Как работают солнечные батареи для отопления дома?

О чем молчат продавцы солнечных батарей

Если прогуляться по форумам и отзывам, то можно найти такие предостережения от счастливых владельцев солнечных батарей.


  1. Панели для работы требуют грид-инвертора: при покупке панелей нужно согласовывать напряжение инвертора и панелей на совместимость.

К примеру, для работы двух панелей, каждая на 100 Ватт, потребуется инвертор на 300-500 Ватт.

Китайские и обычно довольно качественные инверторы все же часто указывают на корпусе мощность, не соответствующую действительности. Будьте внимательны во время покупки и уточняйте детали. Устройство работает при наличии напряжении в сети, поэтому не может быть резервным источником питания. Если электричество не расходуется сразу, оно передается обратно в сеть. Счетчик при этом крутит то вперед, то назад. Это непривычно и не учитывается многими счетчиками. Есть риск оплаты отдаваемой назад энергии

Важно учитывать тип счетчика и заложить в расчеты стоимость его замены. Если в вашей местности часто облачность, важно учитывать ее и приравнивать к тени. Важно учитывать время и усилия на чистку панелей, особенно зимой от снега.

Основной вывод тех, кто приобрел панели в нашей стране – пока что это слишком дорогое удовольствие, которое следует рассматривать как хобби.

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.

Монтаж

Монтаж отопления от солнечных батарей можно сделать своими руками, но лучше обратиться к специалистам – солнечные батареи дорогостоящи, а от правильности установки зависит ее долговечность и эффективность.

Сам солнечный коллектор размещают на хорошо освещаемой солнцем стороне с отклонением от юга максимум на 30° на восток или запад. Накопительную систему можно установить в подвале дома: она разбирается на детали и монтируется прямо в том помещении, где планируется ее поставить. Часто установка монтируется из нескольких небольших накопителей.

При этом лучше выбирать панельный тип отопления в сочетании с хорошим утеплением дома.

Плоские солнечные коллекторы

Эти гелиоустановки для отопления имеют простую конструкцию и потому именно их можно при желании изготовить своими руками. На металлической раме закреплено прочное дно. Сверху уложен слой теплоизоляции. Изолируются для уменьшения потерь и стенки корпуса. Затем идет слой адсорбера — материала, который хорошо поглощает солнечное излучение, превращая его в тепло. Этот слой обычно имеет черный цвет. На адсорбере закреплены трубы, по которым течет теплоноситель. Сверху вся эта конструкция закрывается прозрачной крышкой. Материалом для крышки может быть закаленное стекло или один из пластиков (чаще всего это поликарбонат). В некоторых моделях светопропускающий материал крышки может проходить специальную обработку: для уменьшения отражающей способности его делают не гладким, а чуть матовым.

Конструкция плоского солнечного коллектора

Трубы в плоском солнечном коллекторе обычно уложены змейкой, имеется два отверстия — впускное и выпускное. Может быть реализовано однотрубное и двухтрубное подключение. Это кому как нравится. Но для нормального теплообмена необходим насос. Возможна и самотечная система, но она будет очень неэффективной из-за небольшой скорости движения теплоносителя. Именно этого типа солнечный коллектор и используют для отопления, хотя с его помощью можно эффективно греть воду для ГВС.


Есть вариант самотечного коллектора, но его применяют в основном для подогрева воды. Называют такую конструкцию еще пластиковым солнечным коллектором. Это две пластины из прозрачного пластика, герметично закрепленные на корпусе. Внутри устроен лабиринт для продвижения воды. Иногда нижняя панель бывает окрашена в черный цвет. Имеется два отверстия — впускное и выпускное. Вода подается внутрь, по мере продвижения по лабиринту греется солнцем, и выходит уже теплой. Такая схема хорошо работает с резервуаром для воды и легко нагревает воду для ГВС. Это современная замена обычной бочке, установленной на летнем душе. Причем более эффективная замена.

Пластиковый коллектор используют для нагрева воды

Насколько эффективны солнечные коллекторы? Среди всех бытовых гелиоустановок на сегодня они показывают лучшие результаты: их КПД 72-75%. Но не все так хорошо:

  • они не работают ночью и плохо работают в пасмурную погоду;
  • большие потери тепла, особенно при ветре;
  • низкая ремонтопригодность: если что-то выходит из строя, то менять нужно значительную часть, или всю панель полностью.

Тем не менее, часто отопление частного дома от солнца делают именно при помощи этих гелиоустановок. Такие установки популярны в южных странах с активным излучением и положительными температурами в зимний период. Для наших зим они не подходят, но в летний сезон показывают хорошие результаты.

Размеры

Расчет размера солнечных батарей требует таких параметров как точная площадь дома и месячный расход электричества с семьи. Так, средняя семья из 3 человек затрачивает около 250-450 кВт при использовании бытовой техники. К этому необходимо добавить нагрев воды в зависимости от объема резервуара.

Для удовлетворения затрат электроэнергии на 1 человека понадобится площадь батареи в 1м2, а чтобы обогреть 10 м² площади пола также понадобится 1 м² солнечной батареи. Расчет облучения батарей нужно осуществлять, ориентируясь на 1000 кВт/ч на 1 м² за год. Произведенное электричество будет равно энергии расходования 100 л газа.

Солнечные коллекторы площадью в 5 м², способны обеспечить горячей водой дом средних размеров. Они производят электроэнергию, равную примерно 2100 кВт/ч в год.

Полностью отключать коммунальное отопление не стоит — в холодный период солнечное тепло питает батареи пассивно, на погоду положиться нельзя. Лучше совмещать отопление на солнечной энергии с другим типом: если батареи не смогут получить необходимого количества солнечной энергии, то ее легко можно будет заменить.

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.

Сильные стороны отопительной системы на солнечных батареях

Как и у многих систем у данной системы можно выделить несколько основных плюсов, которые и делают ее такой востребованной:

  1. 24/7, то есть круглый год, ваш дом будет в нужной вам температуре, и при этом вы сможете его самостоятельно регулировать. То есть, когда захочется сделать потеплее, или же наоборот.
  2. Вы не будете зависеть никак от коммунальных служб, а значит, платить вам придется значительно меньше, нежели, чем было раньше.
  3. Можно будет расходовать солнечной энергии куда больше, и на разные нужды.
  4. Отметим так же, что срок эксплуатации у таких систем довольно долгий. Выходят из строя редко, а значит, и вы будете меньше волноваться о ремонте.

Первым делом, нужно понять, а по климату и географическому положению, где вы хотите ее разместить? Ведь она подойдет не ко всем условиям. Например, если вы проживаете в месте, где солнце бывает крайне редко, то покупать такую систему будет просто нецелесообразно.


Для отопления дома с помощью солнечных батарей, и приобретение необходимого количества тепла потребуется не менее 15 квадратных метров батареи (по площади). А если быть немного точнее, то 1 квадратный метр солнечной батареи выделят около 120 Вт!

Так же стоит отметить, что их установка должна производиться строго на южную сторону крыши, потому что именно на эту сторону поступает больше всего тепла. Что же нужно будет сделать, чтобы отопление от солнечных батарей было максимально эффективным? Например, потребуется еще и наклон самой крыши!

В идеальном раскладе он должен быть 45 градусов. Также нежелательно, чтобы рядом с домом росли слишком высокие деревья. Они могут запросто своими ветвями пропускать к батареям меньше солнечных лучей. И крепежи, которыми будет фиксироваться сама батарея, должны быть на высшем уровне!

Хоть данные солнечные батареи и не такие уж дешевые, но свою популярность они все же набирают. По факту, их применяют в очень многих сферах и местах, где им даже инее место. И даже в странах, где нет такого жаркого климата их все равно покупают.

Данную систему даже часто используют именно как некий дополнительный источник тепла. Но все же большую пользу такие батареи приносят именно в весенний и летний период, когда есть большое количество солнца. И многие считают, что этого достаточно, но это большая ошибка, ведь в зимние месяцы отопление дома тоже крайне необходимо.

Виды солнечных батарей.

Сегодня производители предлагают в основном три вида солнечных батарей.

Монокристаллические.

Позволяют создать наиболее эффективное отопление загородного дома солнечными батареями. Они набираются из большого количества силиконовых ячеек. При попадании солнечного потока на поверхность этих фотоэлементов, внутри активируются электрохимические процессы. В основном монокристаллические батареи содержат 36 ячеек. Это оптимальное количество позволяет создавать легкие и компактные панели. Оригинальное соединение фотоэлементов обеспечивает небольшую гибкость рамке. Благодаря этому параметру монокристаллические батареи легко устанавливаются на неровных поверхностях, обеспечивая правильный угол наклона к световому потоку. Максимальная их мощность достигается при средней температуре окружающего воздуха около 15–25 °C.

Тонколистовые.

В отличие от аналогов предоставляют ряд неоспоримых преимуществ:

  • для активации фотосинтеза необязательно обеспечивать поток света, перпендикулярно направленный на поверхность солнечных панелей;
  • благодаря этому их можно устанавливать в любом удобном пользователю месте: крыше, стене здания, на отдельной конструкции;
  • максимальные потери на тонколистовых батареях в пасмурную погоду составляют всего 15%;
  • тонкая пленка обеспечивает отличную работу панелей в условиях повышенной запыленности;
  • прекрасное отопление частного дома солнечными батареями тонколистового типа можно организовать в любом регионе.

Поликристаллические.

Для создания элементов приема солнечного потока на батареях используют поликристаллы кремния яркого синего цвета. Монокристаллические панели применяются при освещении улиц, парков, для электрического снабжения частного дома или дачи, кафе и ресторанов.


С этим читают