Какие бывают солнечные батареи для отопления дома

Как собрать солнечный водонагреватель для дома своими руками?

Преимущество солнечных водонагревателей в том, что их довольно просто изготовить своими руками без специальной подготовки. Итак, 18 шагов необходимых для самостоятельной сборки солнечного коллектора:

Изготавливаем решетку из параллельных металлических труб (10-15 мм диаметром), скрепленных двумя поперечными трубами (диаметром не менее 20 мм). Для соединения, просверливаем отверстия в более широких трубах (по диаметру узких параллельных труб)
Привариваем к раме абсорбер – металлический лист. Для лучшей теплопередачи, нужно максимально плотнее прижать металлический лист к раме (приварить все участки соединения)
Покрываем абсорбер черной теплостойкой краской. Дожидаемся полного высыхания.
Изготавливаем деревянную раму высотой около 100-150 мм. Ширина и длина рамы рассчитываются по размерам абсорбера.
Размещаем абсорбер внутри деревянной рамы.
Накрываем раму обычным оконным стеклом (от 4 мм толщиной). Можно использовать и стеклопакеты. При этом вырастет эффективность водонагревателя, но и существенно увеличится его общая масса и стоимость проекта.
Обрабатываем раму антисептиком и красим краской (желательно стойкой к влажности, для защиты от атмосферных осадков).
Просверливаем отверстия в раме, чтобы холодный и горячий теплоноситель могли попадать в металлическую раму абсорбера.
Тыльную часть конструкции (под абсорбером) покрываем теплоизоляционным материалом. Рекомендуется использовать мин. вату

важно чтобы изоляционный материал был способен выдержать температуры до 200 градусов.
Покрываем нижнюю часть рамы фанерой или досками. Главное гарантировать что влага не будет проникать в водонагреватель.
Прибиваем планки для крепления стекла (во внутренней стороне рамы).
Прикрепляем уплотнитель, вставляем стекло и еще один уплотнитель на стекло

Все это прикрепляется при помощи оцинкованной жести.
Все щели конструкции заполняются силиконом, для уменьшения тепло потерь.
Находим емкость-аккумулятор. Это может быть старый бойлер, металлические бочки… главное помнить, емкость должна выдерживать давление воды в системе (несколько атмосфер).
В баке делается 4 отверстия. Два для теплообменника. Одно для попадания в бак холодной воды (в нижней части бака) и одно для вывода горячей воды (в верхней части).
Размещаем в баке спиралевидный теплообменник (из меди или нержавеющей стали).
Проводим соединение коллектора и емкости-аккумулятора. Для этого можно использовать пластиковые или металлопластиковые трубы (для предотвращения тепло потерь, хорошо изолируем систему).
В верхней точке системы, присоединяем расширительный бачок (для регулирования давления в системе).

Мы надеемся, что наша статья была полезной для вас и поможет вам в построении солнечного водонагревателя своими руками.

Универсальность теплового насоса

Огромным достоинством оборудования является его многофункциональность. Ведь тепловым насосом можно не только обогревать дом, но и создавать в нем приятную прохладную атмосферу в летний зной. А также выделить отдельный контур, подогревая воду для бытовых нужд. А это особенно актуально в летний период, когда в городских котельных начинаются плановые ремонты.

Охлаждение

Не у всех моделей интегрировано умение кондиционировать воздух. Но тепловой насос «воздух-воздух» это умеет. И его превращение из обогревателя в кондиционер летом, дело переключения режимов. Но даже если изначально насос не имеет встроенного модуля, его можно установить отдельно.

Гидравлическая развязка для охлаждения воздуха имеет невысокую цену. Реализуется она отдельным блоком, и может пускать холод в помещение через специальные настенные панели с хорошим воздушным обдувом. Или даже через систему «теплого пола».

Видео описание

Видео покажет, как работает тепловой насос:

Подогрев воды

Установленный отдельный контур позволит иметь в доме круглый год горячую воду. Но следует помнить, что низкотемпературная система не сможет обеспечить слишком высокие градусы. Поэтому вода сможет прогреться лишь до 55 °C. И, чтобы постоянно не экономить, придется монтировать бойлер достаточно большого размера. Чтобы хватило на всех членов семьи.

Зачем у теплового насоса встроенный ТЭН

Воздушный тепловой насос часто комплектуется дополнительным электронагревателем для автономного отопления. И это совсем не лишняя трата денег для регионов, где температура воздуха может опуститься ниже минус 15 градусов Цельсия. Если внезапно наступят сильные холода, работа теплового насоса становиться малоэффективна. И в этом случае лучше иметь возможность прогреть здание другим способом, чем оставаться в стремительно остывающем доме, и ждать потепления.

Есть и другой фактор, оправдывающий дополнительный ТЭН. Экономически неоправданно устанавливать систему заведомо большей мощности, чем нужно. Этот «запас» постоянно будет бить по карману. А по-настоящему холодных дней в теплых регионах очень мало. Поэтому лучше разово выкинуть небольшую сумму денег на экстренный обогрев, чем регулярно платить за неиспользованную мощность.

Видео описание

Видео покажет, как работает тепловой насос, принцип работы которого основан на заборе тепла у воды:

Коротко о главном

Тепловой насос выступает отличной альтернативой используемым природным энергоресурсам на сегодняшний день. Речь идет о газе, твердом топливе и электричестве. Чтобы уберечь экологию на планете давно пора задуматься о переходе на высокотехнологичное оборудование, перерабатывающее в тепло альтернативные виды энергии.

Правда стоимость, как самого оборудования, так и обустройства геотермальной системы для обогрева дома достаточно высока и не каждому по карману. Но подобный способ отопления своего жилища выступает, как самый экологичный на сегодняшний день. К тому же он достаточно экономичный. Но нужно несколько лет, чтобы окупить большие начальные вложения.

А если принято решение обустроить геотермальную систему и воспользоваться тепловым насосом, то остается только выбрать, какую разновидность лучше применить. Самыми востребованными являются вертикальные почвенные зонды. У них очень высокая продуктивность.

Неплохим вариантом является воспользоваться теплом из водоема. Но не всем повезло жить в достаточной от него близости. А воздушные тепловые насосы имеют массу плюсов, но только с оговоркой. В идеале для них подходит только теплый климат.

Пассажирские электромультикоптеры

Практически ни одна публикация про пророчества прошлого не обходится без вертолета Жюль Верна. Однако если перечитать «Робура Завоевателя», то станет ясно что его «Альбатрос» вовсе не вертолет XX столетия. У него множество винтов, и он работает на электричестве, то есть это мультикоптер. Если учесть, что Норвегия недавно решила постепенно заменить обычную авиацию электрической к 2040 году, этот прогноз можно смело записать в категорию «скорее всего сбудется в ближайшие десятки лет». Вряд ли придет в каждый дом, но потеснить вертолеты на керосине вполне сможет.

Почему должно сработать: теоретически электрический транспорт можно сделать чище бензинового.

Ключевые технологии: аккумуляторы и управляющая электроника.

Как произвести расчет окупаемости солнечного отопления

Используя таблицу ниже, можно рассчитать насколько сократятся ваши расходы на отопление при использовании солнечных коллекторов, за какое время эта система может окупиться и какую выгоду можно получить за различные сроки эксплуатации. Данная модель разработана для Приморского края, но может также использоваться для оценки использования солнечного отопления в Хабаровском крае, Амурской области, Сахалина, Камчатки и южной части Сибири. В этом случае солнечные коллекторы будут иметь меньший эффект в декабре-январе в более высоких широтах, но общие выгоды будут не меньшими, учитывая более длительный отопительный сезон.

В первой таблице введите параметры вашего дома, системы отопления и цены на энергоносители. Все поля, что помечены зеленым можно изменять и моделировать существующий или планируемый дом.

Сначала введите в первой графе отапливаемую площадь вашего дома.
Затем оцените качество теплоизоляции здания и способ отопления, выбрав соответствующие значения.
Укажите число членов семьи и расход горячей воды — это поможет оценить выгоды от горячего водоснабжения солнечных коллекторов.
Введите цены на ваш обычный источник энергии для отопления — электроэнергию, дизельное топливо или уголь.
Введите значение обычного заработка члена семьи, который в вашем хозяйстве занимается отоплением. Это помогает оценить трудозатраты за отопительный сезон и играет особенно большую роль для твердотопливных систем, где требуется привозить и разгружать уголь, забрасывать в топку, выбрасывать золу и т. п.
Цена системы солнечных коллекторов будет определена автоматически, исходя из заданных вами параметров здания. Эта цена является приблизительной — реальные затраты на установку и параметры оборудования солнечного отопления могут отличаться и рассчитываются специалистами индивидуально в каждом случае.
В графе «Расходы на установку» можно ввести стоимость оборудования и установки традиционной системы отопления — существующей или планируемой

Если система уже установлена, то можно ввести «0».
Обратите внимание на количество расходов за отопительный сезон и сравните с вашими обычными расходами. Если они различаются, то попробуйте изменить параметры.. В графе «Расходы на отопление за сезон» системы отопления на угле принимают в расчет денежное выражение затрат труда

Если вы не хотите их принимать в расчет, то можете уменьшить значение заработка члена семьи, занятого отоплением. Трудозатраты в меньшей степени учитываются для жидкотопливных систем и не учитываются для систем электрокотлов. Регулировка работы солнечных коллекторов осуществляется автоматически и не требует постоянного внимания

В графе «Расходы на отопление за сезон» системы отопления на угле принимают в расчет денежное выражение затрат труда. Если вы не хотите их принимать в расчет, то можете уменьшить значение заработка члена семьи, занятого отоплением. Трудозатраты в меньшей степени учитываются для жидкотопливных систем и не учитываются для систем электрокотлов. Регулировка работы солнечных коллекторов осуществляется автоматически и не требует постоянного внимания.

В графе «Срок эксплуатации» по умолчанию стоит 20 лет — это обычный срок работы систем солнечного отопления с солнечными коллекторами. В зависимости от условий эксплуатации солнечные коллекторы могут служить и дольше этого срока. Вы можете изменять срок эксплуатации и в графе ниже будет отражаться разница между затратами на установку и содержание и выгодой от использования солнечных коллекторов для отопления. Таким образом вы увидите насколько сократятся расходы на отопление и за какой срок эта разница позволит окупить затраты на установку солнечных коллекторов.

Итоговые результаты являются приблизительными, но дают хорошее представление о том сколько может стоить система солнечного отопления и за какое время она может окупить себя

Обратите внимание, что расходы за отопительный сезон можно значительно сократить, используя солнечные коллекторы, систему «теплых полов» и улучшая теплоизоляцию здания. Также расходы на отопление можно уменьшить, если заранее проектировать здание для использования солнечного отопления и применяя технологии экодома. svetdv.ru

svetdv.ru

КПД

У монокристаллических панелей зависимости от модели он может составлять от 14 до 17%. Но, их постоянно совершенствуют, поэтому, возможно, скором времени этот показатель достигнет 33%.

Здесь возможны в недалеком будущем серьезные изменения. Уже сегодня можно встретить пленочные модули на основе индия и кадмия, отлично поглощающие свет. Несмотря на радиоактивность последнего, об опасности облучения можно не беспокоиться, поскольку металла содержится настолько мало, что для окружающего пространства вреда не будет, тем более для людей.

По этому критерию им проигрывают поликристаллические, показатель КПД которых всего 10-12%. Связано это с наличием посторонних включений и хаотичным расположением кристаллических частиц, что мешает сублимации энергии. Выходом из положения может стать симбиоз элементов аморфных с поли/монокристаллическими, поскольку первым для работы не требуется интенсивное излучение, в отличие от вторых.

Плюсы и минусы альтернативной отопительной системы

Достоинств у солнечной системы обогрева не так много, но каждое из них весомо и может стать причиной для частных экспериментов:

• Экологические достоинства. Это безопасный для жильцов дома и окружающей природы, чистый источник тепла, не требующий применения традиционных видов топлива.
• Автономность. Владельцы систем абсолютно не зависят от цен на энергоносители и от экономической обстановки в стране.
• Экономичность. При сохранении традиционной отопительной системы появляется возможность снизить затраты на оплату горячего водоснабжения.
• Общедоступность. Для установки солнечных систем не нужно разрешения из государственных инстанций.

Но существует и неприятные моменты, способные испортить общую картину. Например, для определения эффективности работы системы потребуется продолжительный период – не менее 3 лет (при условии, что солнечной энергии достаточно и она используется активно).

Установка только солнечных модулей потребует больших вложений: самые дешевые кремниевые панели обойдутся не менее 2200 руб. за штуку, а поликристаллические шестидиодные элементы первой категории – до 17000 за штуку. Подсчитать стоимость 30 модулей довольно просто (+)

Пользователи отмечают следующие недостатки:

• высокие цены на оборудование, необходимое для запуска системы в эксплуатацию;
• прямая зависимость количества произведенного тепла от географического положения и погоды;
• обязательное наличие резервного источника, например, газового котла (на практике зачастую резервной оказывается гелиосистема).

Чтобы добиться большей отдачи, приходится регулярно следить за исправностью коллекторов, очищать их от мусора и беречь от образования наледи в заморозки. Если температура часто опускается ниже отметки 0ºС, нужно позаботиться о дополнительной теплоизоляции не только элементов гелиосистемы, но и дома в целом.

4 Правила выбора оборудования

Если зимы более суровые, а летом не настолько жарко, то желательно брать трубчатое оборудование. Лучше всего подойдет система, оснащенная Heat-pipe. Обогрев с ее помощью осуществляется даже по ночам и в пасмурную погоду, она собирает по максимуму солнечное излучение. Такой коллектор устойчив к низким температурам, однако их диапазон нужно уточнять, но все зависит от того, какое вещество находится в тепловом канале.

При проведении расчетов системы могут быть единственными, но в большинстве случаев потребители их используют для минимизации затрат при основном источнике. Другим дополнительным источником отопления может выступать коллектор воздушного типа. Его тоже можно сделать своими руками и применять для обогрева небольших помещений типа гаража или маленькой кухни.

Автоматический перевод

Да, формально он есть, и им даже активно пользуются. Но можно просто открыть первую попавшуюся заметку на сайте NASA и попытаться перевести на русский: «Межзвездный объект Oumuamua озадачил ученых в октябре 2017 года, когда он взбирался мимо Земли с необычайно высокой скоростью. Этот загадочный посетитель — это первый объект, который когда-либо видел в нашей солнечной системе, которая, как известно, возникла в другом месте». Максимум это пригодно для того, чтобы приблизительно понять тему заметки. До синхронного перевода разговора на произвольную тему в произвольной паре языков этому все-таки еще очень далеко.

Почему не сработало: язык устроен очень сложно, а его понимание завязано на контекст (мы понимаем, что астероид не может «взбираться» — только «пролетать»).

Может ли сработать: скорее — да, но вопрос в том, как именно. Некоторые лингвисты считают, что будет достаточно машинного обучения и нейросетей, в то время как скептики говорят о необходимости создать полноценный искусственный интеллект.

Особенности установки солнечного отопления

Солнечное отопление является наиболее эффективным в районах, характеризующихся большим количеством солнечных дней (особенно в зимний период времени).

Солнечное (гелиоотопление) отопление дома, выполненное своими руками, должно производиться с учетом специфических особенностей установки:

Схема работы солнечных батарей. Нажмите для увеличения.

Один из наиболее оптимальных вариантов — комбинированное отопление дома газовым (либо электрическим) методом и солнечной энергией.

Данный вариант, характеризующийся интеграцией элементов гелиосистемы в существующую схему теплоснабжения, позволяет значительно повысить эффективность нагрева и увеличить экономические показатели.

При производстве работ в районах, характеризующихся низким значением уровня инсоляции (потока прямых солнечных лучей на горизонтальную поверхность), необходимо особое внимание уделять оптимальному выбору площади коллекторов и правильности их монтажа. При определении уровня инсоляции следует помнить, что ее интенсивность выше в середине дня. В данной связи плоскости коллектора следует ориентировать в южном направлении

Возможны некоторые отклонения в юго-западном либо в юго-восточном направлениях

В данной связи плоскости коллектора следует ориентировать в южном направлении. Возможны некоторые отклонения в юго-западном либо в юго-восточном направлениях

При определении уровня инсоляции следует помнить, что ее интенсивность выше в середине дня. В данной связи плоскости коллектора следует ориентировать в южном направлении. Возможны некоторые отклонения в юго-западном либо в юго-восточном направлениях.

При установке коллекторов необходимо следить за тем, чтобы на них не падала тень от соседних строений либо деревьев. Монтаж коллекторов под углом, равным географической широте данной местности, способен существенно повысить их эффективность.

Это связано с тем, что максимальный уровень поглощения энергии Солнца приходится на расположенные под прямым углом к направлению инсоляции поверхности коллекторов.

Именно поэтому необходимо произвести увеличение угла наклона, что позволит повысить эффективность работы коллектора в зимнее время, несколько увеличив потери тепла летом. Однако летом увеличение тепловых потерь вполне допустимо ввиду переизбытка тепловой энергии.

Интеграция СЭС в общее электроснабжение дома и другие возможные варианты установок

Но даже если купить солнечные батареи для отопления в таком количестве хватит денег, что делать с выработкой весной, летом и осенью? Ведь генерация СЭС на 30 кВт составляет в такие месяцы 100-180 кВт*ч в сутки, тогда как для полного потребления дома в это время достаточно 25 кВт*ч.

Даже такой объем позволит снабжать энергией следующий примерный набор устройств:

Электроприборы	Мощность, Вт	Количество	Время применения (часов в сутки)	Потребление (кВт*ч в сутки)
Внутреннее и внешнее освещение	10	20	5	1
Зарядки для телефонов	5	2	1	0,01
Телевизоры	80	2	3	0,48
Компьютеры и ноутбуки	150	2	12	3,6
Фен	1000	1	0,5	0,5
Холодильник	50	1	24	1,2
Электрочайник	2000	1	0,2	0,4
Микроволновая печка	800	1	0,3	0,24
Электроплита	2000	1	3	6
Электрокотел для подогрева воды	2500	1	2	5
Кондиционер	800	1	3	2,4
Стиральная машина	1500	1	2	3
ИТОГО:				23,83

Куда использовать остальные 40-100 кВт? И существует ли вариант «сброса» излишков в централизованную сеть? Рассмотрим эти вопросы подробно.

Основным недостатком солнечной станции, установленной исключительно для автономного отопления дома солнечными батареями в зимний период, является её неэффективное использование. Ведь в остальное время года, когда ежемесячная генерация намного выше, будет много излишек электроэнергии. В этом нет ничего критичного для оборудования, оно само снизит генерацию и ничего с этим делать не нужно. Вопрос в другом, куда можно потратить эту лишнюю энергию во благо?

Ситуацию могла бы исправить установка не полностью автономной, а гибридной или сетевой версии, при условии наличия стабильной центральной электросети. Но и это не панацея, ведь, при ныне действующем российском законодательстве, такие варианты не дадут быструю окупаемость.

Более того мы рассчитали станцию на 30кВт, а продавать энергию в централизованную сеть на договорных условиях для частных станций мощностью более 15 кВт запрещено, нужно будет ограничивать продажу (в настройках системы) до 15кВт. Сетевая или гибридная модификация меньшей мощности может помочь решить вопрос, но излишки пришлось бы реализовывать по оптовой цене для региона – т.е. в среднем по 2 руб. за 1 кВт*ч. Учитывая стоимость оборудования, затраченную на СЭС для отопления солнечными батареями, подобный выход (при наличии стабильной центральной сети), финансово абсолютно нецелесообразен.

Интеграция СЭС в существующие системы отопления

Последний, вполне приемлемый вариант – использовать солнечные панели для обеспечения электроэнергией отдельных элементов уже существующих отопительных систем дома.

1. Газовый и твердотопливный котлы.

   В таких отопительных системах необходимо снабжать электроэнергией только двухконтурный котел (или насос, если он технически не интегрирован в котел). Его потребление – не более 60-100 Вт/час, или 0,1 х 24 = 2,4 кВт*ч/сутки. В этом случае достаточно будет электростанции на 2,5-3 кВт, стоимостью не более $2500-3000 из 8-10 панелей, которые поместятся на любой крыше. А в летнее время года, такой системы будет достаточно чтобы снабжать электричеством весь дом.

   2.

2. Тепловые насосы.

   Следующий способ отопления солнечными батареями – обеспечить э/э тепловые насосы. Для частного дома площадью 80м2 расчет потребления электроэнергии при таком виде отопления довольно сложный и зависит от многих субъективных факторов. Для тепловых насосов необходимой мощности может понадобится СЭС мощнее, чем для газового отопления той же площади – на 5-8 кВт.

Принцип работы солнечных батарей

По своей сути данные батареи — это фотогенераторы электрической энергии. Согласно законам физики, солнечный свет образует постоянный электрический ток, воздействуя на полупроводниковые элементы. В цепях батареи возникает определенное напряжение, которое подается непосредственно на сами объекты. В специальном аккумуляторе накапливается энергия, которая потом используется в пасмурную погоду.

Схема водонагревательной гелиосистемы.

Целесообразнее батареи устанавливать на южную сторону крыши дома, угол крыши должен составлять не менее 30⁰С. При этом рекомендуется учесть дополнительные помехи, например, рядом стоящие строения или деревья, которые могут помешать работе всей системы в будущем. В установленном оборудовании поток солнечных лучей должен исходить из учета 1000 кВт/ч на 1 м² за год. Полученная солнечная энергия в данном случае будет равна, использованию 100 л газа. Некоторые мощные батареи площадью около 4 м², применяемые для обогрева частного дома, могут обеспечить среднюю семью из трех человек горячей водой. Они способны выработать энергию примерно до 2000 кВт/ч в год.

В состав солнечных батарей входит:

• прозрачная, стеклянная или пластмассовая верхняя панель, внутри которой циркулируют вода или воздух;
• зачерненная металлическая поверхность, которая поглощает тепловую энергию солнца;
• водяной бак или накопительный резервуар, куда попадает нагретая жидкость или газ, затем они перемещаются непосредственно в батареи.

В установку отопления солнечными батареями входит:

• преобразователь обыкновенный;
• преобразователь постоянного тока в переменный;
• датчик, регулирующий зарядку и разрядку батареи;
• аккумулятор;
• механизм отбора мощности.

Применение

Схема принципа работы и устройства солнечной батареи.

Система отопления, основанная на солнечных батареях, используется в основном для получения электричества. Соответственно, такие батареи практичнее устанавливать в доме с электрическим отоплением, электрическими обогревателями и системой теплых полов. Оборудовав мощными солнечными батареями отопление частного дома, можно в дальнейшем пользоваться горячей водой. В этом случае необходимо учесть количество проживающих человек, площадь обогреваемого жилья и расход потребляемой энергии.

Например, в семье из трех человек в среднем расходуется до 500 кВт в месяц только на бытовые приборы. При этом не учитывается количество энергии на подогрев воды. Лучше всего площадь системы солнечного отопления рассчитывать из учета 1 м² площади батареи на человека. Для установки системы теплого пола на каждые 10 м потребуется 1 м² солнечной батареи.

Эффективность

Эффективность работы солнечных батарей зависит от множества факторов, и главным здесь является поступающая энергия солнца. В случае отопления дома, расположенного в северных широтах, рекомендуется использование совмещенных видов отопления, где обогрев солнечными батареями будет использоваться как дополнительный вариант к газовому или твердотопливному отоплению.

http:

Совмещенный способ обогрева частного дома можно использовать и в более теплых широтах, потому что мощность солнечных батарей при недостаточном естественном освещении и в пасмурную погоду крайне мала. Поэтому обогрев таким способом является больше средством экономии, чем основным источником тепла в доме. Вследствие этого не рекомендуется полностью отказываться от других способов обогрева дома. Самым эффективным отоплением на сегодня является комбинированный способ обогрева жилья.