Способы солнечного отопления частного дома

2 Преимущества и недостатки

Такой вид энергии имеет свои особенности, которые следует учитывать. Чтобы обустроить обогрев дома солнцем, нужно различать устройства, преобразующие солнечную энергию. В их числе:

1. 1. Батареи. Они помогают вырабатываться электрическому току, который может применяться для обеспечения работы не только отопительных систем, но и другого электрического оборудования.
2. 2. Коллекторы. С их помощью теплоноситель в виде жидкости нагревается. Затем их подключают непосредственно к системе отопления. Также они способны выступать в роли водонагревателя.

Многие специалисты считают, что даже при установке оборудования для отопления с помощью солнца не стоит полностью отказываться от классической системы. Наиболее подходящий вариант — это система комбинированного типа. Если солнечной энергии будет хватать, то вторая система отопления может быть приостановлена на время. Она может потребоваться зимой, когда естественного источника может быть недостаточно, однако в любом случае можно сэкономить.

В числе преимуществ применения естественной энергии можно отметить:

• безопасность и экологичность;
• снижение расходов на отопление;
• независимость от экономических реалий.

Но существует и ряд минусов. В частности, поступающее тепло зависит от региона проживания и погодных условий. Также потребуются крупные финансовые вложения для запуска систем, кроме этого, они нуждаются в регулярном обслуживании, что тоже не является бесплатным. Если был установлен жидкостный коллектор, который при низких температурах работать не может, тогда перед зимой жидкость нужно сливать.

Воздушный коллектор

Эта установка может быть использована для воздушного отопления дома. Конструктивно она очень напоминает описанный выше пластиковый коллектор, но циркулирует и нагревается в нем воздух. Такие устройства навешиваются на стены. Действовать они могут двумя способами: если воздушный гелионагреватель герметичен, воздух забирается из помещения, нагревается и возвращается в то же помещение.

Воздушный коллектор устанавливается на южной стене

Есть другой вариант. В нем обогрев совмещен с вентиляцией. В наружном корпусе воздушного коллектора имеются отверстия. Через них внутрь конструкции поступает холодный воздух. Проходя через лабиринт, от солнечных лучей он нагревается, а затем подогретым попадает в помещение.

Такое отопление дома будет более-менее эффективным, если установка будет занимать всю южную стену, и при этом тени на этой стене не будет.

Солнечные батареи. Принцип работы солнечной отопительной системы

Солнечное отопление также можно включить в список, где присутствуют все новые технологии для отопления дома.В таком случае для обогрева могут использоваться не только фотоэлектрические панели, но и солнечные коллекторы. Фотоэлектрические панели практически вышли из использования, так как у батарей коллекторного типа показатель КПД намного выше.

Отопительные новейшие системы отопления частного дома, которые работают от солнечной энергии, включают в себя такие компоненты, как коллектор – устройство, состоящее из ряда трубок, эти трубки присоединены к резервуару, который заполнен теплоносителем.

Схема отопления с помощью солнечных коллекторов

По своим конструкционным особенностям солнечные коллекторы могут быть таких разновидностей: вакуумные, плоские или воздушные. Иногда в подобные современные системы отопления загородного дома может быть включен и такой компонент, как насос. Он будет предназначен для того чтобы обеспечивать обязательную циркуляцию по контуру теплоносителя. Это будет способствовать более эффективному теплообмену.

Для того чтобы технология солнечной отопительной системы была наиболее эффективной, нужно соблюдать некоторые правила. Во-первых, подобные новые технологии отопления загородного дома могут быть использованы только в таких регионах, где солнечно хотя бы 15-20 дней в году. Если данный показатель более низкий, то должны быть установлены дополнительные новые виды отопления частного дома. Второе правило диктует, чтобы коллекторы были размешены как можно на большей высоте. Ориентировать их нужно так, чтобы они поглощали как можно больше солнечного тепла.

Наиболее оптимальный угол расположения коллектора к горизонту считается 30-45 0 .

Чтобы предотвратить ненужные тепловые потери, необходимо изолировать все трубы, которые соединяют теплообменник с солнечными коллекторами.

Таким образом, мы видим, что развитие технологий не стоит на месте, и новинки в отоплении домов – это такая же необходимость, как модернизация техники, которой мы пользуемся каждый день.

Инновации в системе отопления используют совсем новое и непривычное для нас – тепловую энергию разных источников.

Современные виды отопления частного дома порой поражают воображение, однако в современности каждый из нас уже может приобрести или сделать такое современное отопление загородного дома или частного своими руками. Новое в отоплении частного дома – это эффективные системы, которые продолжают развивать сферу отопительного оборудования, и надеемся, что все самые эффективные варианты – еще впереди.

Система отопления в новом только что построенном доме является основой для осуществления многих других мероприятий в частных домах. Ведь именно отопление является тем условием, при котором возможно проведение внутренних отделочных работ и возведения и монтажа коммуникаций. Особенно данный процесс является необходимым, когда строительство дома затягивается и все мероприятия, связанные с внутренними работами, приходятся на холодное время года.

Схема обогрева дома газовым котлом.

Многие домовладельцы вынуждены откладывать их из-за того, что в домах еще нет соответствующей системы отопления. Поэтому, еще на этапе возведения дома, а лучше даже до него, необходимо как следует продумать все варианты, связанные с организацией отопительной системы в доме. В зависимости от того, в каком стиле будет оформлен ваш дом и насколько часто вы намерены использовать готовое сооружение, необходимо подбирать материалы для строительства и, соответственно, определяться с тем, какая именно система отопления подойдет в данных конкретных условиях. Выбраны могут быть как традиционные, так и современные системы отопления частных домов.

Способы подключения к системе отопления

Поскольку устройства на солнечной энергии не могут обеспечить стабильное и круглосуточное снабжение энергией, необходима система устойчивая к этим недостаткам.

Для средней полосы России солнечные устройства не могут гарантировать стабильный приток энергии, поэтому используются как дополнительная система. Интегрирование в существующую систему отопления и горячего водоснабжения отличается для солнечного коллектора и солнечной батареи.

Схема подключении теплового коллектора

В зависимости от целей использования теплового коллектора применяются разные системы подключения. Вариантов может быть несколько:

Летний вариант для горячего водоснабжения
Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения

Летний вариант наиболее простой и может обходится даже без циркуляционного насоса, используя естественную циркуляцию воды.

Вода нагревается в солнечном коллекторе и за счет теплового расширения поступает в бак-аккумулятор или бойлер. При этом происходит естественная циркуляция: на место горячей воды из бака засасывается холодная.

Как любая система основанная на естественной циркуляции работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых уклонов. Кроме того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор.

Чтобы вода оставалась как можно дольше горячей бак необходимо тщательно утеплить.

Если Вы хотите действительно добиться максимально эффективной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться.

По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.

Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум двух температурных датчиков. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй — на трубе подачи горячего теплоносителя солнечного коллектора. Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе.

В свою очередь при понижении температуры в накопительном баке ниже заданной включается отопительный котел.

Схема подключения солнечной батареи

Было бы заманчиво применить схожую схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за день энергию. К сожалению для системы электроснабжения частного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.

С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который выполняет несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Далее электрический ток поступает на инвертор, где происходит преобразование постоянного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.

Увы, наши электросети не приспособлены для получения энергии, могут работать только в одном направлении от источника к потребителю. По этой причине вы не сможете продавать добытую электроэнергию или хотя бы заставить счетчик крутиться в обратную сторону.

Использование солнечных батарей выгодно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Однако последние не обладают возможностью накапливать энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.

Обогрев дома солнечными батареями коллекторного типа

По своей сути коллекторы действительно схожи с солнечными батареями, поскольку улавливают прямые солнечные лучи. Исключением для вторых являются тонкопленочные пластины, выдающие ток от рассеянного света. Что касается коллекторов, то для нагрева воды жаркое солнечное излучение нужно плоским моделям. Единственный вариант, активно поставляющий в трубы отопительной системы горячую воду всю зиму, даже при плотной облачности – вакуумные коллекторы. Именно вакуум сберегает драгоценное тепло.

Если вы решите брать вакуумный вариант, в этом случае вам также предстоит выбор – модели прямого нагрева воды или косвенного. Первые считаются сезонными, поскольку накопительный бак расположен непосредственно в корпусе коллектора, и трубки с двойной оболочкой, внутри которой вакуумная среда, соединяются с емкостью напрямую. В зимнее время такие модели использоваться не могут, вода в них замерзает.

Другое дело – обогрев дома солнечными батареями коллекторного всесезонного типа. Они будут работать даже при -50 градусах и облачном покрове, поскольку накопительный бак установлен в доме. Такая система действует благодаря жидкости-теплоносителю, движущейся по трубам между спиралями, расположенными внутри бака, и коллектором. В сердечники вакуумных трубок залита та же жидкость. Вода же только в накопителе, из него она по трубам течет в батареи.

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

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.

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.

Солнечный коллектор своими руками для нагрева воды

С помощью третьего варианта самодельного солнечного коллектора можно греть воду. Монтировать его следует на чердаке дома под самой крышей.

Принцип работы этого коллектора, сделанного своими руками, заключается в том, что солнечные лучи, многократно отражаясь от зеркал, установленных на боковых стенах, потолке и полу, будут концентрироваться в узкий пучок и падать на змеевик, установленный в ящике.

Крышка этого ящика должна иметь двойное остекление. Сделав данную установку, вода будет нагреваться до 70—80 С. Ее можно использовать и для отопления, и для различных хозяйственных нужд.

Тонкости установки

Рекомендации по монтажу коллектора:

1. Внизу конструкции рекомендуется закрепить клапан дренажа для оттока излишков воздуха;
2. Выполняется утепление всех труб, в которых находится горячая вода;
3. Монтируется специальный клапан, который останавливает циркуляцию теплоносителя при резкой отрицательной температуре. Это нужно, чтобы солнечный водонагреватель не вышел из строя.
4. В местах потребления воды рекомендуется сделать смесители, так как вода бывает очень горячей.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Солнечный коллектор для отопления дома станет прекрасной альтернативой обычным системам обогрева, а постепенно, возможно, вы сможете вовсе отключить все альтернативные источники тепла.

солнечные батареи для частного дома
солнечный коллектор для отопления дома
солнечный водонагреватель
вакуумный солнечный коллектор
солнечные системы
солнечное отопление
солнечные батареи для дома
для отопления
солнечный коллектор своими руками из поликарбоната
солнечные коллекторы для отопления дома
солнечные коллекторы своими руками
солнечные водонагреватели своими руками
солнечное отопление частного дома своими руками
солнечное отопление частного дома
солнечные коллекторы для нагрева воды
аванкамера
воздушный солнечный коллектор своими руками
солнечный нагреватель воды своими руками
отопление солнечными коллекторами
солнечный коллектор своими руками для отопления
воздушный коллектор
схема
солнечная система своими руками
солнечные водонагреватели для отопления
вакуумный солнечный коллектор своими руками
устройство
энергия
установка
система

Солнечная панель

Чтобы сделать солнечный нагреватель воды своими руками, потребуется контейнер и какая-то основа для панели. Контейнер делается из фанеры или обычных досок. Затем выполняется утепление, пенопластом или другим материалом.

Важно: чем качественнее утепляется контейнер, тем быстрее в нем происходит нагрев воды. Радиатор делается из труб: элементы с большим диаметром свариваются при помощи элементов меньшего диаметра

Контейнер накрывается стеклом, и выполняется окрашивание наружных стенок в белый цвет

Радиатор делается из труб: элементы с большим диаметром свариваются при помощи элементов меньшего диаметра. Контейнер накрывается стеклом, и выполняется окрашивание наружных стенок в белый цвет.

Простой обогрев дачного домика: без газа и электричества

Обогрев дома при помощи электричества дорог и ненадёжен. Использование газа стоит дешевле, но подключить его удаётся не всегда. Тогда приходится искать другие варианты.

Существует несколько современных альтернативных источников: энергия солнца, подземных недр или незамерзающего водоёма. Но их монтаж довольно дорог и сложен. Поэтому часто для дачи выбирают такой традиционный вариант, как печное отопление.

Печное

Оно известно довольно давно, но остаётся актуальным до сих пор. Существует множество вариаций печей. Они способны обогреть весь дом или отдельную комнату. Иногда их соединяют с системой водяного отопления. Печи не только греют, но и готовят пищу.

В топочной камере сгорает топливо. Оно нагревает стенки печи, которые отдают тепло в дом. В качестве материалов применяют:

• кирпич;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

Кирпич долго нагревается, но и тепло отдаёт дольше. Для поддержания комфортной температуры на даче требуется 1—2 протопки в сутки. Стальные печи быстро нагреваются и также быстро остывают. Чугунные тоже греются быстро, а по теплоотдаче занимают промежуточное место между остальными разновидностями.

В качестве топлива используют:

• дрова;
• уголь;
• паллеты;
• топливные брикеты.

Плюсы и минусы

К преимуществам обогрева дачи печкой относят:

1. Автономность. Нет зависимости от газа и электричества.
2. Подходит для домов, в которых не живут постоянно.
3. В печи можно и готовить.

Существуют такие недостатки:

1. Требуется место для хранения топлива.
2. Кирпичные печи довольно массивны, и их желательно закладывать вместе с домом.
3. Меньшая эффективность отопления.
4. Если не подключён водяной контур, в дальних от печки помещениях будет прохладнее.
5. Необходимо делать дымоход.

Солнечное отопление дома своими руками — принцип изготовления

Во многих развитых странах мира солнечные коллекторы для отопления дома используются повсеместно. Такие конструкции вытесняют традиционные системы отопления не только на юге, но и в регионах с умеренным климатом.

Разумеется, можно купить готовые солнечные коллекторы для отопления. такие, как представлены на фото, но их цена еще достаточно высока. Организовать солнечное отопление дома своими руками не составит труда – для этого потребуется только время и базовые познания в физике. Конечно, самостоятельно сделать вакуумный солнечный коллектор под силу далеко не всем. Но существует и более простая система. При монтаже конструкции солнечного отопления придется не только установить коллекторы на крыше дома, но и внутридомовые элементы.

Виды коллекторов

Коллекторы бывают двух видов: плоские и вакуумные. Есть еще воздушные, но из-за низкого КПД они используются значительно реже.

Плоский

Плоский коллектор устроен чрезвычайно просто: он состоит из коробки, закрытой стеклом, внутри которой располагается система трубок, по которым циркулирует теплоноситель (вода или пропилен-гликоль).

Вакуумный

Основными элементами более сложного вакуумного коллектора являются трубка из ударопрочного бромосиликатного стекла, алюминиевый абсорбер с высокоселективным покрытием и зеркальный отражатель.

Между наружной и внутренними трубками находится вакуум, который выступает в качестве теплоизолятора (как в термосе). Вакуумные коллекторы различаются диаметром трубок (оптимальным считается диаметр 58 мм при длине трубки 120-210 см), а также наличием обычных или U-образных медных нагревательных трубок.

Плоские солнечные коллекторы незаменимы для обычного водонагревателя, но если устройство предназначается для отопления частного дома или дачи, то лучше остановить свой выбор на вакуумном коллекторе, поскольку он теряет меньше энергии при отсутствии солнца и эффективен даже в зимние холода.

Примечательно, что коллекторы могут быть задействованы не только в бытовых, но и в промышленных целях

Данное обстоятельство указывает на важность развития технологии отопления от солнца

Мастер-классы по самостоятельному изготовлению

Устройство вакуумного коллектора

Еще один вид водяных солнечных нагревателей изготавливается с применением современных технологий и передовых технических решений, а потому относится к высокой ценовой категории. Таких решений в коллекторе реализовано два:

• тепловая изоляция с помощью вакуума;
• использование энергии парообразования и конденсации вещества, кипящего при низкой температуре.

Идеальный вариант защитить абсорбер для коллектора от тепловых потерь – это заключить его в вакуум. Медная трубка, наполненная хладагентом и покрытая абсорбирующим слоем, помещена внутрь колбы из прочного стекла, воздух из пространства между ними откачан. Концы медной трубки входят в трубу, через которую протекает теплоноситель. Что происходит: хладагент под воздействием солнечных лучей закипает и обращается в пар, он поднимается по трубке вверх и от соприкосновения с теплоносителем сквозь тонкую стенку снова переходит в жидкость. Ниже показана рабочая схема коллектора:

Фокус в том, что в процессе превращения в пар вещество поглощает гораздо больше тепловой энергии, чем при обычном нагреве. Удельная теплота парообразования любой жидкости выше, нежели ее удельная теплоемкость, а потому вакуумные солнечные коллекторы весьма эффективны. Конденсируясь в трубе с проточным теплоносителем, хладагент передает ему всю теплоту, а сам стекает вниз за новой порцией энергии солнца.

Благодаря своему устройству вакуумные нагреватели не боятся низких температур и сохраняют свою работоспособность даже на морозе, а потому могут применяться в северных регионах. Интенсивность нагрева воды в этом случае ниже, чем летом, так как зимой на землю поступает меньше тепла от солнца, часто мешает облачность. Понятно, что изготовить стеклянную колбу с откачанным воздухом в домашних условиях просто нереально.

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.