Солнечные системы отопления: виды, конструкция, преимущества

Какие бывают солнечные системы отопления – виды, характеристики, особенности выбора

Содержание:

В большинстве регионов России на обогрев жилых домов тратятся огромные суммы. Это заставляет домовладельцев искать дополнительные возможности в этой сфере. Энергия солнечного излучения – это экологически чистое и бесплатное тепло. Применяя современные технологии, можно использовать солнечную энергию для обогрева помещений в регионах средней и южной части России.

Возможности современных технологий

Поверхность земли получает различное количество солнечной энергии, все зависит от расположения территории относительно экватора и времени года. К примеру, в Заполярье солнца намного меньше, чем в экваториальной части. Кроме того летом солнечное излучение интенсивнее, чем в зимний период.

При расчетах средних значений специалисты определили, что за один час квадратный метр поверхности земли получает около 160 Вт солнечной энергии.

Обратите внимание

Современные системы отличаются высокой продуктивностью, благодаря чему появилась возможность использовать энергию солнечного излучения практически в любом месте.

Для получения максимального КПД при использовании солнечной энергии применяются два способа:

  • Прямое нагревание тепловых коллекторов. Прямые солнечные лучи нагревают тепловые коллекторы, они в свою очередь передают тепло жидкости в отопительном контуре и системе горячего водоснабжения. Тепловые коллекторы могут быть открытого и закрытого типа, могут иметь плоскую или сферическую форму. Тепловую энергию, получаемую с коллекторов можно использовать для нагревания рабочей среды в системе водоснабжения и теплоносителя в отопительной системе.
  • Применение солнечных батарей. В этом случае происходит преобразование солнечной энергии в электричество, которое в последствие передается потребителю через специальную систему.

Преимущества и недостатки использования солнечных коллекторов и батарей

Основным преимуществом в использовании солнечных систем отопления является общедоступность. На втором месте стоит отсутствие выбросов. Солнечная энергия считается самым экологичным и естественным видом энергии.

Кроме того работа солнечных батарей и коллекторов отличается бесшумностью, а расположение на крыше здания позволяет сэкономить полезную площадь.

Основное неудобство при использовании солнечной энергии для дома потребители испытывают от непостоянного освещения. Например, в ночное время отсутствует возможность сбора энергии, а в зимнее время, когда требуется большое количество тепла, световой день довольно короткий.

Солнечные коллекторы открытого типа

Конструкция открытых солнечных коллекторов выполнена в виде системы трубок, незащищенных от внешних воздействий. Внутри этой системы циркулирует теплоноситель, который нагревается непосредственно от солнечных лучей. Трубки фиксируются на несущей панели в виде змейки или с параллельной укладкой рядов и выходят к патрубку. Трубки могут заполняться водой, газом, воздухом или антифризом.

Простая конструкция и отсутствие изоляции делает открытые коллекторы доступными по цене практически для всех потребителей. Кроме того домашние мастера имеют возможность сделать своими руками солнечное отопление частного дома.

Отсутствие изоляции на трубках системы не позволяет сохранять полученную солнечную энергию, поэтому такие системы имеют очень низкий КПД. Их основное использование приходится на нагревание воды в бассейнах и душах в летнее время.

Чаще всего коллекторами открытого типа пользуются жители теплых и солнечных регионов, где температура воздуха и нагреваемой воды не имеет существенных перепадов.

Наибольшая эффективность работы была отмечена в солнечную погоду при отсутствии ветра.

Солнечные коллекторы трубчатого типа

Для сборки трубчатого солнечного коллектора используются отдельные трубки, заполненные водой, газом или паром. Такая конструкция является одним из видов открытых гелиосистем, но с более теплоносителем, более защищенным от негативного воздействия внешних факторов. Сюда относятся вакуумные установки, устроенные по принципу термоса.

В трубчатом солнечном коллекторе трубки расположены параллельно с индивидуальным подключением к общей системе. Это позволяет заменять вышедшую из строя трубку новым элементом без ущерба для работы всей конструкции. Кроме того систему можно собирать непосредственно на крыше здания, что во многом упрощает монтажный процесс.

Главным преимуществом трубчатого солнечного коллектора является цилиндрическая форма основных элементов. Благодаря этому солнечная энергия собирается на протяжении всего светового дня, причем для этого не требуется установка дополнительных устройств, которые следят за передвижение солнца.

Важно

В зависимости от конструктивных особенностей солнечные коллекторы делятся на два вида: перьевые и коаксиальные.

Трубки коаксиального типа имеют некоторое сходство с обычным термосом. Их конструкция представляет собой две колбы с откачанным между ними воздухом.

Поверхность внутри первой колбы покрыта высокоселективным веществом, которое способно максимально поглощать солнечную энергию.

  Именно этот слой служит своеобразным проводником тепловой энергии к внутреннему теплообменнику, состоящему из алюминиевых пластинок. Однако этот этап характеризуется большим количеством нежелательных потерь тепла.

Трубки перьевого типа выполнены из стекла и имеют цилиндрическую форму, внутри стеклянного цилиндра располагается перьевой абсорбер. Отсутствие воздуха внутри трубки существенно повышает теплоизоляционные характеристики. Количество передаваемого от абсорбера тепла практически не снижается, следовательно, коэффициент полезного действия таких коллекторов значительно выше.

Передача тепла осуществляется прямоточной системой и посредством термотрубки.

Термотрубка – это запаянная емкость, внутрь которой залита легкоиспаряющаяся жидкость, в качестве которой чаще всего используется вода под низким давлением.

Нагреваясь от внутренних стенок емкости или перьевого абсорбера, жидкость закипает, и ее пары поднимаются вверх.

После передачи тепловой энергии теплоносителю отопительной системы или горячего водоснабжения происходит конденсация пара в жидкость, которая по стенкам стекает вниз.

Прямоточная система представляет собой U-образную трубку с циркулирующим внутри теплоносителем.

В одной половине трубки располагается холодный теплоноситель, посредством второй части отводится нагретая жидкость. При повышении температуры происходит расширение теплоносителя, и он поступает в накопительный бачок для обеспечения естественной циркуляции.

Главным условием расположения термотрубки и прямоточной системы является создание определенного угла наклона, который не должен быть меньше 20 градусов.

Преимущества и недостатки систем отопления

Как и любая система, трубчатые солнечные коллекторы имеют свои положительные и отрицательные стороны. Из достоинств системы можно выделить следующее:

  • Незначительные потери тепла.
  • Возможность использования при достаточно низкой температуре воздуха, до -30 градусов.
  • Высокий коэффициент полезного действия на протяжении всего светового дня.
  • Высокие показатели работоспособности в регионах с холодным и умеренным климатом.
  • Невысокая парусность, которая объясняется тем, что трубчатые системы пропускают через себя основное количество воздушных масс.
  • Способность нагревать теплоноситель до высокой температуры.
  • Долгий эксплуатационный срок.

Из недостатков системы особое внимание привлекает следующее:

  • Система не способна самостоятельно очищать снег, лед и иней.
  • Высокий ценовой уровень.

Плоские солнечные коллекторы закрытого типа

Конструкция плоского коллектора представляет собой алюминиевый каркас со специальным поглощающим слоем и прозрачным покрытием. Также сюда входит трубопровод и утеплитель.

В качестве абсорбирующего слоя используется зачерненная листовая медь с отличной теплопроводностью, идеально подходящей для создания гелиосистем. Абсорбер поглощает энергию солнечного излучения и передает ее теплоносителю, который циркулирует по примыкающему трубопроводу.

Наружная часть панели имеет защиту в виде прозрачного покрытия, для изготовления которого использовалось закаленное стекло, устойчивое к механическим повреждениям. Это позволяет создать надежную защиту от града. Полоса пропускания такого стекла составляет 0,4-1,8 мкм, что достаточно для максимально солнечного излучения. Внутренняя сторона панели имеет хороший теплоизоляционный слой.

Закрытые плоские панели имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • Простая конструкция.
  • Высокая эффективность при использовании в теплых регионах.
  • Наличие приспособления для изменения угла наклона панели, позволяющее выбрать оптимальное расположение конструкции.
  • Самостоятельная очистка от инея и снега.
  • Приемлемая стоимость.
  • Долгий срок эксплуатации, качественные изделия могут прослужить до полувека.

Если использование системы было включено в проект здания, то в этом случае можно получить большую выгоду.

Из недостатков внимание привлекает следующее:

  • Высокие потери тепла.
  • Достаточно большая масса конструкции.
  • Высокая парусность наклонно расположенных панелей.
  • Низкая производительность при температурных изменениях до 40 градусов.

Область использования плоских закрытых панелей для отопления дома с помощью солнечных батарей достаточно широкая:

  • Летом системы полностью удовлетворяют потребности в горячей воде.
  • Между отопительными сезонами они способны заменить газовые приборы отопления и электрические обогреватели.

Сравнительные характеристики некоторых видов солнечных коллекторов

Основной характеристикой любого солнечного коллектора является его производительность. В зависимости от конструктивных особенностей и разности температур определяется КПД системы. при этом стоит учесть, что стоимость плоских коллекторов значительно ниже, чем аналогичный показатель трубчатых систем.

Выбирая солнечный коллектор, следует внимательно изучить параметры, от которых зависит эффективность солнечного водяного отопления и мощность конструкции.

Солнечные коллекторы имеют ряд достаточно важных характеристик:

  • По коэффициенту адсорбции можно определить отношение общей и поглощенной энергии солнечного излучения.
  • По коэффициенту эмиссии определяется отношение количества переданного тепла и поглощенной энергии.
  • Соотношение общей и апертурной площади.
  • Коэффициент полезного действия.

Способы подключения к отопительной системе

Одним из недостатков солнечных коллекторов является невозможность постоянного снабжения энергией. Следовательно, при подключении важно подобрать систему, которая способна работать в ограниченном режиме.

В регионах средней части России солнечные коллекторы используются в качестве дополнительного источника тепла, так как не гарантируют постоянного потока энергии. Подключение солнечных коллекторов и батарей к функционирующей системе отопления и горячего водоснабжения имеет некоторые отличия, которые обязательно следует учитывать.

Подключение тепловых коллекторов

Схема подключения определяется прямым назначением конструкции, чаще всего применяется два варианта:

  • Для нагревания воды в летнее время.
  • Для нагревания теплоносителя зимой в системах отопления и горячего водоснабжения.

Первый вариант отличается своей простотой, его работа основана на естественном перемещении теплоносителя.

Следовательно, такая схема использования солнечной энергии для частного дома может использоваться без циркуляционного насоса.

Принцип работы выглядит следующим образом: при нагревании солнечными лучами вода в коллекторе расширяется и поступает в накопительный бачок. На место уходящей воды засасывается холодная жидкость.

Однако следует учитывать, что для большей эффективности работы системы с естественной циркуляцией необходимо создать определенный угол наклона. Кроме того важно расположить накопительный бак на более высоком уровне, чем солнечный коллектор.

Для поддержания высокой температуры теплоносителя аккумулирующий бак требует дополнительной теплоизоляции.

Максимально эффективная работа солнечного коллектора требует использования более сложной схемы подключения.

Совет

В систему заливают незамерзающий теплоноситель и врезают циркуляционный насос. Для управления его работой устанавливают контроллер и температурные датчики.

Первый датчик показывает значения температуры воды в аккумулирующем бачке, второй датчик устанавливают на трубе, подающей горячий теплоноситель от солнечного коллектора.

Такая схема работает по следующему принципу: при нагревании воды в баке выше заданных параметров происходит отключение циркуляционного насоса, и движение теплоносителя прекращается. Когда температура понижается до контрольных значений, контроллер включает котел отопления.

Как подключаются солнечные батареи

Схема подключения солнечного коллектора, при которой происходит накопление энергии солнечного излучения, не может использоваться для подключения солнечных батарей. В этом случае придется дополнительно устанавливать дорогостоящий блок аккумуляторов. Следовательно, необходимо воспользоваться другим вариантом.

Энергия с солнечных батарей передается контроллеру заряда, который предназначен для постоянной подачи энергии аккумуляторам и стабилизации напряжения. При поступлении электричества на инвертор постоянный ток преобразуется в переменный однофазный ток 220 В.

Читайте также:  Утепление односкатной крыши: монтаж теплоизоляции кровли (видео)

Расчет мощности

Чтобы выгодно использовать солнечные коллекторы, важно учитывать следующие рекомендации производителей:

  • Система должна обеспечивать горячее водоснабжение лишь на 70%.
  • В отопительную систему от солнечных коллекторов может поступать не больше 30% энергии.

Только в этом случае можно добиться экономии расходов на отопление и горячее водоснабжение почти на 40%.

При расчетах мощности коллектора для отопления дома солнечной энергией также следует учитывать расположение системы, угол наклона панелей и среднегодовую температуру в регионе.

Источник: https://teplospec.com/alternativnoe-otoplenie/kakie-byvayut-solnechnye-sistemy-otopleniya-vidy-kharakteristiki-osobennosti-vybora.html

Каков он, идеальный вариант? Виды систем отопления, их преимущества

Ниже приведены виды отопления, которые наиболее распространены в настоящее время.

Водяное

В таких системах тепло переносит нагретая вода. Она подогревается в котельной, в печи или котле. Отсюда поступает в трубы и радиаторы, которые нагреваются и излучают тепло внутрь комнат.

Возможен вариант обогрева дома без радиаторов. Подобный способ используют в небольших частных домах. В таком случае роль излучателя выполняют трубы.

Ещё один вариант водяного отопления без батарей — водяной тёплый пол. В этой системе водяные трубы бетонируют в пол. Тепло от их излучения аккумулируется в бетонной стяжке, которая излучает его в окружающее пространство.

В системе тёплых полов вода плохо двигается сама по себе, что связано с горизонтальным расположением труб. Поэтому в систему встраивают циркуляционный насос.

Важно! Водяное отопление может быть высокоэффективным или неравномерным. Это зависит от схемы прокладывания труб. Равномерное протапливание всех комнат достигается при коллекторной схеме. Менее равномерный обогрев — при однотрубной и двухтрубной схемах, когда вода движется из одной комнаты в другую последовательно.

Преимущества системы водяного отопления:

  • Устройство нагрева может работать на любом энергоносителе: дровах, угле, газу, электричестве или аккумулированной солнечной энергии. Можно установить в систему несколько различных котлов, работающих на разных видах топлива.
  • При правильном обустройстве системы обогрева теплоноситель (вода) передвигается сам по себе. Исключение составляют водяные тёплые полы и масляные жидкостные системы. В масляных системах теплоноситель имеет низкие показатели текучести, поэтому медленно движется и также требует работы циркуляционного насоса.

При отсутствии подогрева вода в трубах может остыть и замёрзнуть. Это потребует дальнейшего демонтажа, разборки труб, батарей. Если в доме не предусмотрено постоянное проживание, необходимо слить воду или залить в систему специальную незамерзающую жидкость, техническое масло.

Воздушное

Это один из старых способов обогрева дома, в котором используется тепло от нагретой печи. Стенки и воздуховоды печи нагреваются при горении внутри дров, угля. После чего тепло попадает в окружающее пространство.

Основной нагрев осуществляется посредством печных воздушных ходов — воздуховодов. Их закладывают в центральной внутренней стене помещения.

При прокладывании дымохода в полу помещения и размещении печи в подвале, можно получить конструкцию тёплого пола на угле или на дровах. Ещё один вариант — для обогрева стенок и воздуховодов в печь встраивают газовые форсунки. Таким образом, воздушное отопление также может работать на различных энергоносителях, твёрдом и газообразном топливе.

Преимущества воздушного отопления:

  • Используются различные виды энергоносителей: дрова, уголь, пеллеты, отходы пиломатериалов.
  • Печь можно сложить из глины и кирпичей. Таким образом, воздушное отопление — самое недорогое обустройство обогрева дома.
  • Такой обогрев подходит для систем отопления в домах сезонного проживания: на дачах, в загородных коттеджах.

Недостатки:

  • Необходимо уметь «протапливать» печь, не закрывать заслонку дымохода до полного прогорания дров, чтобы не вызвать скопление угарных газов и отравление ими.
  • Печь необходимо растапливать, очищать от золы, загружать дрова — на это ежедневно требуется от 1—2 часов. Исключение из правила — твердотопливные котлы длительного горения, в их загрузочную камеру помещается много дров. У них также выше эффективность работы за счёт полного сгорания топлива.

Вам также будет интересно:

Это обогрев дома с использованием энергии от сжигания газа. Устройство, в котором сгорает газ, называется газовым котлом.

Преимущества:

  • Возможность автоматической работы — дом будет обогреваться без ежедневных трат времени на очистку печи.
  • Относительная доступность — газ дешевле электричества.

Недостатки:

  • Для подключения требуется газовое снабжение.
  • Для установки газового котла нужно отдельное помещение.
  • Необходимы периодические проверки системы для обнаружения возможных утечек газа.

Электрическое

Один из самых дорогих вариантов отопления дома. В нём используется энергия разогрева металла, которая образуется в проводах при прохождении по ним электрического тока.

Выделяющееся тепло может аккумулироваться бетонной стяжкой, такую систему отопления называют электрическими тёплыми полами, или аккумулироваться жидким теплоносителем, такое отопление называют электрическим водяным.

Ещё один вариант — установка электрических обогревателей. Это устройства, в которых генерируется тепло.

Обратите внимание

Фото 1. Электрический обогреватель, установленный настенным способом. Прибор подключается к розетке.

Преимущества электрического отопления:

  • Возможность периодической работы, использования в домах сезонного проживания. При этом электрополы быстро прогреваются, в помещении становится тепло уже через 1—2 часа.

Недостатки:

  • Дороговизна.
  • Для подключения электрического котла дома необходимо сделать новый проект электроснабжения, иногда — заменить провода по улице.
  • Во многих посёлках и многоэтажных домах электрические провода не рассчитаны на большие нагрузки. Поэтому при большом количестве подключений система электроснабжения выходит из строя.

Инфракрасный плёночный пол

Инфракрасный пол — один из вариантов электрического обогрева. Он работает от розетки. Плёночный пол выпускается в виде ламинированных панелей, внутри которых встроены полосы нагревателя. Внутрь полос впаяны углеродистые пластины, которые при прохождении электричества излучают инфракрасный спектр. Излучение углеродистых элементов обогревает предметы внутри помещения.

Фото 2. Процесс монтажа инфракрасного пола. Поверх него выкладывается ламинат, паркет или линолеум.

Преимущества плёночного пола:

  • Удобство и простота монтажа.
  • Нет подъёма уровня пола, как при обустройстве водяных или электрических тёплых полов внутри бетонной стяжки.
  • Быстрый нагрев.
  • При необходимости систему обогрева можно демонтировать и установить в другом помещении.

Газовое, воздушное, водяное и даже электрическое отопление давно стало нормой. Однако есть инновационные методы, о которых в России слышали немногие. Это тепловые насосы и солнечные коллекторы.

Тепловой насос и геотермальные установки — лучшее в плане экологичности

Тепловые насосы — один из самых экологичных видов отопительных систем. Для обогрева домов они используют энергию природных водоёмов, понижая их температуру на несколько градусов и при этом забирая себе некоторое количество тепла. Так тепловые насосы накапливают тепловую энергию, которую после расходуют на обогрев дома.

Тепловые насосы делят:

  • На геотермальные — работают на энергии подземных вод или берут тепло из грунта.
  • На воздушные — берут тепло из атмосферы.
  • На насосы вторичного тепла — обрабатывают канализационные стоки.

Главное преимущество тепловых насосов — их экологичность. Они не создают дыма, копоти, не выделяют угарный газ, не приносят вреда природе и человеку. Их недостаток — высокая цена.

Солнечные коллекторы — современный вариант обогрева

Ещё один вид отопления, который мог бы считаться экологичным, если бы не используемые аккумуляторы со свинцом и электролитом. Здесь энергию для обогрева дома получают через солнечные батареи.

Эти элементы устанавливают на крышах строений. При освещении в них вырабатывается электрическая энергия, которая поступает в систему отопления.

По сути, солнечный коллектор — один из видов электрического отопления дома.

Одним из главных преимуществ солнечного отопления считался обогрев дома без затрат. Однако это не совсем верно. В процессе эксплуатации нет необходимости тратиться на оплату газа, дров, электричества. Но сама по себе система и её установка требуют значительных денежных вложений.

Фото 3. Солнечные коллекторы, установленные на крыше дома. Устройства должны находиться под таким углом, чтобы лучше всего ловить лучи солнца.

Кроме того, солнечные коллекторы и элементы отопительной системы не являются вечными. Они требуют периодической замены и денежных трат, сравнимых с оплатой электрического обогрева дома.

Комбинированное отопление: преимущества и недостатки, эффективное ли?

Под комбинированным отоплением понимают использование нескольких отопительных котлов и различных видов энергоносителей в одном контуре. Так, вода в радиаторах водяного отопления может подогреваться газовым, угольным или электрическим котлом.

Схема электроотопления дома может быть подключена к общей системе и подпитываться дополнительно солнечными коллекторами. Такое комбинирование различных источников тепла позволяет сделать автономный обогрев частного дома бесперебойным, а также экономить на энергоносителях.

Промышленные отопительные системы

Промышленное отопление требует использования мощного теплового оборудования и расходов большого количества энергоносителя.

Поэтому в промышленном обогреве помещений остро стоит вопрос энергосбережения.

В промышленной организации для обогрева производственных площадей обязательно используются автоматические клапаны, регулирующие устройства.

Посмотрите видео, в котором сравниваются системы отопления дома с использованием электрического, газового и дровяного котла.

Важно

Чтобы выбрать подходящее отопление для частного жилого дома, надо учитывать различные факторы: стоимость его обустройства, надёжность работы той или иной отопительной системы.

Лучший выбор — комбинированная система, способная отапливать дом от нескольких различных источников тепла.

Выбор системы обогрева определяется наличием энергоносителей. В частном доме может быть установлена любая система. В многоэтажных строениях часто пользуются центральной системой отопления, а при необходимости ставят дополнительные электроприборы.

Источник: https://ogon.guru/otoplenie/vidi/

Солнечные системы отопления частного дома: есть ли выгода

Рождённый Хаосом властелин вселенной Ра, светоносный страж небесной тверди Сурья, объезжающий на колеснице небосвод Гелиос, неистовый в своих страстях Ярило — все древние народы мира почитали Солнце, осознавая, что источаемые им тепло и свет являются первоосновой жизни. Современная цивилизация пытается найти пути использования чистой и на ближайшие миллионы лет нескончаемой энергии дневного светила, избавившись от необходимости сжигания углеводородов. Солнечное отопление — один из этапов этого пути к всеобщему процветанию.

Типы солнечного отопления

Применяемые сегодня методы использования солнечной энергии для обогрева жилища (и не только) можно разделить на пассивные и активные. Пассивное отопление дома солнцем предусматривает прямой нагрев внутренних помещений за счёт инфракрасного излучения.

Активное основано на получении тепловой либо электрической энергии в специальных установках, зачастую расположенных за пределами здания, последующего её преобразования и распределения для нужд отопления.

Наиболее эффективно такое солнечное отопление дома, где совмещаются как пассивные, так и активные методы.

Впустим солнце в дом — пассивные методы обогрева

Окна — на юг

Вроде бы все должны понимать, что, расположив основную часть окон с солнечной стороны дома, мы впустим в помещения не только свет, но и тепло. Однако, проезжая по нашим коттеджным посёлкам, можно убедиться, что добрая половина застройщиков не придерживается рационального принципа «дом — на северную часть участка, а окна — на юг». А зря.

Читайте также:  Чем утеплить каркасный дом: утеплители и их характеристики

Огромные витражи энергосберегающей конструкции Eagle Ridge Residence (США) открыты на южную и западную стороны, впуская в дом максимум тепла и света. С севера здание ограничивает глухая, хорошо утеплённая стена

Зимой низко стоящее солнце проникает в помещения на всю их глубину, а летом, когда светило в зените, от перегрева защищает козырёк, выступающий более чем на два метра от стеклянного фасада

Стена Тромба

В 40-х годах прошлого века американский инженер Тромб придумал «солнечную печку». С южной стороны дома расположена массивная стена из теплоёмкого материала (бетон, камень, полнотелый кирпич), окрашенного в чёрный цвет. В нижней и верхней части этого теплоаккумулятора имеются отверстия. Снаружи на небольшом расстоянии от стены — стеклянный витраж.

Солнце нагревает бетон, тёплый воздух стремится подняться вверх, выходит в помещение, а холодный поступает в пространство между камнем и стеклом снизу. Образуется устойчивая циркуляция тёплого воздуха в помещении. Благодаря изобретению селективных покрытий для стекла и камня (бетона), эффективность стены Тромба в современном исполнении стала заметно выше.

Принцип действия стены Тромба. Приятный бонус: её можно использовать не только зимой для косвенного обогрева дома (на рисунке справа), но и летом для вентиляции (слева)

Воздушный солнечный коллектор

Логическое развитие стены Тромба. Представляет собой пустотелый плоский ящик (панель), для лучшего улавливания излучения располагаемый наклонно.

Верхнее ограждение панели — прозрачное для инфракрасного излучения, а вдоль её разделяет перегородка. Окрашенная в чёрный цвет, перегородка нагревается, тёплый воздух поднимается и поступает в комнату.

В нижнюю, холодную часть коллектора проникает ещё не нагретый воздух из помещения.

Пассивный воздушный солнечный коллектор — простейшее устройство. Выполнить такое солнечное отопление своими руками под силу любому хозяйственному мужику

Гелиотеплица — свежие овощи как бонус

Солнечная теплица, пристроенная к дому. Чтобы «впустить» в дом больше солнца, нужно увеличить площадь окон. Сделать стеклянной всю южную стену в холодном климате проблематично, слишком высоки будут теплопотери.

Отделив часть здания со стеклянными стенами и крышей от основных помещений дома, получим гелиотеплицу. Она почти не помешает проникновению в окна дома инфракрасного излучения, в дополнение к этому нагреется наружная стена внутри оранжереи.

В яркий зимний солнечный день воздух в гелиотеплице может прогреваться до существенно большей, чем в доме, температуры.

Солнечным днём гелиотеплица может перегреваться, что является проблемой для летнего времени. Приходится организовывать вентиляцию либо затенять витражи.

Чтобы максимально использовать тепло, полученное теплицей, можно организовать воздухообмен с жилыми помещениями.

Оранжерею солнечного дома в Винчестере (США) от основной части дома отделяет массивная теплоаккумулирующая стена с открывающимися вентиляционными отверстиями. Такое решение — сочетание гелиотеплицы и стены Тромба. Установленные в теплице канистры с водой помогают дольше сохранить тепло

Естественный воздухообмен между теплицей и домом довольно слаб и, чтобы использовать энергию по максимуму, движение воздуха делают принудительным.

Совет

Воздухообмен между основной частью этого дома в Хэмптдене (США) и пристроенной теплицей организован через подпольное пространство, тёплый воздух поступает в помещения снизу, а остывший в теплицу сверху. Циркуляцию воздушных потоков обеспечивает вентилятор, автоматика включает и выключает его в нужное время. Практически, это уже солнечное отопление частного дома активного типа

Дополнительный бонус, который даёт гелиотеплица своим хозяевам: почти круглый год в ней можно выращивать овощи или оставлять цитрусовые на зимовку. Правда, это потребует решения проблем вентиляции, влажности, дневного перегрева и ночных заморозков.

Активное отопление — солнечный свет собирают вакуумные коллекторы

Воздушный солнечный коллектор

Воздушный солнечный коллектор, оснащённый системой принудительной передачи и распределения энергии, способен дать намного больше тепла по сравнению с пассивным вариантом.

Скорость циркуляции воздуха автоматически регулируется в зависимости от температуры в доме и степени нагрева коллектора. Нагретый в коллекторах воздух может поступать в систему вентиляции или помещения напрямую.

Если его температура достаточно высока, он может использоваться и для нагрева жидкого теплоносителя. Излишки дневной энергии запасают на ночь в теплоаккумуляторах.

Солнечное воздушное отопление на основе гелиоколлектора. Из пустотелой панели (1) по воздушным каналам (6) вентилятор гонит воздух в техническое помещение, где автоматика в зависимости от ситуации распределяет его в блок воздухоподготовки (3) либо массивный теплоаккумулятор (2). Параллельно может нагреваться и змеевик горячего водоснабжения (5).

Днём, когда помещения нуждаются в нагреве, система работает в режиме В, тёплый воздух из коллектора направляется в комнаты. При достижении необходимой температуры в доме воздушный поток перенаправляется в теплоаккумулятор, режим А.

Ночью, когда коллектор не даёт тепла, заслонка закрывает канал, ведущий к нему, циркуляция осуществляется между теплоаккумулятором и помещениями.

Вакуумный солнечный коллектор

Наиболее совершенное на сегодняшний день устройство для гелиоотопления.

Принципиальная схема вакуумного солнечного коллектора. Жидкий абсорбер, циркулирующий по U-образным трубкам, при нагревании испаряется и поднимается вверх, в коллектор. Последний подсоединён к контуру системы отопления и по нему, в свою очередь, циркулирует жидкий теплоноситель. Абсорбер отдаёт энергию теплоносителю, остывает, конденсируется, опускается вниз. Цикл повторяется

Солнечное отопление загородного дома на основе вакуумных коллекторов значительно эффективнее других гелиосистем, однако, помимо традиционной для гелиосистем неравномерности генерации тепла, у него имеется ещё три существенных недостатка:  на сильном морозе теплоотдача резко падает, установки хрупки и дорого стоят.

Вакуумные солнечные коллекторы следует устанавливать таким образом, чтобы они были защищены от вандалов. Это особенно актуально для нашей страны, попасть камешком в стеклянную трубочку — милое дело

Обратите внимание

Вакуумные панели не подключают к системе отопления напрямую. Необходимы, как минимум, буферные ёмкости, которые будут сглаживать неравномерность выработки тепла.

«Правильная» схема подключения вакуумного гелиоколлектора к системе отопления. Тепло передаётся не напрямую, а через теплообменник, дневные излишки тепла на ночь запасаются в теплоаккумуляторе (буферном баке). Обратите внимание, что на схеме изображён «нормальный» отопительный котёл, солярная система лишь дополняет его

Электрические солнечные панели можно использовать для отопления лишь косвенно. Расходовать электроэнергию на нагрев помещений напрямую неразумно, ей можно найти более рациональное применение. Например, направить на работу вентиляторов и автоматики активных гелиосистем.

Почему на крышах наших домов не видно гелиоустановок

Интернет пестрит рекламными материалами с красивыми картинками, повествующими о необычайной выгоде гелиосистем. Народные умельцы выкладывают в youtube ролики на тему «отопление от солнца своими руками» о собственных ноу-хау, собранных на коленке из подручных материалов.

Сеть пухнет от перепостов восторженных статей, рассказывающих о чудесных преимуществах солнечного отопления.

Однако, много ли домов с солнечными коллекторами на крыше появилось за последние годы поблизости от вашего дома? Ни одного? В чём же причины того, что отопление солнечной энергией в наших краях не находит признания?

  • К сожалению, солнечная энергия для отопления домапоступает не тогда и не туда, когда и куда нужно. Холодно бывает ближе к полюсам, зимой и по ночам. А максимум солнечного излучения приходится на экваториальные районы, на лето и день. Теплоаккумуляторы худо-бедно помогают сгладить суточные, но не сезонные перепады.

Карта интенсивности распределения солнечного света по территории России. В Западной части страны, где живёт львиная доля населения, солнца мало.

А в восточной Сибири, где доля излучения заметно выше, холодно, что затрудняет использование активных систем. Кстати, солнечные панели, вырабатывающие электричество, не столь чувствительны к сильным морозам.

В холодной, но солнечной Якутии уже построены и успешно функционируют довольно мощные гелиоэлектростанции.

  • Пассивное отопление солнечной энергией малоэффективно и не способно сколь-нибудь серьёзно обогреть дом в условиях русской зимы. «Окна — на юг» — реально полезный метод проектирования, ничего не стоящий, но помогающий оптимизировать расходы на отопление. А вот некогда относительно популярные в США гелиотеплицы, стены Тромба и их производные постепенно сошли на нет даже у себя на родине.
  • Активные солнечные системы отопления частного дома обходятся весьма недёшево, немало денег придётся отдать за оборудование. Эксплуатация, вопреки некоторым утверждениям, отнюдь не бесплатна: расходуется электроэнергия, требуется обслуживание техники. При нынешних ценах, по сравнению не только с дешёвым природным газом, но даже с довольно дорогими пеллетами, дизтопливом, установка вакуумного солнечного коллектора на подавляющей части территории РФ не окупится вообще никогда, срок окупаемости превышает срок службы оборудования. Лишь в некоторых южных регионах страны солнечные системы отопления частного дома могут быть не убыточны при определённых условиях.

Научная станция на острове Ольхон (Россия).

Применение вакуумных коллекторов (справа на крыше) для приготовления горячей воды и гелиопанелей (слева) для выработки электроэнергии имеет смысл, ведь центральных коммуникаций на этом скалистом байкальском острове нет.

Однако для полноценного отопления в климате Бурятии солнечных систем недостаточно, греют дом «нормальные» печи, топливо для которых завозят с «большой земли», ведь изводить местный лес на дрова нельзя

Как обстоят дела в Европе

Почему же, путешествия по Западной Европе, мы видим (хотя, не так уж и часто) гелиоколлекторы на крышах домов? Причин тому несколько: дороговизна традиционных видов топлива, мягкий климат, большее количество солнечных дней. Не случайно в пасмурной Британии солнечное отопление так же мало распространено, как и у нас.

И, главное, в тех странах, где система солнечного отопления — практическая реальность, действуют программы поддержки, до половины стоимости оборудования оплачивает государство.

Положа руку на сердце, солнечные коллекторы малопригодны для отопления, в основном их используют для приготовления горячей воды, в солнечную погоду летом реально полностью обеспечивать нужды ГВС. Кстати, в основном на крышах домов можно увидеть солнечные панели, вырабатывающие электричество.

Электроэнергию производить выгоднее, а неравномерность генерации — не проблема, ведь в любое время суток центральные энергосети покупают электроэнергию, полученную в частном доме. Причём, оплата идёт по повышенному тарифу. Опять-таки, оборудование почти не требует обслуживания и ремонта.

Сегодня можно смело утверждать, что в глобальном масштабе у гелиоэнергетики, хоть она пока и не конкурент традиционной — большое будущее. А вот насчёт перспектив солнечного отопления ситуация неясна. Существующие системы уже исчерпали свой потенциал, новых подходов пока не видно, а стоимость традиционного топлива падает, что снижает привлекательность солярных систем обогрева.

«Солнечные крыши» Баварии. Все панели, которые мы видим на фото — электрические, солнечное отопление рациональные немцы не считают особо выгодным даже при условии, что государство берёт на себя половину расходов по установке гелиосистем

Тем читателям, кого тема использования энергии солнца для жизнеобеспечения дома живо заинтересовала, рекомендуем критически воспринимать рекламные материалы и обращаться к профессионалам-практикам, желательно имеющими опыт установки и эксплуатации гелиоустановок.

Видео: воздушное солнечное отопление своими руками

Источник: http://teploguru.ru/sistemy/solnechnye-sistemy-otopleniya-chastnogo-doma-est-li-vygoda.html

Солнечные батареи для отопления дома: виды, преимущества

Все гениальное просто! Оказывается, можно получать тепловую энергию для отопления жилья не прибегая к разрушению природной среды, а лишь преобразовывая солнечное излучение в тепло- и электроэнергию.

Читайте также:  Технология утепления пенопластом фасада дома

Этот природный ресурс возобновляем, экологичен и экономичен. Владельцы частных домов не зря активно интересуются данным вопросом.

Принцип работы гелиосистем для нагрева воды

КПД новых коллекторов, со специальными фильтрами для улавливания волн разной длины, радует своим значением – не менее 40 %. Обычные кремниевые панели имеют КПД не превышающий 25 %.

Срок службы нагревательных элементов, по оценкам производителей, составляет от 10 до 30 лет. Другие части системы, такие как аккумуляторные батареи и электроника, могут выйти из строя раньше – через 5–15 лет.

Принцип действия батарей основан на фотогальваническом эффекте. Лучистая энергия, проходящая через фотоэлементы, преобразуется в электрическую энергию. Доступный пример – часы и калькуляторы с фотоэлементами, уже несколько десятилетий демонстрирующие нам на примитивном уровне этот принцип работы.

Солнечные панели для отопления дома: типы систем

Фотоэлектрические системы бывают двух видов:

  • солнечные панели;
  • коллекторы.

В первом случае – фотоэлементы, соединенные параллельно и последовательно, работают по принципу электростанции, вырабатывающей электрический ток.

Во втором случае – с помощью лучистой энергии, производится нагрев теплоносителя, который циркулирует по трубкам коллектора. Обычно это вода или специальная жидкость.

Преимущества и недостатки отопления на солнечных батареях

 

Солнечный обогреватель для дома любого типа обладают следующими достоинствами:

  • автономность системы – вы перестанете зависеть от коммунальных служб и их расценок;
  • несмотря на высокую цену оборудования, общая эксплуатационная стоимость будет уменьшаться с каждым годом;
  • бесшумность;
  • длительный срок службы;
  • экологическая безопасность выделяемой энергии;
  • эксплуатация в различных климатических условиях: ветер, дождь, снег;
  • способность накапливать полученную энергию.

Недостатки:

  • КПД использования резко снижается при сильном нагреве фотоэлементов, поэтому желательна установка дополнительных систем охлаждения.
  • Внешнюю поверхность панелей нужно регулярно очищать от загрязнений и пыли.
  • Наличие ядовитых веществ в составе фотоэлементов. Во время эксплуатации они никак не влияют на чистоту выделяемой энергии, но требуют безопасной утилизации.
  • После 25–30 лет активного использования производительность панелей падает минимум на 10 %.
  • Эффективность батарей напрямую зависит от погодных условий, поэтому они нуждаются в оснащении дополнительными системами сохранения энергии.

Проект системы отопления на коллекторах

Прежде всего, мы подробно разберемся с различиями в строении и функционировании батарей и коллекторов.

Панель состоит из нескольких фотоэлементов, соединенных между собой на каркасе из непроводящих энергию материалов.

Фотоэлектрические преобразователи – достаточно сложные конструкции, представляющие собой своеобразный сэндвич из пластин с различными характеристиками и назначениями.

Кроме гелио модулей и специального крепежа, система состоит из таких элементов:

  • аккумуляторов, для хранения энергии;
  • контроллера, который будет следить за степенью зарядки в аккумуляторе;
  • инвертора – для преобразования постоянного тока в переменный.

Коллекторы бывают двух видов: вакуумные и плоские.

Вакуумные коллекторы состоят из полых стеклянных трубок, внутри которых расположены трубки меньшего диаметра, содержащие поглотитель энергии. Меньшие трубки соединены с теплоносителем. В свободном пространстве между ними находится вакуум, который сохраняет тепло.

Принцип работы солнечного коллектора

Плоские коллекторы состоят из рамы и армированного стекла с фотонопоглощающим слоем. Слой поглотителя подключен к трубкам с теплоносителем.

Обе эти системы состоят из контура для теплообмена и теплового аккумулятора (бак для жидкости).

Из бака вода поступает в отопительную систему при помощи насоса. Во избежание потерь тепла, бак должен быть хорошо утеплен.

Располагаться такие установки должны на южном скате кровли. Угол наклона должен быть 30–45 градусов. Если расположение дома или конструкция крыши не позволяют установить панели гелиосистемы на кровле, то можно установить их на специальных укрепленных каркасах или на стойках, закрепленных в стену.

Количество солнечной энергии, выделяемой в разное время года, сильно отличается. Величину коэффициента инсоляции для места вашего проживания можно найти по карте солнечной активности. Зная коэффициент инсоляции, вы сможете посчитать необходимое вам количество модулей.

Например, вы потребляете энергии 8 кВт/ч, инсоляция в среднем 2 кВт/ч. Мощность солнечной панели – 250 Вт (0,25 кВт). Произведем расчеты: 8 / 2 / 0,25 = 16 штук – именно такое количество панелей вам понадобится.

Выбор гелиосистемы, цена и установка

Выбирая солнечные батареи для отопления дома, обратите внимание на их основные характеристики: мощность, вес, габариты, наличие или отсутствие в вашем доме места для установки накопительного бака (в коллекторной системе).

При установке батарей на крыше необходимо учесть следующие моменты:

  1. Определите заранее, выдержит ли ваша кровля дополнительную нагрузку (в случае, если установить нужно более двух элементов).
  2. Панели должны надежно фиксироваться минимум в четырех точках и только в специально предназначенных для этого отверстиях.
  3. Нельзя устанавливать батареи плотно прижав их к кровле – необходим зазор в 7–15 см для проветривания.

Покупая фотоэлектрические модули – делайте ставку на проверенных производителей. Их изделия отличаются большим сроком службы и более высокой ценой, но экономия в этом случае будет неуместной.

Например, вакуумная гелиосистема для отопления, состоящая из одного коллектора, аккумуляторного бака, объемом в 300 литров и циркуляционного насоса, стоит 120.000 рублей. Есть системы с большим объемом бака и количеством панелей, но с ценой в два раза выше. Покупка необходимых элементов по отдельности в общей сумме выйдет дороже.

Если говорить о цене одного солнечного коллектора, то батареи с большим сроком службы и хорошей мощностью стоят в среднем 22 000 рублей за единицу.

Окончательные цены на монтаж гелиосистемы компания, производящая установку, сможет озвучить только после выезда к вам. Приблизительная стоимость установки одной батареи составляет 2 500 рублей.

Важно

Установка гелиосистемы – разумный выбор. Вы ощутите все преимущества автономного отопления, а ваши первоначальные вложения окупятся через несколько лет.

Также смотрите видео о солнечных коллекторах для нагрева воды и отопления дома:

Кипение воды в плоском солнечном коллекторе зимой:

Источник: https://klimatlab.com/otoplenie/alt_energiya/solnechnye-batarei-dlya-doma.html

Как правильно выбрать солнечные батареи для отопления дома – Жми!

Проблема нехватки энергоносителей – один из глобальных вопросов в современном мире. Это связано с огромными темпами роста промышленности, несовершенной политикой расходования традиционных источников энергии.

Ясно одно – еще немного и природные запасы подойдут к концу. Поэтому актуальным является вопрос о поиске альтернативной формы энергии, которая применима в быту, в том числе способна обогревать дома.

Одним из самых популярных источников другой энергии является Солнце. Солнечные батареи, различные конструкции солнечных модулей все чаще применяют как источник тепла для обогрева помещений.

Принцип работы

Принцип работы солнечной батареи. (Для увеличения нажмите)

Принцип работы солнечной батареи достаточно простой. Это преобразование энергии солнца в электрическую энергию. Фоторецепторы, находящиеся на пластине, поглощают солнечный свет, который вызывает микроразряд на поверхности пластины.

Сила одного такого микроразряда достаточно мала, но множество фоторецепторов, находящихся на площади батареи способны вырабатывать и аккумулировать необходимое количество электроэнергии для нужд человека.

Солнечные батареи можно установить на крышах:

Условие размещения конструкции – это плоская крыша или другая плоскость большой площади.

Совет специалистов: модули солнечных коллекторов размещаются по направлению к солнцу. Поэтому важно при монтаже установить модуль с южной или юго-восточной стороны.

Применение в домашнем хозяйстве

Экономные и безопасные солнечные батареи – это решение проблемы электрификации не только для тех местностей, где не проведено электричество.

Все чаще люди устанавливают солнечные коллекторы для обогрева своих домов и других нужд своего хозяйства:

Как правило, батарея полностью обеспечивает потребности в электрической энергии днем. Аккумуляция позволяет сохранить большую часть энергии для потребления ее в темное время суток или в ненастную погоду.

Что интересно, в развитых странах существуют государственные программы, обязывающие энергетические кампании выкупать излишки солнечной энергии у тех граждан, которые до конца ее не израсходовали.

Таким образом, поощряется установка и использование бесперебойного и чистого источника энергии для повседневных нужд людей.

Виды СБ

Плоский солнечный коллектор

Перед тем как установить солнечную батарею для обогрева помещения, нужно выбрать соответствующую конструкцию.

Выделяют три главных вида установок отопления на солнечной энергии:

  1. Плоский коллектор. Самый известный вид солнечной батареи. Он выполнен в виде плоского короба, который покрыт стеклом. Короб имеет прослойку, поглощающую тепло. К этой прослойке подключены трубки, которые и проводят тепло в систему отопления дома.
  2. Вакуумный коллектор. Состоит из ряда пустых стеклянных трубок, которые содержат внутренние трубки, наполненные преобразователем энергии тепла. Между двумя трубками находится вакуум, который является теплоизолятором.
  3. Солнечный воздушный коллектор. Здесь роль проводника тепла выполняет воздух. Это плоская конструкция, нагревающая солнечной энергией воздух. Затем нагретый воздух поступает в помещение с помощью вентилятора.

Имейте в виду: КПД воздушного коллектора намного ниже, чем плоского и вакуумного.

Однако в условиях суровой зимы выработка солнечной энергии значительно меньше потребностей тепла для полноценного обогрева помещений.

Поэтому чаще всего устанавливают комбинированную систему отопления, когда солнечная энергия служит дополнительным источником и позволяет значительно сократить затраты на оплату коммунальных счетов.

Критерии подбора

Для правильного выбора следует внимательно изучить техническую информацию о модуле и сопоставить ее с теми условиями, в которых он будет применяться.

Следует обратить внимание на такие параметры:

  • устойчивость к природным воздействиям (осадкам, ветру, пыли);
  • реакция конструкции на перепад температуры;
  • прочность конструкции, ее стабильность;
  • КПД конструкции.

Если солнечная батарея будет установлена в местности, где климатические условия суровые и энергии для отопления требуется больше, то целесообразнее использовать батареи с такими параметрами:

Естественно, модули, обладающие такими показателями, будут стоить дороже некоторых аналогов. Дешевые модули оснащены хрупкими пластинами, чувствительными к низким температурам. Ламинированные фотоэлементы могут дать усадку, отслоится, а это приведет к разгерметизации и порче солнечной батареи.

Статью о правильной установке солнечных батарей читайте здесь.[/wpfmb]

Преимущества и недостатки

Система отопления солнечными лучами имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества:

  • финансовая экономия – за солнечные лучи платить не надо;
  • постоянное функционирование;
  • бесшумность;
  • экологическая безопасность для окружающей среды;
  • быстрая окупаемость дорогостоящего оборудования.

Недостатки:

  • низкий уровень КПД по сравнению с традиционными источниками тепла;
  • высокая цена.

Цена на солнечные батареи сегодня достаточно высокая, поэтому позволить себе установку такой конструкции может далеко не каждый. Но постоянный рост цен на природные источники тепла делает приобретение солнечных систем все более привлекательным.

Солнечные модули довольно быстро себя окупают и в дальнейшем убирают статью расходов на отопление, позволяя освободить средства на другие нужды.

Смотрите видео, в котором подробно рассказывают о солнечных коллекторах для отопления дома:

Источник: https://teplo.guru/eko/solnechnyie-batarei-dlya-otopleniya-doma.html

Ссылка на основную публикацию