Солнечное отопление частного дома — обзор лучших конструкций

 

При возведении домов и коттеджей собственниками жилья все чаще задаются вопросы о возможном применении солнечной энергии для своего дома. Имеется масса примеров устройства подобных установок и систем в других странах. Однако, в России распространено ошибочное мнение, что у нас холодно, поэтому энергия солнца не для нас.

Использование энергии

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.

Изготовление воздушного солнечного коллектора своими руками

Виды устройства

Для преобразования солнечной энергии в тепловую, используются специальные технические устройства, называемые коллекторами. В зависимости от конструкции, их можно подразделить на два вида, это:

1. Плоские коллекторы – в основе этой конструкции лежит плоский короб, закрытый с наружной стороны стеклом, в который помещены трубки, по которым циркулирует теплоноситель. Между трубками уложен утеплитель, а под стеклом прокладывается абсорбер, материал имеющий способность к накоплению тепловой энергии. К внешней сети коллектор подключается через патрубки, монтируемые на входе и выходе укладываемых трубок.
2. Вакуумные коллекторы – в основе этой группы устройств, лежит использование вакуумных трубок, которые крепятся на специальном каркасе и верхней своей частью помещены в слой теплоносителя. Вакуумная трубка состоит из двух трубок, одна из которых медная, помещена в стеклянную, большего размера. Во внутреннее пространство стеклянной трубки помещен материал с высокой степенью абсорбции. Из стеклянной трубки откачан воздух, тем самым создан вакуум, что позволяет улучшить характеристики устройства по накоплению и передаче тепла.

Существует еще один тип солнечных коллекторов, это плоские воздушные устройства. В данной конструкции в качестве теплоносителя используется воздух, но в связи с низким КПД подобных моделей и неэффективностью, подобные коллекторы для отопления домов практически не используются.

Видео: чем дешевле отопить загородный дом

Тепловые панели – энергосберегающее отопление

Среди энергосберегающих систем отопления особую популярность приобретают тепловые панели. Их преимущества – экономное потребление электроэнергии, функциональность, удобство в эксплуатации. Нагревательный элемент расходует 50 Ватт электроэнергии на прогрев на 1 м², в то время как традиционные электрические системы отопления потребляют не менее 100 Ватт на 1 м².

На тыльную сторону энергосберегающей панели нанесено специальное теплоаккумулирующее покрытие, благодаря чему поверхность нагревается до 90 градусов и активно отдает тепло. Обогрев помещения происходит за счет конвекции. Панели абсолютно надежны и безопасны. Их можно устанавливать в детских, игровых комнатах, школах, больницах, частных домах, офисах. Они адаптированы к перепадам напряжения в электросети, не боятся воды и пыли.

Дополнительный «бонус» — стильный внешний вид. Приборы вписываются в любой дизайн. Монтаж не сложен, в комплекте с панелями поставляются все необходимые крепежные элементы. Уже с первых минут включения прибора ощущается тепло. Помимо воздуха, прогреваются стены. Единственный минус – использование панелей нерентабельно в межсезонье, когда нужно лишь слегка обогреть помещение.

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.

Монолитные кварцевые модули

Этот метод отопления не имеет аналогов. Его изобрел С. Саркисян. Принцип действия теплоэлектронагревателей основан на способности кварцевого песка хорошо накапливать и отдавать тепло. Приборы продолжают нагревать воздух в помещении даже после отключения электропитания. Системы с монолитными кварцевыми электронагревательными модулями надежны, удобны в эксплуатации, не требуют особого ухода и технического обслуживания.

Нагревательный элемент в модуле полностью защищен от любых внешних воздействий. Благодаря этому отопительную систему можно монтировать в помещениях любого назначения. Срок эксплуатации не ограничен. Регулирование температуры осуществляется автоматически. Приборы пожаробезопасны, экологичны.

Экономия средств при использовании электронагревательных модулей составляет около 50%. Это стало возможным потому, что приборы работают не 24 часа в сутки, а лишь 3-12. Время, в течение которого модуль потребляет электроэнергию, зависит от степени теплоизоляции помещения, где он установлен. Чем выше потери тепла, тем большим будет расход электроэнергии. Отопление этого типа используют в частных домах, офисах, магазинах, гостиницах.

Монолитные кварцевые электронагревательные модули при работе не издают шума, не сжигают воздух, не поднимают пыль. Нагревательный элемент замоноличен в конструкцию и не боится никаких внешних воздействий

Коллекторы для частных домов

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.

 

Как работает солнечный коллектор ЗИМОЙ

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.

Лучевая система отопления для частного дома

Правила выбора оборудования

Независимо от того, самодельный используется солнечный коллектор или заводской, его нужно выбирать с учётом региона. Если речь идет о юге страны, где много солнечных дней, а зимы довольно мягкие, то лучше выбирать устройство плоского типа, которое в таких условиях показывает максимальную продуктивность.

Если зимы более суровые, а летом не настолько жарко, то желательно брать трубчатое оборудование. Лучше всего подойдет система, оснащенная Heat-pipe. Обогрев с ее помощью осуществляется даже по ночам и в пасмурную погоду, она собирает по максимуму солнечное излучение. Такой коллектор устойчив к низким температурам, однако их диапазон нужно уточнять, но все зависит от того, какое вещество находится в тепловом канале.

При проведении расчетов системы могут быть единственными, но в большинстве случаев потребители их используют для минимизации затрат при основном источнике. Другим дополнительным источником отопления может выступать коллектор воздушного типа. Его тоже можно сделать своими руками и применять для обогрева небольших помещений типа гаража или маленькой кухни.

Плюсы и минусы

Как у любого технического устройства, так и солнечных коллекторов, есть свои достоинства и недостатки, которые определяют способность использования подобных изделий в тех или иных условиях эксплуатации.

К плюсам использования относятся:

• Экологическая безопасность как для окружающей среды, так и для человека.
• Возобновляемость и неисчерпаемый ресурс используемой энергии.
• Возможность создания полностью автономной системы отопления и горячего водоснабжения от внешних источников энергии.
• Продолжительные сроки эксплуатации.
• Возможность модернизации автономной системы и ее интеграции, в случае необходимости, в централизованную систему отопления (от внешних энергоснабжающих источников).
• Оптимизация системы отопления отдельно взятого объекта в соответствии с заданными параметрами.

Недостатками использования можно считать:

• Высокая стоимость оборудования и выполнения монтажных работ, определяют потребность в значительных финансовых затратах на начальном этапе использования.
• Эффективность работы зависит от погодных условий, региона и ландшафта размещения, конструкции строительных элементов, на которых выполняется установка коллекторов (форма крыши, стен или отдельно стоящих элементов).

Средние цены

В настоящий момент на рынке гелиосистем, служащих для отопления и горячего водоснабжения, представлено достаточно большое количество компаний из разных стран мира. Стоимость моделей зависит от типа коллектора, его технических характеристик и фирмы его выпускающей. Средние цены, на наиболее востребованные модели, составляют:

1. Продукция компании «Vaillant» (Германия):
   • Модели «auroTHERM plus VFK 135/2VD» и «VFK 135/2D» — плоский солнечный коллектор площадью 2,51 м2. Стоимость составляет – от 60000,00 рублей.
   • Модель «auroTHERM exclusiv VTK 570-1140» — вакуумный коллектор, площадью 1,0 м2 – стоимость от 73000,00 рублей, и площадью 2,0 м2 – от 145000,00 рублей.
2. Солнечные коллекторы компании «ARISTON» (Италия):

• Модель «KAIROS CF 2.0 ARISTON», плоский коллектор, площадью 2,0 м2. Стоимость – от 37000,00 рублей.
• Модель «KAIROS VT 15B ARISTON» — вакуумная модель, стоимостью от 86000,00 рублей.

3. Изделия компании «FPC» (Китай):

• Модель «FPC-1200d» — плоского типа, площадью 2,01 м2. Стоимость от 25000,00 рублей.
• Модель «ES 20R-5» — вакуумного типа, стоимостью от 36000,00 рублей.

4. Продукция компании «ЯSolar» (Россия):

• Модель, артикул 2900152 – плоский солнечный коллектор, площадью 2,0 м2. Стоимость составляет – от 21000,00 рублей.
• Модель «VU-10» вакуумного типа, стоимостью от 23000,00 рублей.

Важность снижения теплопотерь

Цель обзора энергосберегающих систем отопления для частного дома – помочь читателям выбрать самый выгодный способ обогрева жилища. Каждый год появляются новые системы, и информация о них может сэкономить значительные суммы многим людям. Но даже самые прогрессивные энергосберегающие технологии отопления будут бесполезны, если своевременно не позаботиться об утеплении дома.

Хорошие стеклопакеты и утепленные двери помогут сократить теплопотери на 10-20%, качественный теплоизолятор – до 50%, а рекуператор тепла выходящего воздуха – до 30%. Утеплив дом и установив энергосберегающую систему отопления, вы добьетесь максимального результата и будете платить за тепло по минимуму.

Где купить?

Солнечный коллектор — это товар, который можно приобрести только в специализированных организациях и компаниях, которые или производят подобные устройства, или ориентированы именно на реализацию оборудования, работающего на альтернативных источниках энергии.

Наиболее правильный способ приобретения, это найти дилера производителя конкретной модели устройства, после чего заключить с ним соответствующий договор купли-продажи. Если в регионе проживания потенциального покупателя нет дилеров компаний, выпускающих солнечные коллекторы, то можно найти организацию, которая специализируется на этой группе товаров. Эти два варианта покупки, наиболее оптимальны, т.к. специалисты подобных компаний могут оказать помощь в выборе модели, подсказать как выполнить монтаж.

Если выше перечисленные способы приобретения не могут быть осуществлены, тогда можно обратиться к сети интернет, где представлено достаточно большое количество компаний, работающих именно в этой области энергетики. Достоинством такого способа приобретения будет более низкая стоимость изделий, но отрицательным моментом — советов и подсказки по выбору модели и ее монтажу, не будет, все придется решать самостоятельно.

Правда ли что солнечное отопление в 20 раз дешевле типичного газового?

Во сколько раз солнечное отопление дешевле газового, может подсчитать каждый пользователь индивидуально, потому как все зависит от многих факторов, как-то наличие газовых магистралей низкого и высокого давления, типа газа, если все-таки таковой имеется, ну и конечно факторов, определяющих возможность использования гелиоустановок.

Несомненным плюсом, в сравнении с газовыми котлами, будет тот факт, что при использовании гелио коллекторов, после первоначальных затрат на приобретение и монтаж оборудования, в дальнейшем тепловая энергия вырабатывается бесплатно, в требуемых объемах.

К тому же, использование солнечной энергии, является экологически чистым и безопасным производством, исключающим многие негативные последствия, которые могут произойти при использовании газового оборудования.

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.

Особенности отопления солнечным теплом

Солнце, это неисчерпаемый источник энергии, но не во всех регионах оно светит одинаково, где-то количество солнечных дней, меньше чем, когда за окном ненастье, где-то сила солнечных лучей не велика (северные регионы). В связи с этим, хочется отметить, что, имея возможность использования традиционных способов отопления, не стоит от них отказываться полностью, лучше рассматривать варианты комбинированного использования обеих систем.

При устройстве полностью автономной системы, основанной на использовании солнечных коллекторов, необходимо предусмотреть значительный запас мощности, что поможет избежать проблем с отоплением дома.