Солнечное отопление частного дома: варианты и схемы устройства

Другие способы повышения эффективности и экономичности отопления

Если вас интересует только вид топлива, пролистывайте сюда. Но мы считаем, что правильно начать с основ. Борьба за экономичность возможна не только через снижение потерь, но и другими способами:

  • правильным выбором вида и типа отопления;
  • соблюдением правил установки оборудования;
  • использованием датчиков температуры, связанных с нагревательным оборудованием;
  • установкой запорно-регулировочной арматуры;
  • монтажом энергоэффективных приборов;
  • своевременным техническим обслуживанием.

Виды и типы систем отопления

Правильно подобранная система позволяет использовать выбранное топливо с наибольшей выгодой.

Наглядная схема типичной однотрубной системы отопления.

Однотрубная разводка оптимальна для небольших домов с 3-4 радиаторами в контуре. Небольшое количество труб сводит к минимуму неэффективную отдачу тепла через их стенки.

Схема типичной двухтрубной системы отопления в частном доме.

Двухтрубные разводки обеспечивают равномерный прогрев всех радиаторов. Не придётся увеличивать мощность котла и потребление энергоносителей, так как в самой дальней комнате температура поддерживается на нужном уровне.

Дома до 2 этажей и площадью до 150 м2 эффективно оборудовать энергонезависимой системой гравитационного типа, не требующей циркуляционных насосов и дорогостоящих расширительных баков.

В регионах с тарифами на электроэнергию, зависимыми от времени суток, выгодно устанавливать гидроаккумуляторы большой ёмкости. Ночью котёл нагревает воду, а после подключения дневного тарифа около 2-3 часов отопление происходит за счёт циркуляции теплоносителя из гидроаккумулятора.

Правила монтажа радиаторов

Правильное размещение радиаторов позволяет избежать снижения теплоотдачи:

  • до пола оставляют 50-70 мм;
  • до наружной стены от 30 мм;
  • до подоконника не менее 80 мм.

Точные рекомендации указаны в паспортах приборов. Примерные потери по теплоотдаче при различных вариантах размещения показаны на рисунке ниже.

Изменение тепловой мощности радиатора в зависимости от размещения и наличия экрана.

Снижение температуры компенсируют установкой радиаторов с большим количеством секций. Увеличивается объём циркулирующего теплоносителя, на разогрев которого понадобится дополнительное топливо.

Повысить эффективность теплоотдачи можно, используя диагональное подключение радиаторов. Боковое подключение снижает теплоотдачу, но лучше всего подходит для гравитационных систем. Менее всего эффективны радиаторы с нижним подключением – это можно считать «платой» за невидимые трубы, скрытые в полу или стене.

Датчики температуры

Блоки управления газовых и электрических котлов реагируют на температуру теплоносителя, что не позволяет своевременно регулировать интенсивность работы при изменение погодных условий. Современные котлы допускают подключение выносных датчиков температуры воздуха в помещении, что объективнее отражает потребность в увеличении или снижении мощности оборудования.

Котёл с подключенными датчиками и таймерами поддерживает необходимую температуру ночью и в период отсутствии хозяев, что также снижает затраты на отопление.

Регулировочная арматура

При любом типе разводки труб и подключении радиаторов есть возможность изменять теплоотдачу прибора.

Устанавливают ручные или автоматические регуляторы. Это позволяет в некоторых помещения поддерживать пониженную температуру, что сказывается на экономии энергоносителя.

Эффективность радиаторов

Современные радиаторы имеют мощность одной секции от 100 до 210 Вт

При покупке обращают внимание на этот параметр, указанный в паспорте прибора. Дополнительные секции заполняют теплоносителем, который придётся разогревать и перемещать по трубам с помощью более мощного циркуляционного насоса, что увеличивает расходы

Теплоотдача радиаторов отопленияСравнение показателей и способы расчета

Техническое обслуживание

Образование кальциевых отложений на внутренних стенках теплообменника и радиаторов снижает эффективность оборудования.

Важно использовать чистую мягкую воду или антифриз, рекомендованный производителем теплового оборудования. Необходимо контролировать состояние фильтров грубой и тонкой очистки теплоносителя, а также чистоту воды (антифриза)

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

Как выбрать солнечную панель

Перед тем как выбирать солнечную панель, необходимо разобраться с местом ее установки, а также познакомиться с сезонными изменениями светимости Солнца для конкретной местности. Дешевые солнечные панели для частного дома редко гарантируют долговечность и при удовлетворительных стартовых показателях, начинают снижать производительность уже через год-два эксплуатации.

Применение слишком дорогих, как наиболее качественных панелей, также может оказаться неоправданным, поскольку при малом энергопотреблении и редком использовании окупаемость таких преобразователей растянется на десятилетия. К наиболее важным критериям выбора солнечных панелей относят назначение, тип, вырабатываемое напряжение и мощность.

Назначение

Выполняя единую функцию – преобразование света Солнца в электрическую энергию, солнечные панели отличаются условиями эксплуатации, при которых они предполагают наибольшую эффективность:

  • Для туризма – легкие, портативные модели, не создающие проблем с транспортировкой;
  • Для дачи, садового участка, временного жилища – мобильные модули, предусматривающие быструю установку и демонтаж;
  • Для частного дома, магазина – монокристаллические или поликристаллические стационарные модули, выбор которых зависит от бюджета, площади и прочности крыши, потребляемой мощности и др.

При создании экономичного автономного уличного освещения целесообразно воспользоваться гибкими пленочными панелями.

Тип панели

Солнечные модули различают по материалу изготовления фотоэлементов. Каждому типу присущи недостатки. Однако наличие определенных преимуществ не позволяет производителям сосредоточить производство на каком-либо одном из них:

  • Монокристаллические – сложная технология изготовления. Большой вес. КПД 18–22%. Высокая цена;
  • Поликристаллические – набраны из обрезков монокристаллов. КПД 12–18%. В разы дешевле монокристаллов;
  • Пленочные – легкие гибкие солнечные панели, выпускаемые в рулонах. Режутся, подгоняются под формат крыши. Самые дешевые, но малоэффективные. КПД до 10%;
  • Аморфные – кремниево-водородная основа. КПД 13–17%. Эффективны при ослабленной освещенности.

При достаточной установочной площади дорогую поликристаллическую панель можно заменить двумя-тремя монокристаллическими, получив ту же производительность при меньших затратах.

Мощность и напряжение

Используемые в быту световые солнечные панели бывают 12-ти и 24-х вольтовыми. Первые легко согласовываются со стандартными инверторами, эффективны при потреблении электроэнергии, не превышающей 1 кВт.

При потребительских запросах свыше 1 кВт целесообразно купить панели с номинальным напряжением 24 В. Последовательное соединение двух модулей дает в результате 48 В, что соответствует параметрам большинства мощных инверторов.

Для зарядки аккумуляторов смартфонов и других гаджетов предусмотрены компактные преобразователи солнечной энергии, с выходным напряжением 5–6 В.

Виды

Солнечные батареи для отопления частного дома и дач, т.е. гелиоустройства для бытового применения, делятся на пленочные преобразователи и кремниевые, образованные соединением групп элементов между собой последовательным или параллельным, которые в электричество преобразуют солнечный свет. Объединенные в общую полупроводниковую систему, они называются солнечной панелью и готовы энергию поставлять устройствам обогрева.

В быту они наиболее распространены. Принятую энергию они передают в систему для отопления в виде нагретого теплоносителя или же в виде электричества.

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 недостатком является возможность пасмурной или холодной погоды, когда эффективность работы батарей и коллекторов падает. Однако, современные конструкции позволяют получать минимальное количество даже в самых сложных условиях, поэтому при правильном расчете никакие неожиданности системе обогрева не угрожают.

Кроме того, нельзя забывать, что . 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.

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.

Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

  • располагаем тару на крыше. Ее следует монтировать с южной стороны крыши;
  • поверхность крыши нужно покрыть металлическим листом с блестящей поверхностью;
  • поверх него кладем трубы;
  • подключаем их к бочке и емкости для нагретой воды.

Вариант солнечного самодельного коллектора

  • стальные коробки;
  • несколько плоских стальных радиаторов;
  • стекло;
  • металлопластиковые элементы — фитинги и трубы.

Сборки системы в данном случае происходят следующим образом:

  • стальные коробки монтируются на крыше;
  • туда укладываются радиаторы;
  • сверху накрываем их стеклом. Это позволит уменьшить время нагрева воды;
  • трубки нужно укладывать с уклоном вниз;
  • обязательно следите, чтобы верх устройства располагался ниже накопительного бака;
  • на чердаке устанавливается пластиковая бочка с водой. Подходящий объем — 160 л;
  • ее нужно соединять с радиатором и водопроводом при помощи металлопластиковых устройств — фитингов и трубок. Саму трубку с водой нужно подключить несколько выше его середины бака;
  • внизу радиатора ставятся дренажные краны. С их помощью происходит слив воды в холодное время суток.

Вариант с пластиковой бочкой

Третий вариант. Применяется для обогрева достаточно большого помещения. Имеет эффективность на уровне 45-55%. Для создания системы обогрева такого типа вам понадобятся следующие материалы:

  • любой теплоизоляционный материал;
  • деревянная рамка, имеющая фанерное днище;
  • сетка из металла черного цвета;
  • дефлектор;
  • прозрачный лист поликарбоната;
  • несколько вентиляторов

Сборка конструкции осуществляется следующим образом:

  • сверлим в рампе круглые отверстия. Они прорезаются для забора воздуха;
  • для отвода горячего воздуха делаем прямоугольные отверстия вверху рамы;
  • на ее дно кладем теплоизоляционный материал. В качестве аккумулятора тепла будет выступать металлическая черная сетка;
  • вентиляторы, встраиваемые в круглые отверстия;
  • затем монтируем опорные планки для дефлектора. После этого устанавливаем сам дефлектор. Он будет формировать воздушный поток;
  • сверху устанавливаем прозрачный лист.

Готовая конструкция

С помощью такого агрегата можно эффективно осуществлять обогрев дома, а также нагрев воды.

Принцип работы.

Специальные панели с большим количеством фотоэлементов поглощают энергию солнечного потока. При попадании лучей на поверхность принимающих устройствах, в них активируется электрохимическая реакция. Выделяемая каждым элементов электрическая энергия концентрируется и выводится на общий накопитель.

С одной солнечной панели стандартных размеров выводится около 250 Вт. Вследствие этого понятно, что для обеспечения нормального функционирования загородного дома необходимо объединить несколько панелей в единую систему. Практические данные показывают, что площадь солнечных батарей 20–30 кв.метров вполне достаточно для полноценного функционирования электрических приборов в доме обычной семьи.

Понятно, что в ночное время фотосинтез на солнечных батареях не протекает. Вследствие этого для накопления электроэнергии необходимо наличие аккумуляторов. Количество их напрямую зависит от интенсивности расхода электричества в темное время. Подзарядка аккумуляторов осуществляется за счет избыточной электроэнергии, вырабатываемой при фотосинтезе в светлое время суток.

Для преобразования постоянного тока, полученного в результате синтеза солнечного потока, в рабочее электричество в комплекте оборудования предусмотрен инвертор. Все современные электроприборы функционируют от переменного тока. Электрические котлы также работают на этом виде электричества.

3 Основные виды

Большие установки способны обеспечить электроэнергией весь дом, а при необходимости и полностью обогреть его. Но это относится только к небольшим частным коттеджам, многоэтажные строения они отопить не смогут.

Что касается комплектации, то она может различаться в зависимости от модели. Как правило, в базовый набор входят:

  • вакуумный солнечный коллектор;
  • специальный контроллер, следящий за эффективностью работы;
  • насос, при помощи которого подается теплоноситель;
  • бак объемом 500—1000 литров для горячей воды;
  • электрический ТЭН либо тепловой насос.

Перед тем как устанавливать коллекторы, необходимо рассчитать, какая мощность им нужна, чтобы полностью удовлетворить все нужды. При расчете стоит учитывать площадь частного дома, количество проживающих людей, а также расход энергии. Например, для небольшой семьи из трех человек в среднем за месяц потребуется от 200 до 500 Вт/м².

Если планируется обеспечить жилище горячей водой, то затраты на энергию увеличатся. Для эффективности можно сделать комбинированный вариант системы отопления. В таком случае домочадцы будут застрахованы и не останутся без отопления при аварийных и непредвиденных ситуациях.

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 финансовых вложений существует только для приобретения аппаратуры или оборудования, все остальное он получит бесплатно.

Существует два варианта организации солнечного отопления:

  1. Солнечные батареи;
  2. 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 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.

Какую взять: переносную или стационарную солнечную батарею?

Как выбрать солнечную батарею по конструктивному исполнению? Существуют стационарные и переносные модели. Стационарные солнечные панели предназначены для монтажа на крышу дома или гаража. Они имеют немалый вес и не предназначены для перемещения. Стационарную батарею стоит купить, если необходимо запитать дом или дачу.

Переносные складные панели удобны для походов. Если нужно подзарядить телефон или планшет, подключить походный холодильник или телевизор. Некоторые, как например, ФСМ-7МТ, имеют складную конструкцию и превращаются в небольшую сумочку. Они имеют USB-порт для подключения зарядки телефона или планшета. Вес такого устройства всего 300 гр, поэтому его можно свободно носить в рюкзаке.

Существуют мощные складные панели до 150 Вт. Такие панели подходят для палаточных городков или кемпинга на долгих стоянках. Как и мобильные модули они также имеют складную конструкцию – правда, в рюкзак уже не поместятся. Одной из таких хороших складных солнечных батарей является двухпанельный модуль Woodland Sun House мощностью 120 Вт. Длина такой панели в разложенном состоянии составляет 128 см. Производитель предусмотрел для нее специальную сумку для транспортировки, куда солнечная панель помещается в сложенном состоянии.

Так какую солнечную батарею все-таки лучше взять: стационарную или переносную? Если нужно запитать дом, то однозначно стационарную соответствующей мощности. Для походов в лес и долгих стоянок лучше взять складную модель. А для мобильного телефона или планшета небольшую панель в виде сумки.

Отопление от солнца: за и против

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

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

    Так можно обеспечить дом горячей водой и частично отоплением при помощи солнечной энергии

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

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

Достоинства использования солнечной энергии для отопления:

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

    Солнце постоянно посылает на землю тепло. И им можно воспользоваться для обогрева дома

Недостатки:

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

Теперь рассмотрим подробнее каждый из типов солнечных нагревательных элементов.

Принцип работы системы

После наполнения водой системы тут же начнется отопление солнечной энергией. Нагреваемая вода начнет подниматься вверх и заполнять собой накопительный бак, вытесняя холодную воду в радиатор. Подобный процесс будет проходить непрерывно, пока показатели температуры воды, выходящей из радиатора и поступающей в нее, не сравняются.

При расходовании воды из системы на бытовые нужды – душ, мытье посуды и т.д., в аванкамеру будет добавляться вода из водопровода. Поскольку аванкамера будет сообщаться с накопительным баком в нижней части, перемешивания теплой и холодной воды происходить практически не будет. Теплая вода подлежит забору из верхней части накопительного бака.

Какие солнечные панели лучше

После сравнения плюсов и минусов каждой модели, вошедшей в топ 2021 года, команда ВыборЭксперта выбрала тройку лучших солнечных модулей, которыми стали:

  • Восток Pro ФСМ 100 П – соотношение цена/качество, адаптация к российским погодным условиям;
  • Goal Zero Boulder 200 Briefcase – складная конструкция, высокая мощность, универсальная установка;
  • Topray Solar TPS-102-15, 15W – мощная защита, стабильная работа, высокая эффективность при слабой освещенности.

Признанные победители не относятся к абсолютным, поскольку при их оценке учитывалось субъективное мнение. Возможно, что некоторые посчитают лидерами совсем другие модели. Однако, надеемся, что проделанная нами работа расширит кругозор желающих влиться в ряды потребителей «зеленой» энергии.

Как из шлангов и труб смастерить солнечный нагреватель

Для солнечных теплообменников народные умельцы используют шланги для полива или гибкие трубы. Можно соорудить одну или несколько секций.

Мнение эксперта
Владислав Пономарев
Инженер-конструктор, изобретатель

Главное условие – плотно свернуть шланг спиралью в форму «улитки».

Если будут несколько секций, понадобится электронасос, но знатоки уверяют, что расходы на его приобретение окупятся довольно быстро.

Часть материалов для такого коллектора, возможно, уже есть в гараже. Основа – черный резиновый шланг диаметром 20-25 миллиметров. В зависимости от того, сколько «улиток» будет создано, столько и уйдет материала: 100 или 1000 метров. Подойдет и черная пластиковая труба.

Из шланга можно делать не только круглые улитки, но и придать овальную форму или уложить змеевидной. Заготовки обрабатывают антисептиком для дерева или антикоррозийным средством для металла. Для них создают короб из старой оконной рамы или другого подручного материала.

Крепление может быть и в виде связки из плотного шнура. Так же делают связку контура пластиковым хомутом.

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.

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.

Что могут предложить современные технологии

В среднем 1 м2 поверхности земли получает 161 Вт солнечной энергии в час. Разумеется, на экваторе этот показатель будет во много раз выше чем в Заполярье. Кроме того, плотность солнечного излучения зависит от времени года. В Московской области интенсивность солнечного излучения в декабре-январе отличается от мая-июля более чем в пять раз. Однако современные системы настолько эффективны, что способны работать практически всюду на земле.

Современные гелиосистемы способны эффективно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С 

Задача использования энергии солнечной радиации с максимальным КПД решается двумя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные фотоэлектрические батареи.

Солнечные батареи вначале преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, затем передают через специальную систему потребителям, например электрокотлу.

Тепловые коллекторы нагреваясь под действием солнечных лучей нагревают теплоноситель систем отопления и горячего водоснабжения.

Тепловые коллекторы бывают нескольких видов, в числе которых открытые и закрытые системы, плоские и сферические конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и многие другие варианты.

Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов используется для нагревания горячей воды или теплоносителя системы отопления.

Несмотря на явный прогресс в разработке решений по собиранию, аккумулированию и использованию солнечной энергии, существуют достоинства и недостатки.

Эффективность солнечного отопления в наших широтах довольно низка, что объясняется недостаточным количеством солнечных дней для регулярной работы системы

Плюсы и минусы от использования энергии солнца

Самым очевидным плюсом использования энергии солнца является ее общедоступность. На самом деле даже в самую хмурую и облачную погоду солнечная энергия может быть собрана и использована.

Второй плюс — это нулевые выбросы. По сути, это самый экологически чистый и естественный вид энергии. Солнечные батареи и коллекторы не производят шума. В большинстве случаев устанавливаются на крышах зданий, не занимая полезную площадь загородного участка.

Недостатки, связанные с использованием энергии солнца, заключаются в непостоянстве освещенности. В темное время суток становится нечего собирать, ситуация усугубляется тем, что пик отопительного сезона приходится на самые короткие световые дни в году.

Существенный недостаток отопления, основанного на применении солнечных коллекторов, заключается в отсутствии возможности накапливать тепловую энергию. В схему включен только расширительный бак

Необходимо следить за оптической чистотой панелей, незначительное загрязнение резко снижает КПД.

Кроме того, нельзя сказать, что эксплуатация системы на солнечной энергии обходится полностью бесплатно, существуют постоянные затраты на амортизацию оборудования, работу циркуляционного насоса и управляющей электроники.

Что такое коллектор и назначение солнечных коллекторов

Под солнечным коллектором понимают устройство, которое собирает энергию излучения, а затем перемещает накопленную теплоту потребителям. На практике используют еще один термин – гелиоколлектор.

По назначению солнечные установки (гелиоустановки) использования подразделяют:

  • гелиоконцентраторы – устройства, собирающие солнечную энергию в узкий поток. Их используют для плавки металла. В институте НПО «Физика-Солнце» (г. Ташкент) были разработаны и изготовлены плавильные печи, в которых достигнуты температуры более 5000…5500 °С;
  • солнечные батареи – устройства для преобразования излучения от Солнца в электрическую энергию;
  • гелиоопреснительные установки – машины, предназначенные для получения пресной воды из воды с высоким содержанием минеральных солей;
  • гелиосушильные установки – тепловые устройства, в которых осуществляется удаление влаги из овощей и фруктов с использованием энергии Солнца;
  • гелионагреватели (воздушный солнечный коллектор) – установки для передачи теплового потока от инфракрасного излучения к теплоносителям.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий