- Солнечные батареи для отопления дома
- Плюсы отопления на солнечных батареях и минусы
- Классификация системы отопления дома по типу используемого нагревательного оборудования
- Принцип работы солнечной электростанции в домашних условиях
- Видео описание
- Как солнечная энергия используется для получения тепла
- Популярные производители солнечных батарей
- Этапы монтажа батарей
- Как итог – перспективы развития солнечных технологий
- Как выбрать?
- Солнечный коллектор — устройство и принцип работы
- Реально ли смонтировать солнечный коллектор самостоятельно?
- Геотермальная установка
- Особенности оборудования
- Достоинства использования тепла земли
- Электричество — достойная замена газу ввиду его отсутствия
- Виды отопительных систем
- Водяные системы отопления
- Воздушные системы отопления
Солнечные батареи для отопления дома
Плюсы отопления на солнечных батареях и минусы
Многие считают, что солнечные батареи доступны только состоятельной части населения. Но это не так, средний класс также может позволить воспользоваться солнечной панелью. Так при одноразовом вложении в покупку можно экономить на электроэнергии последующие 25 лет. На эффективность работы оборудования влияет климат, но даже в зимой можно использовать панель.
Плюсы установки солнечных батарей:
- Солнце как источник энергии можно найти в любой точке земли. Это бесплатный и неисчерпаемый источник энергии.
- Конструкция полностью автономна. Человеческий фактор на работу панели не влияет, только солнечная энергия.
- Цена на батареи снижается, а их качество повышается.
- Солнечная энергия – абсолютно бесплатный источник энергии.
- Можно самостоятельно определять количество потребляемой энергии.
Но сама покупка батареи и всех ее составных элементов требует значительных финансовых вложений. Также выделяют и другие недостатки солнечных модулей. Использовать прибор в зимнее время и при большой облачности достаточно трудно. Поверхность панели должна быть открытой, а для эффективной работы потребуется солнце.
Стоимость батарей можно смело относить к недостаткам. Также минусом считается низкий КПД при облачной погоде. Чтобы применять получаемую энергию на практике потребуется приобрести комплект специального оборудования: аккумуляторы, инверторы. Потребуется подождать, прежде чем прибор окупит себя. Потребуется очищать панели от пыли, грязи, снега.
Классификация системы отопления дома по типу используемого нагревательного оборудования
Более приемлемыми и традиционными для отечественного потребителя являются те отопительные системы, которые работают от котла. Существуют варианты, когда отопительная система не является централизованной, а каждый ее компонент (радиатор или конвектор) выступает автономным нагревательным прибором.
Самыми популярными обогревательными приборами являются газовые котлы. Их преимущества – доступность и низкая стоимость энергоносителя, широкий диапазон мощностей котла, его многофункциональность (прибор работает не только на обогрев дома, но и на приготовление горячей воды).
Важно! Существуют модели нагревательных приборов, которые характеризуются высоким КПД и низким потреблением газа. Любой газовый котел имеет встроенную систему контроля над безопасностью работы
Недостатки – обязательное наличие магистрального газа (в некоторых регионов трубопровод не проложен), высокая стоимость подключения котла и составление проекта, сложность в получении разрешения на эксплуатацию газового оборудования.
С экологической точки зрения котлы на твердом топливе самые безопасны.
Второй вариант – котлы, работающие на твердом топливе. В качестве топлива выступают дрова, торф, древесный и каменный уголь, сырье вторичной переработки – прессованные опилки и др. Преимущества – полная безопасность с экологической точки зрения. Котлы, работающие на твердом топливе, часто это многофункциональные агрегаты, которые могут греть воду для бытового использования.
Недостатки – необходимость в постоянном контроле со стороны человека, постоянная и обязательная заготовка топлива, обустройство больших по объему котельных
Следующий вариант – жидкотопливные котлы. В качестве энергоносителя здесь выступает дизтопливо, продукты переработки нефти, отработанное масло, жидкое биотопливо. Преимущества – полностью автоматизированный принцип работы, высокий уровень безопасности. Жидкотопливные котлы остаются самыми экономически выгодными с точки зрения закупки топлива. Такие агрегаты при желании можно переориентировать на работу с другим видом топлива. Для этого достаточно заменить горелку.
Недостатки – высокая стоимость оборудования и необходимость в обустройстве большой котельной.
Принцип работы солнечной электростанции в домашних условиях
Солнечная электростанция – это система состоящая из панелей, инвертора, аккумулятора и контроллера. Солнечная панель трансформирует лучистую энергию в электричество (как было сказано выше). Постоянный ток попадает в контроллер, который распределяет ток по потребителям (например, компьютер или освещение). Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный и обеспечивает работу большинства электрических бытовых приборов. В аккумуляторе накапливается энергия, которая можно расходовать в темное время суток.
Наглядный пример расчетов, показывающий, сколько панелей нужно для обеспечения автономного энергоснабжения, смотрите в этом видеоролике:
Как солнечная энергия используется для получения тепла
Гелиосистемы применяются для нагревания воды и отопления жилища. Они могут давать тепло (по желанию владельца) даже тогда, когда отопительный сезон закончится, и обеспечивать дом горячей водой бесплатно. Простейшее устройство представляет собой металлические панели, которые устанавливают на крыше дома. Они аккумулируют энергию и согревают воду, которая циркулирует по скрытым под ними трубам. Функционирование всех гелиосистем основано на этом принципе, несмотря на то, что конструктивно они могут отличаться друг от друга.
Солнечные коллекторы состоят из:
По типу конструкции различают плоские и вакуумные коллекторы. У первых дно покрыто теплоизоляционным материалом, а жидкость циркулирует по стеклянным трубам. Вакуумные коллекторы отличаются большой эффективностью, потому что теплопотери в них сведены к минимуму. Этот тип коллектора обеспечивает не только отопление солнечными батареями частного дома – его удобно использовать для систем горячего водоснабжения и подогрева бассейнов.
Популярные производители солнечных батарей
Чаще всего на прилавках встречается продукция компаний Yingli Green Energy и Suntech Power Ко. Также популярностью пользуются панели HiminSolar (Китай). Их солнечные батареи производят электроэнергию даже в дождливую погоду.
Производство солнечных батарей налажено и у отечественного производителя. Этим занимаются такие компании:
По стоимости всегда можно найти подходящий вариант. Например в Москве на солнечные батареи для дома стоимость будет варьироваться от 21 000 до 2 000 000 руб. Стоимость зависит от комплектации и мощности устройств.
Этапы монтажа батарей
- Для установки панелей выбирается самое освещенное место – чаще всего это крыши и стены зданий. Чтобы устройство функционировало максимально эффективно, панели монтируются под определенным углом к горизонту. Учитывается также уровень затемненности территории: окружающие предметы, которые могут создавать тень (постройки, деревья и т. п.)
- Устанавливаются панели при помощи специальных крепежных систем.
- Затем модули соединяются с аккумулятором, контроллером и инвертором, и производится наладка всей системы.
Для монтажа системы всегда разрабатывается персональный проект, который учитывает все особенности ситуации: как будет выполняться установка солнечных батарей на крыше дома, цена и сроки. В зависимости от вида и объема работ, все проекты рассчитываются в индивидуальном порядке. Клиент принимает работу и получает на нее гарантию.
Как итог – перспективы развития солнечных технологий
Если на Земле максимально эффективной работе солнечных батарей мешает воздух, который в известной мере рассеивает излучение Солнца, то в космосе такой проблемы не существует. Учеными ведется разработка проектов гигантских орбитальных спутников с солнечными батареями, которые будут работать 24 часа в сутки. От них энергия будет передаваться на наземные приемные устройства. Но это дело будущего, а для уже существующих батарей усилия направлены на повышение энергоэффективности и уменьшение размеров устройств.
Установка гелиосистемы на собственном участке обойдется в приличную сумму. Перед тем как приступать к установке солнечной батареи, необходимо определиться с требующейся мощностью для всех приборов. И в первую очередь необходимо вычислить оптимальную пиковую нагрузку в киловаттах и рациональное условно среднее потребление энергии в киловатт/часах для обеспечения нужд дома или участка.
Для рационального использования солнечного электричества необходимо определить:
Все эти данные необходимы для комплектации и стабильной последующей работы солнечной батареи. Полученная информация позволит подобрать более подходящие параметры аккумуляторного блока – дорогостоящего элемента солнечной системы.
Для проведения всех расчетов понадобится лист в клетку или, если вы предпочитаете работать на компьютере, то удобнее всего будет использовать файл Excel. Подготовьте шаблон таблицы с 29-ю колонками.
Укажите названия граф по порядку.
После заполнения последней колонки определяется среднесуточное потребления. Для этого все данные в последней колонке суммируют. Но в данном расчете не учитывается потребление всей системы гелиоколлектора. Для вычисления этих данных необходимо учитывать вспомогательный коэффициент при итоговых расчетах.
Такой тщательный и кропотливый подсчет позволит получить развернутую спецификацию энергопотребителей с учетом часовых нагрузок. Поскольку солнечная энергия очень дорогая, ее расход необходимо минимизировать и рационально использовать для питания всех приборов. К примеру, если гелиоколлектор будет использоваться в качестве резервного питания дома, то полученные данные позволят исключить энергоемкие приборы от сети до окончательного восстановления основного электроснабжения.
Для постоянного снабжения дома энергией от солнечной батареи при расчетах часовые нагрузки выдвигаются вперед. Потребление электроэнергии необходимо настроить таким образом, чтобы исключить аварийные ситуации при работе системы и выровнять максимальные нагрузки.
На данном графике наглядно показано, как рационально использовать энергию солнца в доме. Первоначальный график показывает, что нагрузка распределялась в течение суток хаотично: среднесуточная почасовая составляла 750 Вт, а показатель потребления – 18 кВт в час. После точных расчетов и грамотного планирования удалось снизить показатель суточного потребления до 12 кВт/час, а среднесуточную почасовую нагрузку до 500 Вт. Данный вариант распределения энергии также подходит и для резервного питания.
Солнечный коллектор — устройство и принцип работы
Устройство данного типа может эффективно применяться для обеспечения горячего водоснабжения и отопления дома. Целесообразно монтировать панели солнечные для отопления в регионах с высоким количеством ясных дней.
При этом стоит учитывать тот факт, что при экстремально низких температурах теплоноситель может замерзнуть из-за нехватки мощности коллектора, поэтому необходимо предусмотреть возможность слива воды или применять незамерзающие технические жидкости (масло и другое).
Принцип действия солнечного коллектора достаточно прост. Под воздействием энергии солнечного света происходит нагрев теплоносителя в батарее коллектора. Разность плотности холодной и горячей воды (или другого теплоносителя) обеспечивает его естественную циркуляцию в системе, в большинстве случаев установка насоса для создания подпора не требуется.
Сделать солнечный коллектор самостоятельно несложно, основными узлами установки считаются:
Принцип работы солнечного коллектора
Помимо этих элементов солнечное отопление частного дома включает в себя систему трубопроводов, запорную арматуру для регулировки потоков, слива теплоносителя, отопительные приборы.
Реально ли смонтировать солнечный коллектор самостоятельно?
Панель солнечного коллектора представляет собой систему соединенных между собой труб, помещенную в утепленный короб. Для изготовления панели можно применять трубы различного диаметра, при этом больший основные элементы соединяются между собой перемычками меньшего сечения (подобную конструкцию имеет отопительный регистр).
Солнечный коллектор своими руками
Устройство солнечного коллектора предполагает размещение теплообменного радиатора в утепленный короб. Для его монтажа могут применяться различные материалы (от фанеры и OSB до обычных досок), утепление можно выполнить пенопластом или минеральной ваты достаточной для региона толщины. Для увеличения эффективности установки внутренняя часть короба и сам радиатор красят черной краской, которая обеспечит увеличение поглощения солнечного света и позволит увеличить тепловую мощность установки.
Устанавливать панель коллектора необходимо с южной стороны строения, при этом угол наклона к горизонту должен составлять 30-45 градусов, это обеспечит более устойчивую циркуляцию теплоносителя.
Накопительный бак должен иметь объем, позволяющий обеспечить потребность всех потребителей. Обычно его емкость составляет 300-500 литров (если бак такого объема подобрать сложно, можно соединить между собой несколько отдельных емкостей). Необходимо предусмотреть мероприятия по утеплению этого устройства, это позволит снизить неэффективные потери тепловой энергии, что обеспечит более качественное отопление дома. По уровню расположения накопительный бак должен быть несколько выше, чем солнечная панель, минимальное расстояние между ними составляет 0,7-1 метр.
В верхней точке системы устанавливается аванкамера емкостью до 40-50 литров. Он оснащается краном поплавкового типа и дренажным трубопроводом. Эти элементы обеспечат подпитку системы из подключенного трубопровода холодного водоснабжения при снижении уровня теплоносителя.
Ее принцип работы схож с гидротермальным вариантом. Разница заключается в том, что используется тепло земли, а не воды.
Укладка внешнего контура может осуществляться как вертикально, так и горизонтально. Вертикальное расположение обусловлено рядом сложностей в процессе монтажа. Для труб необходимо бурить скважины на большую глубину. Но с горизонтальной укладкой связаны два отрицательных момента:
Забор тепла в обоих случаях осуществляется непосредственно из почвы поблизости частного строения. Отвечающий за перекачку теплоносителя геотермальный насос располагают в самом доме. Шахта с теплообменником должна располагаться в непосредственной близости к строению.
Достоинства использования тепла земли
Данная система имеет следующие преимущества:
Электричество — достойная замена газу ввиду его отсутствия
Экономное, эффективное отопление частного дома, дачи без газа в большей степени должно быть ориентировано на сохранении привычных бытовых условий. Уровень комфорта определяет выбор альтернативного способа отопления, к тому же сегодня технологии дают широкие возможности для маневра. Добиться экономии газа в холодное время года позволит наличие электричества. Недаром многие владельцы дачных домов и загородных коттеджей, ввиду отсутствия технических возможностей подключения к газовой магистрали, отдают предпочтение электрическим системам отопления.
В сравнении с другими устройствами обогрева, электронагревательные приборы имеют практически 100% КПД. Котел, работающий на электричестве прост в обслуживании, недорогой. Отпадает в данном случае необходимость оборудования вытяжки и дымохода
Электроэнергия на сегодняшний день остается самой доступной альтернативой газовому отоплению, если брать во внимание эффективность и удобство обслуживания
Помимо установки в доме электрического котла для водяной системы отопления, активно используются для обогрева жилых строений небольшой площади конвекторы, тепловые пушки и инфракрасные излучатели. Модным явлением сегодня становится оборудование теплых полов в частном доме. Технология достаточно новая, однако, уже успевшая доказать свою эффективность. Разнообразие предлагаемых источников тепла дают вам возможность сделать выбор, чем лучше отапливать дом.
В том случае, если теплый пол для вас является основным источником обогрева жилых помещений, мощность оборудования должна составлять 150-180 Вт на один м 2 жилой площади. Теплые полы должны иметь площадь не менее 70-80% от общей площади самого здания. В противном случае ожидаемый отопительный эффект будет мизерным.
При отоплении частного дома другими способами, можно добиться еще более высоких экономических показателей. Без газа экономный и бесперебойный источник тепловой энергии на своем участке можно получить, используя тепловой насос. Принцип работы оборудования построен на разнице температур, в глубине грунта и на поверхности. С помощью теплового насоса, который правда стоит немалые деньги, можно обеспечить себя практически вечным источником тепла в загородном доме. Эффективность данной системы подтверждается нехитрыми расчетами. Показателем успешной работы теплового насоса является коэффициент преобразования теплоты (СОР).
К примеру. При потреблении тепловым насосом 1 кВт электроэнергии, необходимой для обеспечения работы всей системы (Ртн), коэффициент преобразования теплоты (СОР) составляет 3.0, а значит:
Ртн х СОР = 3 кВт Рп энергии на выходе. Экономия и эффективность данного метода отопления более чем очевидна.
Однозначного ответа на вопрос, выгоднее отапливать частный дом газом или другими видами топлива, не существует. В каждом отдельном случае играет роль наличие самых разных факторов, среди которых не последнее место занимают экономические и технические возможности потребителя.
Взамен газа при отоплении можно использовать практически любое топливо. Другое дело, насколько вы сможете полноценно отопить собственный дом в холодное время, создать для себя комфортные условия проживания. Столкнувшись с подобной ситуацией — выбор за вами. Как сэкономить, сделать свои расходы на отопление оптимальными зависит от вас, от вашего отношения к самому факту экономии энергоносителей и технических возможностей.
Виды отопительных систем
Специалисты выделяють две системы отопления.
Специалисты по строительству в первую очередь классифицируют отопительные системы по типу используемого теплоносителя. Выделяют водяные и воздушные системы отопления домов. При использовании водяной системы тепло в дом доставляет вода, нагретая в специальных нагревательных элементах, например, в котельной. Вода, как правило, при помощи насосов, подается в систему радиаторов и таким образом отапливает дом. Воздушная система использует сеть вентиляционного оборудования, по которому нагретый воздух заполняет все помещение. Также в последнее время получают все большую популярность альтернативные источники тепла. К таковым причисляют солнечные батареи, биогазовое отопление и многое другое.
Водяные системы отопления
В основном водяные системы отопления работают от газовых котлов.
Водяные системы также делятся на несколько категорий по принципу использования разного отопительного оборудования. Существуют радиаторные системы, плинтусные системы и теплый водяной пол. Большинство водяных отопительных комплексов работают от газовых котлов. Более подробную информацию про газовые котлы вы можете найти тут. Они довольно экологичны, высокоэффективны, а самые современные модели обладают максимальными функциями автоматизации, что делает их безопасными и простыми в монтаже и эксплуатации. Кроме того, газовое отопление может использоваться в полностью автономных системах, независимых от городских коммуникаций, поэтому их часто применяют в загородных и частных домах. Недостатком газового котла можно назвать необходимость ручного контроля подачи топлива в нагревательный элемент.
Воздушные системы отопления
При использовании воздушных систем основным носителем тепла является нагретый воздух, который распространяется по помещению, вытесняя холодные массы. Центром такой системы является программируемый термостат, который позволяет установить необходимую температуру и создать уникальный микроклимат, необходимый для этой комнаты. Основное преимущество воздушной отопительной системы состоит в экономии энергии, поскольку здесь отсутствует промежуточный нагревательный элемент, как в водяной системе отопления. Таким образом, температуру воздуха намного легче регулировать и адекватно реагировать на изменения погоды за стенами дома. Кроме того, в теплое время эта система может работать как вентиляционная, насыщая помещение свежим воздухом.