Обустраиваем солнечное отопление или как соорудить самодельный коллектор

Установка домашней солнечной электростанции

Самое простое решение, которое сразу приходит на ум – обратиться в компанию, которая специализируется на продаже и установке солнечных генераторов. Такое решение имеет массу преимуществ – специалисты смогут подготовить индивидуальный проект, наиболее подходящий для конкретных условий эксплуатации, а на приобретенное и установленное оборудование будет выдана гарантия. Недостаток подобного решения – слишком высокая стоимость работ.

Впрочем, собрать домашнюю солнечную электростанцию можно и самостоятельно, но для этого потребуется немалый опыт, а также солидные затраты труда и времени. Кроме того, нужно будет разобраться в том, какие элементы нужны для обустройства системы, и как они взаимодействуют между собой.

Набор элементов для монтажа солнечного отопления выглядит следующим образом:

  • Комплект солнечных модулей;
  • Аккумуляторная батарея;
  • Контроллер заряда;
  • Инвертор;
  • Коммутация.

Аккумуляторы желательно подбирать так, чтобы у них были одинаковые характеристики. Хорошие аккумуляторы могут удерживать энергию около 3-4 дней, и этот параметр тоже нужно учитывать, как и тот факт, что в холодном помещении устройства разряжаются намного быстрее. Для суточного потребления в 2400 Вт-ч суммарная емкость батарей должна составлять не менее 1000 А-ч.

Инверторы, используемые для солнечных систем, имеют возможность синхронизировать фазу напряжения, в результате чего перевод 12 В в 220 В осуществляется без малейших задержек, поэтому электрические приборы не испытывают лишних нагрузок. Централизованные электросети таким качеством похвастать не могут, поэтому солнечные генераторы в этом плане гораздо удобнее и надежнее.

Использование солнечной энергии для отопления

Распространение системы солнечного отопления частного дома постоянно растет, так как это инновационная технология, использующая солнечную энергию. На сегодняшний день уже абсолютно каждый владелец частного или загородного дома может установить у себя такую систему. Заметим, что финансовые средства потребуется вложить только в приобретение оборудования, которое понадобится для того чтобы накапливать тепло, а вот сама энергия достанется вам бесплатно.


Отметим, что установленная система сможет прослужить вам более 25-ти лет, а окупится она примерно через 3 года, если эксплуатировать ее постоянно.

Отопление дома от солнца может быть двух типов:

  • На основе солнечных батарей.
  • На основе солнечных коллекторов.

Отопление с помощью солнечных батарей

Отопление с помощью солнечных коллекторов

Солнечное отопление обладает множеством преимуществ:

  • Существенно экономятся затраты на топливо.
  • Это полностью экологически безопасная система.
  • Простота использования.
  • На фотоэлементы цены падают, поэтому падает и стоимость оборудования и монтажа системы.

Среди недостатков можно отметить следующие:

  • Когда день пасмурный, энергии будет вырабатываться существенно меньше.
  • Оборудование и монтаж такой системы – дорогое удовольствие.
  • Бесперебойная работа такой системы требует к себе особенного внимания: точных расчетов и верной установки всех элементов.

Способы подключения к системе отопления

Поскольку устройства на солнечной энергии не могут обеспечить стабильное и круглосуточное снабжение энергией, необходима система устойчивая к этим недостаткам.

Для средней полосы России солнечные устройства не могут гарантировать стабильный приток энергии, поэтому используются как дополнительная система. Интегрирование в существующую систему отопления и горячего водоснабжения отличается для солнечного коллектора и солнечной батареи.

Схема подключении теплового коллектора

В зависимости от целей использования теплового коллектора применяются разные системы подключения. Вариантов может быть несколько:

  1. Летний вариант для горячего водоснабжения
  2. Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения

Летний вариант наиболее простой и может обходится даже без циркуляционного насоса, используя естественную циркуляцию воды.

Вода нагревается в солнечном коллекторе и за счет теплового расширения поступает в бак-аккумулятор или бойлер. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.

Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру циркулирует специальный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке

Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор.

Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.

Чтобы ночью коллектор не превратился в радиатор охлаждения необходимо прекращать циркуляцию воды принудительно

По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.


Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй — на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора. Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе.

В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.

Схема подключения солнечной батареи

Было бы заманчиво применить схожую схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.

При снижении мощности электрического тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети

С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.

Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.

Как подключить солнечную батарею

Прежде чем начать подключение солнечных батарей к отопительной системе, необходимо определиться с типом циркуляции теплоносителя по трубным магистралям:

  • Принудительная
  • Естественная

Наиболее востребованной считается система с принудительной циркуляцией. Ее обустройство обойдется дороже за счет приобретения дополнительного оборудования и автоматики. Однако многие владельцы собственных домов ставят превыше комфорт и практичность.

Клик для увеличения

Классическая схема подключения солнечной батареи к потребителю выглядит следующим образом:

  1. Вначале по всем правилам на крыше размещают закупленные солнечные элементы и соединяют их друг с другом
  2. В отведенном помещении необходимо установить контроллер, который будет следить, сколько энергии производится в данный момент
  3. За контроллером должны идти аккумуляторы, которые будут накапливать в себе лишнюю энергию и снабжать ею в тех ситуациях, когда солнечные модули не справляются со своей задачей
  4. За аккумуляторами устанавливается инвертор, который служит для преобразования электрической энергии к требуемым характеристикам
  5. За инвертором располагаются потребители, роль которых может выполнять электрический котел отопления, накопительные баки с Тэнами, обогреватели и прочие греющие установки

Если солнечная батарея подключается к водяному отоплению с принудительной циркуляцией, на выход коллектора, обратку и бак-накопитель устанавливают датчики температуры (термостаты), которые подсоединяются к автоматике. Последняя в свою очередь будет управлять работой всей системы, при определенных условиях включать или выключать ее.

Наиболее просто осуществляется подключение солнечных модулей к отоплению с естественной циркуляцией. Однако автоматизировать ее будет очень сложно. Необходимо придерживаться следующих правил:

  • Накопительный бак располагают выше уровня коллектора
  • Нижний вывод подключается к обратке
  • Верхний вывод подключается ко входу разогретого теплоносителя

Прочие нюансы подключения

Предусмотреть солнечные батареи для отопления дома необходимо на этапе проектирования или строительства дома, чтобы избежать лишних хлопот. Нужно придерживаться нескольких важных правил:

  1. Установка батарей должна вестись преимущественно на южной стороне. Перед модулями не должно располагаться деревьев или более высоких построек, которые будут преграждать путь свету или отбрасывать на них свою тень – это существенно снизит эффективность
  2. Необходимо убедиться, что стропильная система обладает достаточным запасом прочности. Она должна выдерживать не только закрепленные модули, но и снежный покров в зимний период, иначе может произойти обрушение кровли

  1. Оптимальный угол ската крыши – в интервале 30-45 градусов в зависимости от того, как высоко поднимается на протяжении суток солнце
  2. Чтобы увеличить эффективность отопительной системы или распараллелить несколько контуров, иногда ставят более одного накопительного коллектора
  3. К гелиосистемам рекомендуется подключать отопительные контуры с более низкой температурой циркулирующего теплоносителя (панельные змеевики, водяные теплые полы и т. д.)

В заключении

Решившись установить солнечные батареи для отопления дома, необходимо быть готовым к большим первоначальным затратам. Стоимость требуемого оборудования и проводимых работ обойдется от 30 тыс. и выше в зависимости от сложности отопительной системы, выбранных модулей и их количества.

Окупаемость также зависит от большого числа факторов. Если зимы холодные, солнечные и продолжительные, сэкономить затраченные средства удастся через 2-3 года при эксплуатационном сроке до 30 лет. Однако не стоит торопиться, узнав подробнее о других альтернативных методах отопления.

Отопление от солнца: за и против

Если говорить об использовании солнечной энергии для отопления, то нужно иметь в виду, что существуют два разных устройства для преобразования солнечной энергии:

  • Солнечные батареи. Они вырабатывают исключительно электрический ток. А вот его уже вы можете использовать для обеспечения работоспособности любого электрооборудования, в том числе и не работу отопительных приборов.
  • Солнечные коллекторы. Эти устройства нагревают жидкость (теплоноситель) и их можно напрямую подключать к системе отопления, а также с их помощью греть воду для бытовых нужд.


Оба варианта имеют свои особенности. Хотя сразу нужно сказать, какой бы из их вы ни выбрали, не спешите отказываться от той системы отопления, которая у вас есть. Солнце встает, конечно, каждое утро, но вот не всегда на ваши солнечные элементы будет попадать достаточно света. Самое разумное решение — сделать комбинированную систему. Когда энергии солнца достаточно, второй источник тепла работать не будет. Этим вы и обезопасите себя, и жить будете в комфортных условиях, и сэкономите.

Если желания или возможности ставить две системы нет, ваше солнечное отопление должно иметь, как минимум, двукратный запас по мощности. Тогда точно можно сказать, что тепло у вас будет в любом случае.

Достоинства использования солнечной энергии для отопления:

  • Безопасный и абсолютно «чистый» источник энергии.
  • Снижение затрат на отопление и ГВС.
  • Вы независимы от состояния экономики: солнце светит всегда, и в кризис, и в период расцвета.
  • Денег солнце за свою энергию не требует. Другое дело, что государство может обложить налогами владельцев гелиоустановок. Но пока такого не случилось — солнечная энергия бесплатна.

Недостатки:

  • Зависимость количества поступающего тепла от погоды и региона.
  • Для гарантированного отопления потребуется система, которая может работать параллельно с гелиосистемой отопления. Многие производители отопительного оборудования предусматривают такую возможность. В частности европейские производители настенных газовых котлов предусматривают совместную работу с солнечным отоплением (например, котлы Baxi). Даже если у вас установлено оборудование, у которого такой возможности нет, можно согласовать работу отопительной системы при помощи контролера.
  • Солидные финансовые вложения на стартовом.
  • Периодичное обслуживание: трубки и панели нужно очищать от налипшего мусора и мыть от пыли.
  • Некоторые из жидкостных солнечных коллекторов не могут работать при очень низких температурах. В преддверии сильных морозов жидкость приходится сливать. Но это касается не всех моделей и не всех жидкостей.

Теперь рассмотрим подробнее каждый из типов солнечных нагревательных элементов.

Что включает в себя солнечная система отопления?

Конечно, модификация, которую терпит гелио система отопления, зависит, прежде всего, от производителя. Кроме того, покупатель также может подбирать лишь те элементы, которые необходимы для создания качественного солнечного отопления. Впрочем, есть несколько обязательных элементов:

  • вакуумный солнечный коллектор;
  • насос, при помощи которого теплоноситель перемещается к накопительному баку;
  • контроллер. Это элемент управления, который следит за правильностью функционированием системы;
  • бак для горячей воды. В зависимости от того, какую именно площадь необходимо отапливать, его объем колеблется от 500 до 1000 литров воды;
  • доводчик пиковый. В зависимости от предпочтений, выбор можно остановить на электрическом ТЭНе, тепловом насосе или каком-либо другом источнике вспомогательного нагрева.

Состав солнечной системы отопления

Как и любая другая, солнечная система отопления может служить не только для отапливания жилья. Поскольку в некоторых регионах наблюдается довольно большое количество солнечных дней в году (до 280-290), это позволяет использовать данный тип отопления для создания в доме качественной системы подачи горячей воды, которая будет использоваться для бытовых нужд. Если учесть и этот фактор, то можно с уверенностью сказать, что такие солнечные конвекторы для отопления дома являются лидерами по экономичности, даже несмотря довольно высокую стоимость коллектора и дополнительного оборудования.

Однако следует учитывать необходимость их подключения еще до приобретения бака для воды – ведь, возможно, придется приобретать бак большей емкости, чем планировалось изначально.

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

  • Батарея (непосредственно коллектор) представляет собой радиатор, размещенный в утепленном коробе. Именно объем коллектора и протяженность труб, входящих в него и определяет тепловую мощность установки.
  • Накопительный бак предназначен для обеспечения запаса воды, предназначенной для обеспечения нужд отопления и горячего водоснабжения. В его нижнюю часть врезан трубопровод обратки из системы отопление (подается остывшая вода), а отбор горячей воды осуществляется из верхней части.
  • Аванкамера (расширительный бак) предназначена для обеспечения постоянного уровня воды в системе, благодаря ей предотвращается возможность завоздушивания магистралей и обеспечивается циркуляция теплоносителя.

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.

Отопление на солнечных батареях

В сущности, солнечные батареи представляют собой фотогенераторы электроэнергии. Как говорят нам законы физики, солнечный свет формирует постоянный ток, влияя на полупроводниковые элементы. А в цепях солнечной батареи появляется напряжение, которое затем подается на объекты. Специальный аккумулятор накапливает энергию, которую потом можно использовать в пасмурные дни.

Система отопления с применением солнечных батарей

Отопление частного дома солнечной энергией при помощи батарей лучше всего ставить на южную сторону крыши, а угол крыши должен быть не менее 30 градусов. Специалисты рекомендуют учесть также наличие дополнительных помех – к примеру, если рядом стоят сооружения или деревья, которые впоследствии могут помешать функционированию системы. Поток лучей солнца должен идти из учета: 1000 кВт/ч на 1 кв.м за год. Солнечная энергия в таком расчете, которую вы получите, будет равняться использованию 100 литров газа.

Солнечная батарея состоит из следующих элементов:

  • Прозрачная верхняя панель, внутри нее будут циркулировать вода или воздух, сделанная из стекла или пластмассы.
  • Металлическая зачерненная поверхность, поглощающая теплоэнергию солнца.
  • Водяной бак или специальный накопительный резервуар, куда идет нагретая жидкость или газ, после чего они поступают в батареи.

Солнечная батарея в разрезе

В солнечные системы отопления частного дома входят такие элементы:

  • Обыкновенный преобразователь.
  • Преобразователь постоянного в переменный ток.
  • Датчик, который регулирует уровень зарядки и разрядки батареи.
  • Аккумулятор.
  • Система отбора мощности.

Солнечное отопление загородного дома на батареях применяется, в основном, для того чтобы получить электричество. Поэтому такие батареи будет лучше всего установить там, где используется электрическое отопление, электрообогреватели или теплый пол. Когда вы оборудуете отопление солнечными батареями большой мощности, можно будет снабдить свой дом горячей водой.

Солнечные батареи приобрели большую популярность в мире

Что касается эффективности такой системы, как отопление дома солнечной энергией от батарей, то этот показатель зависит от множества факторов, основной из которых – это поступающая солнечная энергия. Если ваше жилье располагается в северной широте, то лучше всего использовать совмещенные виды отопления, где солнечная энергия будет лишь дополнением. Это же касается и тех местностей, где наблюдается частая пасмурная погода, так как в такое время мощность батарей будет очень маленькой.


С этим читают