цены на устройства и реализация системы своими руками
Солнечное отопление
Постоянный рост тарифов и ветхое состояние коммуникаций вынуждают владельцев частных домов активно искать альтернативные способы обогрева. Одним из мощных и неиссякаемых источников является Солнце, ежедневно поставляющее огромное количество киловатт бесплатной энергии. Необходимо установить соответствующее оборудование, и зависимость от поставщиков сетевых ресурсов останется в прошлом.
Солнечная энергия имеется всегда, хоть и зависит от погодных условий или времени суток. Для регионов, где климатические и погодные условия позволяют получать достаточное количество киловатт для обогрева, такой вариант становится оптимальным. Солнечное отопление предоставляет массу возможностей и преимуществ, о которых следует поговорить подробнее.
Устройство и принцип работы
Солнечное отопление частного дома — инновационная технология, о которой пока еще не все имеют четкое представление. Между тем, все возможности для установки и использования соответствующих комплексов имеются практически у любого домовладельца. Необходимость
Существует два варианта организации солнечного отопления:
- Солнечные батареи;
- Солнечные коллекторы.
Использование солнечных батарей — более затратный метод, требующий присутствия большого количества оборудования. Используются фотоэлектрические элементы, расположенные на открытой площадке под нужным углом для максимально перпендикулярного падения солнечных лучей. Они вырабатывают электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях, преобразуется в переменный ток со стандартными параметрами, после чего направляется на отопительные приборы.
Отопление от солнечных батарей в частном доме дает массу дополнительных возможностей. Такой способ имеет значительное преимущество —электрический ток, который вырабатывают солнечные батареи, можно использовать не только на обогрев дома, но и на питание любых приборов, на освещение или иные надобности.
Солнечные батареи для дома для отопления, стоимость которых довольно высока, могут оказаться невыгодны с финансовой точки зрения.
Солнечные коллекторы действуют по другому принципу. Они не вырабатывают, а получают от Солнца тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель в емкостях или трубках. В принципе, коллектором можно считать любую емкость с водой, выставленную на солнце, но имеются специальные конструкции, способные продемонстрировать наибольшую эффективность. Такой вариант системы значительно проще, дешевле и доступен для самостоятельного изготовления.
Полученное тепло сразу реализуется в повышении температуры теплоносителя, который аккумулируется в накопительной емкости, откуда распределяется по отопительным контурам дома. Оптимальным способом обогрева является использование низкотемпературных систем, таких как теплый пол. Они не нуждаются в сильном нагреве, что соответствует возможностям солнечных коллекторов. В ночное время расходуется теплоноситель, нагретый за день.
Для максимальной солнечных коллекторов эффективности необходимо качественно утеплять накопительную емкость.
Преимущества
Основное преимущество состоит в том, что Солнце — постоянный и неиссякаемый источник, стабильный и полностью предсказуемый. В отличие от ветрогенераторов, которые могут простаивать неделями, солнечная энергия подается в заранее известные временные интервалы. Единственным
Кроме того, нельзя забывать, что солнечная энергия достается совершенно бесплатно. Если при отоплении дома газовыми или электрическими котлами надо приобретать само оборудование и потом постоянно оплачивать энергию или топливо, то солнечная энергия не оплачивается, что значительно изменяет уровень рентабельности аппаратуры и всей системы в целом.
Однако, не следует забывать, что солнечное отопление частного дома, цена и трудозатраты на монтаж которого нередко становятся основной проблемой, выгодно только в регионах с подходящими климатическими и погодными условиями
.
Дополнительным преимуществом является высокая ремонтопригодность системы и возможность наращивания ее производительности. В данном вопросе никаких ограничений нет — сколько установлено панелей или коллекторов, столько энергии и будет получено. Если установленный комплект оказался неспособен к эффективному обогреву дома, его всегда можно усилить добавлением нужного количества оборудования. Это удобно при необходимости перестроить или расширить дом, сделать пристройку и т.д. Необходимости покупать новую систему полностью это не возникает.
Виды отопления
Фотоэлектрические элементы не работают исключительно на обогрев, который является частным случаем их использования, тогда как солнечные коллекторы служат только источниками питания отопительных контуров. Поэтому рассмотрим именно коллекторы, обеспечивающие отопление на солнечных батареях, цена которого значительно ниже, чем у фотоэлектрических элементов.
Существует несколько конструкций солнечных коллекторов:
- открытые;
- трубчатые;
- плоские коллекторы.
Эти конструкции обладают разными возможностями и применяются для решения задач, соответствующих их эффективности. Рассмотрим их внимательнее:
Открытые солнечные коллекторы
Открытые конструкции являются наиболее простыми и даже примитивными. Они представляют собой емкости, обычно черные узкие продолговатые пластиковые лотки, наполненные водой. Они ничем не накрыты, вода находится на открытом воздухе (отсюда и название).
Такие конструкции имеют массу недостатков:
- возможность давать положительный эффект только при плюсовых температурах;
- необходим относительно небольшой перепад температур в коллекторе и внешней среде;
- долговечность таких установок низка — как правило, один сезон;
- как следствие вышесказанному — крайне низкий КПД.
Для решения серьезных задач подобные установки использовать невозможно, поэтому они применяются для подогрева воды в открытых или передвижных бассейнах, летнем душе и т.п. однако, есть и достоинства — подобные устройства очень просты. Обогреватель от солнечной батареи легко может быть изготовлен самостоятельно, а в регионах с подходящими климатическими условиями его возможности заметно расширяются.
Трубчатые коллекторные разновидности
Трубчатые вакуумные коллекторы относятся к более серьезным устройствам, способным обогревать жилье или иные помещения. Они состоят из следующих элементов:
- корпус, покрытый черной краской и имеющий форму плоского ящика;
- распределитель (или, как его иногда называют, manifold, манифольд) — трубка с несколькими присоединительными патрубкам по бокам;
- вакуумные трубки, изготовленные из стекла.
Эффективность устройства обеспечивает наличие вакуума, теплопроводность которого практически отсутствует и позволяет исключить потери.
Существует несколько видов трубчатых коллекторов, различающихся по конструкции распределителя и трубок:
- Коаксиальные трубки прямого нагрева. Подготовка теплоносителя происходит при непосредственном контакте с поглощающей поверхностью
- Система heat-pipe. Трубки соединяются с распределителем через специальные гнезда и отдают через них нагретый теплоноситель. Конструкция удобна из-за высокой ремонтопригодности.
- Система U-type. Трубки имеют двойную длину и согнуты пополам. Начало соединено с одним распределителем, а конец — с другим. Такая схема позволяет увеличить время контакта с солнечным теплом, за счет чего повышается эффективность нагрева.
- Перьевые системы. Представляют собой модификацию системы heat-pipe, накрытую прозрачной пластиной с вакуумом под ней. Дают повышенную эффективность, но имеют высокую цену и низкую ремонтопригодность.
Монтаж трубчатых коллекторов, как правило, производят на кровлю дома.
Плоские закрытые системы
Солнечное отопление дома с помощью плоских систем позволяет получить высокую эффективность при относительно низких затратах. Конструкция базируется на специальной утепленной металлической пластине с поглощающим покрытием, которая называется адсорбер. На пластину зигзагами напаяна трубка с теплоносителем. Лицевая сторона накрыта прозрачной крышкой, из-под которой выкачан воздух. Солнечный обогреватель такого типа способен работать даже при отрицательных температурах. Это позволяет обеспечивать отопление дома солнечными батареями зимой, отзывы пользователей позволяют делать достаточно оптимистичные прогнозы о будущем такого способа обогрева.
Существуют более простые виды плоских коллекторов, где не имеется вакуума. Они менее эффективны, но стоимость и ремонтопригодность значительно выше. Отопление на солнечных батареях плоского типа безвакуумной конструкции обойдется значительно дешевле, а возможность восстановления панелей увеличивает срок их службы.
Выбор солнечного коллектора и его монтаж
Перед домовладельцем, решившим создать солнечное отопление частного дома своими руками, встает задача выбрать наиболее подходящий тип коллектора. Этот вопрос достаточно сложен, но разобраться в нем необходимо.
Открытые коллекторы не подойдут из-за низких возможностей, поэтому о них нет смысла говорить. Обычно выбор производится между трубчатыми и плоскими видами. Первым и самым значимым критерием выбора обычно становится соотношение цены и качества изделий.
Такой подход оправдан, но нельзя не учитывать ремонтопригодность. Так, вакуумные трубки можно менять далеко не во всех видах коллекторов, что делает выбор рискованным. При выходе из строя одной из них у некоторых видов коллекторов придется менять всю панель, что потребует расходов. Вообще, все вакуумные устройства — довольно рискованное приобретение, так как любое механическое воздействие грозит потерей источника тепловой энергии.
Выбрав оптимальный вариант, приступают к монтажу. Для него надо выбрать подходящую площадку, расположенную неподалеку от дома. Это важно, поскольку транспортировка теплоносителя на большие расстояния потребует качественного утепления и установки циркуляционного насоса. Обычно коллекторы устанавливают на крышу, чтобы получить возможность циркуляции самотеком. Единственной проблемой становится расположение скатов относительно положения солнца на небе — иногда приходится устанавливать трекинг-систему для поворота панелей. Это дорого и требует использования гибких трубок, но эффект в результате получается значительно выше.
Схемы подключения к системе отопления
Солнечное отопление своими руками необходимо окончательно реализовать, подключив его к отопительной системе. Оптимальным способом станет использование теплого пола, температура теплоносителя для которого не превышает 55 градусов. Рассмотрим схемы подключения, обеспечивающие обогрев дома солнечной энергией:
С водяным коллектором
Водяные коллекторы непосредственно подключаются к отопительному контуру дома. Существует два варианта присоединения: летний и зимний.
Летний вариант, как правило, используется для подачи нагретой воды в душ или для иных надобностей, поскольку обогрев дома летом не нужен. Схема самая простая — коллектор устанавливается на открытой площадке, вода, нагреваясь, поднимается в накопительный бак, установленный уровнем выше. По мере разбора, емкость пустеет, поэтому в нее постоянно подается подпитка, поступающая в коллектор и получающая в нем тепловую энергию. Этот способ несложен и может быть без проблем реализован своими руками.
Зимний вариант сложнее. Коллектор, установленный на открытой площадке, подает нагретый теплоноситель (рекомендуется использовать антифриз) в змеевик теплообменника. Он представляет собой вертикально установленную емкость со змеевиком внутри. Возникает две петли — в одной циркулирует антифриз (по кругу коллектор-теплообменник), в другой циркулирует теплоноситель (из теплообменника в отопительный контур и обратно). Циркуляцию антифриза необходимо обеспечить с помощью циркуляционного насоса, иначе система работать не будет. Циркуляцию теплоносителя можно организовать как естественным способом, так и принудительно, с помощью насоса. Оптимальный вариант отопительного контура — система теплого пола, позволяющая получить максимальный эффект как в дневное, так и в ночное время суток.
С солнечной батареей
Отопление от солнца своими руками, созданное на базе солнечных батарей, осуществляется путем установки электрического нагревателя. В данном случае фотоэлектрические элементы лишь обеспечивают питание ТЭНов, установленных в электробойлере, не имея непосредственного отношения к отопительному контуру.
Система отопления и солнечные батареи со всем комплексом аппаратуры монтируются отдельно. Способ соединения выбирается произвольно, исходя из особенностей обеих систем. Подключение бойлера, насоса и прочих устройств выполняется обычным способом, никаких специфических требование не имеется.
Советы по эксплуатации
- Эксплуатация системы солнечного отопления производится в соответствии с конструкцией коллекторов, их количеством и прочими особенностями.
- Основной задачей для владельца становится поддержание чистоты, своевременное удаление пыли и прочих загрязнений. Это позволяет обеспечить максимальный прием тепловой энергии, повысить эффективность всей системы в целом.
- Необходимо качественно утеплить все соединительные трубопроводы и накопительную емкость, исключая теплопотери.
- Рекомендуется всегда держать в запасе одну-две панели, чтобы в случае механического разрушения можно было оперативно произвести замену. Соблюдение этих несложных рекомендаций позволит повысить эффективность системы и обеспечить комфорт и уют в доме.
Рекомендуемое оборудование
energo.house
энергия для обогрева от солнца, отопление частного дома с помощью солнечных батарей своими руками
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. 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.
Разработка решений по сбору, аккумулированию и применению энергии солнечных лучей довольно быстро прогрессирует. Однако в этой области есть много положительных и отрицательных сторон.
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.
Кроме этого необходимо постоянно следить за чистотой панелей, чтобы не снижать коэффициент полезного действия. Также следует учесть, что амортизация оборудования, работа циркуляционного насоса и управляющей электроники требует постоянных расходов.
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.
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.
Наибольшей эффективностью характеризуются системы прямоточного типа, так как в них непосредственно нагревается теплоноситель.
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.
Что касается высокой стоимости, то здесь следует отметить, что трубчатые коллекторы окупаются за достаточно короткое время.
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.
Под апертурной площадью следует понимать рабочую площадь коллектора. Системы плоского типа характеризуются максимальными значениями этого показателя. Апертурная площадь соответствует площади абсорбирующего слоя.
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.
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.
Получение универсального вида энергии для отопления дома от солнца делает солнечные батареи более выгодными, но не стоит забывать о меньшей эффективности этой системы. Также следует учесть, что солнечный коллектор не может накапливать энергию, как это делают солнечные батареи.
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.
teplospec.com
Солнечные батареи для отопления частного дома, схема, преимущества
Благодаря современным технологиям каждый из нас имеет возможность твердо идти в ногу со временем. Наиболее значимое достижение научного мира – это извлечение энергии из некоторых природных феноменов. Современный человек давно уже научился использовать энергию таких стихий, как ветер и вода. Сегодня настало время для получения энергии от солнечного тепла. Солнечная энергия является неиссякаемым источником, поэтому грех ее не использовать на благо всего человечества. Солнечные батареи для отопления дома приобретают все большую популярность среди владельцев частных и загородных домов.
Отопление частного дома солнечными батареями
Что представляют собой солнечные батареи?
Уже давно датируется тот день, когда были изобретены устройства, которые могут заряжаться от света. Еще в 90-х годах человечество ознакомилась с такими изобретениями, как батарейки для часов, калькуляторов и других мелких устройств. Ученые из других стран научились использовать энергию солнечных лучей несколько раньше, чем наши отечественные исследователи. Некоторый опыт есть и у наших специалистов, поэтому сейчас необходимо только заняться усовершенствованием некоторых достижений и результатов.
Строение солнечной батареи
Удачным достижением можно назвать использование солнечных лучей для организации отопительной системы частного или загородного дома. Солнечная система отопления входит в категорию альтернативных, особенно в тех странах, где солнце светит более 20 дней в месяц. Стандартные системы отопления дорогостоящие не только в плане организации, но и в плане коммунальных тарифов. Альтернативные отопительные системы помогут избавиться от зависимости коммунальных контор.
Преимущества отопительной системы на солнечных батареях
Можно отметить несколько достоинств солнечных батарей для отопления дома:
- Круглый год ваш дом обеспечен необходимым теплом. Также можно регулировать температурный режим в доме по своему усмотрению.
- Тотальная независимость от жилищно-комунальных служб. Теперь вам не придется платить огромные счета за отопление.
- Солнечная энергия – это такой запас, который можно использовать на различные нужды бытового характера.
- У таких батарей очень хороший эксплуатационный срок. Они редко выходят из строя, поэтому не придется беспокоиться о том, что необходим ремонт или замена некоторых компонентов.
Есть некоторые нюансы, на которые стоит обратить внимание перед тем, как остановить свой выбор на данной системе. Ведь такая система может подойти не для всех. Во многом качество такой отопительной системы зависит от географии проживания. Если вы проживаете в таком регионе, где солнце светит далеко не каждый день, то такие системы будут неэффективными. Еще одним недостатком данной системы является то, что солнечные батареи стоят недешево. Правда, не стоит забывать о том, что такая система со временем себя полностью окупит.
Продолжительность солнечного сияния на территории России
Для того чтобы снабдить дом необходимым количеством тепла, потребуется от 15 до 20 кв. метров площади солнечных батарей. Один квадратный метр выделяет в среднем до 120Вт.
Рекомендуем к прочтению:
Для того чтобы получать около 500кВт тепла в месяц, нужно чтобы в месяце было около 20 солнечных дней.
Обязательным условием является установка солнечных батарей на южную сторону крыши, так как на нее распространяется больше всего тепла. Для того чтобы отопление от солнечных батарей было максимально эффективным, угол наклона крыши должен составлять около 45 градусов. Желательно, чтобы возле дома не росли высокие деревья и не находились другие предметы, которые могут создавать тень. Стропильная система дома должна обладать необходимой прочностью и надежностью. Так как солнечные батареи не совсем легкие, нужно позаботиться о том, чтобы они не нанесли вред зданию и не спровоцировали разрушительные процессы. Вероятность обрушения возрастает зимой, так как в это время на крыше, помимо тяжелых батарей, будет накапливаться снег.
Солнечные батареи как правило размешают на крыше дома
Несмотря на то, что солнечные батареи стоят довольно дорого, они все больше набирают популярность. Их используют даже там, где климат не слишком жаркий. Такую систему можно использовать и в качестве дополнительного отопления дома. Наиболее эффективны такие системы в летние месяцы, когда солнце светит почти каждый день. Однако не стоит забывать о том, что дом необходимо отапливать преимущественно в зимние месяцы.
Типы солнечных батарей, а также их комплектации
Батареи можно разделить на два основных типа:
- Малые фотоэлектрические системы.
- Большие фотоэлектрические системы.
К первой категории можно отнести аккумуляторные панели, работающие от напряжения в 12-24В. Такие системы обеспечат электроэнергией, необходимой для работы телевизора и нескольких осветительных приборов в доме. Большие системы могут не только полностью обеспечить дом необходимой электроэнергией, но и сыграть важную роль в организации отопительной системы. Стоит учитывать, что солнечные батареи не смогут обеспечить необходимым теплом и электричеством большие дома с несколькими этажами.
Солнечные батареи различного типа и размера
Комплектация солнечных батарей может несколько отличаться. В базовую комплектацию входят такие компоненты, как:
- Вакуумный солнечный коллектор.
- Контроллер, который способен следить за тем, чтобы работа системы была максимально эффективной.
- Насос, который будет подавать теплоноситель от коллектора в отопительный бак.
- Емкость для горячей воды, которая имеет объем от 500 до 1000 литров.
- Электрический тэн или тепловой насос.
Схема системы отопления работающей на солнечных батареях
Если вы оборудуете достаточно мощное отопление частного дома солнечными батареями, то дом можно обеспечить еще и горячим водоснабжением. Кроме того, можно дополнительно оборудовать такую систему, как теплый пол.
Рекомендуем к прочтению:
Перед тем, как устанавливать систему отопления, нужно убедиться в том, что ее мощности хватит на ваши нужды. Для этого учитываются такие показатели, как общая площадь дома, количество жильцов, которые в нем проживают и необходимый расход энергии.
Если семья состоит из трех человек, то потребуется от 200 до 500 кВт энергии в месяц. Если вы планируете организовать горячее водоснабжение, то потребуется больше электроэнергии. Наиболее эффективной считается комбинированная отопительная система. Она позволяет подстраховать жильцов дома на случай непредвиденных или аварийных ситуаций.
Выбор системы и ее установка
Перед тем, как остановить свой выбор на определенной отопительной системе, нужно тщательно изучить ее возможности. Обязательным условием будет расчет площади дома, а также необходимого количества тепла, которое уйдет на его обогрев. Также необходимо максимально правильно подобрать место, куда она будет установлена.
Лучше всего обратиться за помощью к высококвалифицированным специалистам, так как даже незначительный просчет может значительно снизить ее эффективность во время работы.
Если отопительная система будет установлена правильно, то она прослужит не менее 25 лет. Такая система окупит себя полностью максимум через 3 года. Для многих такой срок наверняка не покажется слишком долгим. К тому же, вы полностью не будете зависеть от коммунальных служб.
Солнечный коллектор должен быть установлен на площади с максимальным солнечным освещением. Если здание непригодно для установки коллектора, такое устройство можно установить на соседнем строении. Накопитель можно разместить в подвале. Нередко встречаются такие системы, где накопителей несколько. В таком случае они будут обладать более компактным размером.
Те, кто выбрал для обогрева своего дома такую отопительную систему, как солнечные батареи, может сказать, что он поступил правильно. Солнечная энергия не стоит денег и, к тому же, является неиссякаемым источником тепла. Все, что нужно, — это вложить некоторые средства в оборудование и установку такой системы, зато потом она себя полностью окупит и избавит вас от зависимости платить деньги коммунальным службам.
otoplenie-doma.org
Солнечное отопление частного дома в условиях России
Содержание статьи:
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.
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.
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
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
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
teploguru.ru
Солнечные батареи для отопления дома от Солнца
Постоянная нехватка энергоносителей при бешеном росте промышленности привело к тому, что человечество всерьез стало искать альтернативные источники сырья, которые могли бы обеспечить светом и теплом наши дома, когда природные запасы традиционного топлива иссякнут.Одними из самых распространенных источников стали солнечные батареи для отопления дома и получения электроэнергии. Панели поглощающие излучение Солнца фактически перерабатывают солнечный свет для получения энергии.
Как извлекается энергия небесного светила:
Солнечные батареи вырабатывающие электричество работают согласно простому закону физики, при котором на фоторецепторы воздействует солнечный свет, возбуждая в них микро разряды. Несмотря на то, что мощность одного фоторецептора минимальна, на одном квадратном метре батареи их множество, кроме того когда электричество не используется напрямую, солнечные батареи накапливают его в аккумуляторы. Стандартная система отопления дома от Солнца на основе электричества подразумевает установку дополнительного оборудования:
- Первичного преобразователя;
- Преобразователя постоянного тока из аккумулятора в переменный, используемый большинством бытовых приборов;
- Реле регулировки заряда аккумуляторной батареи следящее за зарядом аккумулятора и переключающее режимы работы, от батареи или напрямую, в момент, когда солнечного света для этого достаточно;
- Реле отбора мощности регулирующее мощность тока извлекаемого из батареи.
Кроме солнечной батареи для отопительных систем, в Германии и других странах Европы, используют солнечные коллекторы. Они также преобразуют солнечный свет, только не в электричество, а в прямую тепловую энергию. В солнечный коллектор состоящий из множества небольших стеклянных труб, закачивается специальный теплоноситель с минимальным порогом нагрева. Это позволяет отбирать даже минимальное тепло Солнца, преумножать его, разносить по отопительной системе дома. Конечно, этот метод отопления с помощью Солнца напрямую зависит от количества и интенсивности солнечного света и используется как вспомогательный, так как в ночное время эффективности от него практически нет.Монтаж и эксплуатация:
Место для монтажа солнечных коллекторов должно подбираться исходя из наибольшего освещения солнцем в течение дня. Как правило, это юго-восточный скат крыши дома, либо южный сектор участка не закрытый кронами деревьев. Если отопление здания с помощью солнца предусматривает установку коллекторов, то крепятся они только на скате крыши здания, это позволяет собирать максимум солнечного света.После правильного монтажа солнечные батареи для отопления дома в принципе не требуют какого-либо сервисного обслуживания, они полностью автономны и обладают длительными эксплуатационными сроками. Единственное, что рекомендуется в плане ухода, это регулярная чистка поверхности солнечной батареи или коллектора, который загрязняется от пыли, дождей и другого мусора, что существенно снижает пользу от отопления дома солнечной энергией при помощи этих приспособлений.
Преимущества альтернативной энергетики:
Современные модели солнечных батарей существенно отличаются от своих первых моделей, прежде всего эффективностью.- Солнечные батареи не используют прямые солнечные лучи для накопления энергии, они достаточно эффективно работают даже в облачную погоду.
- Солнечное отопление дома способно дать практически полную автономию. Хотя для некоторых регионов оно рекомендуется только как дополнительная система. Зачастую это единственное решение в вопросе получения тепла и света в местах, где централизованных электросетей нет, а использование дизельных или газовых электростанций нецелесообразно.
- Большая часть солнечных батарей для отопления дома способны производить не только тепло, но и электричество, которое можно использовать в быту.
- Возможность подключения емких аккумуляторов позволяет использовать накопленное в течение светового дня электричество на протяжении длительного времени после захода солнца.
Недостатки оборудования:
- Хорошие солнечные панели достаточно обширны и требуют большой площади для сбора полноценной станции, чтобы организовать отопление на солнечных батареях. В ясную погоду, в среднем с одного м2 получается около 120Вт электромощности. Это происходит из-за низкого КПД, но при этом среди альтернативных источников питания солнечные батареи остаются наиболее эффективными. По сегодняшним стандартам, для обеспечения электроэнергией семьи из 3-4 человек необходимо установить батареи площадью не менее 20 квадратных метров.
- Достаточно большая стоимость оборудования является минусом только отчасти, ведь самоокупаемость таких батарей работающих от солнечной энергии, при нынешних тарифах на свет довольно быстрая.
avtonomnoeteplo.ru
Солнечные батареи для отопления дома своими руками
В нашей солнечной системе есть всего одна звезда. В диаметре она составляет 696 тысяч километров, и имеет практически идеальную сферу. Звезда в нашей солнечной системе больше земли в 330 000 раз больше по массе и в 1300000 раз крупнее относительно объема. Несмотря на то, что солнце называют желтым карликом, энергия, вырабатываемая ею за одну минуту больше, чем все человечество использовало за всю его историю.
Использовать энергию солнца люди стали практически одновременно с его сознательной историей. Вспомним подтвержденный миф про Архимедовы зеркала, которые подожгли римские корабли. Эксперименты с солнечной энергией показали, что недооценивать силу солнца не стоит.
Основные способы преобразования солнечного излучения давно известны, это:
Солнечная энергия для тепла в вашем доме
- преобразование солнечной энергии в тепловую;
- преобразование солнечной энергии в электрическую.
Теперь же светлые умы человечества бьются над тем как ее максимально эффективно использовать и получать.
Разновидности использования солнечной энергии
Лучи света – это, по своей сути, даровая энергия, тогда почему ее использование не поставлено на поток?
Для того чтобы разобраться в этом, рассмотрим трудности с которыми придется столкнуться при использовании солнечной энергии в том или ином виде.
Самым распространенным видом преобразования энергии солнца является использование кремниевых пластин для превращения ее в электрический ток.
Впервые масштабно это применилось в бухгалтерских калькуляторах. Они подзаряжали небольшую аккумуляторную батарею, которой хватало для работы портативной ЭВМ.
Кремниевые пластины работают по при
uteplenievdome.ru
Солнечное отопление помещений
Экология потребления. Наука и техника: Система воздушного отопления, которая генерирует тепловую энергию из солнечной. Новая система не только эффективна, а еще и абсолютно автономна, т.к. даже вентилятор в ней действует от энергии солнца.
Начало отопительного периода всегда сочетается с понятиями централизованного отопления в многоквартирных домах и индивидуальным отоплением в частном секторе. Безусловно, если мы хотим жить в комфортных условиях холодного периода года, то, обеспечиваем подачу нормального теплоносителя в наши жилые и рабочие помещения.
Тем не менее, в последнее время, появилось ряд новинок, когда источником тепла являются агрегаты, преобразующие альтернативные источники энергии: солнца, ветра, земли. И, несмотря на то, что солнце всегда обогревало наш дом зимой и летом, появились приборы, преобразующие солнечную энергию в тепло для помещений. Об одной из таких новинок пойдет речь в этой статье.
Система солнечного отопления помещений БенеСан (BeneSun™), производитель Финляндия, предназначена для подогрева воздуха при помощи солнечной энергии.
Как видно на фото, холодный воздух поступает в модуль в нижней его части, горячий воздух выходит из верхней части модуля. Все это происходит на задней стороне солнечного воздушного подогревателя.
Время прохождения воздуха через модуль примерно от 3 до 5 секунд и нагревается дополнительно на 55 град.С даже в солнечный морозный день. Например, если температура наружного воздуха – 10 град.С, то нагретый воздух выходит через верхнее отверстие с температурой + 45 град.С.
В нижней части модуля расположено отверстие воздухозаборника. Вентилятор может находиться как внутри модуля, так и в помещении (в регионах с морозным климатом). Вентилятор всасывает воздух в солнечный воздушный обогреватель, и толкает его вверх внутри модуля. В верхней части модуля расположено отверстие для выпуска горячего воздуха для отопления помещений.
Вентилятор питается от фотоэлемента, поставляемого вместе с модулем. Поэтому, как только всходит солнце, вентилятор начинает прогонять воздух через модуль. Модуль нагревает прогоняемый воздух и работает автоматически. Датчиком для автоматической работы является термостат, который отключает и включает вентилятор.
Схемы, приведенные ниже, показывают, как солнечный тепловой модуль крепиться к стене здания или на крыше, и что горячий воздух выходит из модуля в здание (красная линия).
На фотографиях ниже приведены примеры монтажа модуля на стене, а также наклонно (в горизонтальном или вертикальном положении) на земле или на плоской крыше.
Технология преобразования энергии
Модуль БенеСан не легкий по весу, отчасти потому, что он имеет внутри много алюминиевых радиаторов для того, чтобы максимально поглотить тепло от солнца. Он может забирать и нагревать наружный воздух или рециркулировать воздух из помещения. Возможно также частичное использование рециркулируемого воздуха из помещения с добавлением свежего наружного воздуха.
Конструктивные элементы солнечного обогревателя выполнены, согласно термодинамическим расчетам. Поэтому воздух внутри модуля нагревается так хорошо, имеет максимальное поглощение солнечного тепла во время движения внутри модуля и проходит путь длиной 10 м.
При любой схеме воздух проходит через фильтр, прежде чем он поступает в помещение.
Исходя из тестирования и опыта установки таких солнечных подогревателей, для наиболее эффективной работы, рекомендуется их устанавливать на Юго-Восточной или Юго-Западной стене здания (для северного полушария), на террасе, или на крыше.
Производитель изготавливает три стандартных типоразмера модулей: 1 м2, 2,1 м2 и 3,6 м2. (По заказу могут быть также изготовлены модули с панелью размером 7,2 м2).
Экономика
Немаловажным фактором в приобретении данной новинки играет цена. Опыт эксплуатации в странах ЕС показал, что простой срок окупаемость систем солнечного обогрева помещений составляет от 3-х до 4-х лет. По мнению специалистов, это самый короткий срок окупаемости по сравнению с любым изделием такого рода в отрасли солнечной энергетики.
После этого владелец системы солнечного обогрева имеет бесплатное тепло в своем помещении каждую зиму в течение 17 лет. Модули БенеСан действительно помогают сэкономить деньги и сделать помещение намного теплее.
Расчеты говорят о следующем, что для каждого 1 кВт. ч солнечного света, каждый 1 м2 модулей может производить 800 ватт (0,8 кВт) мощности. То есть в определенный месяц мы можно иметь 0,8 кВт солнечного воздушного отопления.
Важен тот факт и это важно знать, что воздушное отопление имеет гораздо больший эффект, чем от нагрева металла сопротивлением нагреванию. Поступающий в помещение теплый воздух из модуля имеет сильное влияние, гораздо больше, чем электрическое отопление.
Например, если какой-то месяц имеет 60 кВт. ч солнечной инсоляции, то тепло, получаемое от модуля для этого месяца будет 60 х 800 ватт. В этом случае генерируется 48 кВт тепла в месяц на 1 м2 модуля.
Потребитель, который будет использовать модуль площадью 2 м2, в месяце, в котором только 60 кВт. ч солнечной мощности, будет иметь количество тепловой энергии генерируемой модулем в количестве 96 кВт.
Для расчета экономии и окупаемости рассмотрены затраты на местное отопление на электроэнергии.
Например, если отопление производится с помощью электричества и стоимость 1 кВт. ч электроэнергии равна 0,05 доллара, мы можем определить точную сумму денег, сэкономленных при применении модуля БенеСан площадью 2 м2 для данного месяца года по формуле:
60 кВт общего солнечного излучения х 0,8 (тепловая мощность модуля БенеСан/ м2) х 2 (для модуля площадью 2м2) х 0,05 долларов (стоимость электроэнергии) = 4,8 долларов экономии в этот месяц.
Тем не менее, достигаемый результат более комплексный, чем просто демонстрация расчётом экономии денежных средств. В таком доме с применение солнечных модулей человек чувствует себя в тепле, и результирующие сбережения удваивают сбережения. Это происходит потому, что горячий воздух имеет большое влияние на комфорт внутри квартиры или здания. Гораздо больше влияние, чем тепло за счёт электрического нагрева металла за счет его сопротивления.
По утверждению изготовителя модули обладают высоким качеством, надежны и долговечны. Они могут безотказно работать 20 и более лет. Единственное, что необходимо заменить — это вентилятор через каждые 12 — 15 лет.
Солнечным отоплением предлагается оснастить: гостиницы, общественные здания, промышленные предприятия, частные дома или квартиры, а также тепличные хозяйства. опубликовано econet.ru
econet.ru