Сонячне опалення будинку своїми руками: колектори, батареї

1. Використання сонячної енергії для теплопостачання
2. Актуальність організації геліосистеми
3. Сонячні батареї для опалення
4. Вибираємо сонячний колектор
5. Вакуумні колектори для опалення
6. Плоскі сонячні колектори для опалення
7. Сонячний колектор своїми руками

Наскільки доцільно використовувати альтернативні джерела теплової енергії для організації опалення? В даний час набули широкого поширення два типи теплопостачання - геотермальна і гелиосистема. Остання найбільш популярна. Як зробити сонячне опалення будинку своїми руками: колектори, батареї і схеми монтажу?

Використання сонячної енергії для теплопостачання

Приклад сонячного опалення

Одним з визначальних принципів побудови будь-якої опалювальної системи є доцільність. Тобто всі капіталовкладення повинні окупитися за певний проміжок часу. В цьому плані опалення будинку сонячною енергією є найбільш ефективним і фінансово вигідною інвестицією.

Сонячна енергія по суті є безкоштовним джерелом для отримання тепла. Його можна використовувати кількома способами - облаштувати систему опалення або зробити автономну систему гарячого водопостачання. Якщо уважно вивчити відгуки про опалення від сонячних батарей - можна виявити цікаву залежність. Чим професійніше зроблено опалення (заводські колектори, додаткове опалювання, електронне управління) - тим вище ефективність роботи теплопостачання.

Якими способами може відбуватися трансформація сонячної енергії в теплову?

• Сонячна батарея опалення - як один із способів отримання електричної енергії. Випромінювання впливає на матрицю з резисторних фотоелементів, в результаті чого в ланцюзі виникає напруга. Надалі цей струм можна використовувати для підключення до електроприладів опалення;
• Сучасне опалення приватного будинку сонячними колекторами. В цьому випадку відбувається пряма передача теплової енергії від сонячного випромінювання теплоносія. Останній розташовується в системі трубопроводів, розташованих в спеціальному герметичному корпусі.

Найбільш ефективним є опалення за допомогою сонячної енергії останнім способом. Таким чином можна уникнути додаткового перетворення енергії. Сонце буде безпосередньо впливати на теплоносій, підвищуючи його температуру. Однак опалення сонячною енергією своїми руками за допомогою електричних батарей більш універсальне, так як електроенергія може використовуватися для роботи інших електроприладів в будинку. Вибір визначається бюджетом і необхідною потужністю системи.

Під час установки сонячної батареї необхідно дотримуватися певний кут нахилу. Залежно від пори року він повинен становити 30 ° (літо) і 70 ° (зима).

Актуальність організації геліосистеми

Монтаж сонячних батарей

Перед придбанням або самостійним виготовленням перетворювача слід дізнатися - чи буде опалення приватного будинку сонячними батареями досить ефективним. Для цього необхідно провести детальний аналіз усіх факторів, що впливають на ККД майбутньої системи.

Для початку визначається показник сонячної інсоляції. Це кількість сонячної енергії, що падає на поверхню землі в конкретному регіоні. Від цього буде залежати ступінь нагріву теплоносія або обсяг генерованого струму. Сонячні радіатори для опалення будинку в ідеальному варіанті повинні працювати незалежно від сезону. Однак фактично це виходить далеко не завжди.

сонячна інсоляція

Також пасивна система сонячного опалення може змінювати свою ефективність роботи через кута нахилу панелі. Він же залежить від сезону. Для визначення теоретично можливої ​​енергії можна скористатися даними з таблиці.

Вже на основі цих даних можна зробити розрахунок сонячного колектора для опалення з урахуванням його технічних і експлуатаційних характеристик. Але крім цього слід враховувати такі фактори:

• Місцезнаходження будинку. Падіння сонячних променів не повинні перешкоджати природні або штучні об'єкти - гори, високі будинки, високий ліс і т.д;
• Місце для установки. Комбіноване сонячне опалення зажадає великого простору - від 2 до 10 м². Найчастіше для цього використовують дах будинку. При цьому вона повинна бути адаптована для монтажу колекторів або сонячних батарей;
• Необхідна теплова потужність. Найчастіше сонячні системи опалення приватного будинку використовуються в якості допоміжних.

Значення сонячної енергії (кВт / год) для регіонів Росії

Тільки після цього аналізу можна приступати до вибору певної схеми альтернативного теплопостачання будинку. Попередньо розраховуються теплові втрати в будинку, визначається оптимальний тепловий режим роботи опалення. Якщо сонячний колектор в системі опалення буде допоміжним - до його номінальної потужності додається цей же показник основної системи теплопостачання.

При розрахунку потрібно враховувати масу обладнання. Поверхня покрівлі повинна витримати це навантаження.

Сонячні батареї для опалення

Конструкція сонячних батарей

Нерідко відбувається плутанина - сонячні колектори також називають батареями. Але на практиці для організації опалення будинку сонячною енергією найчастіше використовують саме перший вид обладнання.

Принцип роботи опалення приватного будинку сонячними батареями полягає в перетворенні теплової енергії в електричну. Для цього в конструкції панелей передбачені наступні компоненти:

• Фотоелементи. При попаданні на них сонячного світла відбувається формування так званого фотоструму;
• Захисний прозорий корпус. Запобігає пошкодженню фотоелементів;
• Перетворювачі електричного струму - інвертори, трансформатори, акумулятори тощо

Тобто фактично сонячна батарея опалення є великим зарядним пристроєм. В першу чергу вона призначена для отримання дешевої електричної енергії. Застосування її в якості одного з елементів опалення недоцільно. Для теплопостачання будинку площею 60 м² з нормальним показником утеплення потрібно 6 кВт теплової енергії в годину. У стандартній сонячної батарея опалення розміром 284 * 254 мм питома потужність дорівнює 5 Вт / год. Тобто для забезпечення теплопостачання буде потрібно площа покриття батарей 82 м².

Як видно з розрахунків це більш ніж недоцільно. Саме тому вважають за краще робити сонячний колектор для опалення своїми руками або купувати заводські установки.

Замість опалення приватного будинку сонячними батареями їх можна використовувати в якості джерела дешевої електроенергії для роботи малопотужних побутових приладів.

Вибираємо сонячний колектор

Конструкція сонячного колектора

Для ефективної роботи опалення за допомогою сонячної енергії рекомендується установка колекторів. Вони являють собою систему трубопроводів, по яких протікає теплоносій. Для захисту та кращого фокусування сонячної енергії конструкція захищена прозорою скляною панеллю.

Для підвищення ефективної роботи обладнання в ньому можна використовувати різні типи теплоносія, які не змінять своїх властивостей під впливом негативних температур. Це важливо для регіонів з холодною зимою. Крім цього необхідно ретельно проаналізувати пропозиції на ринку і вибрати оптимальну конструкцію.

В даний час виробники пропонують кілька способів організації опалення приватного будинку сонячними колекторами:

• Вакуумні колектора. Оптимальний варіант для організації пасивної системи сонячного опалення. Характеризуються практично повною відсутністю теплових втрат;
• Плоскі колектора. Економний варіант сонячного опалення. Являють собою систему труб, захищених прозорим матеріалом. Найчастіше використовуються для гарячого водопостачання в літній період. Застосування для комбінованого сонячного опалення вимагає обліку графіка температур в зимовий період і ретельний вибір теплоносія.

Вибір багато в чому визначається попередніми розрахунками - необхідної потужності і періодичністю роботи теплопостачання. Як економ варіанту можна розглядати можливість самостійного виготовлення плоских колекторів для опалення сонячною енергією своїми руками.

Під час вибору монтажної схеми необхідно враховувати площу конструкції. Вона буде мати певний показником парусність.

Вакуумні колектори для опалення

Конструкція вакуумного сонячного колектора

Однією з проблем експлуатації сонячних радіаторів для опалення будинку є великі теплові втрати. Вони обумовлені особливостями експлуатації - панель повинна перебувати поза опалювального приміщення для поглинання сонячної енергії. Для вирішення цього питання був розроблений вакуумний сонячний колектор для системи опалення.

Конструкція вакуумних колекторів складається з зовнішнього корпусу і внутрішньої системи скляних труб. Для кращої ізоляції трубопроводи відокремлені від зовнішнього середовища вакуумної прошарком з розрядженим повітрям. Фактично вся установка являє собою великий прозорий термос.

Специфіка вакуумного сонячного колектора в системі опалення полягає в наступному:

• Використання в якості теплоносія спеціальної рідини з низьким порогом закипання. При цьому відбувається більш ефективна передача теплової енергії через теплообмінник основному теплоносія опалення - воді;
• Нанесення на внутрішню поверхню спеціального покриття, що збільшує поглинальну здатність теплової сонячної енергії;
• Незалежність роботи від зовнішньої температури повітря.

Для нормального функціонування системи буде потрібно забезпечити надійну теплоізоляцію теплообмінника. Також слід утеплити трубопровід в місцях проходження через неопалювані приміщення - горище, покрівельний пиріг. Для розрахунку сонячного колектора для опалення можна застосовувати стандартні схеми. Але потрібно враховувати, що його робота буде неефективною при зниженні температури теплоносія в контурі до + 22 ° С.

У зимовий період необхідно очищати поверхню колектора від снігової шапки. Тому потрібно заздалегідь продумати спосіб для виконання цього заходу.

Плоскі сонячні колектори для опалення

Плоский сонячний колектор

Для створення сонячної системи опалення приватного будинку з мінімальними витратами найчастіше встановлюють плоскі колектора. Вони відрізняються від вакуумних спрощеною конструкцією. Однак при цьому збільшуються вимоги до їх експлуатації.

Плоский колектор також має внутрішню систему трубопроводів. Однак вона виготовляється з мідних або полімерних труб. Для захисту використовується полікарбонат або гартоване скло. Внутрішня поверхня ізолюється утеплювачем - мінеральною ватою або пінопластом. Під впливом сонячних променів відбувається нагрів трубок і як наслідок - підвищення температури теплоносія.

Для плоского сонячного колектора в системі опалення існують жорсткі експлуатаційні обмеження:

• В якості теплоносія можна використовувати тільки антифриз. В іншому випадку відбудеться замерзання води і руйнування трубопроводу;
• Для кращої циркуляції при передачі тепла необхідний монтаж насоса;
• При температурі нижче -10 ° С ефективність роботи системи сильно падає.

Через останній фактора не рекомендується організація теплопостачання будинку сонячною енергією за допомогою плоских колекторів в регіонах з низькими температурами в зимовий період. Тому найчастіше роблять плоский сонячний колектор для опалення своїми руками для гарячого водопостачання влітку, навесні чи восени.

Фахівці рекомендують робити теплопостачання за допомогою сонячної енергії на основі плоских колекторів тільки в південних регіонах країни з відносно теплою зимою.

Сонячний колектор своїми руками

Сонячний колектор з полікарбонату

Необхідно відразу зазначити, що для забезпечення опалення сонячною енергією колектор своїми руками не підійде. Для цього слід скористатися схемою виробництва вакуумної конструкції, розглянутої вище. Але в домашніх умовах зробити її практично неможливо через відсутність необхідного обладнання та витратних матеріалів. Тому розглянемо один з найпростіших способів виготовлення сонячна батарея опалення для гарячого водопостачання.

Для виробництва потрібні наступні витратні матеріали:

• Лист стільникового полікарбонату. Для гарячого водопостачання дачі або невеликого будинку за допомогою сонячного колектора для опалення своїми руками досить буде аркуша розміром 2 * 1 м;
• Труба ПВХ, фітинги та гнучкі шланги. З їх допомогою буде зроблена система циркуляції нагрітої води і подача її споживачеві;
• Профіль каркасний для гіпсокартону та листи пінопласту. Вони необхідні для створення захисного корпуса в пасивній системі сонячного теплопостачання.

Виготовлення сонячного колектора

Стільники повинні розташовуватися горизонтально для кращого нагріву води. Потім в трубах ПВХ роблять поздовжні розрізи. Через них буде надходити нагріта води з листа полікарбонату. В отримані розрізи встановлюється лист. Він не повинен заходити в трубу до упору.

За допомогою термопистолета виконується ізоляція швів. Без цього інструменту велика ймовірність виникнення протікання в опалення та ГВП будинку сонячним колектором. Перед установкою в каркас обов'язково слід провести випробування герметичності конструкції. Для цього її слід заповнити водою і візуально проконтролювати відсутність протікання.

Для виготовлення каркаса будуть потрібні оцинковані профілі для гіпсокартону. Вони будуть виконувати захисні функції, аналогічні корпусу сонячного радіатора для опалення дачі. Під лист полікарбонату встановлюється шар утеплювача, потім лягає сонячний колектор, виготовлений самостійно. Для більш ефективного нагріву рекомендується пофарбувати лист в чорний колір.

При розрахунку сонячного колектора для теплопостачання враховується положення сонця в певний момент дня. Найбільша ефективність досягається, коли кут падіння променів строго перпендикулярний поверхні конструкції.

Оптимальним варіантом є використання сонячних систем теплопостачання приватного будинку в якості допоміжних. Для кращої ефективності рекомендується встановити тепловий акумулятор . Вода в ньому буде від колектора нагріватися днем, а в темний час доби накопичена теплова енергія передасться основному теплоносія в системі.

У відеоматеріалі показаний приклад виготовлення сонячного колектора з полімерних труб: