Отопление частного дома солнечной энергией

При строительстве частного дома значительные финансовые вложения требует система отопления и утепления. Этапу утепления жилья при строительстве уделяется определенное внимание, потому что от его качества, конструкции и используемых материалов зависит общее состояние жилья в будущем, возможные теплопотери и расходы на топливо.

Схема солнечной фотоэлектрической системы.

Отопление частного дома с помощью солнечной энергии

В последнее время стала достаточно популярна инновационная технология, основанная на обогреве дома с помощью солнечной энергии. Многие разработки в этой области достигли больших успехов, и на данной стадии развития для многих потребителей стало вполне возможным установить солнечные батареи для обогрева у себя дома. В этом случае материальные затраты пойдут исключительно на приобретение оборудования, требуемое для накопления тепла, при этом сама энергия будет бесплатной.

Если отопительная система рассчитана на долговечную эксплуатацию, следует тщательно подойти к ее выбору. Здесь необходимо грамотно рассчитать мощность, площадь системы и выбрать подходящее место для ее установки. Ведь такие батареи приобретаются на долгое время и стоят совсем недешево.

Примерный срок службы установленной системы составляет 25 лет и выше, она окупится через 3 года постоянной эксплуатации.

Солнечная система отопления делится на два типа:

Схема использования солнечных модулей батарей.


  • на основе батарей;
  • на основе коллекторов.

Преимущества отопления:

  • значительная экономия расходов на топливо;
  • абсолютная экологическая безопасность;
  • простота в использовании;
  • тенденция снижения цены на фотоэлементы, а значит, цены на оборудование и установку системы в целом.

Недостатки отопления:

  • в пасмурные облачные дни энергии вырабатывается значительно меньше;
  • оборудование и установка системы имеют довольно высокую цену;
  • бесперебойная работа системы обогрева требует тщательных расчетов и правильной установки всех деталей.

Принцип работы солнечных батарей

По своей сути данные батареи – это фотогенераторы электрической энергии. Согласно законам физики, солнечный свет образует постоянный электрический ток, воздействуя на полупроводниковые элементы. В цепях батареи возникает определенное напряжение, которое подается непосредственно на сами объекты. В специальном аккумуляторе накапливается энергия, которая потом используется в пасмурную погоду.

Схема водонагревательной гелиосистемы.

Целесообразнее батареи устанавливать на южную сторону крыши дома, угол крыши должен составлять не менее 30?С. При этом рекомендуется учесть дополнительные помехи, например, рядом стоящие строения или деревья, которые могут помешать работе всей системы в будущем. В установленном оборудовании поток солнечных лучей должен исходить из учета 1000 кВт/ч на 1 м? за год. Полученная солнечная энергия в данном случае будет равна, использованию 100 л газа. Некоторые мощные батареи площадью около 4 м?, применяемые для обогрева частного дома, могут обеспечить среднюю семью из трех человек горячей водой. Они способны выработать энергию примерно до 2000 кВт/ч в год.

В состав солнечных батарей входит:

  • прозрачная, стеклянная или пластмассовая верхняя панель, внутри которой циркулируют вода или воздух;
  • зачерненная металлическая поверхность, которая поглощает тепловую энергию солнца;
  • водяной бак или накопительный резервуар, куда попадает нагретая жидкость или газ, затем они перемещаются непосредственно в батареи.
  • преобразователь обыкновенный;
  • преобразователь постоянного тока в переменный;
  • датчик, регулирующий зарядку и разрядку батареи;
  • аккумулятор;
  • механизм отбора мощности.

Применение

Схема принципа работы и устройства солнечной батареи.

Система отопления, основанная на солнечных батареях, используется в основном для получения электричества. Соответственно, такие батареи практичнее устанавливать в доме с электрическим отоплением, электрическими обогревателями и системой теплых полов. Оборудовав мощными солнечными батареями отопление частного дома, можно в дальнейшем пользоваться горячей водой. В этом случае необходимо учесть количество проживающих человек, площадь обогреваемого жилья и расход потребляемой энергии.

Например, в семье из трех человек в среднем расходуется до 500 кВт в месяц только на бытовые приборы. При этом не учитывается количество энергии на подогрев воды. Лучше всего площадь системы солнечного отопления рассчитывать из учета 1 м? площади батареи на человека. Для установки системы теплого пола на каждые 10 м потребуется 1 м? солнечной батареи.

Эффективность

Эффективность работы солнечных батарей зависит от множества факторов, и главным здесь является поступающая энергия солнца. В случае отопления дома, расположенного в северных широтах, рекомендуется использование совмещенных видов отопления, где обогрев солнечными батареями будет использоваться как дополнительный вариант к газовому или твердотопливному отоплению.

Совмещенный способ обогрева частного дома можно использовать и в более теплых широтах, потому что мощность солнечных батарей при недостаточном естественном освещении и в пасмурную погоду крайне мала. Поэтому обогрев таким способом является больше средством экономии, чем основным источником тепла в доме. Вследствие этого не рекомендуется полностью отказываться от других способов обогрева дома. Самым эффективным отоплением на сегодня является комбинированный способ обогрева жилья.

Принцип работы солнечных коллекторов

Схема использования солнечного коллектора.

Коллекторы, как и солнечные батареи, работают на основе сбора и преобразования солнечной энергии. Но здесь происходит преобразование не электрической энергии, а тепловой. Это означает, что теплоноситель системы отопления, циркулирующий в коллекторе, под воздействием солнечных лучей нагревается и только потом передает тепло. Как и с солнечными батареями, продуктивность теплоносителя напрямую зависит от количества солнечного света.

Используются следующие виды коллекторов:

  • действующие на основе воды или антифриза;
  • действующие на основе воздушных масс, такими коллекторами обеспечивается солнечно-воздушное отопление.

Коллекторы, работающие на воде

Плоские коллекторы состоят из специального устройства – абсорбера, который поглощает энергию солнца, а также прозрачного слоя и теплоизоляционного покрытия. Плоские водонагреватели, работающие на солнечной энергии, могут нагреть температуру воды до 200°С. Солнечные вакуумные коллекторы наиболее практичны в использовании, потому что имеют отопительную систему с меньшими тепловыми потерями.

Благодаря вакуумной прослойке температура воды при нагреве может достигать 300°С. По своей конструкции вакуумный коллектор напоминает обычный бытовой термос. Часто для обогрева частного дома солнечные вакуумные коллекторы применяются вместе с тепловыми трубками. Для жителей северных широт такой вариант обогрева дома считается оптимальным.

Солнечное отопление самостоятельно

Можно ли солнечную систему отопления для частного дома сделать самостоятельно? На сегодня известно несколько разных способов изготовления подобной системы обогрева своими руками. Например, на основе применения полиэтиленовой пленки или пластиковых бутылок. Но в этом случае надо быть готовым, что такая система не будет работать так эффективно, как выполненная специалистами. Потому что довольно сложно обеспечить полную герметичность конструкции и очень тяжело предотвратить смешивание горячей и холодной воды.

Кроме того, необходимых товаров порой не бывает в продаже или они могут обойтись достаточно дорого. К тому же, никто не застрахован от простых технических ошибок. Поэтому чаще целесообразнее и экономичнее приобрести уже готовое оборудование для отопления дома солнечной энергией.

По материалам сайта: http://1postroike.ru