Система отопления в частном доме на солнечных батареях

При устройстве отопительной системы частного дома можно использовать альтернативные источники энергии. За счет существенной экономии на энергоносителях расходы на монтаж системы быстро окупаются в течение первых 5-6 лет эксплуатации. Солнечные батареи для частного дома дают существенные выгоды владельцам постройки, но не лишены определенных недостатков. Существует несколько вариантов устройства отопительной системы дома с использованием гелиобатарей.

Способы использования энергии солнца

Чаще всего солнечные панели для частного дома используют в южных регионах и развитых странах. В северных широтах наблюдается дефицит солнечного света, особенно в холодную пору года, поэтому здесь солнечные батареи применяют в качестве запасного или дополнительного источника энергии.

В качестве преобразователей солнечной энергии в тепловую выступают солнечные батареи или коллекторы. Они отличаются конструкцией, назначением и принципом работы. Солнечные батареи накапливают солнечную энергию и используют для электроснабжения дома. Это панели, фиксирующиеся на крыше и имеющие фотоэлементы. Батарею можно купить или сделать своими руками.

В отличие от батарей гелиосистемы (коллекторы) являются частью системы отопления дома, потому что передают тепловую энергию непосредственно тепловому носителю в контуре. Они устанавливаются либо отдельно на щитах, либо тоже закрепляются на крыше доме. Чтобы повысить эффективность солнечных панелей, в них встраивают системы слежения. Благодаря этому устройство вращается по ходу движения солнца. Внутри корпуса находятся трубки, в которых солнечная энергия преобразуется в тепловую.

От солнечных батарей гелиосистемы отличаются тем, что в них подогревается теплоноситель, а батареи просто аккумулируют электроэнергию. С помощью солнечных батарей можно обогревать дом. Но такая схема эффективна только для регионов, где количество солнечных дней в году не меньше 200.

Преимущества и недостатки альтернативных источников энергии

Солнечное отопление частного дома имеет следующие преимущества:

1. Экологическая чистота и безопасность – главное достоинство. Система не выделяет вредные вещества в атмосферу и не вредит человеку. Для получения тепловой энергии не нужно использовать другие виды топлива.
2. Полная автономность отопления обеспечивается независимостью от наличия электроэнергии и цен на энергоносители.
3. Еще одно преимущество заключается в экономичности системы. Можно не только отапливать дом, но и обеспечивать нужды горячего водоснабжения.
4. Для монтажа гелиобатареи не нужно получать разрешение и проходить согласования.

Чтобы проверить эффективность отопления от солнечных батарей в частном доме, нужно активно использовать солнечную энергию на протяжении трех лет.

К дополнительным минусам причисляют следующее:

• дороговизна оборудования;
• зависимость от климатических и погодных условий;
• обязательно должен быть резервный источник тепла, например, твердотопливный или газовый котел;
• поверхность устройства нужно регулярно очищать от осадков и мусора, наледи, следить за исправностью.

Отопление дома от солнечных батарей

Теперь разберемся, как отопить дом солнечными батареями. Фотоэлементы аккумулируют энергию для обеспечения постройки электроэнергией. Чтобы их интегрировать в отопительную систему дома, понадобится собрать отдельный контур с накопительным баком. Именно здесь вода будет подогреваться до нужной температуры, после чего начнет подаваться в отопительный контур дома.

Особенности функционирования панелей с фотоэлементами

Для начала рассмотрим, как работает солнечная батарея для дома на фотоэлементах.

В подобных конструкциях используется одна из трех разновидностей фотоэлементов:

1. Монокристаллические элементы представляют собой тонкие кремниевые пластины. Их делают из искусственно выращенного кристалла. Самая производительная модель имеет КПД в пределах 17-18%. Устройство можно эксплуатировать при температуре +5…+25°С.
2. Поликристаллические модели делают из кремниевого расплава, который был постепенно охлажден. Технология производства менее затратная, а КПД доходит только до 12%.
3. Аморфные или пленочные фотоэлементы делают методом испарения. При этом тонкая кремниевая пленка оседает на основе из гибкого полимера. Способ производства самый простой и дешевый, поэтому и КПД достаточно низкий (не более 7%). Эта разновидность отличается дешевизной, простотой установки и нетребовательностью к основанию.

Важно! В северных широтах целесообразно использовать батареи с монокристаллическими элементами.

Внешние элементы поглощают и преобразуют солнечную энергию. После этого энергия аккумулируется в накопительном баке. Один элемент вырабатывает до 250 Вт энергии, а панель площадью около 25-30 квадратов способна обеспечить электроэнергией небольшой дачный домик. Для системы обогрева потребуется в 3 раза больше энергии.

Для преобразования постоянного тока в переменный устанавливается инвертор. Любое оборудование (котел, светильники и электроприборы) работают на переменном токе. Чтобы обеспечивать дом электроэнергией в ночное время, нужно установить аккумуляторы, которые будут хранить дневные запасы энергии.

Эффективность фотоэлементов

Систему солнечных коллекторов можно дополнить фотоэлектрическими преобразователями, чтобы полностью не переделывать. Обычно для этого используют кремниевые панели производительностью до 25%. Систему дополняют электрическим котлом. В итоге полученной электроэнергии хватит на отопление дома и горячее водоснабжение.

Если поверхности крыши не хватает для установки панелей, возводят отдельно стоящие конструкции на придомовой территории. Однако точно рассчитать систему солнечных батарей для дома невозможно, потому что после установки и в ходе работы могут появляться факторы, которые влияют на производительность модуля.

Вот некоторые из них:

• ухудшение выработки электроэнергии в зимний период (в короткий световой день меньше солнечного излучения, больше электроэнергии тратится на освещение дома);
• непостоянство и непредсказуемость погоды (даже в южных регионах невозможно предсказать количество солнечных дней в году);
• временные поломки.

Именно поэтому выводы об эффективности системы можно делать только после 1-3 лет эксплуатации. Возможно, придется увеличить количество аккумуляторов или фотоэлементов, уменьшить площадь отопления или утеплить дом.

Монтаж домашней электростанции

Для обогрева частного дома можно использовать мини электростанцию на солнечных батареях. Ее изготовление проще заказать у специалистов, но дешевле все сделать своими руками. Составляющие элементы можно приобрести в специализированных магазинах.

Вам понадобятся:

• набор пленочных или кремниевых фотоэлементов;
• аккумуляторная батарея;
• контроллер заряда, который отвечает за регулировку процесса заряжения и разряжения аккумулятора;
• инвертор для преобразования постоянного тока в переменный;
• кабели.

Важно использовать одинаковые по марке и емкости аккумуляторы. Они должны сохранять электроэнергию на протяжении 3-4 суток. При низкой температуре окружающей среды аккумуляторы быстро разряжаются. Батареи емкостью 100 Ач хватает на суточное потребление электроэнергии равное 24 кВт/ч.

Важно! После сборки всей системы к инвертору подключают бак для нагрева воды. К нему в свою очередь подводят трубопровод отопительной системы дома.

Способы повышения производительности

После установки нескольких модулей и их эксплуатации на протяжении какого-то времени многие владельцы стремятся усовершенствовать систему.

Но если свободной площади для установки дополнительных панелей не хватает, можете воспользоваться следующими советами:

1. Проще всего изменить ориентацию модулей. Если установить оборудование, наподобие датчиков слежения, то батареи могут сами поворачиваться в сторону солнца при его перемещении. Вообще в любом регионе целесообразно устанавливать панели на южном скате дома, но в регионах с продолжительным световым днем можно установить дополнительные элементы на западном и восточном скате.
2. Отрегулируйте угол наклона панели. Для высокой производительности оптимальный угол наклона составляет 45 градусов, но в некоторых регионах его нужно дополнительно корректировать с учетом широты местности.
3. Выберите правильное место для установки фотоэлементов. Чаще всего для этого используют крышу, потому что она находится на возвышении и не затеняется деревьями и другими окружающими объектами. В некоторых случаях лучшим вариантом становятся устройства слежения за солнечным светом.

Наибольшая эффективность работы системы наблюдается, если солнечные батареи установлены перпендикулярно падающему свету. Но на крыше такое падение лучей солнца наблюдается только на протяжении короткого промежутка времени. Для увеличения этого времени были изобретены устройства слежения. Их существенным недостатком является немаленькая цена. Иногда устройства слежения настолько долго окупаются, что тратить деньги просто нецелесообразно.

Минимальное количество солнечных панелей, которые могут со временем окупиться, составляет 8 штук. Конечно, можно использовать всего 3-4 модуля, но тогда они должны напрямую подключаться к водяному насосу, а не к аккумуляторам.