Солнечное отопление частного дома своими руками
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Солнечное отопление частного дома своими руками

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.

Преимущества использования гелиосистем

Солнечное отопление обладает следующими преимуществами:

  • эффективная работа и значительная экономия на основной системе обогрева дома;
  • безопасность использования;
  • длительный срок службы;
  • эстетичный внешний вид, возможность выбора параметров коллектора.

Особенности солнечных коллекторов

Солнечные системы отопления частного дома наиболее эффективны в регионах, где в течение года насчитывается большое количество солнечных дней. Кроме того, зимой солнечное освещение также должно быть достаточно интенсивным. При монтаже подобной системы отопления нужно учитывать следующие особенности.

Чтобы конструкция обогрева была эффективной, необходимо качественно выполнить утепление дома. Рекомендуется сочетать солнечное отопление с другими видами – газовым или электрическим – это самый оптимальный вариант. Интеграция элементов гелиосистемы в традиционную схему обогрева значительность увеличивает эффективность отопления дома и снижает материальные затраты.

В регионах, для которых характерен низкий уровень инсоляции (потока лучей солнца на горизонтальную поверхность), нужно правильно рассчитать площадь коллекторов и в точности соблюдать инструкцию по монтажу, чтобы система работала максимально эффективно. Специалисты рекомендуют устанавливать коллекторы под углом, равным географической широте местности, в таком случае они будут более эффективны. Дело в том, что максимальный уровень поглощения солнечной энергии происходит в том случае, если их поверхности находятся под прямым углом по отношению к инсоляции.

При определении степени потока лучей следует помнить о том, что его интенсивность значительно выше в середине дня. Поэтому поверхности солнечных батарей для отопления дома желательно располагать в южном направлении. Допустимы незначительные отклонения в юго-восточном и юго-западном направлениях. При монтаже коллекторов необходимо проследить за тем, чтобы их не затеняли деревья или соседние постройки.

Организуя отопление от солнца своими руками, нужно слегка увеличить угол наклона, чтобы повысить эффективность работы этих устройств зимой. При этом в летнее время эффективность системы несколько понизится, но это допустимо, так как в любом случае будет переизбыток тепловой энергии.

Элементы солнечной отопительной системы

Комплект элементов гелиосистемы может меняться в зависимости от пожеланий заказчика и особенностей производства завода, но принцип комплектации остается постоянным.

Система солнечного отопления состоит из:

  • вакуумного коллектора;
  • наноса, передающего теплоноситель от коллектора к накопительному баку;
  • контроллера, исполняющего функцию управления работой системы;
  • бака-аккумулятора для горячей воды емкостью 500-1000 литров (прочитайте также: “Устанавливаем тепловой аккумулятор своими руками”);
  • пикового доводчика, представленного электрическим теном, тепловым насосом или другим элементом.

Гелиосистемы также позволяют обустроить теплые полы, причем расходы, связанные с покупкой и монтажом оборудования быстро окупятся.

Изготовления солнечного коллектора

Солнечная система отопления может быть сделана самостоятельно. Материалы для коллектора вполне доступны. Поэтому солнечный коллектор для отопления дома своими руками можно сделать дома. Один из наиболее простых вариантов – изготовление его из змеевика обычного холодильника. Читайте также: “Как сделать отопление дома солнечными батареями – теория и практика”.

Для создания коллектора потребуются такие материалы:

  • змеевик от старого или неисправного холодильника;
  • рейки для сборки каркаса;
  • фольга, обычное стекло;
  • резиновый коврик;
  • емкость для воды и трубы для ее подачи и слива.

Прежде чем начать делать солнечное отопление загородного дома, нужно изготовить коллектор. Перед этим змеевик тщательно промывают, удаляя остатки фреона, и подгоняют каркас, собранный из реек, под размеры. В каркасе змеевик должен свободно помещаться. Размеры резинового коврика должны быть аналогичны габаритам каркаса. Читайте также: “Как работает солнечный коллектор для отопления дома”.

При сборке коллектора необходимо в точности следовать указанной инструкции:

  1. На резиновый коврик укладывают фольгу, каркас из реек и змеевик, именно в данной последовательности. При сборке каркаса в его стенках делают небольшие отверстия, они должны быть достаточными для того, чтобы через них можно было вывести трубки змеевика.
  2. Змеевик закрепляют с помощью хомутов с того же самого холодильника. С обратной стороны их крепят винтами. Также с той же стороны прибивают рейки – это нужно для того, чтобы конструкция приобрела требуемую жесткость.
  3. Щели, образовавшиеся между каркасом и фольгой, заклеивают скотчем. Благодаря этому тепловые потери минимизируются, и отопление солнцем станет более эффективным. Уже готовый коллектор накрывают стеклом и по всему периметру проклеивают скотчем. Для дополнительной герметизации конструкции и большей надежности стекло крепят несколькими шурупами. Затем солнечный коллектор прикрепляют к специальным опорам.

Как самому сделать солнечный коллектор, пример на видео:

Принцип работы системы

Существуют разные типы коллекторов, и хотя принцип работы каждого из них почти одинаков, все же между ними есть некоторые различия. В данном случае будет рассматриваться работа самодельной системы из змеевика.

Отопление от солнца в ясные дни обеспечивает нагрев воды до 70 градусов. Циркуляция воды в системы происходит естественным образом. Вода, нагретая в коллекторе, благодаря уменьшению плотности, движется вверх, в специальный резервуар. Холодная вода, имеющая большую плотность, перемещается в нижнюю часть солнечной батареи. После этого процесс повторяется. Схематическое изображение такой системы можно увидеть на фото. Читайте также: “Какие бывают солнечные системы отопления – виды, характеристики, особенности выбора”.

Таким образом, система для отопления состоит из:

  • коллектора;
  • бака-резервуара;
  • труб для подачи горячей воды и ее слива;
  • трубы для поступления в коллектор холодной воды;
  • вентиля для сброса давления;
  • запорного вентиля;
  • вентиля для подпитки (прочитайте также: “Автоматическая подпитка системы отопления – схема узла и клапана подпитки”);
  • вентиля для слива.

Система отопления работает автоматически, хозяевам дома редко приходится вмешиваться в этот процесс. Для эффективного функционирования системы, в зимнее время коллектор необходимо очищать от налипшего снега, так как он будет отражать солнечные лучи и сделает устройство бесполезным.

В последнее время солнечная энергия для отопления дома используется все чаще. Если в нашей стране гелиосистемы встречаются редко и являются даже диковинкой, то в Европе они установлены в практически каждом доме. И это происходит не только потому, что использовать солнечную энергию можно бесплатно. Такие системы отопления полностью безопасны как для здоровья человека, так и для экологии. Традиционные приборы нагрева этим похвастаться не могут: продукты горения вызывают различные заболевания и ухудшают состояние окружающей среды. Читайте также: “Как установить солнечные коллекторы для отопления – от выбора до монтажа гелиосистемы”.

Солнечные коллекторы достаточно эффективны и в регионах с умеренным климатом, а не только на юге. Даже если зимой много пасмурных дней, все равно сквозь тучи поступает достаточно ультрафиолета для того, чтобы хотя бы частично обогревать дом. Правда, в таком случае одной лишь солнечной системой отопления не обойтись – придется использовать и дополнительные источники тепла. Но в любом случае, расходы на обогрев дома заметно сократятся.

Своими руками

Солнечное отопление частного дома своими руками

Соорудить солнечное отопление частного дома своими руками – не такая и сложная задача, как кажется неосведомленному обывателю. Для этого понадобятся навыки сварщика и материалы, доступные в любом строительном магазине.

Актуальность создания солнечного отопления частного дома своими руками

Получить полную автономию – мечта каждого владельца, затевающего частное строительство. Но действительно ли солнечная энергия способна отапливать жилой дом, особенно если устройство для ее накопления собрано в гараже?

Расчет мощности солнечного коллектора

В зависимости от региона солнечный поток может давать от 50 Вт/кв.м в пасмурный день до 1400 Вт/кв.м при ясном летнем небе. При таких показателях даже примитивный коллектор с низким КПД (45-50%) и площадью 15 кв.м. может выдавать в год около 7000-10000 кВт*ч. А это сэкономленные 3 тонны дров для твердотопливного котла!

Как рассчитать необходимую площадь солнечного коллектора для бытовых нужд:

  • в среднем на квадратный метр устройства приходится 900 Вт;
  • чтобы повысить температуру воды, необходимо затратить 1,16 Вт;
  • учитывая также теплопотери коллектора, 1 кв.м сможет нагреть около 10 литров воды в час до температуры 70 градусов;
  • для обеспечения 50 л горячей воды, необходимой одному человеку, понадобится затратить 3,48 кВт;
  • сверившись с данными гидрометцентра о мощности солнечного излучения (Вт/кв.м) в регионе, необходимо 3480 Вт разделить на получившуюся мощность солнечного излучения – это и будет нужная площадь солнечного коллектора для нагрева 50 л воды.

Как становится понятно, эффективное автономное отопление исключительно с использованием солнечной энергии осуществить довольно проблематично. Ведь в хмурую зимнюю пору солнечного излучения крайне мало, а разместить на участке коллектор площадью 120 кв.м. не всегда получится.

Применение солнечных коллекторов

Так неужели солнечные коллекторы нефункциональны? Не стоит заранее сбрасывать их со счетов. Так, с помощью подобного накопителя можно летом обходиться без бойлера – мощности будет достаточно для обеспечения семьи горячей водой. Зимой же удастся сократить затраты на энергоносители, если подавать уже нагретую воду из солнечного коллектора в электрический бойлер.
Кроме того, солнечный коллектор станет отличным помощником тепловому насосу в доме с низкотемпературным отоплением (теплыми полами).

Читать еще:  Как правильно смонтировать отопление в двухэтажном доме

Так, зимой нагретый теплоноситель будет использоваться в теплых полах, а летом излишки тепла можно отправить в геотермальный контур. Это позволит снизить мощность теплового насоса.
Ведь геотермальное тепло не возобновляется, так что со временем в толще грунта образовывается все увеличивающийся «холодный мешок». Например, в обычном геотермальном контуре на начало отопительного сезона температура составляет +5 градусов, а в конце -2С. При подогреве же начальная температура поднимается до +15 С, а к концу отопительного сезона не падает ниже +2С.

Устройство самодельного солнечного коллектора

Для уверенного в своих силах мастера собрать тепловой коллектор не составит труда. Можно начать с небольшого устройства для обеспечения горячей воды на даче, а в случае успешного эксперимента перейти к созданию полноценной солнечной станции.

Плоский солнечный коллектор из металлических труб

Самый простой в исполнении коллектор – плоский. Для его устройства понадобится:

  • сварочный аппарат;
  • трубы из нержавеющей стали или меди;
  • стальной лист;
  • закаленное стекло или поликарбонат;
  • деревянные доски для рамы;
  • негорючий утеплитель, способный выдержать нагретый до 200 градусов металл;
  • черная матовая краска, устойчивая к высоким температурам.

Сборка солнечного коллектора довольно проста:

    Трубы свариваются в решетку – две горизонтальные большего диаметра, по которым будет подаваться теплоноситель, а между ними вертикальные меньшего диаметра – по которым теплоноситель будет циркулировать в процессе нагревания.

Собирается рама из досок по размеру сваренной решетки.

Трубы привариваются к стальному листу – он выступает в роли адсорбера солнечной энергии, поэтому прилегание труб должно быть максимально плотным. Все красится в матовый черный цвет.

На лист с трубами кладется рама так, чтобы трубы оказались с внутренней стороны. Просверливаются отверстия для входа и выхода труб. Укладывается утеплитель. Если используется гигроскопичный материал, нужно позаботиться о гидроизоляции – ведь намокших утеплитель больше не будет защищать трубы от охлаждения.

  • Утеплитель фиксируется листом ОСБ, все стыки заполняются герметиком.
  • Со стороны адсорбера кладется прозрачное стекло или поликарбонат с небольшим воздушным зазором. Оно служит для предотвращения остывание стального листа.
  • Фиксировать стекло можно с помощью деревянных оконных штапиков, предварительно проложив герметик. Он предотвратит попадание холодного воздуха и защитит стекло от сжатия рамы при нагревании и охлаждении.
  • Для полноценного функционирования коллектора понадобится накопительный бак. Его можно сделать из пластиковой бочки, утепленной снаружи, в которой спиралью уложен теплообменник, соединенный с солнечным коллектором. Вход нагретой воды должен располагаться сверху, а выход холодной – снизу.

    Важно правильно разместить бак и коллектор. Чтобы обеспечить естественную циркуляцию воды, бак должен находиться выше коллектора, а трубы – иметь постоянный наклон.

    Если же солнечный коллектор расположен на крыше дома, придется включить в систему насос, который обеспечит движение воды.

    Солнечный нагреватель из подручных материалов

    Если со сварочным аппаратом дружбу свести так и не удалось, можно сделать простой солнечный нагреватель из того, что под рукой. Например, из жестяных банок. Для этого в дне делаются отверстия, сами банки скрепляются друг с другом герметиком, на него же садятся в местах соединения с ПВХ-трубами. Красятся в черный цвет и укладываются в раму под стекло также, как и обычные трубы.

    А вот работать с пластиковыми бутылками еще проще – достаточно нанизать их на покрашенные в черный цвет ПВХ-трубы.

    Для улучшения нагревания в каждую бутылку вкладывается черная подложка, сами же бутылки создают парниковый эффект, так что не требуют накрывания стеклом.

    Фасад дома из солнечных батарей

    Почему бы вместо обычного сайдинга не отделать дом чем-то полезным? Например, сделав с южной стороны на всю стену солнечный нагреватель.

    Такое решение позволит оптимизировать расходы на отопление сразу по двум направлениям – снизить затраты на энергоноситель и существенно сократить теплопотери за счет дополнительного утепления фасада.

    Устройство просто до безобразия и не требует специальных инструментов:

    • на утеплитель уложен окрашенный оцинкованный лист;
    • поверх уложена нержавеющая гофрированная труба, также выкрашенная в черный;
    • все прикрыто листами поликарбоната и зафиксировано алюминиевыми уголками.

    Если же и этот способ кажется сложным, на видео представлен вариант из жести, полипропиленовых труб и пленки. Куда уж проще!

    Солнечное отопление частного дома своими руками

    Гелиосистемы экономически выгодны. Даже с учетом высокой стоимости, первоначальные затраты, при всесезонном применении окупятся за 2-3 года. Системы солнечного отопления частных домов не предназначены для автономной работы. Коллекторы компенсируют только часть необходимого для обогрева тепла, позволяя сэкономить за отопительный сезон до 300 м³ газа и до 4 м³ дров. Если использовать энергию Солнца только для отопления, окупаемость составит 6-7 лет.

    У альтернативного отопления частного загородного дома существуют свои недостатки и преимущества. Перед покупкой и подключением требуется изготовление грамотного проекта и проведение теплотехнических расчетов.

    Можно ли обогреть дом солнцем

    Несмотря на передовые технологии и инновации, до сих пор полноценное отопление гелиосистемами не представляется возможным. Причина проста. Солнце светит только днем. Ночью солнечное излучение отсутствует. Соответственно солнечные коллекторы для отопления будут работать исключительно в светлое время суток. Хотя в пасмурную погоду гелиопанели продолжат работать, теплоотдача существенно уменьшится.

    На теплоэффективность во многом влияет интенсивность ультрафиолетового излучения. В районах крайнего севера мощность и теплоотдача солнечного коллектора будет меньшей, чем в регионах с умеренным климатом.

    Отопление на солнечных батареях используется исключительно как дополнительный источник тепла. Принцип работы коллектора основан на преобразовании ультрафиолетового излучения в тепловую энергию.

    Получаемое тепло направляется в аккумулирующий бак, буферную емкость, установленную внутри здания. В воздушных системах жидкостный теплоноситель отсутствует. В помещение, при помощи вентиляторов нагнетаются разогретые воздушные массы.

    Если учесть, что эффективность гелиоколлекторов зимой существенно снижается, автономное отопление дома требует правильных расчетов. Специалисты рекомендуют на этапе планирования установить в здание источник тепла на традиционных энергоносителях (газ, дрова, пеллеты, уголь, дизтопливо, электричество), способный удовлетворить потребность здания в обогреве и ГВС на 100%. Гелиосистема будет использовать солнечную энергию и частично компенсировать затраты с разной эффективностью, в зависимости от месяца года.

    Чтобы определить стоит ли устанавливать альтернативное отопление частного дома, стоит обратить внимание на существующие преимущества и недостатки солнечных коллекторов. При составлении таблицы плюсов и минусов, нужно учитывать реальные отзывы о гелиосистемах оставленные пользователями:

      Недостатки — главным минусом остается высокая стоимость (стоит отметить, что с появлением коллекторов российского производства, солнечные системы отопления стали экономически доступнее). Существует еще несколько минусов:

        сезонность — солнечные коллекторы с вакуумными термотрубками эффективны до температуры окружающей среды –50°С. Вакуумный гелиоколлекторы продолжат работать до тех пор, пока антифриз в теплообменнике не замерзнет. Солнечные панельные коллекторы работают при температуре до –25°С.

    зависимость от электричества — всесезонные системы работают с принудительной циркуляцией теплоносителя. При отключении напряжения теплоноситель может закипеть.

  • долгая окупаемость — в случае отопления, работа коллектора большую часть осуществляется при отрицательных температурах. Теплоэффективность гелиосистемы снижается. Время окупаемости увеличивается до 6-7 лет.
    • Преимущества — рекордно низкие температуры в средних широтах редки. На весь отопительный сезон приходится не более недельного периода, когда коллекторы перестают работать. При правильном подборе оборудования и расчетах удастся подобрать готовое решение, способное по максимуму компенсировать потребности жилого здания в тепле. Для средних широт компенсация энергозатрат достигает 20-30%. Дополнительные плюсы:

        срок эксплуатации от 30 до 50 лет;

    присутствует антивандальная и противоградовая защита;

  • гелиопанели выдерживают шквалы ветра.
  • Выше описаны общие преимущества и недостатки для любой системы отопления частного дома от солнечной энергии. У каждого типа гелиоколлекторов, воздушных и жидкостных, есть присущие им особенности, влияющие на окупаемость автономного обогрева.

    Виды отопления от солнца

    Существует несколько типов солнечных батарей. Главное отличие между гелиоколлекторами, используемый принцип работы. Типы солнечного отопления делятся на греющие воду или теплоноситель и нагревающие воздух.

    Принцип работы влияет на теплоэффективность, особенности эксплуатации и подключения. Гелиопанели отличаются внутренним устройством, обвязкой, функциональными возможностями.

    Отопление на водяных коллекторах

    В основе работы лежит принудительная циркуляция теплоносителя. Отопление частного дома солнечными панелями происходит в следующем порядке:

      абсорбер аккумулирует тепло;

    полученная тепловая энергия нагревает теплоноситель, циркулирующий в трубопроводе от гелиоколлектора до теплообменника бака накопителя;

    змеевик внутри бойлера косвенного нагрева отдает тепло окружающей жидкости;

  • происходит теплообмен, вода для бытовых нужд и отопления нагревается, остывший теплоноситель возвращается обратно к абсорберу.
  • В описанной схеме через буферную емкость закольцовано отопление и ГВС, и солнечный водонагреватель. Гелиоколлектор не сможет работать без накопительного бака. Для автоматизации отопления используется блок управления, регулирующий скорость циркуляции теплоносителя в зависимости от интенсивности нагрева.

    Обогрев осуществляется гелиосистемами двух типов. Каждая отличается особенностями эксплуатации и техническими характеристиками:

      Использование солнечных трубчатых коллекторов в системах отопления — оптимальный всесезонный вариант в условиях холодного климата, подходят для водяного радиаторного отопления и систем теплых полов, удовлетворения потребностей в ГВС. Теплопотери снижены за счет того, что теплопередающие элементы находятся в вакуумных трубках.
      Отопление дома солнечными вакуумными коллекторами зимой более эффективно, чем обогрев с использованием гелиопанелей. Внутри колбы коллектора, при условии отсутствия съема тепла, максимальная температура достигает 280-300°С, контролируемая модулем, предотвращающим закипание теплоносителя.

    Отопление частного дома солнечными панелями — решение больше подходит для средних и южных широт. В этих регионах гелиопанели быстрее окупаются и отличаются большей теплоэффективностью. Принцип нагрева идентичен вакуумным коллекторам, только вместо колб в солнечных нагревателях для нагрева воды используется панель. Абсорбирующая поверхность прогревает соприкасающуюся с ней медную или алюминиевую пластину. Тепло передается циркулирующей жидкости. Интенсивность нагрева теплоносителя существенно ниже, чем у вакуумных гелиоколлекторов.
    При помощи теплоаккумулятора, солнечные панели подключают к низкотемпературным системам отопления загородных домов (тёплым полам). Средняя температура нагрева 40-60°С. Для радиаторного обогрева «незакипающие» солнечные системы не подходят.

    Неотъемлемая часть гелиоколлекторов панельного и трубчатого типа — бойлер косвенного нагрева. Внутри емкости расположено два змеевика. Основной теплообменник подключен к котлу. Второй змеевик накопительного бака теплоаккумулятора предназначен для системы солнечного отопления.

    В БКН или теплоаккумуляторе используется принцип косвенного нагрева. Основной источник нагрева воды, находящейся в буферной емкости, это отопительный котел. Гелиоколлекторы дополняют определенный запас тепла. При достижении заданной температуры в баке подача теплоносителя на нагрев прекращается.

    Обогрев воздушными гелиосистемами

    Принцип работы отличается тем, что в качестве теплоносителя используется горячий воздух. Внутреннее устройство воздушного коллектора во многом напоминает гелиосистемы панельного типа. Исключение составляет то, что абсорбер не соединяется с контуром отопления. Фактически, это обычный воздухонагреватель или конвектор. Воздух в помещение направляется посредством вентиляторов и гофрированных каналов.

    Отопление в частном доме от воздушных коллекторов отличается быстрой окупаемостью и высокой теплоэффективностью. Единственный минус в том, что от системы воздухогрейного типа нельзя обеспечить потребности ГВС. Хотя существует несколько технических решений этого вопроса, но все они с низким КПД.

    Одна из современных разработок: дом с пассивным обогревом или «солнечная стена». Абсорбером в этом случае выступает наружная стена здания, защищенная от внешней среды стеклом. Стена в течение всего дня аккумулирует тепло и затем ночью отдает его в отапливаемые помещения. Смотрится такая гелиоустановка современно и отличается хорошей теплоотдачей.

    Тепловое аккумулирование используется не только для обогрева, но и охлаждения помещений. В летнее время года за счет солнечных батарей вентиляторы работают в режиме кондиционирования.

    Что эффективнее — воздушный коллектор или водяной

    Все зависит от того, какие цели ставит перед собой владелец частного дома. Сравнение солнечных водонагревателей с воздухогрейными конвекторами покажет следующее:

      Эффективность зимой — панельные и вакуумные гелиосистемы предназначены для нагрева воды ГВС и отопления. После наступления холодов теплоэффективность коллекторов падает.
      Панельные системы прекращают аккумуляцию тепла при –25°С. Трубчатые , хотя и с минимальной эффективностью, продолжают работать до –50°С.

    Воздушный коллектор в первую очередь предназначен для обогрева помещений. Зимой гелиосистема воздушного типа продолжает отапливать здание. Отсутствие жидкостного теплоносителя позволяет коллектору работать при любой температуре.

  • Стоимость — солнечные воздухогрейные гелиосистемы обходятся дешевле, установка не требует больших затрат и использования дополнительного дорогого оборудования. Трубчатые и панельные коллекторы стоят дорого. В обвязке используется накопительный бак, контроллер и другое дорогостоящее оборудование.
  • Эффективность солнечного воздушного отопления можно увидеть в том, что полная окупаемость наступает уже через 1-2 года эксплуатации. При этом коллекторы работают на отопление, кондиционирование и поддержание необходимого микроклимата в доме.

    Как сделать солнечный обогрев в своем доме

    Для начала следует учесть, что гелиосистема не устанавливается одна по себе. Для нормального обогрева здания потребуется ее одновременная работа с отопительным котлом.

    Необходимо изначально установить основной источник тепла — котел, из расчёта 100% покрытия всех теплозатрат здания. Только после этого приступают к расчету коллекторов.

    Расчет гелиосистемы

    Теплоотдача у водогрейных вакуумных и панельных коллекторов, а также воздухонагревателей, использующих энергию солнца разная. Соответственно нет единой системы расчетов. Для удобства можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами.

    Примеры самостоятельных расчетов:

      Воздушные гелиосистемы — дадут 1,5 кВт тепловой энергии на каждый 1 м² поверхности коллектора. Дом на 100 м² будет полноценно отапливаться при помощи 4 воздухонагревателей, общей площадью 8 м².

  • Вакуумный трубчатый коллектор — 15 трубок дадут в общей сложности 4,8 кВт/час. Для комфортного проживания одного человека потребуется от 2-4 кВт/час тепла. Дальнейшие расчеты выполняются по количеству проживающих в одном доме.
  • Таблица выбора бойлера косвенного нагрева и площади солнечного коллектора:

    Система солнечного отопления частного дома своими руками

    Жителям частных домов приходится нести большие расходы на отопление. Однако современные технологии помогают их существенно сократить. Одной из альтернатив является солнечное отопление. Существуют установки, которые подходят не только для теплых регионов страны, но и для средней полосы. Основная часть затрат при этом приходится на покупку оборудования, а вот энергию можно получить совершенно бесплатно.

    Солнечные системы, в отличие от классических, совершенно экологичны. Они работают бесшумно и не занимают много места на участке. Технологии, основанные на солнечном тепле, становятся все более доступными и регулярно совершенствуются. Отапливать дом таким образом можно благодаря использованию солнечных коллекторов и батарей.

    Подобные системы можно создать самостоятельно. Для этого потребуется:

    • грамотно подобрать место для установки;
    • рассчитать площадь оборудования;
    • вычислить его мощность.

    Обустроенное солнечное отопление частного дома своими руками окупается в среднем за три года при условии постоянной эксплуатации. Если сделать все правильно, срок службы установки может составить 25 лет и больше. Кроме затрат на оборудование потребуется регулярно тратиться на управляющую электронику, амортизацию оборудования и работу циркуляционных насосов.

    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.

    Коллекторы в основном используются в теплое время года. Однако даже зимой такие установки могут быть полезны, поскольку они успешно заменяют бойлер и позволяют сэкономить на горячей воде. В холодное время года нагретый теплоноситель на участках можно применять в теплых полях, затем остатки тепла могут быть отправлены в геотермальный контур, что сократит мощность насоса.

    Если нужно создать систему отопления от солнца своими руками, следует просчитать мощность коллектора. Если он будет предназначаться для бытовых нужд, то нужно учитывать следующее:

    • на один квадратный метр прибора приходится преимущественно 900 Вт;
    • для увеличения температуры воды требуется 1,16 Вт;
    • с учетом теплопотерь оборудования один квадратный метр может нагреть в течение часа до 10 литров жидкости.

    Когда опыта в создании подобных конструкций нет, рекомендуется попробовать для начала сделать небольшой прибор для горячей воды. Если эксперимент будет успешным, то можно будет перейти к следующему шагу — обустройству полноценного солнечного отопления своими руками.

    Наиболее простой коллектор изготавливается на основе металлических труб. Он является плоским. Для его сооружения нужно подготовить следующие инструменты:

    • поликарбонат или закаленное стекло;
    • аппарат для сварки;
    • доски из дерева;
    • стальной лист;
    • трубы на основе меди или нержавейки;
    • негорючий утеплитель;
    • матовая черная краска, устойчивая к воздействию высоких температур.

    Чтобы конструкция полноценно работала, ее нужно правильно собрать. Алгоритм действий для этого применяется следующий:

    1. 1. Две горизонтальные трубы с большим диаметром сваривают в решетку. По ним будет подаваться теплоноситель, а между ними будут находиться две вертикальные трубы меньшего размера. Внутри них теплоноситель при нагреве будет циркулировать.
    2. 2. По размеру сваренной решетки собирается дощатая рама.
    3. 3. Трубы нужно приварить к стальному листу, который будет адсорбировать солнечную энергию. Прилегание должно быть максимально плотным. Все следует покрасить в черный матовый цвет.
    4. 4. На лист вместе с трубами накладывают рамы, причем трубы должны располагаться с внутренней стороны. Для выхода и входа труб нужно просверлить отверстия. Затем накладывается утеплитель. Если в его качестве применяют гигроскопичный материал, нужна гидроизоляция, чтобы утеплитель не намокал.
    5. 5. Стыки заполняют герметиком, а утеплитель фиксируется с помощью листа ОСБ.
    6. 6. Со стороны адсорбера укладывают поликарбонат или стекло с учетом небольшого воздушного зазора. Это предотвратит остывание стального листа.
    7. 7. Стекло можно зафиксировать оконными деревянными штапиками.

    Чтобы коллектор полноценно работал, нужно подготовить накопительный бак, в который по спирали укладывается теплообменник, соединенный с коллектором. Для бака можно использовать бочку из пластика с наружным утеплением. Вход нагретой воды размещается сверху, а холодная должна выходить снизу.

    Бак и коллектор нужно разместить правильно по отношению друг к другу. Для обеспечения естественной циркуляции жидкости бак необходимо установить выше коллектора, а трубы должны располагаться под постоянным наклоном. Если коллектор установлен на крыше, тогда к системе подключают насос для обеспечения движения воды.

    Солнечное отопление

    Устройство и принцип работы

    Что же представляет собой такая система? В первую очередь следует сказать, что есть два варианта солнечного отопления. Они предполагают использование различных как в конструктивном плане, так и по назначению элементов:

    • Коллектора;
    • Фотоэлектрической панели.

    И если оборудование первого типа предназначено сугубо для поддержания в помещении комфортной температуры, то солнечные панели для отопления дома могут применяться для получения электричества и тепла. Их принцип работы основан на преобразовании энергии солнца и накапливании ее в аккумуляторах, чтобы потом использовать для различных нужд.

    Смотрим видео, все о данном коллекторе:

    Применение коллектора позволяет организовать только солнечное системы отопление для частного дома, при этом используется тепловая энергия. Такое устройство действует следующим образом. Солнечные лучи подогревают воду, которая является теплоносителем и поступает с трубопровод. Эта же система может использоваться и в качестве горячего водоснабжения. В состав солнечного коллектора входят специальные фотоэлементы.

    Устройство коллектора

    Но кроме них в комплектацию солнечного отопления включены:

    • Специальный бак;
    • Аванкамеры;
    • Радиатор, выполненный из трубок и заключенный в короб, у которого передняя стенка выполнена из стекла.

    Солнечные батареи для отопления дома размещаются на крыше. В нем вода нагреваясь перемещается в аванкамеру где происходит ее замена горячим теплоносителем. Это позволяет поддерживать в системе постоянное динамическое давление.

    Виды отопления с использованием альтернативных источников

    Самый простой способ преобразования энергии светила в тепло – это использование солнечных батарей для отопления дома. Они все чаще используются в качестве дополнительных источников энергии. Но что же представляют собой эти устройства и действительно ли они эффективны?

    Смотрим видео, виды и их особенности работы:

    Задача, установленного на крыше коллектора солнечного системы отопления для дома впитать как можно больше солнечного излучения, преобразовав его затем в так необходимую человеку энергию. Но при этом следует учитывать, что оно может быть превращено как в тепловую, так и электрическую энергию. Для получения тепла и подогрева воды используют солнечные системы отопления. Для получения электрического тока используют специальные батареи. Они аккумулируют энергию в дневное время суток и отдают ее ночью. Однако сегодня существуют и комбинированные системы. В них солнечные панели вырабатывают одновременно тепло и электричество.

    Что касается солнечных водонагревателей для отопления дома, то они представлены на рынке широкой линейкой. Причем модели могут иметь различное назначение, дизайн, принцип работы, габариты.

    Различные варианты

    Например, по внешнему виду и конструкции системы отопления частного дома подразделяются на:

    По назначению они классифицируются на используемые для:

    • Системы отопления и ГВС;
    • Для нагрева воды в бассейне.

    Есть отличия и принципе работы. Солнечное отопление с применением коллекторов является идеальным выбором для дачных домиков, так как не требуют подключения к электросети. Модели с принудительной циркуляцией подключают к общей системе отопления, в них циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи насоса.

    Смотрим видео, сравниваем плоский и трубчатый коллектор:

    Не все коллекторы пригодны для солнечного отопления загородного дома. Согласно этому критерию они делятся на:

    Первые применяются для отопления дачных строений, вторые в частных домовладениях.

    Энергетическая эффективность

    Воздушные коллекторы ведут себя так же, как и обычные коллекторы, по которым течет вода: наибольшая энергетическая эффективность достигается при малых температурах в коллекторе, т.е. при малой разности температуры внутри коллектора и температуры окружающей среды. При высоких температурах в коллекторе много энергии отдаётся в окружающую среду, и теряется без использования.

    Системы воздушных коллекторов для отопления помещений работают на сравнительно низких температурах, поскольку температура коллектора должна быть лишь немного выше температуры воздуха в отапливаемом помещении.

    При подогреве свежего воздуха, направляемого в здание, гелиосистема воздушного отопления уже при самой малой инсоляции энергетически оправдана, и может быть очень эффективной. Любое (даже пока незначительное) повышение температуры в коллекторе используется для отопления помещений, дома .

    Это даёт огромное преимущество в сравнении с обычными коллекторами для вспомогательного отопления, где тепло подаётся в отопительный контур радиаторов центрального отопления или обогреваемых полов.

    В зависимости от вида теплораспределения, в традиционных установках необходимы температуры не менее 30–55 C. Таким образом, подогрев свежего воздуха воздушными коллекторами представляется особенно энергоэффективным вариантом эксплуатации солнечной энергии.

    Воздушные системы солнечного отопления

    Тема воздушного отопления приобретает всё большее значение потому, что современные здания оснащены системами вентиляции и высокоэффективными тепловыми завесами, что делает возможным отопление подачей тёплого воздуха. Нагрев воздуха энергией солнца возможен прямо в воздушных коллекторах. Воздушное солнечное отопление базируется на обычных системах вентиляции, для многих зданий это интересный метод экономии энергии.

    Схема солнечное воздушное отопление

    Воздух нагревается в солнечных коллекторах, интегрированных в фасад или крышу, и транспортируется в здание. При этом солнечное тепло можно использовать сразу, или его можно аккумулировать в буферных накопителях. Системы воздушного солнечного отопления поддаются модифицированию, чтобы использовать лишнее солнечного тепло в летний период для нагрева хозяйственной воды, или для охлаждения. К тому же данное оборудование великолепно годится для санации, т.е. оно обеспечивает санитарное состояние здания.

    Именно благодаря отличиям от традиционных систем солнечного отопления, где в качестве теплоносительной среды используется вода, не следует пренебрегать преимуществами систем солнечного воздушного отопления. В сравнении с системами, использующими жидкие среды, системы с воздухом в качестве теплоносительной среды не имеют проблем с безопасностью оборудования, которое не замерзает и не способно нанести ущерб зданию при разгерметизации.

    Кроме того, способность воздуха вызывать коррозию значительно ниже, чем у жидкостей. Это увеличивает срок службы коллекторов, который значительно превышает 25 лет.

    Солнечное охлаждение

    В летние месяцы солнечные нагревательные установки часто простаивают, или используются мало потому, что отбор энергии на отопление и нагрев горячей воды незначителен. Это особенно относится к системам, установленным в офисных центрах и административных зданиях отдельных компаний.

    Чтобы солнечной отопительной установкой можно было пользоваться даже летом, рекомендуется применять адсорбционную холодильную машину. Она позволяет использовать солнечную энергию для кондиционирования, например, в административных и офисных зданиях или в помещениях с IT-оборудованием (компьютеры, серверы и т.д.). Как правило, летом нагрузка по холоду (расход холода) в офисных зданиях сильно возрастает. Прежде всего, он вызван разогреванием помещения компьютерами, людьми и лучами солнца. Если сравнить доступность тепла от солнечной установки с потребностью в холоде, можно констатировать, что эти две величины взаимно коррелируют. Это означает, что нагрузка по холоду достигает максимума, когда большая часть энергии доступна в форме инсоляции.

    схема Солнечное охлаждение и солнечное кондиционирование

    Применение адсорбционной холодильной машины позволяет избежать простоев солнечной нагревательной установки, чтобы организовать недорогое охлаждение и кондиционирование за счёт доступной солнечной энергии. Энергия, необходимая для эксплуатации солнечного энергетического оборудования, обходится значительно дешевле по сравнению со стоимостью эксплуатации традиционного генератора холода, традиционные холодильные системы очень энергоёмки, они расходуют много электричества и/или газа.
    Растущий интерес к тепловой энергии в низкотемпературном диапазоне (ниже 100 C), поставляемой, например, от отопительных гелиосистем, геотермального тепла или термоэлектрических генераторов, открывает широкие возможности применения адсорбции для того, чтобы сделать экономичным и обоснованным более интенсивную эксплуатацию низкотемпературной энергии, которая почти не употреблялась ранее.
    В принципе, такое применение адсорбционных холодильных машин возможно, и данное оборудование используется в процессе преобразования тепловой энергии в температурном диапазоне от 55 до 95 C с достаточно неплохим показателем к.п.д. по теплу (0,6 до 0,65). Это позволяет производить холодную воду с температурой 8 до 12 C. Адсорбционная холодильная машина может применяться для кондиционирования воздуха в зданиях, а также для целей охлаждения в промышленных процессах.

    Вся система технологического оборудования в основном состоит из следующих компонентов:
    • Солнечная установка,
    • Адсорбционная холодильная машина,
    • Распределительная система,
    • Система трубопроводов и
    • Элементы обеспечения техники безопасности.
    Далее требуется накопитель тёплой воды и (по желанию) накопитель холодной воды. Чтобы затем можно было распределять холод по зданию, должна быть установлена система распределения. Здесь применяются давно освоенные рынком системы поверхностного охлаждения, потолочные системы с охлаждением (т.н. “холодильные потолки”), системы кондиционирования или вентиляторные доводчики, известные также как «фанкойлы» (ФК).
    Для отвода отходящего тепла, возникающего в процессе абсорбции и конденсации, применяется охлаждающая вода. Подачу охлаждающей воды можно организовать на практике с помощью охладителя оборотной воды (циркуляционного радиатора), башенных охладителей, геотермальных зондов или колодцев.

    Солнечная установка и адсорбционная холодильная машина

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector