Устанавливаем обогрев дома от солнца своими руками

В последнее время все более актуальными становятся нетрадиционные способы обогрева помещений. Люди стремятся найти более эффективный и дешевый способ обогрева своего жилища. Одним из таких методов является использование энергии солнца.

Солнечный обогрев для дома

Сегодня для трансформации солнечной энергии в тепловую используют специальные коллекторы. О том, как с помощью таких приспособлений можно обогреть свой дом, расскажет наша статья.

Гелиосистема и ее достоинства

Отопление домашних помещений солнечными коллекторами позволит существенно снизить затраты, которые раньше тратились на традиционный способ обогрева дома с помощью батарей. Гелиосистемы, состоящие из таких батарей, обладают массой достоинств:

• солнечная энергия бесплатная. Конечно, потратиться придется на создание системы и подключению ее к дому. Но экономия будет заметна сразу же по наступлению холодов;
• данная система является экологически чистой и не наносит вред окружающей среде;
• она сохраняет природные ресурсы, такие как уголь и природный газ;
• является эффективным решением энергетической проблемы для дома;
• солнечный коллектор способен обеспечивать эффективное отопление дома при смешанном использовании с другими системами;
• длительный срок эксплуатации;
• система является автономной, что позволяет избавиться от зависимости со стороны коммунальных предприятий. Особенно автономное отопление актуально для частных домов;
• безопасная эксплуатация;
• возможность сделать своими руками;
• эстетичный внешний вид;
• наличие возможности выбирать коллектор по параметрам.

Задумываться об установке своими руками гелиосистемы для дома стаит, если в районе проживания на протяжении года насчитывается достаточное большое количество солнечных дней.
Чтобы получить все перечисленные выше преимущества от отопления дома или дачи солнечными коллекторами, следует знать:

• наличие качественного утепления домашних помещений;
• можно сочетать отопление с помощью солнечной энергии с другими вариантами обогрева: газовое и электрическое;
• для регионов с низкой инсоляцией (солнечным потоком) необходимо правильно рассчитать то, какую площадь должен иметь коллектор;
• обязательно нужно соблюдать правила монтажа. В противном случае система будет функционировать некорректно;

Обратите внимание! Коллекторы следует устанавливать под углом, равному географической широте данного района. В таком положении они имеют максимальную эффективность.

Правильный вариант установки коллектора

• размещать солнечные батареи нужно с южной стороны, так как максимальная интенсивность инсоляции будет наблюдаться в середине дня;
• установленные батареи не должны затеняться соседними постройками или деревьями.

Если система отопления дома с помощью солнечных коллекторов была организована своими руками, то в зимний период угол наклона их поверхности нужно будет слегка увеличить. Но в таком случае в летний период эффективность батарей несколько уменьшится. Однако на фоне переизбытка освещения этот факт останется незаметным.

Разнообразие установок

Прежде чем приступать к созданию своими руками гелиосистемы отопления для дачи и дома, нужно выяснить, какие батареи вообще существуют. На сегодняшний солнечный коллектор бывают следующих видов:

• вакуумный. В конструкции такой батареи между оболочкой агрегата и телом нагрева присутствует вакуум. С помощью такого приспособления можно подогреть воду до 300 градусов. Минусом здесь является невозможность проводить самостоятельную чистку от снега и инея;

• плоский. Внешне такой коллектор имеет вид прозрачной внешней панели. Внутри солнечной батареи такого типа размещаются трубки, а задняя часть оснащена теплоизолятором. Теплопотери здесь больше, однако конструкция легко собирается своими руками. Кроме того ее можно самостоятельно очищать от намерзшего снега и льда. Нагревает воду до 200 оС. К минусам следует отнести наличие большой нагрузки на фиксаторы устройства при сильном ветре, так как батарея имеет плохообтекаемую форму;

• воздушный. В качестве носителя тепла здесь выступает воздух. Такие батареи легко можно сделать своими руками. Но основным минусом здесь является невозможность использовать устройство для нагрева воды, а также низкий КПД прибора;

• трубчатый. Агрегат такого типа состоит из четырех трубок, заполненных базовым теплоносителем. Его циркуляция осуществляется за счет разницы температуры батареи с ее нижней зоной. Для таких приборов характерна большая плоскость поверхности;

• подвижная система, применяемая для обогрева дома солнечной энергией. Это специально разработанные установки, которые могут поворачиваться за движением солнца. На сегодняшний день существуют различные модели, способные на поворот различных своих частей.

Подвижные солнечные батареи

Несмотря на различное строение, принцип функционирования солнечных коллекторов будет практически идентичным.

Принцип функционирования устройств

Отопление дома с помощью самодельных солнечных батарей осуществляется на основе простейших законов физики. Согласно одного из них, жидкость, имеющая большую плотность, естественным путём будет вытеснять менее плотную. Данный принцип функционирования применяется для отопительных систем, работающих на естественной циркуляции главного носителя тепла.

Принцип функционирования солнечного коллектора

Нагрев носителя тепла имеет следующий вид:

• теплоноситель в трубках нагревается солнечными лучами;
• тепло, полученное таим образом, накапливается в тепловом аккумуляторе.

Наиболее часто в роли теплоносителя выступает вода, нагреваемая лучами солнца. Вода находится в вертикальном змеевике. При нагреве вода в таком устройстве подымается вверх. Далее она поступает в емкость. Из нее будет вестись забор жидкости.
Для эффективной работы солнечной батареи необходимо добиться процесса естественной циркуляции жидкости. В ситуации, когда теплоноситель остыл, он должен вернуться в коллектор для прохождения повторного цикла подогрева.
Чтобы процесс нагрева воды не прекращался, нужны дополнительные приспособления – насосы.

Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

На сегодняшний день существует несколько способом сборки солнечного обогревателя своими руками. Рассмотрим наиболее популярные способы сборки.
Первый вариант. Здесь нужна оцинкованная тара для воды. Она должна иметь объем примерно 100-200 литров. Технология создания солнечной батареи имеет следующий алгоритм:

• располагаем тару на крыше. Ее следует монтировать с южной стороны крыши;
• поверхность крыши нужно покрыть металлическим листом с блестящей поверхностью;
• поверх него кладем трубы;
• подключаем их к бочке и емкости для нагретой воды.

Вариант солнечного самодельного коллектора

С помощью такой батареи 100 литров воды можно нагреть на 60 градусов. Такая установка имеет высокий КПД. Но в зимнее время такой агрегат будет не эффективным.
Второй вариант сборки. Для создания такого типа коллектора вам понадобятся:

• стальные коробки;
• несколько плоских стальных радиаторов;
• стекло;
• металлопластиковые элементы — фитинги и трубы.

Сборки системы в данном случае происходят следующим образом:

• стальные коробки монтируются на крыше;
• туда укладываются радиаторы;
• сверху накрываем их стеклом. Это позволит уменьшить время нагрева воды;
• трубки нужно укладывать с уклоном вниз;
• обязательно следите, чтобы верх устройства располагался ниже накопительного бака;
• на чердаке устанавливается пластиковая бочка с водой. Подходящий объем — 160 л;
• ее нужно соединять с радиатором и водопроводом при помощи металлопластиковых устройств — фитингов и трубок. Саму трубку с водой нужно подключить несколько выше его середины бака;
• внизу радиатора ставятся дренажные краны. С их помощью происходит слив воды в холодное время суток.

Вариант с пластиковой бочкой

Третий вариант. Применяется для обогрева достаточно большого помещения. Имеет эффективность на уровне 45-55%. Для создания системы обогрева такого типа вам понадобятся следующие материалы:

• любой теплоизоляционный материал;
• деревянная рамка, имеющая фанерное днище;
• сетка из металла черного цвета;
• дефлектор;
• прозрачный лист поликарбоната;
• несколько вентиляторов

Сборка конструкции осуществляется следующим образом:

• сверлим в рампе круглые отверстия. Они прорезаются для забора воздуха;
• для отвода горячего воздуха делаем прямоугольные отверстия вверху рамы;
• на ее дно кладем теплоизоляционный материал. В качестве аккумулятора тепла будет выступать металлическая черная сетка;
• вентиляторы, встраиваемые в круглые отверстия;
• затем монтируем опорные планки для дефлектора. После этого устанавливаем сам дефлектор. Он будет формировать воздушный поток;
• сверху устанавливаем прозрачный лист.

С помощью такого агрегата можно эффективно осуществлять обогрев дома, а также нагрев воды.

Заключение

Солнечный коллектор, для обогрева дачи или дома, вполне можно сделать своими руками. Однако он не всегда будет эффективен именно в обогреве домашних помещений, так как водный теплоноситель в холодное время года может замерзать. Поэтому для этих целей все же рекомендуется отдавать предпочтение более технологичным покупным моделям, которые самостоятельно изготовить будет очень трудно.

Можно ли отапливать помещение с помощью солнечной энергии?

Отопление — самая большая статья расходов на содержание загородного дома, дачи для временного проживания или обогрева в межсезонье. Если к населенному пункту подведен магистральный газ, это сильно облегчает положение; но что делать, если его нет? Даже в Подмосковье, которое считается одним из самых благополучных регионов с точки зрения обеспеченности коммуникациями, газ подведен далеко не к каждому поселку.

В такой ситуации остается выбирать между автономным газоснабжением (газгольдер), твердотопливным котлом и электричеством. Два первых варианта имеют существенные недостатки: оборудование стоит дорого, трудозатраты на установку могут быть велики, к тому же такие приборы нужно обеспечивать топливом.

У электричества этих минусов нет, однако есть другой: высокая и постоянно растущая цена. Именно из-за этого электрическое отопление считается невыгодным, тем более если рассматривать его перспективы на 10-20 лет вперед. Но это касается только централизованного электроснабжения, а не альтернативных источников энергии — например, солнечной. Здесь все значительно проще: капиталовложения ограничиваются покупкой и монтажом оборудования, ему не требуются расходники, а техобслуживание сводится к очень простым операциям, которые можно делать самостоятельно. Кроме того, это «зеленая энергия» — полностью возобновляемая и не наносящая ущерба окружающей среде. В Европе, где вопросы экологии, экономии ресурсов и внедрения альтернативной энергетики сейчас главные на повестке дня, именно солнечная энергия считается самой перспективной.

Вопрос возможности отопления дома за счет солнечной энергии дискуссионный. Однако при грамотном подходе варианты возможны — и мы попробуем их рассмотреть. Следует сразу оговориться (об этом речь пойдет и ниже), что система отопления не может быть организована за счет автономной солнечной электростанции, и даже сетевую электростанцию лучше всего рассматривать не как основной, а как вспомогательный источник теплоснабжения, предназначенный для снижения затрат на электроэнергию.

Как выбрать солнечную электростанцию для отопления

Здесь важны четыре ключевых вопроса: устройство самой электростанции, технические характеристики фотоэлектрических модулей, степень энергоэффективности дома и устройство системы отопления, так как привычная схема «отопительный котел + водяное радиаторное отопление» в такой ситуации не подойдет.

Электростанция и степень ее автономности. При высоком потреблении энергии (при электрическом отоплении) есть смысл рассматривать сетевые солнечные электростанции. Они требуют подключения к централизованному электроснабжению и имеют перед ним приоритет: при достаточной выработке солнечной энергии питание осуществляется от СЭС, а при недостатке собственной мощности или в темное время суток система «добирает» электричество из централизованной сети. Понятно, что за него тоже приходится платить, но в конечном счете это выгоднее, чем просто централизованное электроснабжение: во-первых, значительная часть потребляемой энергии будет поступать все же от солнечной установки, а во-вторых, при дифференцированном тарифе на электричество (двух- или трехтарифная система) «ночные» киловатты дешевле «дневных» в 2,5-3 раза. Этот вариант представляется наиболее подходящим для отопления дома.

Автономно-гибридные электростанции дополнительно оснащаются аккумуляторами и могут какое-то время работать как полностью автономные, обеспечивая надежное резервирование. Они позволяют подключить часть потребителей к солнечной энергии, а другую часть — к обычной сети 220В, так что можно скомбинировать источники энергоснабжения так, чтобы наиболее важные потребители были запитаны от автономно-гибридной электростанции и тем самым защищены от внезапного отключения электричества. В хорошо утепленном доме автономно-гибридная электростанция способна взять на себя роль поставщика энергии для части электроприборов, и таким образом снизить совокупные эксплуатационные расходы.

Резюме: если речь идет об обогреве дома от солнечной электростанции, автономность недостижима. Но при наличии подключения к централизованной электросети можно продумать варианты использования солнечной энергии для покрытия не всех, а части потребностей, снизив общие затраты на электричество.

Солнечные модули. Это один из основополагающих компонентов солнечной электростанции, и ее производительность будет также зависеть от их свойств. Для отопления дома желательно иметь модули с максимально возможным КПД и способностью эффективно работать в условиях рассеянного освещения. Для южных регионов это менее актуально, а для Московской области, где насчитывается в среднем около 100 солнечных дней в году — это вопрос более важный. Обычные моно- и поликристаллические ФЭМ (фотоэлектрические модули) менее эффективны, поэтому предпочтение лучше отдать, пожалуй, самой современной на сегодняшний день технологии — гетероструктурной.
.

Гетероструктурные солнечные панели — новинка российского солнечного рынка, чего не скажешь про зарубежный. Превосходство этой технологии признано европейскими потребителями. Во всем мире пока насчитывается всего несколько производителей солнечных панелей этого типа, так как инвестиции в организацию производства довольно серьезные. Стоит упомянуть, что одним из производителей, выпускающих гетероструктурные батареи, является российская компания «Хевел», которая разработала и внедрила собственную технологию производства гетероструктурных ячеек и модулей.

Солнечные модули, созданные по этой технологии, сочетают в себе достоинства классических моно- и поликристаллических: рекордно высокий КПД (до 22,3 % при BiFI +20%) и способность с максимальной отдачей использовать даже самый слабый свет. При этом они лишены недостатков, свойственных «предшественникам»:

• Сохраняют максимально возможную мощность при нагреве. Это важно не только для теплого времени года: прямое солнце, падающее на темную поверхность, способно нагревать ее даже в холодную погоду.

• Практически не подвержены «старению», то есть потере мощности при долгой эксплуатации. За 25 лет официальной гарантии на мощность от производителя они теряют максимально не более 17% мощности. Таким показателем не может похвастаться ни одна другая технология. Срок эффективной службы гетероструктурных модулей более 30 лет.

Важен и еще один момент: максимально возможное количество ФЭМ для установки ограничено площадью кровли, а чем их больше — тем выше мощность электростанции. У гетероструктурных модулей коэффициент использования пространства максимален: если взять двускатную кровлю обычного дома 6х9 м, то площадь ската составит 30 м2 — это позволяет установить на одном скате 15 гетероструктурных модулей «Хевел» совокупной мощностью 4,8 кВт.

Резюме: если солнечная электростанция используется для отопления, следует выбирать модули с самым высоким КПД из возможных — гетероструктурные, которые к тому же обладают самым низким коэффициентом потери мощности в течение всего срока эксплуатации.

Система отопления. В данном случае придется отказаться от традиционного устройства отопительной системы, где теплоноситель поступает из проточного или накопительного нагревателя в радиаторы, расположенные в помещениях. По потерям тепла такая схема лидирует, а по степени комфорта проигрывает более энергоэффективным вариантам. При использовании солнечной электростанции разумно рассматривать низкотемпературные системы отопления (например, электрический теплый пол), инверторные кондиционеры, инфракрасные приборы, конвекторы или комбинацию перечисленных устройств. При этом важно понимать, что некоторые из них при определенных обстоятельствах применимы только как вспомогательные. Например, использование «инфракрасников» в помещении, где находятся люди, не рекомендовано: есть данные об их неблагоприятном воздействии на здоровье. С другой стороны, инфракрасные теплые полы таким свойством не обладают, так как их излучение поглощается напольным покрытием. Инверторные кондиционеры иногда называют «отоплением будущего», но у них есть существенный минус: впечатляющие значения КПД, заявленные в их технической документации, достижимы только в определенном диапазоне температур. В морозную погоду (ниже минус 10 градусов) инверторные кондиционеры сильно теряют производительность. Хорошую эффективность показывает отопление теплым полом: температура нагрева поверхности у него невысока, но за счет большой площади и циркуляции теплого воздуха снизу вверх в помещении создается очень комфортный микроклимат. Если система теплого пола оснащена терморегуляторами и автоматикой, это позволяет использовать электричество очень экономно, не задействуя режим максимального энергопотребления. Комбинируя разные источники тепла или используя их поочередно в зависимости от условий, можно добиться эффективного отопления при оптимальных затратах.

Резюме: если предполагается отапливать дом электричеством, в том числе от солнечных электростанций, придется уделить время и силы проектированию низкотемпературной системы отопления и обеспечить гибкость ее настроек.

Энергоэффективность дома. Отапливать электричеством можно только жилье с очень низкими показателями потерь тепла или дачные дома в период межсезонья. В идеале возможность отопления дома или дачи от солнечных батарей надо закладывать еще на этапе проектирования и обязательно делать теплотехнические расчеты, а потом с помощью специалиста по солнечной энергетике разрабатывать индивидуальную конфигурацию солнечной установки. Кроме того, потребуется точный проект системы отопления, который будет учитывать даже такие нюансы, как режим дня и время нахождения людей в каждом помещении: это позволяет обеспечить строго целевое расходование тепла и оптимальное использование ресурсов системы.

Резюме: экономичные современные системы электрического отопления оправдывают себя только в помещении, которое полностью соответствует стандартам энергоэффективности (А+ и выше). Это не фантастика: сейчас построить такой дом можно за относительно приемлемые деньги. Все доступнее по цене становятся и солнечные электростанции для частного потребителя, в том числе решения, готовые к использованию сразу после установки — все необходимые компоненты поставляются в комплекте, что гарантирует идеальную совместимость. Таковы, например, сетевые солнечные электростанции от «Хевел»: для приобретения комплекта «под ключ» достаточно лишь знать потребность вашего домохозяйства в электричестве и еще несколько самых простых вещей. Не представляет трудности и разработка индивидуального проекта, когда конфигурация создается под персональные потребности: такие проекты уже поставлены на поток, и специалисты компании могут рассчитать и реализовать даже очень нестандартные решения.