Солнечные батареи для отопления дома своими руками

Преимущества и недостатки солнечной отопительной системы

Преимуществ у солнечной отопительной системы не так много, но каждое из них становится причиной для постоянных экспериментов:

экологическая безопасность. Это безопасный для жильцов и окружающей среды экологически чистый источник, не нуждающийся в использовании стандартных видов топлива;
автономная работа. Хозяева таких систем не зависят от стоимости энергоносителей и от экономической обстановки в стране;
экономичное потребление. При сохранении стандартной отопительной системы можно уменьшить расходы на оплату горячего водоснабжения;
доступность. Чтобы установить солнечные панели для отопления дома, не нужно ездить по инстанциям и выпрашивать разрешение.

Пользователи также выделяют минусы:

высокая стоимость сокоборудования, которое необходимо для введения системы в эксплуатацию;
прямая зависимость объема полученного тепла от географической локации и погоды;
наличие дополнительного источника (гелиосистема или газовый котел).

Чтобы получить большую отдачу, нужно постоянно контролировать исправность коллекторов, чистить их то мусора и беречь от появления наледи при низких температурах

Если температура часто ниже 0 градусов, тогда важно позаботиться о дополнительной теплоизоляции не только деталей гелиосистемы, но и дома

Рост популярности применения солнечной энергии

Если вы поищете в интернете, то найдете немало положительных и даже восторженных отзывов о солнечных батареях от тех, кто уже их поставил. Их популярность растет по ряду причин. Например, стоимость использования того же газа или угля постоянно растет, а солнечные электростанции – это отличный резерв энергии для домов в небольших населенных пунктах, где часто отключают электричество. Солнечная энергия – лучшее решение для местностей, где рядом отсутствуют линии электропередач, и провести их нет технической возможности.

В промышленных масштабах производство таких установок налажено в таких странах, как:

Германия;
США;
Китай;
Украина;
Россия.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Самым главным показателем солнечного коллектора является КПД. Полезная производительность разных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы значительно дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать эффективность применения разных систем в зависимости от разницы температуры

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

коэффициент адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
коэффициент эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
общая и апертурная площадь;
КПД.

Апертурная площадь – это рабочая площадь солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Преимущества и недостатки

Для начала следует подробно разобрать плюсы и минусы. Преимуществ отопление от солнечных батарей имеет не так уж много (часто из-за «суровых реалий» нашего климата). Но они вполне очевидны:

Это экологически чистый отопительный источник, для которого не понадобятся другие виды топлива.
При разумном использовании владельцы частных домов (даже если это небольшой дачный домик, оборудованный гелиоустановкой), получают определенную степень независимости от цен на тепло.
Если сохранить традиционные батареи и не отказываться от центрального отопления совсем, затраты на горячее водоснабжение будут значительно ниже.
Установка гелиосистемы не требует получения никаких разрешений.

Однако есть и ряд сложностей, которые также следует учитывать. Например, чтобы определить, насколько эффективно работает система для нагрева воды, понадобится, как минимум, три года. При этом энергия от солнечных батарей должна поступать в достаточном количестве и постоянно применяться.

Само оборудование стоит недешево. КПД, вырабатываемый солнечными батареями, всегда будет зависеть от погодных и климатических условий. Коллекторы придется регулярно чистить от накопившихся загрязнений. Нужно своевременно убирать с них лед, снег в холодное время года. Иначе они быстро выйдут из строя и не смогут полноценно работать.

При проживании в холодных регионах гелиосистеме обязательно будет нужна дополнительная теплоизоляция.

Из чего состоит солнечная батарея

Воздушный солнечный коллектор своими руками собирается из следующих компонентов:

Панели для сбора энергии,
Аванкамеры,
Накопителя.

По виду система напоминает радиатор, состоящий из труб и расположенный в контейнере с лицевой панелью, выполненной из стекла. Жидкость циркулирует в устройстве: сначала она нагревается с помощью батарей, затем направляется в аванкамеру. В ней теплая струя направляется в накопитель, а холодная – к батареям. Из накопителя жидкость направляется в сеть тепло- и водоснабжения.

В россии пока не очень развит такой вид энергетики

Механизм функционирует по термосифонному принципу. Нагреваясь, молекулы воды увеличиваются в размерах и выталкивают своим объемом холодные потоки. Поэтому для функционирования устройства не требуется насосная станция, используются естественные свойства теплоносителя.

Тонкости установки

Рекомендации по монтажу коллектора:

Внизу конструкции рекомендуется закрепить клапан дренажа для оттока излишков воздуха;
Выполняется утепление всех труб, в которых находится горячая вода;
Монтируется специальный клапан, который останавливает циркуляцию теплоносителя при резкой отрицательной температуре. Это нужно, чтобы солнечный водонагреватель не вышел из строя.
В местах потребления воды рекомендуется сделать смесители, так как вода бывает очень горячей.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Солнечный коллектор для отопления дома станет прекрасной альтернативой обычным системам обогрева, а постепенно, возможно, вы сможете вовсе отключить все альтернативные источники тепла.

солнечные батареи для частного дома
солнечный коллектор для отопления дома
солнечный водонагреватель
вакуумный солнечный коллектор
солнечные системы
солнечное отопление
солнечные батареи для дома
для отопления
солнечный коллектор своими руками из поликарбоната
солнечные коллекторы для отопления дома
солнечные коллекторы своими руками
солнечные водонагреватели своими руками
солнечное отопление частного дома своими руками
солнечное отопление частного дома
солнечные коллекторы для нагрева воды
аванкамера
воздушный солнечный коллектор своими руками
солнечный нагреватель воды своими руками
отопление солнечными коллекторами
солнечный коллектор своими руками для отопления
воздушный коллектор
схема
солнечная система своими руками
солнечные водонагреватели для отопления
вакуумный солнечный коллектор своими руками
устройство
энергия
установка
система

Советы по выбору

Перед покупкой панелей рекомендуем обратить внимание на несколько ключевых аспектов:

Область, где вы планируете использовать солнечные панели. Определитесь для начала, с какой целью вы устанавливаете батареи. Подпитка небольшой техники или крупногабаритных приборов, освещения. В зависимости от целей определяется напряжение и мощность отдельных модулей.
Напряжение устройства. Если вы располагаете малогабаритными приборами, им хватит напряжения в 9 В, а если вы планируете заряжать ноутбуки и иные мобильные устройства и гаджеты – рекомендуемое напряжение составляет от 12 до 19 В.
Мощность панелей. Показатель оказывает влияние на размер, то есть мощный агрегат никогда не будет маленьким. А вот если вы приобретаете небольшие батареи, то и мощность их будет на порядок ниже. Убедитесь, что покупаемая модель достаточно мощная в своевременной зарядке питания техники, и вы не останетесь с нерабочим оборудованием в необходимый момент.

Выбираем солнечный коллектор

Конструкция солнечного коллектора

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

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

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

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

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

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

Вакуумные коллекторы для отопления

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

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

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

Специфика вакуумного солнечного коллектора в системе отопления заключается в следующем:

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

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

Плоские солнечные коллекторы для отопления

Плоский солнечный коллектор

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

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

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

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

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

Безнапорная пассивная система

Стоит отметить в рамках обзора гелиосистем самую простую и эффективную систему отопления и горячего водоснабжения – Безнапорную. Она представляет собой солнечный коллектор с аккумулятором теплой воды или теплоносителя. Они являются самыми дешевыми в классе устройств и по дешевизне может конкурировать только с самодельной. Такая солнечная батарея для отопления дома прекрасно подходит даже для небольшого двухэтажного коттеджа или пансионата. Особенностью ее является тип подачи воды.

Напорный бак, находящийся в самой верхней точке солнечной батареи, подает воду самотеком без использования насосов. Такая система вполне подойдет для двух – трех точек отбора воды. Часто устанавливают смесители для смешивания воды из напорного бака с холодной водопроводной водой. Для этого необходима установка редуктора, понижающего давление водопровода. Такие системы могут служить более 10 лет и не требуют особого ухода. Минусом такой комплектации будет ежегодный слив воды на зиму и необходимость накрывать сам солнечный коллектор.

И все-таки это работает!

В конце концов, солнечные батареи, своими руками собранные энтузиастами, являются вполне реальными источниками питания. И если использовать в цепи 12-вольтные аккумуляторы с током не менее 800 А/час, оборудование по превращению напряжения из низкого в высокое – инверторы, а также контроллеры напряжения на 24 В с рабочим током до 50 Ампер и простой «бесперебойник» с током до 150 Ампер, то получится очень приличная электростанция, работающая на солнечных лучах, которая способна обеспечить потребности в электроэнергии жильцов частного дома. Естественно, при определенных погодных условиях.

Стоит ли устанавливать на свой дом солнечные панели?

Это хороший вопрос. Для большинства россиян, конечно, будет «дико» потратить 5-15 тысяч долларов на установку солнечных панелей, ради заботы об окружающей среде. Тем более, что эти деньги можно потратить и на более «приземленные вещи», например на отделку дома и его ремонт. Однако, отметим, что применение солнечной энергии имеет массу интересных преимуществ.

Так, к примеру, судя по опросам владельцев загородных домов, кто установил солнечные панели, они сумели снизить счета за электричество до 80%. Это может стать существенной экономией для вас, если ваша дача или коттедж отапливаются только электричеством.

Сама установка солнечных панелей тоже не так затратна, как подключение к магистральному газу и электросетям. Для этого вам не придется «обивать» пороги администрации, коммунальных служб, на это не нужно согласований и бумажной волокиты. Даже если у вас нет технических навыков и опыта, вы сможете легко установить солнечные батареи на крышу дома своими силами.

Солнечные батареи на крыше дома могут служить по 30-50 лет и не требуют особого ухода и контроля за эксплуатацией. Их достаточно один раз поставить, отрегулировать и забыть (нужно будет лишь через 10-15 лет проверить и по необходимости заменить аккумуляторную батарею (АКБ).

Солнечным панелям не нужны дрова, уголь, никакое топливо. Соответственно на их обслуживание и функционирование будет уходить ноль рублей расходов ежемесячно.

Даже если в вашем доме уже есть газовое или электрическое отопление, установка солнечных батарей может тоже пригодиться — на случаи, когда отключается электроэнергия во всем поселке. Это обойдется намного дешевле и эффективнее, чем покупать для этих целей бензиновые или дизельные электрогенераторы. У вас будут бесперебойно работать все системы жизнеобеспечения: от водоснабжения и отопления до холодильника и электропечи.

Однако, будем объективными, высокая цена на солнечные панели не позволяет их пока что назвать полноценной заменой электрическому или газовому отоплению в загородном строительстве. Так, приобретение солнечной электростанции для коттеджа с потреблением 10 кВт/ч/сутки и максимальной нагрузкой 6 кВт обойдется как минимум в 250.000 рублей. А более мощные системы, способные выдержать постоянную нагрузку в 15 кВт и более обойдутся как минимум в 750-800 тыс. рублей.

Учитывая, что за эти деньги можно построить баню или небольшой дачный дом, наши сограждане предпочитают пока что отапливать свои дома более доступным способом. А вот в качестве устройства для электроснабжения загородного дома в случае перебоев с электроэнергией, напротив, солнечные панели могут даже весьма пригодиться. Так что, решать вам.

Каких размеров должны быть батареи

Чтобы снабдить дом требуемым количеством тепла, требуется 15-20 квадратных метров площади батарей. От одного квадратного метра получается примерно 120 ватт тепла. Чтобы за месяц получить примерно кВт тепла, необходимо около 20 солнечных дней. Солнечная батарея для отопления дома должна быть установлена на южной стороне крыши, так как тепла на нее распространяется максимальное количество. Для максимальной эффективности такого отопления требуется соблюсти угол наклона крыши примерно 45 градусов. Возле дома не должно расти высоких деревьев, размещаться иных предметов, способных формировать тень. Дом должен иметь стропильную систему, достаточно прочную и надежную, чтобы выдержать вес всей этой конструкции. Солнечные батареи для отопления дома зимой, отзывы о которых говорят, что они характеризуются своим большим весом, необходимо устанавливать так, чтобы они не спровоцировали разрушительные процессы и не нанесли зданию вреда. Особенно это касается зимнего времени, так как на крыше в это время накапливается снег, что дополняет и так немалый вес батарей.

При том, что стоит солнечная батарея для отопления дома довольно много, популярность этого продукта растет с каждым днем. Ее можно использовать и там, где климат сложно назвать жарким. Если вас заинтересуют солнечные батареи для отопления дома, отзывы о них говорят о возможности использовать их в качестве дополнительного источника тепла. Эти системы максимально эффективны в летние месяцы, когда почти каждый день можно видеть солнечный свет

Но важно понимать, что дом нуждается в отоплении чаще всего зимой

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
Теплообменный контур
Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Из металлических труб

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

Из пластиковых и металлопластиковых труб

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

Видео

Вы узнаете, как сделать солнечный коллектор своими руками, из следующего видео.

Варианты самостоятельной сборки нагревательной системы

На сегодняшний день существует несколько способом сборки солнечного обогревателя своими руками. Рассмотрим наиболее популярные способы сборки.
Первый вариант. Здесь нужна оцинкованная тара для воды. Она должна иметь объем примерно 100-200 литров. Технология создания солнечной батареи имеет следующий алгоритм:

располагаем тару на крыше. Ее следует монтировать с южной стороны крыши;
поверхность крыши нужно покрыть металлическим листом с блестящей поверхностью;
поверх него кладем трубы;
подключаем их к бочке и емкости для нагретой воды.

Вариант солнечного самодельного коллектора

С помощью такой батареи 100 литров воды можно нагреть на 60 градусов. Такая установка имеет высокий КПД. Но в зимнее время такой агрегат будет не эффективным.
Второй вариант сборки. Для создания такого типа коллектора вам понадобятся:

стальные коробки;
несколько плоских стальных радиаторов;
стекло;
металлопластиковые элементы — фитинги и трубы.

Сборки системы в данном случае происходят следующим образом:

стальные коробки монтируются на крыше;
туда укладываются радиаторы;
сверху накрываем их стеклом. Это позволит уменьшить время нагрева воды;
трубки нужно укладывать с уклоном вниз;
обязательно следите, чтобы верх устройства располагался ниже накопительного бака;
на чердаке устанавливается пластиковая бочка с водой. Подходящий объем — 160 л;
ее нужно соединять с радиатором и водопроводом при помощи металлопластиковых устройств — фитингов и трубок. Саму трубку с водой нужно подключить несколько выше его середины бака;
внизу радиатора ставятся дренажные краны. С их помощью происходит слив воды в холодное время суток.

Вариант с пластиковой бочкой

Третий вариант. Применяется для обогрева достаточно большого помещения. Имеет эффективность на уровне 45-55%. Для создания системы обогрева такого типа вам понадобятся следующие материалы:

любой теплоизоляционный материал;
деревянная рамка, имеющая фанерное днище;
сетка из металла черного цвета;
дефлектор;
прозрачный лист поликарбоната;
несколько вентиляторов

Сборка конструкции осуществляется следующим образом:

сверлим в рампе круглые отверстия. Они прорезаются для забора воздуха;
для отвода горячего воздуха делаем прямоугольные отверстия вверху рамы;
на ее дно кладем теплоизоляционный материал. В качестве аккумулятора тепла будет выступать металлическая черная сетка;
вентиляторы, встраиваемые в круглые отверстия;
затем монтируем опорные планки для дефлектора. После этого устанавливаем сам дефлектор. Он будет формировать воздушный поток;
сверху устанавливаем прозрачный лист.

Готовая конструкция

С помощью такого агрегата можно эффективно осуществлять обогрев дома, а также нагрев воды.