Солнечные батареи для отопления дома: обзор разновидностей и правила выбора

Видео-обзор эффективности паровой швабры

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

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.

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.

Обзор бескремниевых устройств

Некоторые солнечные панели, изготовленные с применением редких и дорогостоящих металлов, имеют КПД более 30%. Они в разы дороже своих кремниевых аналогов, но всё-таки заняли высокотехнологичную торговую нишу, благодаря своим особенным характеристикам.

Солнечные панели из редких металлов

Существует несколько типов солнечных панелей из редких металлов, и не все они имеют КПД выше, чем у монокристаллических кремниевых модулей.

Однако способность работать в экстремальных условиях позволяет производителям таких солнечных панелей выпускать конкурентоспособную продукцию и проводить дальнейшие исследования.

Панели из теллурида кадмия активно используются при облицовке зданий в экваториальных и аравийских странах, где их поверхность нагревается днем до 70-80 градусов

Основными сплавами, применяемыми для изготовления фотоэлектрических элементов, являются теллурид кадмия (CdTe), селенид индия- меди-галлия (CIGS) и селенид индия-меди (CIS).

Кадмий – токсический металл, а индий, галлий и теллур являются довольно редкими и дорогостоящими, поэтому массовое производство солнечных панелей на их основе даже теоретически невозможно.

КПД таких панелей находится на уровне 25-35%, хотя в исключительных случаях может доходить до 40%. Ранее их применяли в основном в космической отрасли, а сейчас появилось новое перспективное направление.

Из-за стабильной работы фотоэлементов из редких металлов при температурах 130-150°C их используют в солнечных тепловых электростанциях. При этом лучи солнца от десятков или сотен зеркал концентрируются на небольшой панели, которая одновременно генерирует электроэнергию и обеспечивает передачу тепловой энергии водяному теплообменнику.

В результате нагрева воды образуется пар, который заставляет вращаться турбину и генерировать электроэнергию. Таким образом солнечная энергия преобразуется в электрическую одновременно двумя путями с максимальной эффективностью.

Полимерные и органические аналоги

Фотоэлектрические модули на основе органических и полимерных соединений начали разрабатывать только в последнем десятилетии, но исследователи уже добились значительных успехов. Наибольший прогресс демонстрирует европейская компания Heliatek, которая уже оснастила органическими солнечными панелями несколько высотных зданий.

Толщина её рулонной пленочной конструкции типа HeliaFilm составляет всего 1 мм.

При производстве полимерных панелей используются такие вещества, как углеродные фуллерены, фталоцианин меди, полифенилен и другие. КПД таких фотоэлементов уже достигает 14-15%, а стоимость производства в разы меньше, чем кристаллических солнечных панелей.

Остро стоит вопрос срока деградации органического рабочего слоя. Пока что достоверно подтвердить уровень его КПД через несколько лет эксплуатации не представляется возможным.

Преимуществами органических солнечных панелей являются:

• возможность экологически безопасной утилизации;
• дешевизна производства;
• гибкая конструкция.

К недостаткам таких фотоэлементов можно отнести относительно низкий КПД и отсутствие достоверной информации о сроках стабильной работы панелей. Возможно, что через 5-10 лет все минусы органических солнечных фотоэлементов исчезнут, и они станут серьезными конкурентами для кремниевых пластин.

Принцип работы

Принцип работы солнечной батареи. (Для увеличения нажмите)

Принцип работы солнечной батареи достаточно простой. Это преобразование энергии солнца в электрическую энергию. Фоторецепторы, находящиеся на пластине, поглощают солнечный свет, который вызывает микроразряд на поверхности пластины.

Сила одного такого микроразряда достаточно мала, но множество фоторецепторов, находящихся на площади батареи способны вырабатывать и аккумулировать необходимое количество электроэнергии для нужд человека.

Солнечные батареи можно установить на крышах:

• частных домов;
• многоэтажных зданий;
• небольших производственных помещений;
• павильонов;
• навесов.

Условие размещения конструкции – это плоская крыша или другая плоскость большой площади.

Совет специалистов: модули солнечных коллекторов размещаются по направлению к солнцу

Поэтому важно при монтаже установить модуль с южной или юго-восточной стороны.

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.

Особенности монтажа тёплого пола под ламинат

1. Напольное покрытие должно быть смонтировано таким образом, чтобы позволяло незатруднённо достигать системы подогрева. В этом смысле ламинат – идеальный пол.
2. Монтаж тёплого пола под ламинат, какие бы системы обогрева ни применялись, проводится с учётом двух технологий – и укладки ламината и укладки систем обогрева:

• в обеих технологиях предусмотрены:
  • для защиты от влаги гидроизоляционный слой на черновом основании (полистирол, полиэтилен);
  • для сохранения тепла на гидроизоляцию кладут теплоизоляционный слой, снижающий энергопотребление, повышающий эффективность системы в целом;
• при укладке ламината необходима подложка между системой обогрева и напольным полотном. Её функции:
  • сглаживание неровностей;
  • смягчение деформации плит, снижение нагрузки на замки;
  • уменьшение износа термоплёнки.

1. C системой «Тёплый пол» применима подложка повышенной прочности из XPS-полистирола «Fix Prix» (Польша). Циркуляцию воздуха обеспечивает её рифлёная поверхность.
2. Нельзя класть на тёплый пол под ламинат звукоизоляционную подложку – она станет барьером на пути тепла к полу и опасна перегревом системы.
3. Поддержание постоянной температуры, не превышающей заданных параметров, обеспечит реле.
4. Для возможности напольного полотна «гулять» при температурных деформациях необходим зазор между ламинатом и стеной.
5. Схему расположения системы тёплого пола под ламинатом желательно сохранить – какой бы надёжной она ни была, нельзя исключать возможный ремонт.
6. Ламинат над системой подогрева не рекомендуют застилать ковровыми изделиями: блокировка тёплого воздуха влечёт перегрев настила.

Теплый пол под ламинат, схема укладки — Фото 04

Интересно почитать

Суть устройства

Виды кремниевых солнечных батарей

Поликристаллические

Главным элементом таких панелей являются полупроводниковые элементы поликристаллической структуры. Они гораздо дешевле монокристаллических, так как по сути изготавливаются из обрезков, оставшихся от монокристаллических элементов. В процессе изготовления кремниевый сплав просто охлаждается без последующей обработки.

КПД поликристаллических солнечных батарей составляет в среднем 12 — 18%, в то время, как у монокристаллических КПД достигает 22%. Однако учитывая меньшую цену, можно приобрести чуть больше панелей и получить тот же «выхлоп» за те же деньги, что и у монокристаллов. Такое возможно только в случае, когда есть много места на крыше. Также поликристаллы отличаются от монокристаллов неоднородностью цветовой гаммы.

Сколько стоят поликристаллические солнечные батареи? В среднем 3500 рублей за 100 Вт (многое зависит от производителя). Одной из самых недорогих поликристаллических батарей является Восток Pro ФСМ 150 П мощностью 150 Вт.

Монокристаллические

Для монокристаллических солнечных панелей специально выращивается монокристалл по методу Чохральского. Затем из нескольких кремниевых ячеек собирается целая панель определенной мощности. Чаще всего панель состоит из 36 или 72 модулей. Эффективность работы монокристаллических панелей гораздо выше, чем у поликристаллических, и составляет порядка 18 – 22%. 

Благодаря такой особенности при одинаковых размерах монокристаллические преобразуют больше солнечной энергии, чем поликристаллические. Какие лучше солнечные батареи: поликристаллические или монокристаллические? Все упирается в бюджет. Если есть возможность потратить чуть больше, тогда стоит купить монокристаллы, у которых окупаемость быстрее. Также монокристаллические батареи будут предпочтительнее, если площадь крыши относительно невелика. Средний срок «жизни» составляет 25 лет.

Если же хотите сэкономить и солнечная батарея вам нужна только, чтобы запитать холодильник или насосную станцию на даче, тогда можно взять поликристаллическую модель.

Аморфные

Аморфные батареи состоят из кремниеводорода (SiH4), который получают путем действия электрического тока на кремний. В результате этого кремний испаряется, а затем тонким слоем оседает на подложку.

КПД у аморфных панелей примерно такой же, как у поликристаллических. Однако у аморфных моделей есть некоторые преимущества. Например, они могут вырабатывать электроэнергию даже в пасмурную погоду, дождь, когда в воздухе высокая концентрация пыли или во время заката/рассвета.

Виды СБ

Плоский солнечный коллектор

Перед тем как установить солнечную батарею для обогрева помещения, нужно выбрать соответствующую конструкцию.

Выделяют три главных вида установок отопления на солнечной энергии:

1. Плоский коллектор. Самый известный вид солнечной батареи. Он выполнен в виде плоского короба, который покрыт стеклом. Короб имеет прослойку, поглощающую тепло. К этой прослойке подключены трубки, которые и проводят тепло в систему отопления дома.
2. Вакуумный коллектор. Состоит из ряда пустых стеклянных трубок, которые содержат внутренние трубки, наполненные преобразователем энергии тепла. Между двумя трубками находится вакуум, который является теплоизолятором.
3. Солнечный воздушный коллектор. Здесь роль проводника тепла выполняет воздух. Это плоская конструкция, нагревающая солнечной энергией воздух. Затем нагретый воздух поступает в помещение с помощью вентилятора.

Имейте в виду: КПД воздушного коллектора намного ниже, чем плоского и вакуумного.

Поэтому чаще всего устанавливают комбинированную систему отопления, когда солнечная энергия служит дополнительным источником и позволяет значительно сократить затраты на оплату коммунальных счетов.

Завершающий этап

Умелец превратил пианино в письменный стол: результат превзошел самые смелые ожидания

Теплые полы из ГВЛ. Технология укладки гипсокартона на деревянные балки

Технические характеристики: на что обратить внимание

В сертифицированных солнечных батареях всегда указывается рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток КЗ. При этом стоит учесть, что все параметры обычно указываются для температуры +25°C. В солнечный день на крыше батарея разогревается до температур, значительно превышающих эту цифру. Это объясняет наличие большего рабочего напряжения.

Пример технических характеристик солнечных батарей для дома

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В нормальных батареях оно порядка 22 В

И все бы ничего, но если проводить работы на оборудовании не отключив солнечные батареи, напряжение холостого ходы выведет из строя инвертор или другую подключенную технику, не рассчитанную на подобный вольтаж. Потому при любых работах — переключении проводов, подключении/отключении аккумуляторов и  т.д. и т.п — первое что вы должны сделать — отключить солнечные батареи (снять клеммы). Перебрав схему, их подключаете последними. Такой порядок действий сохранит вам много нервов (и денег).

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики показывают работу различных солнечных панелей в реальных условиях. Также они помогут разобраться в вопросах выбора сопутствующего оборудования.

Правила выбора солнечных панелей и сопутствующего оборудования:

Виды солнечных панелей:

Тестирование монокристаллической и поликристаллической панелей:

Для населения и небольших промышленных объектов реальной альтернативы кристаллическим кремниевым панелям пока что нет. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что скоро энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и использования солнечных батарей предлагаем оставлять , задавать вопросы и участвовать в обсуждениях. Форма для связи расположена в нижнем блоке.