Отопление на солнечных батареях своими руками для загородного дома (видео)

Отопление на солнечных батареях

 

Существует несколько разных способов отопления дачи, коттеджа или загородного дома. Это может быть и обычная варочно-отопительная печь с дымоходом, работающая на дровах, и автономное водяное отопление на угле или дровах, при проведенном газопроводе возможно газовое отопление, которое имеет достаточно высокую стоимость подключения и дальнейшего использования и несет в себе некоторую опасность. Есть и другие способы отопления, например, отопление на солнечных батареях.

Общая схема отопления на солнечной энергии.

Солнце дает Земле 80 тысяч миллиардов киловатт в секунду – а это в несколько тысяч раз больше всех вместе взятых электростанций мира. На территории России поток солнечного излучения на протяжении года меняется. Например, на квадратный м поверхности Северо-Восточной Сибири за год фиксируется 550-830 киловатт в час, на территории европейской части эта цифра составляет 830-1200 киловатт в час. На Дальнем Востоке и южных районах Поволжья этот показатель возрастает до 1100-1380 киловатт в час, а в Средней Азии и Закавказье на квадратный м поверхности земли приходится уже 1400-1600 киловатт в час. Поэтому и возникают резонные вопросы, почему бы не преобразовывать этот природный подарок в электрическую энергию солнечными батареями?

Солнечная батарея (панель, модуль) представляет собой фотоэлектрический электроэнергетический генератор, принцип действия которого основан на свойстве вырабатывать электроэнергию полупроводниковыми элементами под действием света. Как правило, солнечные батареи соединяют параллельно или последовательно для возможности получения необходимого напряжения.

Виды коллекторов

Виды солнечных коллекторов

Отопление солнечными батареями прослужит длительный срок, и его достаточно легко монтировать. Существуют различные варианты монтажа данного оборудования, поэтому можно подобрать наиболее подходящий под габариты вашего дома. Окупившись в первые несколько лет, в дальнейшем оно будет приносить только экономию. Тем более в наше время, когда происходит постоянный рост цен на теплоносители.

Для отопления на солнечных батареях нужно электричество для того, чтобы работал тепловой насос, он накапливает и сохраняет энергию, благодаря чему электроэнергия используется в меньшем количестве.
Коллекторы в зависимости от теплоносителя бывают двух видов:

• работающие на антифризе или с использованием воды;
• работающие с использованием масс воздуха.

В свою очередь, коллекторы, работающие на воде, бывают:

1. Плоские – такой вариант состоит из поглощающего энергию солнца устройства абсорбера, прозрачного промежуточного слоя и покрытия теплоизоляции. Плоские коллекторы имеют вид больших пластин, в которых расположены поглотители. Такой вид оборудования применяется для нагрева воды в больших емкостях.
2. Вакуумные – данный коллектор наиболее эффективен для отопления на солнечных батареях, так как это устройство благодаря вакуумным элементам тепло теряет медленнее, чем его плоский вариант. По своему устройству вакуумный коллектор напоминает самый обычный бытовой термос и часто используется вместе с тепловыми, проводящими тепло трубками. Вакуумный коллектор можно оснастить специальными отражателями, благодаря которым он будет поглощать свет в большем количестве и, соответственно, производить больше тепловой энергии.

Необходимое расположение оборудования

Для того чтобы отопление солнечными батареями было эффективным, в обязательном порядке нужно учитывать положение солнца при установке оборудования.

Схема отопления при помощи солнечных батарей.

В холодное время года оно должно поглощать своей поверхностью максимально возможное количество света. Для этого батареи располагаются на южной стороне под углом в 60-70°.

В средних широтах при установке солнечных панелей на крыше дома оптимальным углом наклона будет 45°. Модули солнечной системы отопления врезают в крышу или устанавливают поверх кровли. Установку системы лучше производить по общим рекомендациям производителей панелей.

Если же такое отопление планируется еще при проектировании дома, то в стропильные конструкции стоит заложить необходимый запас прочности. Также модули системы можно смонтировать и на фасаде здания, и на козырьке у входа, и даже рядом с домом на ровной площадке – непосредственно на земле. При этом нужно учитывать, чтобы ее не затеняли никакие предметы, деревья или строения.

Эффективности этой отопительной системе придает установленный солнечный коллектор, накопитель тепла и дополнительное отопление. Солнечный накопитель способен снабжать отопительную систему теплом и нагревать воду в течение нескольких дней. То есть он способен накапливать тепло, которым можно пользоваться указанное время. Дополнительным отоплением может служить использование биомассы: деревянной щепы или гранул, но, как правило, при использовании накопителей прибегать к дополнительному отоплению приходится очень редко. Поэтому горючие материалы расходуются достаточно экономно.

Ориентация солнечного коллектора.

Солнечные батареи работают более 25 лет. Стандартный коэффициент полезного действия (КПД) солнечной батареи от 14 до 30 процентов. Современная солнечная батарея может иметь мощность от 10 до 300 Вт. Если разбирать более подробно устройство данного вида автономного отопления, то можно выделить следующие важные элементы:

• преобразователь тепла;
• устройство отбора мощности с элементов батарей;
• аккумулятор в комплекте с регулятором зарядки-разрядки;
• инвертор – преобразователь постоянного тока в переменный.

Промышленную электросеть можно объединить с автономной сетью. Стоимость систем солнечного отопления и электрообеспечения составляет от 50 до 150 рублей за ватт.

Эффективность солнечных батарей

Эффективность батарей, работающих от солнечной энергии, зависит от многих факторов. Ключевой из них состоит именно в количестве поступающей энергии. Поэтому в районах, где зимой царит полярная ночь, одной такой системой обогрева обойтись невозможно. Тут нужен другой подход. Можно совместить отопление солнцем с отоплением твердотопливными или газовыми котлами и при этом хорошо экономить, потому как лето в таких районах очень часто имеет температуру воздуха, требующую отопления помещений, а солнечной энергии будет хватать с лихвой. В этом случае солнечный обогрев помещений рассматривается как средство диверсификации обогрева и экономии, а не как основной источник тепла.

Схема солнечной вакуумной системы отопления коттеджа.

Общий расчет экономии без учета батарейной мощности и площади фотоэлектрических панелей невозможен. Но если, например, взять Москву и угол наклона батареи в среднем между 40° и 90°, то получаются такие результаты:

• батарея на 800 Вт позволяет с ограничением пользоваться электроприборами и не выдерживает круглосуточную работу обогревателей;
• батарея на 8 киловатт отапливает небольшие помещения в октябре, ноябре и феврале, а в марте, апреле и сентябре способна отапливать значительные площади;
• батарея с мощностью 13,5 киловатта заменяет электрическую сеть на 100% и обеспечивает экономичным обогревом с февраля по октябрь;

Хотя батарея на 13,5 киловатта достаточно дорогое приобретение, но оно позволит пользоваться солнечной энергией в течение всего года, и такой вариант отопления будет оптимальным в районах, где солнце светит круглый год.

Собственноручное изготовление

Существует достаточно много вариантов для изготовления подобных систем солнечного отопления своими силами. Например, при помощи пластиковых бутылок или полиэтиленовой пленки. Но, решаясь на изготовление самодельной отопительной системы на энергии солнца, нужно понимать, что, возможно, система будет функционировать с малым КПД либо не функционировать вовсе.

Во-первых, достаточно сложно обеспечить полную герметичность конструкции, во-вторых, исключить смешивание нагретой и холодной воды удается не всегда. И в-третьих, никто не застрахован от рядовых ошибок, которые могут быть допущены при конструировании системы, тем более отыскать необходимые материалы не очень просто, и они достаточно дороги.

Поэтому не стоит тратить время и деньги на самостоятельное изготовление, если нет стопроцентной уверенности в собственных силах. В обратном случае может получиться так, что намного экономичнее было бы сразу приобрести и установить готовую систему отопления на солнечных батареях.