Отопление частного дома солнечными батареями схемы и устройство

Принцип работы

Принцип работы солнечной батареи. (Для увеличения нажмите)

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

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

Солнечные батареи можно установить на крышах:

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

Разновидности солнечных отопительных коллекторов

В настоящее время используются следующие разновидности солнечных отопительных коллекторов:

1. плоские;
2. вакуумные.

Отличаются они друг от друга устройством передачи лучистой энергии Солнца.

самодельный коллектор

В плоском солнечном отопительном коллекторе устройством для сбора такой энергии служит ящик, заполненный специальным адсорбирующим материалам. В толще материала проложены трубопроводы системы теплоснабжения. Жидкость, циркулирующая по ним, нагревается от воздействия солнечных лучей и затем сбрасывается в бак теплоаккумулятора.

В вакуумном отопительном коллекторе вместо плоского ящика используется система прозрачных трубок, из которых откачан воздух. Внутри трубок имеются трубопроводы системы теплоснабжения различной конфигурации. Интересный физический эффект такого устройства заключается в том, что солнечные лучи беспрепятственно проходят через наружный слой стекла и вакуум, и затем нагревают жидкость в трубопроводах. А вот обратно тепло от жидкости в трубопроводах уже не утекает, так как вакуум является отличным теплоизолятором. В общем. Такая конструкция в миниатюре напоминает нашу планету: ведь у нас тоже имеется теплоизолятор в виде межзвездного вакуума, который, тем не менее не мешает солнечным лучам эффективно нагревать землю.

Повышение эффективности солнечных модулей

Эффективность солнечных систем можно повысить, воспользовавшись одним из следующих способов:

1. Смена расположения модулей. Иногда для повышения КПД достаточно будет правильно расположить модули относительно вектора направленности солнечных лучей. Обычно для этого нужно развернуть все модули на юг. Если день в регионе долгий, можно также использовать поверхности, направленные на восточную и западную сторону – там тоже хватает света, который преобразуется в энергию.
2. Изменение угла наклона. В документации к модулям всегда указывается рекомендуемый угол наклона, при котором КПД системы будет максимальным. На практике это значение может существенно варьироваться в зависимости от географического местоположения и других индивидуальных особенностей.
3. Выбор места для установки. Чаще всего солнечные модули устанавливаются на крыше здания – это самый простой, доступный и очевидный вариант, но не самый эффективный. Лучше всего будет заранее подготовить поворотное основание и установить панели на него, чтобы устройства следовали за солнечными лучами по мере их смещения.

На последний пункт стоит обратить особое внимание. Конечно, установленные на крыше модули не бесполезны – в конце концов, никаких препятствий для солнечных лучей в таком случае нет, поэтому они легко достигают устройства и преобразуются в необходимый тип энергии

Проблема в том, что расположение модулей перпендикулярно солнечным лучам имеет максимальную эффективность на протяжении короткого промежутка времени.

Поворотные устройства, отслеживающие текущую направленность лучей, позволяют избавиться от подобных проблем. Правда, у таких устройств есть и отрицательные стороны – в частности, речь идет о крайне высокой стоимости поворотных систем. Кроме того, в ряде случаев приобретение такого оборудования никак не влияет на эффективность системы – например, если не были должным образом учтены климатические условия. Затраты в данном случае будут совершенно нецелесообразными.  

Согласно примерным расчетам, для того, чтобы поворотные элементы окупились, их количество должно составлять не менее восьми. Конечно, можно использовать и меньшее количество модулей (около 3-4), но они будут выгодным приобретением только в том случае, если подключать их напрямую к водяному насосу, в остальных же случаях прирост эффективности будет незначительным.

Как сделать своими руками воздушное солнечное отопление

Сделать самостоятельно систему отопления на основе солнечного коллектора может каждый, лишь бы было желание, умение работать с ручным инструментом и свободное время.

Так как основным элементом, как уже было написано ранее, в подобной системе отопления, является солнечный коллектор, поэтому об его изготовлении и пойдет речь.

Наиболее просто изготовить модель плоского типа, для этого понадобится:

1. Материал для изготовления каркаса (пиломатериалы, металлический профиль или плотный пластик).
2. Медная трубка.
3. Утеплитель – минеральная вата или иной (полистирол или аналоги).
4. Абсорбер – металлическая фольга.
5. Прочное стекло, служащее элементом, защищающим утеплитель от воздействия осадков и прочих негативных воздействий.

Конструкция плоского солнечного коллектора выглядит следующим образом:

Из пиломатериалов (доска, фанера и т.д.) или металлического профиля (алюминий, черный металл), изготавливается каркас коллектора, его корпус. На нижнюю поверхность укладывается утеплитель (теплоизоляция), на которую монтируется медная трубка. На концах трубки необходимо предусмотреть штуцеры или резьбовое соединение, для включения коллектора в систему отопления. С боков, также укладывается изоляция. Места соединения элементов корпуса уплотняются, дабы исключить потери тепла. Поверх трубок ложится абсорбер, покрываемый слоем прозрачной тепловой изоляции и стеклом (крышкой коллектора). К штуцерам подводятся трубы с теплоносителем, устройство готово к работе.

Конструктивные особенности плоского солнечного коллектора

Наиболее востребованным вариантом является, согласно многочисленным отзывам, солнечный коллектор плоского типа, который можно изготовить своими руками. Такая система эффективна для организации горячего водоснабжения в теплый период года. В зимнее время КПД устройства очень низкий.

Солнечный коллектор плоского типа. Возможность изготовления своими силами, простота монтажа и обслуживания

Корпус коллектора имеет плоскую квадратную или прямоугольную форму. Он выполняется из металла или другого материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Изделие покрывается темной краской для улучшения абсорбирующих качеств.Внутри корпуса располагается пластина, в которой находится змеевик, изготовленный из медной трубки малого сечения. По трубкам осуществляется циркуляция теплоносителя. Для минимизации потерь тепла внутри корпуса уложен теплоизоляционный материал.

Чтобы мусор не проникал в корпус устройства, он сверху закрывается стеклянной или поликарбонатной крышкой, которая способна усилить нагрев. Для эффективной работы коллектора ее необходимо периодически протирать от загрязнений и пыли.

Плоский солнечный коллектор рекомендуется устанавливать в южных регионах, где данный вариант характеризуется наилучшими показателями цены и эффективности. Такое устройство отличается способностью к самоочищению, высоким КПД в летний период и низкой стоимостью.

Однако плоским коллекторам свойственны значительные тепловые потери, которые возникают вследствие конструктивных особенностей устройства. Такая система имеет низкий КПД в весенне-осенний период. Конструкция характеризуется высокой парусностью, что вызывает опасность повреждения в процессе эксплуатации ее элементов.

Характеристика вакуумного солнечного коллектора для отопления дома зимой

Вакуумный солнечный коллектор является довольно сложным устройством. Главный рабочий элемент представлен дорогостоящей светопоглощающей колбой с прозрачной поверхностью, в которой располагается трубка. В основу работы положен принцип термоса. Вакуумная колба пропускает солнечный свет во внутреннюю трубку, где отсутствует воздух, что позволяет сохранить до 95% тепла.

Вакуумные солнечные коллекторы. Дороже, но работают даже зимой

Нижнюю часть внутренней вакуумной трубки для солнечного коллектора занимает антифриз, который переходит в газообразное состояние при нагревании. В верхней ее части выполняется передача тепла коллектору с теплоносителем. Антифриз при этом охлаждается и конденсирует, возвращаясь в первоначальное состояние.

Вакуумный солнечный коллектор характеризуется высоким значением КПД при плохой освещенности и температуре ниже -37 °С. Он был специально разработан для северных широт и может функционировать при отсутствии прямого солнечного излучения. Для эффективной работы конструкция нуждается в постоянном уходе, который заключается в очищении ее поверхности от загрязнения.

Главным недостатком является высокая стоимость конструкции. При выходе из строя хотя бы одной трубки ремонт будет проблематичным, поскольку все изделия смонтированы последовательно.

Принцип работы солнечных батарей

По своей сути данные батареи — это фотогенераторы электрической энергии. Согласно законам физики, солнечный свет образует постоянный электрический ток, воздействуя на полупроводниковые элементы. В цепях батареи возникает определенное напряжение, которое подается непосредственно на сами объекты. В специальном аккумуляторе накапливается энергия, которая потом используется в пасмурную погоду.

Схема водонагревательной гелиосистемы.

Целесообразнее батареи устанавливать на южную сторону крыши дома, угол крыши должен составлять не менее 30⁰С. При этом рекомендуется учесть дополнительные помехи, например, рядом стоящие строения или деревья, которые могут помешать работе всей системы в будущем. В установленном оборудовании поток солнечных лучей должен исходить из учета 1000 кВт/ч на 1 м² за год. Полученная солнечная энергия в данном случае будет равна, использованию 100 л газа. Некоторые мощные батареи площадью около 4 м², применяемые для обогрева частного дома, могут обеспечить среднюю семью из трех человек горячей водой. Они способны выработать энергию примерно до 2000 кВт/ч в год.

В состав солнечных батарей входит:

• прозрачная, стеклянная или пластмассовая верхняя панель, внутри которой циркулируют вода или воздух;
• зачерненная металлическая поверхность, которая поглощает тепловую энергию солнца;
• водяной бак или накопительный резервуар, куда попадает нагретая жидкость или газ, затем они перемещаются непосредственно в батареи.

В установку отопления солнечными батареями входит:

• преобразователь обыкновенный;
• преобразователь постоянного тока в переменный;
• датчик, регулирующий зарядку и разрядку батареи;
• аккумулятор;
• механизм отбора мощности.

Применение

Схема принципа работы и устройства солнечной батареи.

Система отопления, основанная на солнечных батареях, используется в основном для получения электричества. Соответственно, такие батареи практичнее устанавливать в доме с электрическим отоплением, электрическими обогревателями и системой теплых полов. Оборудовав мощными солнечными батареями отопление частного дома, можно в дальнейшем пользоваться горячей водой. В этом случае необходимо учесть количество проживающих человек, площадь обогреваемого жилья и расход потребляемой энергии.

Например, в семье из трех человек в среднем расходуется до 500 кВт в месяц только на бытовые приборы. При этом не учитывается количество энергии на подогрев воды. Лучше всего площадь системы солнечного отопления рассчитывать из учета 1 м² площади батареи на человека. Для установки системы теплого пола на каждые 10 м потребуется 1 м² солнечной батареи.

Эффективность

Эффективность работы солнечных батарей зависит от множества факторов, и главным здесь является поступающая энергия солнца. В случае отопления дома, расположенного в северных широтах, рекомендуется использование совмещенных видов отопления, где обогрев солнечными батареями будет использоваться как дополнительный вариант к газовому или твердотопливному отоплению.

Совмещенный способ обогрева частного дома можно использовать и в более теплых широтах, потому что мощность солнечных батарей при недостаточном естественном освещении и в пасмурную погоду крайне мала. Поэтому обогрев таким способом является больше средством экономии, чем основным источником тепла в доме. Вследствие этого не рекомендуется полностью отказываться от других способов обогрева дома. Самым эффективным отоплением на сегодня является комбинированный способ обогрева жилья.

Элементы системы отопления

Система отопления состоит из компонентов. Наиболее важные такие.

Теплогенераторы — преобразователи энергии в тепло. Это, например, котел, который использует газ, электричество или жидкое топливо, чтобы вырабатывать тепло. Бывают и другие виды топлива — я уже рассказывал об этом в статье про выбор котла.

В системе отопления может быть один котел или несколько. Например, газовый котел установлен как основной, а электрокотел — как резервный, на случай временного отключения газа.

Расширительные баки — вспомогательный компонент системы отопления с жидким теплоносителем, который используется для стабилизации давления внутри системы. При нагревании воды ее объем увеличивается и «лишняя» вода попадает в расширительный бак. Примерно так же, как стабилизаторы напряжения защищают от перепадов в электросети, расширительные баки могут сглаживать резкие пики давления, которые создают скважинные насосы, и снижать нагрузку на них.

Как и отопительные системы, расширительные баки бывают открытые — чаще для открытых систем, и закрытые — герметичные, для систем с принудительной циркуляцией. Я рассказываю про закрытые.

Радиаторы — их еще называют батареями — это один из видов отопительных приборов, через которые тепловая энергия из теплоносителя попадает в отапливаемое помещение. Кроме радиаторов, эту функцию могут выполнять тепловые панели, конвекторы и другие приборы. Они бывают настенными и напольными, реже — потолочными.

Трубы переносят теплоноситель с энергией по системе отопления от генератора к отопительным приборам, а затем — уже охлажденный теплоноситель обратно для повторного нагрева.

Трубы бывают из разных материалов — от привычных стальных и пластиковых (полипропиленовых) до медных и металлопластиковых. Они отличаются параметрами: стоимостью, долговечностью, надежностью соединений, максимальным давлением, простотой установки — у каждого материала свои плюсы и минусы. Подобрать оптимальный вариант для вашей системы под конкретные задачи и бюджет поможет специалист.

Мы выбрали металлопластиковые трубы — они примерно в два раза дороже обычных пластиковых, но служат дольше, лучше держат тепло и почти не деформируются при нагревании.

Запорная арматура — вспомогательные устройства, которые регулируют поток жидкости или газа в системах для сохранения герметичности.

Запорная арматура в отопительных системах — это чаще всего вентили, или краны, которые установлены на приборах системы отопления. Одна из целей использования запорной арматуры в системах отопления — не допустить попадания воздуха и сохранить герметичность.

Активное отопление — солнечный свет собирают вакуумные коллекторы

Воздушный солнечный коллектор

Воздушный солнечный коллектор, оснащённый системой принудительной передачи и распределения энергии, способен дать намного больше тепла по сравнению с пассивным вариантом. Скорость циркуляции воздуха автоматически регулируется в зависимости от температуры в доме и степени нагрева коллектора. Нагретый в коллекторах воздух может поступать в систему вентиляции или помещения напрямую. Если его температура достаточно высока, он может использоваться и для нагрева жидкого теплоносителя. Излишки дневной энергии запасают на ночь в теплоаккумуляторах.

Солнечное воздушное отопление на основе гелиоколлектора. Из пустотелой панели (1) по воздушным каналам (6) вентилятор гонит воздух в техническое помещение, где автоматика в зависимости от ситуации распределяет его в блок воздухоподготовки (3) либо массивный теплоаккумулятор (2). Параллельно может нагреваться и змеевик горячего водоснабжения (5). Днём, когда помещения нуждаются в нагреве, система работает в режиме В, тёплый воздух из коллектора направляется в комнаты. При достижении необходимой температуры в доме воздушный поток перенаправляется в теплоаккумулятор, режим А. Ночью, когда коллектор не даёт тепла, заслонка закрывает канал, ведущий к нему, циркуляция осуществляется между теплоаккумулятором и помещениями.

Вакуумный солнечный коллектор

Наиболее совершенное на сегодняшний день устройство для гелиоотопления.

Принципиальная схема вакуумного солнечного коллектора. Жидкий абсорбер, циркулирующий по U-образным трубкам, при нагревании испаряется и поднимается вверх, в коллектор. Последний подсоединён к контуру системы отопления и по нему, в свою очередь, циркулирует жидкий теплоноситель. Абсорбер отдаёт энергию теплоносителю, остывает, конденсируется, опускается вниз. Цикл повторяется

Солнечное отопление загородного дома на основе вакуумных коллекторов значительно эффективнее других гелиосистем, однако, помимо традиционной для гелиосистем неравномерности генерации тепла, у него имеется ещё три существенных недостатка: на сильном морозе теплоотдача резко падает, установки хрупки и дорого стоят.

Вакуумные солнечные коллекторы следует устанавливать таким образом, чтобы они были защищены от вандалов. Это особенно актуально для нашей страны, попасть камешком в стеклянную трубочку — милое дело

Вакуумные панели не подключают к системе отопления напрямую. Необходимы, как минимум, буферные ёмкости, которые будут сглаживать неравномерность выработки тепла.

«Правильная» схема подключения вакуумного гелиоколлектора к системе отопления. Тепло передаётся не напрямую, а через теплообменник, дневные излишки тепла на ночь запасаются в теплоаккумуляторе (буферном баке)

Обратите внимание, что на схеме изображён «нормальный» отопительный котёл, солярная система лишь дополняет его

Электрические солнечные панели можно использовать для отопления лишь косвенно. Расходовать электроэнергию на нагрев помещений напрямую неразумно, ей можно найти более рациональное применение. Например, направить на работу вентиляторов и автоматики активных гелиосистем.

3 Основные виды

Большие установки способны обеспечить электроэнергией весь дом, а при необходимости и полностью обогреть его. Но это относится только к небольшим частным коттеджам, многоэтажные строения они отопить не смогут.

Что касается комплектации, то она может различаться в зависимости от модели. Как правило, в базовый набор входят:

• вакуумный солнечный коллектор;
• специальный контроллер, следящий за эффективностью работы;
• насос, при помощи которого подается теплоноситель;
• бак объемом 500—1000 литров для горячей воды;
• электрический ТЭН либо тепловой насос.

Перед тем как устанавливать коллекторы, необходимо рассчитать, какая мощность им нужна, чтобы полностью удовлетворить все нужды. При расчете стоит учитывать площадь частного дома, количество проживающих людей, а также расход энергии. Например, для небольшой семьи из трех человек в среднем за месяц потребуется от 200 до 500 Вт/м².

Если планируется обеспечить жилище горячей водой, то затраты на энергию увеличатся. Для эффективности можно сделать комбинированный вариант системы отопления. В таком случае домочадцы будут застрахованы и не останутся без отопления при аварийных и непредвиденных ситуациях.

Как подключаются солнечные батареи

Схема подключения солнечного коллектора, при которой происходит накопление энергии солнечного излучения, не может использоваться для подключения солнечных батарей. В этом случае придется дополнительно устанавливать дорогостоящий блок аккумуляторов. Следовательно, необходимо воспользоваться другим вариантом.

Энергия с солнечных батарей передается контроллеру заряда, который предназначен для постоянной подачи энергии аккумуляторам и стабилизации напряжения. При поступлении электричества на инвертор постоянный ток преобразуется в переменный однофазный ток 220 В.

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:

Объем накопителей (л)	300	400	500	750	1000	1500	2000
Площадь коллекторов (м²)	Температура в накопителе (°С)
1	19	16	15	13	13	12	11
2	27	23	20	17	15	13	13
3	36	29	26	20	18	15	14
4	44	36	31	24	20	17	15
5	53	42	36	27	23	19	16
6	62	49	41	31	26	20	18
7	70	55	46	34	28	22	19
8	79	62	51	38	31	24	20
9	88	68	57	41	33	26	22
10	95	75	62	44	36	27	23
11	95	81	67	48	38	29	24
12	95	88	72	51	41	31	26
13	95	94	77	55	44	32	27
14	95	95	82	58	46	34	28
15	95	95	88	62	49	36	29
16	95	95	93	65	51	38	31
17	95	95	95	69	54	39	32
18	95	95	95	72	57	41	33
19	95	95	95	76	59	43	35
20	95	95	95	79	62	44	36
21	95	95	95	82	64	46	37
22	95	95	95	86	67	48	38
23	95	95	95	89	69	50	40
24	95	95	95	93	72	51	41
25	95	95	95	95	75	53	42
26	95	95	95	95	77	55	44
28	95	95	95	95	82	58	46
30	95	95	95	95	88	62	49
33	95	95	95	95	95	67	53
35	95	95	95	95	95	70	55
45	95	95	95	95	95	88	68
60	95	95	95	95	95	95	88

{banner_downtext}Стоимость коллекторов российского производства начинается от 15 тыс. руб. Аналоги, изготовленные в странах ЕС нередко достигают 40-50 тыс. руб. (указана стоимость комплекта). Учитывая общую цену нужно учесть, что для автоматизации солнечного отопления от панелей и трубчатых водонагревателей нужно установить блок управления, контроллер температуры, подключить бойлер косвенного нагрева, сделать обвязку, позволяющую одновременно работать котлу и коллекторам. Конечная стоимость «под ключ» будет зависеть от общей конфигурации отопительной системы.

Монтаж солнечной системы отопления дома

Существует несколько общих рекомендаций, облегчающих подключение гелиоколлекторов:

• Оптимальным считается размещение на крыше, за исключением воздушных обогревателей, для них рекомендуется установка на стену, направленную на южную сторону света. Допускается применение плоской кровли и специальных монтажных площадок.

Подключить гелиосистему напрямую к отоплению здания не получится. Присутствует существенная разница температуры нагрева. В обвязке должен присутствовать тепловой аккумулятор, предназначенный для многовалентных систем отопления.

Автоматика контролирует процесс теплопередачи. Гелиоколлекторы должны работать поочередно с котлом. После достаточной аккумуляции тепла от солнечной системы происходит переключение на котел, продолжающий повышать температуру теплоносителя.

Расчет теплоаккумулятора выполняют с учетом, что после зарядки сможет поддерживать автономное отопление здания в течение 5-18 часов.

Угол монтажа коллекторов отличается в зависимости от региона и определяется по таблице:

	Ориентация	Угол наклона коллектора
30°	50°	70°
Восток	1,64	1,61	1,61
Восток ­ Юго­Восток	1,45	1,47	1,61
Юго­Восток	1,17	1,15	1,34
Юг ­ Юго­Восток	1,04	0,98	1,14
Юг	1	0,94	1,11
Юг ­ Юго­Запад	1,03	0,97	1,13
Юго­Запад	1,13	1,09	1,27
Запад ­ Юго­Запад	1,35	1,35	1,60
Запад	1.61	1,61	1,61

Отзывы владельцев доказывают, что при возможности сделать первоначальное материальное вложение, солнечная гелиосистема полностью окупится. Средний срок эксплуатации 30-50 лет. Окупаемость наступает за 2-7 лет. Дальше коллекторы начинают работать в плюс. Выгода очевидна.

Как подключить солнечную батарею

Прежде чем начать подключение солнечных батарей к отопительной системе, необходимо определиться с типом циркуляции теплоносителя по трубным магистралям:

• Принудительная
• Естественная

Наиболее востребованной считается система с принудительной циркуляцией. Ее обустройство обойдется дороже за счет приобретения дополнительного оборудования и автоматики. Однако многие владельцы собственных домов ставят превыше комфорт и практичность.

Клик для увеличения

Классическая схема подключения солнечной батареи к потребителю выглядит следующим образом:

1. Вначале по всем правилам на крыше размещают закупленные солнечные элементы и соединяют их друг с другом
2. В отведенном помещении необходимо установить контроллер, который будет следить, сколько энергии производится в данный момент
3. За контроллером должны идти аккумуляторы, которые будут накапливать в себе лишнюю энергию и снабжать ею в тех ситуациях, когда солнечные модули не справляются со своей задачей
4. За аккумуляторами устанавливается инвертор, который служит для преобразования электрической энергии к требуемым характеристикам
5. За инвертором располагаются потребители, роль которых может выполнять электрический котел отопления, накопительные баки с Тэнами, обогреватели и прочие греющие установки

Если солнечная батарея подключается к водяному отоплению с принудительной циркуляцией, на выход коллектора, обратку и бак-накопитель устанавливают датчики температуры (термостаты), которые подсоединяются к автоматике. Последняя в свою очередь будет управлять работой всей системы, при определенных условиях включать или выключать ее.

Наиболее просто осуществляется подключение солнечных модулей к отоплению с естественной циркуляцией. Однако автоматизировать ее будет очень сложно. Необходимо придерживаться следующих правил:

• Накопительный бак располагают выше уровня коллектора
• Нижний вывод подключается к обратке
• Верхний вывод подключается ко входу разогретого теплоносителя

Прочие нюансы подключения

Предусмотреть солнечные батареи для отопления дома необходимо на этапе проектирования или строительства дома, чтобы избежать лишних хлопот. Нужно придерживаться нескольких важных правил:

1. Установка батарей должна вестись преимущественно на южной стороне. Перед модулями не должно располагаться деревьев или более высоких построек, которые будут преграждать путь свету или отбрасывать на них свою тень – это существенно снизит эффективность
2. Необходимо убедиться, что стропильная система обладает достаточным запасом прочности. Она должна выдерживать не только закрепленные модули, но и снежный покров в зимний период, иначе может произойти обрушение кровли

1. Оптимальный угол ската крыши – в интервале 30-45 градусов в зависимости от того, как высоко поднимается на протяжении суток солнце
2. Чтобы увеличить эффективность отопительной системы или распараллелить несколько контуров, иногда ставят более одного накопительного коллектора
3. К гелиосистемам рекомендуется подключать отопительные контуры с более низкой температурой циркулирующего теплоносителя (панельные змеевики, водяные теплые полы и т. д.)

В заключении

Решившись установить солнечные батареи для отопления дома, необходимо быть готовым к большим первоначальным затратам. Стоимость требуемого оборудования и проводимых работ обойдется от 30 тыс. и выше в зависимости от сложности отопительной системы, выбранных модулей и их количества.

Окупаемость также зависит от большого числа факторов. Если зимы холодные, солнечные и продолжительные, сэкономить затраченные средства удастся через 2-3 года при эксплуатационном сроке до 30 лет. Однако не стоит торопиться, узнав подробнее о других альтернативных методах отопления.

Эффективность солнечных батарей зимой

Вы, наверное, удивитесь, но зимним днем на вертикальную поверхность падает всего в 1,5-2 раза меньше энергии, чем летом. Это данные для средней полосы России. За сутки картина хуже: за этот период летом получаем в 4 раза больше энергии

Но обратите внимание: на вертикальную поверхность. То есть на стену

Если говорить о горизонтальной поверхности, тут разница уже в 15 раз.

Самая печальная картина по выработке электроэнергии солнечными батареями ожидает вас не зимой, а осенью: в пасмурную погоду их эффективность ниже в 20-40 раз, в зависимости от плотности облачного покрова. Зимой же, после того выпал снег, инсоляция (количество света, падающего на батареи) в солнечные дни может приближаться к летним значениям. Потому зимой солнечные системы для дома вырабатывают больше электроэнергии, чем осенью.

Получается, чтобы зимой добиться близкой к максимальной эффективности, нужно располагать солнечные батареи вертикально или почти вертикально. И, если их вешать на стены, то желательно на юго-восточные: утром по статистике чаще бывает ясная погода. Если юго-восточной стены нет, или ничего на ней установить невозможно, выйти из положения можно сделав специальные подставки. Тогда  ставят солнечные батареи на крыше. Так как угол падения солнечных лучей в зависимости от сезона меняется, желательно сделать подставку с регулируемым углом наклона. Есть возможность — разверните солнечные панели «лицом» на юго-восток, нет такой возможности, пусть «смотрят» на юг.

Одна из систем монтажа

Разновидности батарей

Различают два типа солнечных батарей – большие и малые. К малым фотоэлектрическим системам относят панели с аккумулирующими устройствами, напряжением в пределах 12-24 В. Этого хватит для питания осветительных приборов и телевизора в доме. А вот большие панели способны генерировать достаточно электроэнергии для отопления дома среднего размера.

В состав системы с котлом на солнечных батареях входит:

1. Вакуумный солнечный коллектор.
2. Контроллер, который отвечает за эффективность функционирования системы.
3. Циркуляционный насос, подающий теплоноситель от коллектора к накопительному баку.
4. Емкость для горячей воды на 500-1000 л.
5. ТЭН или тепловой насос.

Благодаря обустройству в частном доме отопления от солнечных батарей, можно не только обеспечить жильцов горячей водой, но и дополнительно предусмотреть систему теплого пола

Обратите внимание, что необходимо предварительно рассчитать мощность солнечных батарей.. При этом учитывают количество членов семьи, площадь дома, а также среднемесячный расход электроэнергии

Как правило, бытовыми приборами расходуется порядка 200-500 кВт энергии ежемесячно.

При этом учитывают количество членов семьи, площадь дома, а также среднемесячный расход электроэнергии. Как правило, бытовыми приборами расходуется порядка 200-500 кВт энергии ежемесячно.

Кроме того, дополнительная энергия потребуется для прогрева воды. Если немного упростить расчеты, то в среднем на одного жильца потребуется 1м2 солнечных панелей.

Расход энергии теплыми полами высчитывается, исходя из нормы в 1м2 солнечных батарей на 10 м2 пола.

Прежде чем решиться на отопление дачи солнечными батареями, обратите внимание на следующие факторы:

• уклон скатов крыши должен быть не менее 30°;
• оптимальной для установки панелей будет южная сторона;
• сколько солнечных дней в году бывает в регионе;
• есть ли рядом высокие объекты, которые могут затенять солнце.

Если 1 м2 солнечных батарей генерирует порядка 1000 кВт/ч в течение года, то их можно приравнять к использованию 100 л газа на тот же объем энергии.

Некоторые модели солнечных батарей с общей площадью около 4 м2 способны вырабатывать порядка 2000 кВт/ч энергии ежегодно, обеспечивая горячей водой небольшую семью.

Если вы задумались, как отопить дом солнечными батареями, но в вашем регионе бывает не так много ясных дней, не отказывайтесь от альтернативных вариантов отопления.