теплоносителю (+)
Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.
Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.
Для того чтобы исключить потери энергии с тыльной стороны прибора в короб укладывается теплоизоляция
Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.
Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.
В воздушных гелиосистемах в качестве теплоносителя используется воздух. Каналы для его движения можно сделать из обычного профлиста (+)
Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.
В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.
При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.
Для изготовления солнечного коллектора можно воспользоваться готовой схемой, можно построить собственную пилотную модель и опробовать ее на практике (+)
Несмотря на прямую зависимость производительности солнечных приборов от количества солнечных дней, они востребованы, и спрос на солнечные устройства стабильно повышается. Популярны они среди народных умельцев, стремящихся направить все виды природной энергии в полезное русло.
