Своими руками

Солнечное отопление частного дома своими руками

Соорудить солнечное отопление частного дома своими руками – не такая и сложная задача, как кажется неосведомленному обывателю. Для этого понадобятся навыки сварщика и материалы, доступные в любом строительном магазине.

Актуальность создания солнечного отопления частного дома своими руками

Получить полную автономию – мечта каждого владельца, затевающего частное строительство. Но действительно ли солнечная энергия способна отапливать жилой дом, особенно если устройство для ее накопления собрано в гараже?

Расчет мощности солнечного коллектора

В зависимости от региона солнечный поток может давать от 50 Вт/кв.м в пасмурный день до 1400 Вт/кв.м при ясном летнем небе. При таких показателях даже примитивный коллектор с низким КПД (45-50%) и площадью 15 кв.м. может выдавать в год около 7000-10000 кВт*ч. А это сэкономленные 3 тонны дров для твердотопливного котла!

Как рассчитать необходимую площадь солнечного коллектора для бытовых нужд:

• в среднем на квадратный метр устройства приходится 900 Вт;
• чтобы повысить температуру воды, необходимо затратить 1,16 Вт;
• учитывая также теплопотери коллектора, 1 кв.м сможет нагреть около 10 литров воды в час до температуры 70 градусов;
• для обеспечения 50 л горячей воды, необходимой одному человеку, понадобится затратить 3,48 кВт;
• сверившись с данными гидрометцентра о мощности солнечного излучения (Вт/кв.м) в регионе, необходимо 3480 Вт разделить на получившуюся мощность солнечного излучения – это и будет нужная площадь солнечного коллектора для нагрева 50 л воды.

Как становится понятно, эффективное автономное отопление исключительно с использованием солнечной энергии осуществить довольно проблематично. Ведь в хмурую зимнюю пору солнечного излучения крайне мало, а разместить на участке коллектор площадью 120 кв.м. не всегда получится.

Применение солнечных коллекторов

Так неужели солнечные коллекторы нефункциональны? Не стоит заранее сбрасывать их со счетов. Так, с помощью подобного накопителя можно летом обходиться без бойлера – мощности будет достаточно для обеспечения семьи горячей водой. Зимой же удастся сократить затраты на энергоносители, если подавать уже нагретую воду из солнечного коллектора в электрический бойлер.
Кроме того, солнечный коллектор станет отличным помощником тепловому насосу в доме с низкотемпературным отоплением (теплыми полами).

Так, зимой нагретый теплоноситель будет использоваться в теплых полах, а летом излишки тепла можно отправить в геотермальный контур. Это позволит снизить мощность теплового насоса.
Ведь геотермальное тепло не возобновляется, так что со временем в толще грунта образовывается все увеличивающийся «холодный мешок». Например, в обычном геотермальном контуре на начало отопительного сезона температура составляет +5 градусов, а в конце -2С. При подогреве же начальная температура поднимается до +15 С, а к концу отопительного сезона не падает ниже +2С.

Устройство самодельного солнечного коллектора

Для уверенного в своих силах мастера собрать тепловой коллектор не составит труда. Можно начать с небольшого устройства для обеспечения горячей воды на даче, а в случае успешного эксперимента перейти к созданию полноценной солнечной станции.

Плоский солнечный коллектор из металлических труб

Самый простой в исполнении коллектор – плоский. Для его устройства понадобится:

• сварочный аппарат;
• трубы из нержавеющей стали или меди;
• стальной лист;
• закаленное стекло или поликарбонат;
• деревянные доски для рамы;
• негорючий утеплитель, способный выдержать нагретый до 200 градусов металл;
• черная матовая краска, устойчивая к высоким температурам.

Сборка солнечного коллектора довольно проста:

Трубы свариваются в решетку – две горизонтальные большего диаметра, по которым будет подаваться теплоноситель, а между ними вертикальные меньшего диаметра – по которым теплоноситель будет циркулировать в процессе нагревания.

Собирается рама из досок по размеру сваренной решетки.

Трубы привариваются к стальному листу – он выступает в роли адсорбера солнечной энергии, поэтому прилегание труб должно быть максимально плотным. Все красится в матовый черный цвет.

На лист с трубами кладется рама так, чтобы трубы оказались с внутренней стороны. Просверливаются отверстия для входа и выхода труб. Укладывается утеплитель. Если используется гигроскопичный материал, нужно позаботиться о гидроизоляции – ведь намокших утеплитель больше не будет защищать трубы от охлаждения.

Утеплитель фиксируется листом ОСБ, все стыки заполняются герметиком.

Со стороны адсорбера кладется прозрачное стекло или поликарбонат с небольшим воздушным зазором. Оно служит для предотвращения остывание стального листа.

Фиксировать стекло можно с помощью деревянных оконных штапиков, предварительно проложив герметик. Он предотвратит попадание холодного воздуха и защитит стекло от сжатия рамы при нагревании и охлаждении.

Для полноценного функционирования коллектора понадобится накопительный бак. Его можно сделать из пластиковой бочки, утепленной снаружи, в которой спиралью уложен теплообменник, соединенный с солнечным коллектором. Вход нагретой воды должен располагаться сверху, а выход холодной – снизу.

Важно правильно разместить бак и коллектор. Чтобы обеспечить естественную циркуляцию воды, бак должен находиться выше коллектора, а трубы – иметь постоянный наклон.

Если же солнечный коллектор расположен на крыше дома, придется включить в систему насос, который обеспечит движение воды.

Солнечный нагреватель из подручных материалов

Если со сварочным аппаратом дружбу свести так и не удалось, можно сделать простой солнечный нагреватель из того, что под рукой. Например, из жестяных банок. Для этого в дне делаются отверстия, сами банки скрепляются друг с другом герметиком, на него же садятся в местах соединения с ПВХ-трубами. Красятся в черный цвет и укладываются в раму под стекло также, как и обычные трубы.

А вот работать с пластиковыми бутылками еще проще – достаточно нанизать их на покрашенные в черный цвет ПВХ-трубы.

Для улучшения нагревания в каждую бутылку вкладывается черная подложка, сами же бутылки создают парниковый эффект, так что не требуют накрывания стеклом.

Фасад дома из солнечных батарей

Почему бы вместо обычного сайдинга не отделать дом чем-то полезным? Например, сделав с южной стороны на всю стену солнечный нагреватель.

Такое решение позволит оптимизировать расходы на отопление сразу по двум направлениям – снизить затраты на энергоноситель и существенно сократить теплопотери за счет дополнительного утепления фасада.

Устройство просто до безобразия и не требует специальных инструментов:

• на утеплитель уложен окрашенный оцинкованный лист;
• поверх уложена нержавеющая гофрированная труба, также выкрашенная в черный;
• все прикрыто листами поликарбоната и зафиксировано алюминиевыми уголками.

Если же и этот способ кажется сложным, на видео представлен вариант из жести, полипропиленовых труб и пленки. Куда уж проще!

Как сделать воздушное отопление частного дома своими руками

Плюсы воздушного отопления

Рабочая схема воздушного отопления включает минимальный набор оборудования:

1. источник тепла (теплогенератор);
2. воздуховоды, доставляющие тепло в обогреваемые зоны.

Примеры самодельного воздушного отопления подробно представлены в интернете с фото и схемами, но интерес к таким системам не ослабевает. К преимуществам воздушного отопления отнесем:

• высокий КПД, достигающий 93%;
• непосредственную передачу тепла в отапливаемые зоны без труб, радиаторов отопления и т.д;
• возможность создания микроклимата помещения объединением отопления с климатической системой;
• мощность и малую инерционность воздушного отопления, позволяющую быстро прогревать жилье до нужных температур.

Приведем несколько способов устройства воздушного отопления частного дома собственными силами, отметим плюсы и минусы каждого из способов.

Как сделать воздушное отопление частного дома от солнца

Преимущества солнечного отопления очевидны — домовладелец вкладывает средства только в приобретение оборудования, а сам источник тепла не стоит ничего. Окупаются солнечные электростанции примерно за три года, а срок эксплуатации их в десять раз больше (до 30 лет).

Существует два типа солнечного отопления: от солнечных батарей и от солнечных коллекторов.

Преимущества солнечного отопления:

• абсолютная экологическая безопасность;
• простота эксплуатации;
• постоянное развитие технологии производства и снижение стоимости оборудования.

Среди недостатков отметим:

• малую производительность станции в пасмурные дни;
• пока еще высокую стоимость оборудования и монтажа;
• необходимость точного расчета и правильной расстановки оборудования для максимально производительной работы.

Установки на солнечных батареях

Принцип работы таких установок основан на формировании солнечным светом постоянного тока при попадании на специальные полупроводники. Преобразователь переводит постоянный ток в переменный. Напряжение, которое при этом появляется в солнечных батареях, передается системе отопления. Энергия также может накапливаться аккумулятором, а затем использоваться в пасмурную погоду.

Солнечные батареи технически непросты, производство их потребует знаний и навыков. К тому же, такое оборудование обычно используют, чтобы получать электричество. Этот вид отопления используют там, где есть электрическое отопление — теплый пол или электрообогреватели. Если мощности установки достаточно, то можно обеспечивать дом горячей водой.

Эффективность батарей зависит, в основном, от количества солнечной энергии. В средних и северных широтах, где солнца недостаточно, можно порекомендовать использовать комбинированные установки, в которых солнечные батареи будут играть вспомогательную роль.

Установки на солнечных коллекторах

Принцип действия таких установок также основан на сборе и преобразовании энергии Солнца, только трансформация происходит не в электрическую, а в тепловую энергию. Теплоноситель в коллекторе нагревается под действием солнечных лучей и отдает свое тепло в помещении. Производительность такой установки также зависит от количества солнечного света.

По типу теплоносителя различают установки нагревания:

Пример простейшей солнечной воздушной системы отопления

Порядок устройства солнечного коллектора:

1. Стену южной стороны дома утеплить пенопластом и покрасить черной краской.
2. Сверху пришить деревянные рейки.
3. Снизу сквозь стену дома и утепление с краев пробить 2 конвекционных отверстия для холодного воздуха, сверху 1 для горячего воздуха. Диаметр отверстий 20 см.
4. На рейки нашить профнастил, который сверху закрыть черной полиэтиленовой пленкой (лучше стеклом).

Принцип работы коллектора очень простой: циркуляция холодного воздуха из дома происходит через нижние отверстия, нагретый воздух поступает в дом в верхнее конвекционное отверстие.

В ноябре в полдень при температуре 9 градусов в солнечный день воздух, подаваемый в дом, коллектор нагревает до 46 градусов.

Схема солнечного воздушного отопления частного дома

Как сделать воздушное отопление своими руками от печи

Рассчитывая воздушное отопление, исходят из того, что 1 кВт мощности отопительного прибора может обогреть 10 кв.м хорошо утепленного помещения. Каминные топки мощностью 10 кВт соответственно способны отапливать дом площадью 100 кв.м.

Системы естественной конвекции

Воздушная система отопления от печи (камина) подразумевает распространение тепла в другие помещения дома потоками нагретого воздуха. Для этого обычно используют гибкие теплоизоляционные каналы, идущие от камина.

Перемещение потоков нагретого воздуха может быть естественным и принудительным. Если поток воздуха направлен вертикально, то естественное перемещение будет обеспечено, если горячий воздух нужно подать на большие расстояния по горизонтали, то нужна принудительная подача. Проект воздушного обогрева дома от камина должен максимально использовать возможности естественной конвекции, для чего нужны воздуховоды большого сечения.

Огнеупорные материалы и минимальное аэродинамическое сопротивления — главные требования к воздуховодам. Длина воздуховода от камина до помещения должна быть не более 3 м. Сужений и изгибов на нем быть не должно. Система отопления естественного перемещения воздуха может отапливать не более 4-х комнат. При монтаже особое внимание уделяется изоляции участков воздухопроводов рядом с горючими материалами здания.

Системы принудительной конвекции

Принцип заключается в сборе воздуха в конвекционной камере и нагнетании оттуда в разные помещения дома одним или несколькими вентиляторами канального типа. Расстояние подачи тепла не более 10 м. Используются гибкие вентиляционные каналы или воздуховоды малых диаметров.

Схема воздушного отопление от печи с принудительной конвекцией

Как сделать воздушное отопление на основе булерьяна

Печь булерьян была разработана для канадских лесорубов. Из-за своих уникальных характеристик, она очень быстро распространилась, и сегодня булерьян используют для отопления жилья, производства, гаражей, теплиц и других объектов.

В основу работы печи положен принцип газогенерации, т.е. «тлеющего» режима горения при дефиците кислорода. Снизу в отверстия печи поступает холодный, а из труб верхней части печи выходит нагретый до 60 — 80 градусов воздух. Режим горения в такой печи полный, т.е. с дожиганием горючих газов в топке с подачей воздуха. Печь очень экономная — одной закладки дров хватает на 6 — 8 часов.

Воздушное отопление частного дома своими руками от булерьяна устраивается присоединением воздуховодов к патрубкам печи и распространением тепла воздуховодами по всему дому. Воздуховоды могут быть сделаны из гофрированного алюминия или из жести. Воздуховоды транспортируют горячий воздух только от печи, обратной подачи нет, что снижает эффективность отопления.

На фото печь-булерьян. Производство Канада

Как сделать воздушное отопление из банок

Воздушное отопление частного дома своими руками из банок — пример самостоятельного изготовления эффективной отопительной системы из подручных материалов.

1. Изготовление воздушных потоков

1. Понадобятся 196 жестяных банок из-под содовой, которые нужно отмыть и сделать отверстия снизу и сверху.
2. Скрепить банки между собой силиконом, сделав трубу из 14 банок. Всего 14 колонок по 14 банок. Это каналы, по которым будет поступать в дом теплый воздух.

2. Изготовление ящика для коллектора

• Для ящика понадобится фанера и доска, клей ПВА, высокотемпературный силикон, минвата для изоляции.
• Доску нужно обрезать в размер, стыки прибить гвоздями и проклеить.
• Готовую сухую коробку необходимо утеплить минватой.
• В верхней стенке нужно сделать 14 отверстий под размер банки. Это места сбора теплого воздуха.

3. Сборка коллектора

Сборку коллектора и подготовку его к работе лучше увидеть — весь процесс детально показан на видео в конце.

Коллектор способен нагревать воздух до 70 — 80° C. Использование такого коллектора может значительно сэкономить расход природного газа и электроэнергии на отопление.

Примерно так выглядит коллектор из аллюминиевых банок

Выводы

Многообразие воздушных систем отопления позволяют выбрать удобную и максимально эффективную схему для каждого конкретного случая. Популярность воздушного отопления в США и ЕС неслучайны — КПД установок такого отопления около 90%, тогда как у популярного в России водяного — не более 60%. Будущее за недорогими и эффективными методами воздушного отопления, поэтому уже сейчас нужно подбирать установки и использовать их для обогрева своих домов.