Отопление от солнечных батарей

Что представляют собой солнечные батареи?

Уже давно датируется тот день, когда были изобретены устройства, которые могут заряжаться от света. Еще в 90-х годах человечество ознакомилась с такими изобретениями, как батарейки для часов, калькуляторов и других мелких устройств. Ученые из других стран научились использовать энергию солнечных лучей несколько раньше, чем наши отечественные исследователи. Некоторый опыт есть и у наших специалистов, поэтому сейчас необходимо только заняться усовершенствованием некоторых достижений и результатов.

Строение солнечной батареи

Удачным достижением можно назвать использование солнечных лучей для организации отопительной системы частного или загородного дома. Солнечная система отопления входит в категорию альтернативных, особенно в тех странах, где солнце светит более 20 дней в месяц. Стандартные системы отопления дорогостоящие не только в плане организации, но и в плане коммунальных тарифов. Альтернативные отопительные системы помогут избавиться от зависимости коммунальных контор.

Преимущества отопительной системы на солнечных батареях

Можно отметить несколько достоинств солнечных батарей для отопления дома:

  • Круглый год ваш дом обеспечен необходимым теплом. Также можно регулировать температурный режим в доме по своему усмотрению.
  • Тотальная независимость от жилищно-комунальных служб. Теперь вам не придется платить огромные счета за отопление.
  • Солнечная энергия – это такой запас, который можно использовать на различные нужды бытового характера.
  • У таких батарей очень хороший эксплуатационный срок. Они редко выходят из строя, поэтому не придется беспокоиться о том, что необходим ремонт или замена некоторых компонентов.

Есть некоторые нюансы, на которые стоит обратить внимание перед тем, как остановить свой выбор на данной системе. Ведь такая система может подойти не для всех. Во многом качество такой отопительной системы зависит от географии проживания. Если вы проживаете в таком регионе, где солнце светит далеко не каждый день, то такие системы будут неэффективными. Еще одним недостатком данной системы является то, что солнечные батареи стоят недешево. Правда, не стоит забывать о том, что такая система со временем себя полностью окупит.

Продолжительность солнечного сияния на территории России

Для того чтобы снабдить дом необходимым количеством тепла, потребуется от 15 до 20 кв. метров площади солнечных батарей. Один квадратный метр выделяет в среднем до 120Вт.

Для того чтобы получать около 500кВт тепла в месяц, нужно чтобы в месяце было около 20 солнечных дней.

Обязательным условием является установка солнечных батарей на южную сторону крыши, так как на нее распространяется больше всего тепла. Для того чтобы отопление от солнечных батарей было максимально эффективным, угол наклона крыши должен составлять около 45 градусов. Желательно, чтобы возле дома не росли высокие деревья и не находились другие предметы, которые могут создавать тень. Стропильная система дома должна обладать необходимой прочностью и надежностью. Так как солнечные батареи не совсем легкие, нужно позаботиться о том, чтобы они не нанесли вред зданию и не спровоцировали разрушительные процессы. Вероятность обрушения возрастает зимой, так как в это время на крыше, помимо тяжелых батарей, будет накапливаться снег.

Солнечные батареи как правило размешают на крыше дома

Несмотря на то, что солнечные батареи стоят довольно дорого, они все больше набирают популярность. Их используют даже там, где климат не слишком жаркий. Такую систему можно использовать и в качестве дополнительного отопления дома. Наиболее эффективны такие системы в летние месяцы, когда солнце светит почти каждый день. Однако не стоит забывать о том, что дом необходимо отапливать преимущественно в зимние месяцы.

Типы солнечных батарей, а также их комплектации

Батареи можно разделить на два основных типа:

  • Малые фотоэлектрические системы.
  • Большие фотоэлектрические системы.

К первой категории можно отнести аккумуляторные панели, работающие от напряжения в 12-24В. Такие системы обеспечат электроэнергией, необходимой для работы телевизора и нескольких осветительных приборов в доме. Большие системы могут не только полностью обеспечить дом необходимой электроэнергией, но и сыграть важную роль в организации отопительной системы. Стоит учитывать, что солнечные батареи не смогут обеспечить необходимым теплом и электричеством большие дома с несколькими этажами.

Солнечные батареи различного типа и размера

Комплектация солнечных батарей может несколько отличаться. В базовую комплектацию входят такие компоненты, как:

  • Вакуумный солнечный коллектор.
  • Контроллер, который способен следить за тем, чтобы работа системы была максимально эффективной.
  • Насос, который будет подавать теплоноситель от коллектора в отопительный бак.
  • Емкость для горячей воды, которая имеет объем от 500 до 1000 литров.
  • Электрический тэн или тепловой насос.

Схема системы отопления работающей на солнечных батареях

Если вы оборудуете достаточно мощное отопление частного дома солнечными батареями, то дом можно обеспечить еще и горячим водоснабжением. Кроме того, можно дополнительно оборудовать такую систему, как теплый пол.

Перед тем, как устанавливать систему отопления, нужно убедиться в том, что ее мощности хватит на ваши нужды. Для этого учитываются такие показатели, как общая площадь дома, количество жильцов, которые в нем проживают и необходимый расход энергии.

Если семья состоит из трех человек, то потребуется от 200 до 500 кВт энергии в месяц. Если вы планируете организовать горячее водоснабжение, то потребуется больше электроэнергии. Наиболее эффективной считается комбинированная отопительная система. Она позволяет подстраховать жильцов дома на случай непредвиденных или аварийных ситуаций.

Выбор системы и ее установка

Перед тем, как остановить свой выбор на определенной отопительной системе, нужно тщательно изучить ее возможности. Обязательным условием будет расчет площади дома, а также необходимого количества тепла, которое уйдет на его обогрев. Также необходимо максимально правильно подобрать место, куда она будет установлена.

Лучше всего обратиться за помощью к высококвалифицированным специалистам, так как даже незначительный просчет может значительно снизить ее эффективность во время работы.

Если отопительная система будет установлена правильно, то она прослужит не менее 25 лет. Такая система окупит себя полностью максимум через 3 года. Для многих такой срок наверняка не покажется слишком долгим. К тому же, вы полностью не будете зависеть от коммунальных служб.

Солнечный коллектор должен быть установлен на площади с максимальным солнечным освещением. Если здание непригодно для установки коллектора, такое устройство можно установить на соседнем строении. Накопитель можно разместить в подвале. Нередко встречаются такие системы, где накопителей несколько. В таком случае они будут обладать более компактным размером.

Те, кто выбрал для обогрева своего дома такую отопительную систему, как солнечные батареи, может сказать, что он поступил правильно. Солнечная энергия не стоит денег и, к тому же, является неиссякаемым источником тепла. Все, что нужно, — это вложить некоторые средства в оборудование и установку такой системы, зато потом она себя полностью окупит и избавит вас от зависимости платить деньги коммунальным службам.

Преимущества

Достоинств и таких систем достаточно:

  • обеспечение теплом круглый год;
  • регулировка температурного режима в помещении по своему предпочтению;
  • независимость от коммунальных служб, позволяющая забыть о кабальных счетах, выставляемых ими в отопительный период;
  • использование солнечного запаса на любые бытовые нужды;
  • длительный срок службы. Им не требуется ремонт, поскольку из строй они выходят крайне редко;
  • конструктивная простота, исключающая частые поломки и расходы на ремонт. Самой распространенной поломкой является повреждение стекла при его очистке от снега, но замена его не требует больших затрат, да и легко производится самостоятельно;
  • вариативность. Она очень широка, поскольку производителей отечественных и зарубежных достаточно много;
  • разброс цен. Он тоже широк, поэтому каждый производитель выберет ту модель, которая соответствует его доходам;
  • индивидуальность настроек. Она позволяет настроить оборудования, учитывая капризы природы в данной области;
  • привлекательность внешняя. Системы не только не портят архитектуру и не занимают много места, но воспринимаются как креативный дизайн.

Помимо сказанного, привлекательность солнечных батарей для отопления дома в том, что использование их повсеместно способно снизить потребление таких природных ресурсов, как газ и уголь.

Монтаж

Помимо расчета площади, которую нужно обогреть, и тепла, необходимого для этого, максимально правильно нужно выбрать, где отопительную систему установить, потому что даже незначительная ошибка в расчете способна в разы понизить эффективность. Еще один важный параметр – угол, под которым панель наклонена к горизонтальной плоскости.

Он зависит от сезона. Оптимальным считается расположение панели к плоскости горизонтальной под углом 45 градусов, но зимой его изменяют, чтобы увеличить производительность, поскольку изменяется высота солнцестояния.

Кроме этого, важно правильно установить резервуар, организовать систему вентилирования, заизолировать проводку, установить реле с терморегуляторами и многое другое.

Рекомендуем:

  • Goal Zero Nomad 14 Plus: обзор солнечной панели, внешний вид, устройство, достоинства и цена
  • Аморфные солнечные батареи — достоинства, недостатки и перспектива
  • Тонкопленочные солнечные батареи достоинства и недостатки, цена, характеристики

Поэтому, безопасней и выгодней экономически обратиться к специалистам, у которых знаний и опыта достаточно, чтобы грамотно установить систему. При грамотном монтаже служить она будет, как минимум 15-25 лет, а окупить себя уже через пару лет.

Взвешенный подход к подбору системы отопления, функционирующей на солнечных панелях, позволит выбрать наиболее подходящее оборудование среди огромного числа аналогов, оценки его рациональности и целесообразности установки.

Особенности производства

Преобразователи фотоэлектрические собираются в виде модулей на полимерном гибком полотне и с алюминиевой рамой.

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.

Для соединения в систему солнечных батарей для отопления дома служат контакты, подключаемые к шинам.

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.

КПД

У монокристаллических панелей зависимости от модели он может составлять от 14 до 17%. Но, их постоянно совершенствуют, поэтому, возможно, скором времени этот показатель достигнет 33%.

Здесь возможны в недалеком будущем серьезные изменения. Уже сегодня можно встретить пленочные модули на основе индия и кадмия, отлично поглощающие свет. Несмотря на радиоактивность последнего, об опасности облучения можно не беспокоиться, поскольку металла содержится настолько мало, что для окружающего пространства вреда не будет, тем более для людей.

По КПД индий даже опережает кадмий, выдавая до 20%. Но, из-за того, что он широко используется в производстве бытовой техники (ЖК мониторов), его нередко заменяют гелием.

По этому критерию им проигрывают поликристаллические, показатель КПД которых всего 10-12%. Связано это с наличием посторонних включений и хаотичным расположением кристаллических частиц, что мешает сублимации энергии. Выходом из положения может стать симбиоз элементов аморфных с поли/монокристаллическими, поскольку первым для работы не требуется интенсивное излучение, в отличие от вторых.

Самыми низко производительными являются элементы на основе аморфного кремния с КПД 5-6%.

Конструктивные особенности

Структура плоского модуля гибкая, что облегчает монтаж. Помимо этого, отличает его невысокая стоимость, по отношению к батареям кристаллическими.

В наиболее простом исполнении солнечный плоский коллектор выглядит как ящик с затемненной лицевой стороной. Внутри его находится заполненный воздухом, водой либо смесью воды и незамерзающего вещества змеевик.

Стенки и дно короба изнутри покрыты теплоизоляцией, чтобы лучше сохранялась накопленная солнечная энергия.

Передачу теплоносителя в отопительную систему осуществляют металлическая пластина с трубками, называются которые абсорбером.

Изготавливается он чаще из листовой меди с высоким показателем теплопроводности. Внешняя его сторона должна быть черным, поскольку именно этот цвет известен максимальным поглощением излучения.

Панели трубчатого типа образованы системой змеевиков и трубок и имеют сверху металлическую пластину. Чтобы от ее внешней поверхности лучи не отражались, сверху на абсорбер устанавливается надежное прозрачное покрытие – закаленное стекло с нанесенной оптической пленкой, которая в инфракрасном свете не излучает тепло.

Это положительно сказывается на производительности и способности нагревать воду до 200 градусов.

Пластина очень чувствительна к загрязнениям, поэтому ее необходимо очищать от опавшей листвы, снега и дождя.

Есть и другие разновидности панелей – вакуумная, например. Сконструирована она по подобию термоса. Ее способность сохранять тепло с описанными моделями выше на 95%.

В нижней ее части присутствует жидкость, превращающаяся пар при нагревании солнечными лучами. Сверху в колбу впаян конденсатор, на котором конденсируется пар, трансформируется в тепло и подается систему отопительную. Высока эффективность таких панелей даже пасмурные дни. Их коллекторы сверху имеют зеркальную поверхность, фокусирующую получаемую энергию на плоскости адсорбера. Зеркальная поверхность по площади превышает абсорберную, что позволяет принимать больше лучей и вдвое увеличить производительность.

Его минус состоит в возможности приема исключительно прямых лучей. В последних разработках этот вопрос решили за счет применения поворотных устройств, заставляющих коллектор следовать за светилом.

Инновационным решением является конструкция, выполненная в виде сферы. Она улавливает максимум лучей и не нуждается в поворотном механизме. Состоит она из цельного винтового теплоприемника, а не из трубок, подключаемых к выходному и принимающему патрубкам.

Техническая вода, которой заполнен змеевик-приемник, движется по винтовому пути вверх при нагревании. Горячей она поступает в выходной патрубок, из которого попадает в отопительную систему. Охладившись, она спускается по отопительному контуру к патрубку входному. Затем все повторяется.

Плюсом такой конструкции является прием излучения на протяжении всего светового дня и минимальные потери трубопроводе.

Все нюансы систем нужно учитывать при выборе.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *