Какие бывают солнечные батареи для отопления дома – виды, особенности, преимущества и недостатки

Особенности эксплуатации

Основная проблема для всех типов солнечного оборудования в холодное время года – осадки. Если трубки покрыты снегом или инеем, их эффективность снижается. Но стоит учитывать следующее:

Если вы собираетесь использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой, значит он будет установлен под большим углом чтобы уловить максимум солнечного света. Соответственно, снег и вода будет просто соскальзывать с него.

Небольшая площадь трубок не позволит снегу «зацепиться» за них, в отличие от того, как это происходит с плоскими солнечными коллекторами. Практика показывает, что ветер скоростью 3 м/с сдувает снег с коллекторов.

Большую опасность вызывает наледь. Она образуется, когда днем плюсовая температура, а ночью – отрицательная. Лед хоть и прозрачен, но рассеивает часть солнечного света. Образование ледяной корки несколько снижает эффективность работы солнечного вакуумного коллектора.

Избавиться от нее просто – достаточно пролить замерзший участок теплой водой. Скалывать наледь с вакуумных трубок не рекомендуется – есть риск повредить стекло и нарушить герметичность.

Преимущества солнечных батарей

О главном преимуществе современных моделей солнечных установок для разработки высокотехнологичной системы отопления дома мы уже сказали – безусловно. Это уникальная способность аккумулирования и эффективного расходования электроэнергии в течение всего дня. К прочим достоинствам можно отнести:

1. Возможность накопления и дальнейшей трансформации энергии даже при отсутствии солнечных лучей. Подобные альтернативные источники прекрасно функционируют в пасмурную и облачную погоду.
2. Возможность достижения полной автономии основных жизненно важных коммуникаций, хотя в некоторых климатических поясах солнечные установки целесообразно использовать лишь в качестве дополнительных источников обогрева.
3. При отсутствии централизованного отопления, света, невозможности подключения к газовым или дизельным электростанциям, или в условиях лимитирования потребляемой электроэнергии монтаж солнечных моделей может стать единственным методом получения качественной системы обогрева частного или загородного дома.
4. Модернизированные солнечные установки позволяют не только производить тепло, но и получать электрическую энергию для бытовых целей.
5. Благодаря применению емких аккумуляторов, Вам предоставляется уникальная возможность расходовать в абсолютно любое время суток и в любых объемах накопленную днем электрическую энергию.
6. Полная автоматизация установок на солнечных батареях и возможность использования в различных режимах позволит Вам создать наиболее комфортный температурный режим в помещении, снизить нагрузку на систему обогрева и существенно увеличить срок их эксплуатации.

Невзирая на дороговизну солнечных модулей, необходимо четко понимать, что такая высокотехнологичная конструкция окупит себя уже в самое ближайшее время.

Коллекторы: получение тепла из солнечной энергии

Солнечные коллекторы

Солнечные батареи могут применяться для обогрева объектов, нагрева жидкости. Возможность получения тепла обусловлена способностью батареи накапливать энергию. Это позволяет повышать температуру теплоносителя в трубах, за счет чего обеспечивается не только нагрев жидкости, но и обогрев всего объекта. Солнечные коллекторы функционируют по определенной схеме. Их основные элементы конструкции:

• насосная станция;
• бак-аккумулятор;
• контроллер;
• трубы и фитинги.

Виды коллекторов:

• плоские: состоят из плоского абсорбера, покрытия, теплоизолирующего слоя;
• вакуумные (трубчатые): состоят из стеклянной колбы, теплоизоляционный материал заменен на вакуум, который заполняет емкость (в ней также находится абсорбер).

У второго варианта есть существенное преимущество – низкие теплопотери. По этой причине вакуумные коллекторы применяются повсеместно там, где не могут быть установлены плоские аналоги.

Принцип работы системы

Трубчатая система, наполненная антифризом для корректной работы в зимнее время

Чтобы применение энергии солнца было максимально эффективным, можно действовать разными методами. Принцип первого основан на непосредственном прогревании коллекторных элементов лучами солнца. Накапливая тепло, устройства передают его жидкому теплоносителю, находящемуся в контурах отопления и горячего водоснабжения. Ресурс может расходоваться на реализацию обеих этих целей или только одной. Действие второго способа основано на внедрении в отопительную систему солнечных батарей, преобразующих накопленную энергию в электричество, передаваемое затем потребителю.

При использовании устройства, сделанного из змеевика, в солнечную погоду можно нагреть воду до 60-65 градусов. При этом система является автономной, теплоноситель в ней циркулирует естественным путем, домовладельцам вмешиваться в ее работу приходится нечасто. Цикл движения выглядит так: подогретая жидкость становится менее плотной, за счет чего происходит ее устремление вверх – в подготовленную емкость (например, бачок). Плотная холодная вода направляется в нижнюю область коллектора. Помимо бака, для монтажа системы требуются несколько труб. По ним подается и сливается нагретая вода и поступает в коллектор холодная. Также нужны 4 вентиля: сливной, запорный, подпитывающий, сбрасывающий давление в системе.

Водяные коллекторы в зимнее время целесообразно демонтировать, так как данный теплоноситель имеет свойство замерзать, что делает эксплуатацию бесполезной. Модели, которые предназначены для круглогодичного использования, нуждаются в регулярной очистке от пристающего снега. Последний имеет свойство отражать лучи солнца, что серьезно снижает КПД коллектора.

Достоинства и недостатки солнечного отопления

К достоинствам солнечных отопительных систем можно смело отнести следующие качества:

1. Экологичность. Впитывание и преобразование солнечной энергии происходит без каких-либо выбросов вредных веществ, поэтому можно говорить о полной экологической чистоте таких систем.
2. Автономность. Солнечное тепло обходится совершенно бесплатно, что позволяет не думать о текущем уровне цен на энергоносители и необходимости их подведения к своему частному дому.
3. Экономичность. Комбинирование традиционного и альтернативного отопления позволяет неплохо сэкономить в процессе эксплуатации. Если же использовать только солнечное отопление, то все затраты сводятся к приобретению необходимых элементов системы и их обслуживанию.
4. Доступность. Солнечные коллекторы и батареи не нужно согласовывать с какими-либо государственными органами, поскольку работа подобных систем автономна и не представляет какой-либо опасности.

Из недостатков главным образом выделяются следующие качества:

1. Длительный период определения эффективности. Чтобы понять, насколько солнечная система эффективна и выгодна в конкретных условиях эксплуатации, ей необходимо проработать хотя бы 3 года.
2. Высокая стоимость оборудования. Солнечные батареи и комплектующие к ним на сегодняшний день стоят довольно дорого, поэтому без существенных изначальных вложений обойтись не удастся.
3. Зависимость от внешних условий. Если климат в географической локации, где установлены коллекторы, не отличается большим количеством солнечных дней, то установка солнечных устройств может даже оказаться нецелесообразной.
4. Необходимость резервного отопления. Чтобы отопительная система была надежной, ее необходимо обязательно продублировать (дублирующим контуром обычно выступает именно солнечный обогрев).
5. Требовательность к обслуживанию. Солнечные коллекторы нужно качественно обслуживать, постоянно проводя профилактические и очистительные работы. Запуск системы при отрицательных температурах возможен только в том случае, если она и сам дом имеют надежную защиту от холода.

Схема системы солнечного отопления

Представим сначала схему, согласно которой будет сооружена коллекторная система отопления дома от солнца, а после более подробно рассмотрим процесс ее монтажа.

Конструкция короба и солнечного коллектора

Каждый из элементов системы водонагрева, которая затем будет сообщаться с системой отопления дома, вполне доступен для собственноручного изготовления либо же представляет собой полуфабрикат, доступный в продаже.

Конструктивные особенности системы

Рассмотрим принцип действия данной конструкции в целом и в отдельности каждого из ее элементов:

• Каждый из радиаторов может быть сварен самостоятельно из стальных труб. В этом случае в качестве подводящей и отводящей труб лучше использовать трубу 3/4-1 мм, тогда как для решетки следует подготовить трубы с тонкими стенками и меньшим диаметром, к примеру 16*1,5 мм.
  Для сооружения решетки радиатора потребуется 15 труб данного типа 1,6м длиной.

Стенки короба солнечного коллектора можно соорудить из досок 25-30 мм толщиной и 120 мм длиной. Дно короба изготавливается из фанеры либо оргалита и усиливается рейками 30*50 мм сечения.
Короб должен быть тщательно теплоизолирован, чтобы отопление от солнца не расходовалось на нагрев окружающего воздуха.
Утепление может быть выполнено пенопластом, который укладывается на дно короба и укрывается листом белой жести либо оцинкованным белым железом. Поверх жести, собственно, располагается радиатор. Радиатор должен быть неподвижно закреплен с помощью хомутов.

Конструкция короба и солнечного коллектора

• Соединения гидравлической системы предусматриваются сварные и резьбовые – при помощи муфт уголков и тройников с дополнительной герметизацией пеньковой подмоткой и краской.
• В качестве накопителя теплоносителя под солнечное отопление частного дома можно использовать бак на 200-300 л.  Это может быть любая бочка подходящих размеров.
  Бак затем подлежит теплоизоляции, для чего его следует поместить в отдельный дощатый короб и заполнить межстеночное пространство любым утеплителем – пенопластом, ватой, сухими опилками и т.п. Кроме того, бак рекомендуется снаружи и изнутри окрасить серебрянкой.

Альтернативное водяному солнечное воздушное отопление своими руками можно организовать, используя подобную схему

Самостоятельно изготавливаемое солнечное отопление дома предполагает наличие в гидросистеме постоянного давления, которое создается в нашем случае устройством аванкамеры. Это, своего рода, расширительный бачок, который выполняется из любого герметичного сосуда на 30-40 л.
Аванкамеру необходимо оснастить подпитывающим устройством, которое позволит ей функционировать в автоматическом режиме. Основой устройства служит поплавковый клапан, используемый, к примеру, в сливных бачках унитазов.

Особенности производства

В первом варианте производство основано на методе испарительной фазы, результатом которого является тончайшая пленка кремниевая, образующаяся на несущем элементе Сверху ее защищает прозрачное покрытие. Так выглядит тонкопленочный элемент, пригодный для установки на фасады зданий.

Во втором случае сверху модуль защищает особо прочное стекло, снизу – изоляционная пленка.

Токопроводящие шины соединяют между собой фотоэлектрические элементы. Их назначение – поставка электрической энергии пользователю или аккумулятору.

Кремниевые батареи подразделяются на поли- и монокристаллические, собранные на основе кремния и прошедшие глубокую очистку. То есть, в производственных условиях выращивают монокристалл, который затем режется на тонкие пластины 0,2-0,4 мм.

Получается ячейка будущей солнечной батареи для отопления дома. Цена на них высокая, в сравнении с поликристаллическими, поскольку недешевым является процесс очистки кремния.

В поликристаллическом варианте не требуется столь чистый исходный материал, поэтому стоимость их будет ниже. Пластины для них получают медленным охлаждением расплавленного кремния. Трудовые усилия и энергозатраты в этом варианте значительно меньше. Их цвет обычно ярко-синий, поэтому отличить их можно даже визуально.

Достоинства и недостатки

Запитка системы отопления от солнечной батареи дает несколько выгод:

1. Бесплатное тепло.
2. Экологичность. Отсутствуют вредные выбросы в окружающую среду, а также уменьшается скорость расходования невозобновляемых энергетических ресурсов.
3. Простота эксплуатации. Нет нужды связываться с доставкой и хранением какого-либо вида топлива, а также чисткой котла и дымохода. Не понадобится сооружать огромный теплообменник, как в случае с геотермальным отоплением. Правда, батареи необходимо очищать от пыли и грязи, но делать это приходится не так уж часто.

Однако, для рассматриваемой здесь технологии характерны и весьма существенные недостатки:

1. Высокая стоимость оборудования для солнечных батарей для дома: в особенной степени это касается фотоэлементов. Стоимость 120-ваттного модуля отечественного производства варьируется в пределах от 10 до 16 тыс. руб. Солнечные коллекторы благодаря простоте изготовления получаются более доступными, но и они не каждому окажутся по карману: установка, генерирующая в солнечную погоду 1,5 кВт тепловой энергии, обойдется примерно в 20 тыс. руб.
2. Хотя щедрое Солнце светит без перерывов и выходных, постоянно меняющиеся погодные условия делают этот источник энергии весьма нестабильным.
3. Подверженность влиянию внешних факторов: выставленная на открытом воздухе солнечная батарея в качестве защиты может иметь лишь тонкий слой стекла. В ураган или при выпадении крупного града оно, конечно же, окажется бесполезным. При этом урон из-за высокой стоимости элементов будет весьма значительным.

Нагрев воды для отопления «солнечным» коллектором

В домах, где люди проживают круглый год, большую популярность приобретают нагреватели коллекторного типа. Как правило, их устанавливают на крышах, чтобы не было необходимости оборудовать громоздкую систему нагрева труб дома. В Китае уже давно строят здания, которые заранее оснащены коллекторами, работающими от солнечной энергии. В условиях российских широт их чаще всего используют на даче, для нагрева воды в летнее время года.

Главные конструктивные элементы коллектора — коаксиальные вакуумные трубки (внешний водовод). Они окрашены темным красителем, который поглощает световые лучи. Схема коллектора в разрезе выглядит в виде двух цилиндров, вставленных друг в друга по принципу соосности. Внутренний водовод изготовлен из меди. Его нагрев происходит за счет тепловых излучений от стенок внешнего водовода.

Процесс нагрева воды происходит таким образом:

• темный краситель внешней трубки поглощает солнечные лучи;
• в трубке постепенно накапливается тепло;
• происходит нагрев ее внутренних стенок;
• стенки начинают отдавать тепло;
• тепловая энергия проходит сквозь ваккумное пространство внутри системы, попадая в трубку, в которой находится вода;
• вода нагревается, а ее накопление происходит в баке, из которого она уже идет в расход.

Коллектор может входить в комплектацию гелиосистемы. Это зависит от фирмы-производителя. Если он не входит в комплект, его всегда можно купить отдельно.

Горячую воду из коллектора получают не только летом, но и в холода. Для этого за системой понадобится постоянный уход: нужно будет регулярно убирать снег и лед с трубок. Если окно чердака вашего дома обращено на южную сторону, вам не составит большого труда установить коллектор там, изолировав водовод от внешних условий. Обычно, утепление водовода делают с помощью стекловаты или пенофола.

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.

Солнечное отопление

Перспективу частичного использования солнечной энергии лучше сразу закладывать при строительстве дома. Например, просто с помощью ориентации окон на южную сторону можно существенно сэкономить на отоплении. Также можно изначально заложить в проект установку фотоэлектрических элементов или коллекторов на крышу дома.

Системы потребления энергии Солнца бывают:

• Пассивные
• Активные

Пассивные способы использования солнечной энергии

Пассивные системы предназначены для прямого потребления энергии Солнца и его сохранение. Ярким примером являются солнечные дома.

Солнечный дом

Многие, наверняка, замечали, что даже в прохладный, но солнечный день, сидеть в кафе за столиком около закрытого окна с солнечной стороны довольно жарко. Это происходит потому, что инфракрасная часть спектра излучения способна проникать через стекло и нагревать поверхности. Эту способность и используют для отопления домов с ориентацией окон на южную сторону дома. Окна проектируют большой площади. Пол при этом выполняет функцию аккумулятора тепла. Он должен быть из из бетона или камня, толщиной в несколько десятков сантиметров и покрыт черным материалом, например, плиткой. Такую конструкцию пола или стены называют «термальный массив».

За световой день, инфракрасное излучение нагревает черный пол, тепло аккумулируется в каменной или бетонной массе. А после заката уже сам термальный массив выполняет функцию нагревателя, отдавая тепло в здание, поддерживая температуру в доме. В ночное время окна закрываются, чтобы избежать потерь тепла.

Устройство солнечного дома

Теоретически выглядит всё идеально, и такие проекты даже реализуются на практике. Но для того, чтобы в таком доме было комфортно находиться, он должен быть очень грамотно спроектирован опытным архитектором. Обязательно нужно учитывать сезонность эксплуатации здания, широту, климат в месте постройки, а также грамотно рассчитать потоки тепла в доме в разное время суток. Солнечный дом позволит значительно сэкономить на обогреве здания, но требует больших капитальных вложений на этапе проектирования.

Активные способы использования солнечной энергии

Активные системы преобразуют энергию Солнца, а затем передают её. Функционально их делят на фотоэлектрические элементы и солнечные коллекторы.

Фотоэлектрические элементы вырабатывают электричество из энергии Солнца, которое потом может использоваться как для отопления и горячего водоснабжения, так и для электроснабжения жителей дома.

Солнечные коллекторы нагревают теплоноситель, который потом циркулирует в системе отопления дома, или нагревает воду для горячего водоснабжения.

Солнечная электростанция

Плюсы и минусы альтернативной отопительной системы

Всё это приводит к тому, что в средней полосе России только монтаж солнечных батарей на крыше не может обеспечить теплом весь дом. Приходится задействовать дополнительные площади. Зимой, когда требуется больше энергии для отопления, солнечная активность маленькая. Летом же всё с точностью до наоборот.

Недостатки солнечных батарей

К сожалению, и этот практически неисчерпаемый источник энергии имеет определенные ограничения и недостатки:

• Высокая стоимость оборудования – автономная солнечная электростанция даже небольшой мощности доступна далеко не каждому. Оборудование частного дома такими аккумуляторами стоит недешево, но помогает снизить расходы на оплату коммунальных услуг (электроэнергии).
• Обустройство собственного жилища солнечными батареями потребует финансовых затрат.
• Периодичность генерации — солнечная электростанция не способна обеспечить полноценную бесперебойную электрификацию частного дома.

• Хранения энергии – в солнечной электростанции аккумуляторная батарея является самым дорогим элементом (даже батареи небольшого объема и панели на гелевой основе).
• Низкий уровень загрязнения окружающей среды – солнечная энергия считается экологически чистой, однако производственный процесс батарей сопровождается выбросами трифторида азота, оксидов серы. Все это создает «парниковый эффект».
• Использование в производстве редкоземельных элементов – тонкопленочные солнечные панели имеют в своем составе теллурид кадмия (CdTe).
• Плотность мощности – это количество энергии, которое можно получить с 1 кв. метра энергоносителя. В среднем этот показатель составляет 150-170 Вт/м2. Это гораздо больше по сравнению с другими альтернативными источниками энергии. Однако несравнимо, ниже чем у традиционных (это касается атомной энергетики).

Как самостоятельно выбрать солнечные батареи для дома

При выборе солнечных панелей необходимо ориентироваться (в общем) на следующие критерии:

• мощность (рассчитывается для каждого индивидуально) и КПД;
• категорию качества;
• нужный вариант энергообеспечения дома (режим работы электростанции);
• число солнечных дней по региону (позволяет определиться с периодом окупаемости и эффективностью гелиопанели);
• срок эксплуатации и гарантийного обслуживания;
• размер имеющейся площади под монтаж батарей.

Гелиопанели по качеству делятся на 4 уровня, которые отличаются долговечностью:

1. Grade A – высококачественные. Они теряют не больше 5 % от мощности с течением времени .
2. Grade В – среднего качества. Теряют до 30 % первоначальной мощности.
3. Grade В – низкокачественные. Мощность снижается на 30 и более процентов.
4. Grade D – это поломанные фотоэлементы. Идут (главным образом )на переплавку.

Предпочтение желательно отдавать классу Grade А. Но стоят такие модули дорого.

Солнечная электростанция может понадобиться для работы в таких режимах:

1. Аварийном (на время сбоев в сетевом электроснабжении). Для выбора панели нужно будет подсчитать потребление электроприборов, необходимых при отключении подачи энергии.
2. Базовом (полная замена питания от сети). Понадобится провести расчет суточного потребления.
3. Дневном.
4. В режиме обеспечения работы только некоторых электроприборов.

В зависимости от необходимого режима работы находится комплектация электростанции по требуемому оборудованию и его характеристикам. Что значительным образом отображается на затратах.

Число солнечных дней можно узнать из карты освещенности. Их может оказаться недостаточно для выработки системой необходимого количества энергии, ее окупаемости.

Виды солнечных коллекторов

Самым дешевым и простым является плоский коллектор

Коллекторные элементы выпускаются в нескольких вариантах устройства. Существуют модели, предназначенные только для отопительных целей и дополнительно подогревающие воду.

По конструкции и внешнему виду

Коллекторные устройства выпускаются в открытом виде (с незащищенными трубками) и в закрытом – с активными компонентами, запаянными в корпус, который может иметь разные исполнения, к примеру, уплощенное или сферическое. Наиболее дешевыми и прочными являются плоские закрытые модели. Их корпус изготовлен из алюминия, внутри размещены трубы из меди. Они могут быть вмонтированы змеевидно или параллельной прокладкой рядов. По ним может циркулировать газ, вода или жидкость-незамерзайка, выполняющие роль теплоносителя. Сверху на корпусе находится покрытие, состоящее из стеклянного и пропиленгликолевого слоев. Такие модели могут работать круглогодично, подогревать воду до температуры, на 30-40 градусов превышающей воздушную. Но у них есть существенный недостаток: если коллектор ломается, из строя выходит вся система поглощения тепла.

Вакуумные изделия отличаются наибольшей мощностью. В них тоже присутствуют заполненные поглотителем тепла трубки из меди, выложенные рядками. Каждый такой элемент помещен в колбочку из стекла. Вакуумное пространство между стен играет роль проводящего материала и теплоизолятора. Слабой стороной такого исполнения является хрупкость полых стеклянных элементов. С другой стороны, при выходе из строя тут достаточно напрямую заменить поврежденные трубки.

По принципу работы

Батареи, работающие зимой, нуждаются в уходе

Этот критерий описывает коллекторные элементы с точки зрения автономности. Некоторые типы не нуждаются в электричестве. Это делает их хорошим вариантом для дачного дома или эксплуатации на протяжении определенного сезона. Устройства с механизмом принудительной циркуляции должны перед использованием подключиться к электрической сети. Функционируют они благодаря давлению насосного механизма.

По сезонности

Некоторые потребители предпочитают подключение солнечных панелей только в теплое время года. В коллекторах, рассчитанных строго на данную форму эксплуатации, в роли теплоносителя выступает вода. При температуре ниже нуля она превращается в лед, поэтому с наступлением холодов такие установки демонтируют. Другие модели допускают круглогодичное использование. В теплое время года они способны обеспечить потребителя горячей водой, а в холодное – поддерживают температуру воздуха на определенном уровне.

Разновидности солнечных систем

Самый популярный полупроводник для солнечных батарей – кремний. Но его КПД составляет усредненные 20%. В зависимости от мощности выделяют несколько видов солнечных панелей:

• органические фотоэлементы – самые слабые, КФП составляет в среднем 5-7% (при мощности светового потока в 500 Вт выработка энергии будет на уровне 25 Ватт;
• аморфные и фотохимические батареи – обладают немного улучшенными характеристиками по сравнению с предыдущим видом. КФП у них в районе 10-13%, соответственно из полученных 500 ватт энергии в систему пойдет около 50 ватт;
• кремниевые фотоэлементы – обладают гораздо высокими качественными характеристиками. При хорошей погоде в средней полосе номинальная мощность может составлять 125-130 ватт (КПФ 20-25%);
• батареи на основе арсенида галлия – довольно дорогие и сложные в изготовлении батареи с КФП выше 35%. (до 150 Вт электричества с квадратного метра) Используются в космической промышленности.

Если вы планирует установить на участке небольшую солнечную электростанцию, то вам нужны автономные кремниевые батареи. Выделяют два вида:

• Монокристаллические – эффективные и соответственно дорогие. По форме напоминают восьмигранник. За счет однородности дают высокий КФП, но только при прямых солнечных лучах. Плохо воспринимают боковой и рассеянный свет. Пользуются высокой популярностью в теплых странах (Италия, Израиль, Ливия, Алжир, Испания и т.д.)
• Поликристаллические – средняя производительность солнечных батарей такого типа в районе 14-16%. Быстрое изготовление и низкая цена. Большой выбор размеров.

Выбираем солнечный коллектор

Конструкция солнечного коллектора

Для эффективной работы отопления с помощью солнечной энергии рекомендуется установка коллекторов. Они представляют собой систему трубопроводов, по которым протекает теплоноситель. Для защиты и лучшего фокусирования солнечной энергии конструкция защищена прозрачной стеклянной панелью.

Для повышения эффективной работы оборудования в нем можно использовать различные типы теплоносителя, которые не изменят своих свойств под воздействием отрицательных температур

Это важно для регионов с холодной зимой. Кроме этого необходимо тщательно проанализировать предложения на рынке и выбрать оптимальную конструкцию

В настоящее время производители предлагают несколько способов организации отопления частного дома солнечными коллекторами:

• Вакуумные коллектора. Оптимальный вариант для организации пассивной системы солнечного отопления. Характеризуются практически полным отсутствием тепловых потерь;
• Плоские коллектора. Экономный вариант солнечного отопления. Представляют собой систему труб, защищенных прозрачным материалом. Чаще всего используются для горячего водоснабжения в летний период. Применение для комбинированного солнечного отопления требует учета графика температур в зимний период и тщательный выбор теплоносителя.

Выбор во многом определяется предварительными расчетами – требуемой мощности и периодичностью работы теплоснабжения. В качестве эконом варианта можно рассматривать возможность самостоятельного изготовления плоских коллекторов для отопления солнечной энергией своими руками.

Вакуумные коллекторы для отопления

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Одной из проблем эксплуатации солнечных радиаторов для отопления дома являются большие тепловые потери. Они обусловлены особенностями эксплуатации – панель должна находиться вне отапливаемого помещения для поглощения солнечной энергии. Для решения этого вопроса был разработан вакуумный солнечный коллектор для системы отопления.

Конструкция вакуумных коллекторов состоит из внешнего корпуса и внутренней системы стеклянных труб. Для лучшей изоляции трубопроводы отделены от внешней среды вакуумной прослойкой с разряженным воздухом. Фактически вся установка представляет собой большой прозрачный термос.

Специфика вакуумного солнечного коллектора в системе отопления заключается в следующем:

• Использование в качестве теплоносителя специальной жидкости с низким порогом закипания. При этом происходит более эффективная передача тепловой энергии через теплообменник основному теплоносителю отопления – воде;
• Нанесение на внутреннюю поверхность специального покрытия, увеличивающего поглощательную способность тепловой солнечной энергии;
• Независимость работы от внешней температуры воздуха.

Для нормального функционирования системы потребуется обеспечить надежную теплоизоляцию теплообменника. Также следует утеплить трубопровод в местах прохождения через неотапливаемые помещения – чердак, кровельный пирог. Для расчета солнечного коллектора для отопления можно применять стандартные схемы. Но нужно учитывать, что его работа будет неэффективной при снижении температуры теплоносителя в контуре до +22°С.

Плоские солнечные коллекторы для отопления

Плоский солнечный коллектор

Для создания солнечной системы отопления частного дома с минимальными затратами чаще всего устанавливают плоские коллектора. Они отличаются от вакуумных упрощенной конструкцией. Однако при этом увеличиваются требования к их эксплуатации.

Плоский коллектор также имеет внутреннюю систему трубопроводов. Однако она изготавливается из медных или полимерных труб. Для защиты используется поликарбонат или каленое стекло. Внутренняя поверхность изолируется утеплителем – минеральной ватой или пенопластом. Под воздействием солнечных лучей происходит нагрев трубок и как следствие – повышение температуры теплоносителя.

Для плоского солнечного коллектора в системе отопления существуют жесткие эксплуатационные ограничения:

• В качестве теплоносителя можно использовать только антифриз. В противном случае произойдет замерзание воды и разрушение трубопровода;
• Для лучшей циркуляции при передаче тепла необходим монтаж насоса;
• При температуре ниже -10°С эффективность работы системы сильно падает.

Из-за последнего фактора не рекомендуется организация теплоснабжение дома солнечной энергией с помощью плоских коллекторов в регионах с низкими температурами в зимний период. Поэтому чаще всего делают плоский солнечный коллектор для отопления своими руками для горячего водоснабжения летом, весной или осенью.

Стоимость комплекта, обзор технических характеристик

Комплект для солнечной батареи

Цена устройства формируется с учетом комплектующих:

• модуль;
• аккумуляторная батарея;
• контроллер;
• инвертор;
• кабель;
• клеммы;
• стеллаж.

Цена солнечных батарей разная. В зависимости от комплектующих стоимость меняется в пределах диапазона: от 300 тыс. руб. до 2 млн руб. Малогабаритные изделия для локального применения можно приобрести и за 10 тыс. руб., однако их допустимо применять для простейших нужд (в качестве элемента питания и др.)

При выборе устройства обращают внимание на параметры:

• энергоэффективность;
• габариты панелей (могут составить несколько метров по одной стороне);
• мощность;
• температурный коэффициент (оказывает влияние на мощность и другие электрические параметры).

Несмотря на высокую стоимость, солнечные батареи приобретают достаточно часто. Это обусловлено сравнительно быстрой их окупаемостью. Срок возврата затраченных средств зависит от количества потребителей. Для сравнения, панели, обслуживающие дом, где проживает семья из 4 человек, окупятся уже через 4 года (средний показатель).

Для удовлетворения простых нужд может быть достаточно панелей «Хевел» сетевой солнечной электростанции мощностью не выше 5 кВт. Их допустимо устанавливать на крыше частного дома, объектах малого и среднего бизнеса (кафе, небольшие магазины, павильоны, гостевые дома). Такой способ позволяет снизить затраты на электроэнергию от основного источника.

Однако самостоятельно сложно понять, какой комплект следует приобрести. Не всегда просто рассчитать и достаточную мощность солнечных батарей. Если выбор пал на панели «Хевел», консультант поможет подобрать модель. От компании приходит специалист, ориентируется на месте: делает замеры, расчеты. Дома останется выполнить пусконаладочные работы. Производитель «Хевел» предоставляет гарантию (до 25 лет) на все комплектующие, а также модули.