Отопление загородного дома при помощи солнечных батарей

С ростом расценок на энергоносители альтернативными источниками питания заинтересовались не только гении от науки, но и частные домовладельцы. Сегодня горячее водоснабжение и отопление загородного дома солнечными батареями уже не в диковинку, хотя стоимость полного рабочего комплекта до сих пор достаточно велика. Впрочем, окупается такое оборудование, судя по отзывам, относительно быстро. Ведь после установки оплачивать коммунальные услуги вы будете в меньшем объеме.

Преимущества солнечных коллекторов

Оглавление:

  1. Описание фотоэлементов и гелиоустановок
  2. Критерии выбора
  3. Отзывы и мнения людей
  4. Преимущества и недостатки систем отопления
  5. Целесообразность применения и цены

Конструкции и особенности батарей

Видов солнечного оборудования достаточно много, но для организации отопления подходят всего два, каждый со своим принципом работы:

1. Фотоэлементы.

Светоулавливающие модули с кремниевым покрытием, мощность которых зависит от площади поверхности. Занимают очень много места на кровле. При этом эффективными можно назвать только тонкопленочные фотоэлементы, преобразующие даже рассеянный свет. Все прочие системы для отопления подобного рода требуют более интенсивной инсоляции. Батареи умеют поглощать фотоны, превращая их в чистую энергию. За это отвечают кристаллы кремния, работающие по принципу полупроводников с p-n переходом. Внешнее воздействие вызывает в них перемещение электронов из одной зоны в другую – именно так и возникает ток.

Конструкция батарей очень напоминает аккумулятор, где между катодной металлической пластиной в основании и решетчатым анодом располагаются парные кремниевые вставки (вместо электролита). Готовые элементы соединяются в цепочку, чтобы вырабатываемая суммарная мощность солнечной батареи оказалась достаточной для отопления. Дальше ток подается на узлы, преобразующие электричество в тепло (калориферные установки, инфракрасные излучатели). Но перед этим происходит его инвертирование, то есть превращение постоянного напряжения в переменное, которое и требуется нагревателям. В ночной период, когда батареи не работают, поддержку отопительной системы обеспечивают аккумуляторы – в течение дня они также получают свою порцию заряда.

Конструкция коллектора с фотоэлементами

2. Гелиоустановка.

Это вакуумный солнечный коллектор, который почти полностью отдает поглощаемую энергию на нагрев жидкости в свих трубках. А уже она обеспечивает дом теплом и электричеством. Для питания системы отопления подходит оборудование, действующее по принципу косвенного нагрева воды. В отличие от плоских панелей оно работает даже при отрицательных температурах, так как в трубках его течет специальный антифриз. От него энергия через теплообменник переходит к содержимому водяного накопительного бака. Гелиоустановка не является автономной, поскольку для циркуляции носителя солнечный коллектор необходимо подключать к электронасосу.

По сравнению с кремниевыми фотоэлементами вакуумные установки занимают гораздо меньшую площадь. Плюс к тому, они более эффективны для отопления в районах, где количество пасмурных дней зимой превышает число солнечных. Благодаря такому принципу работы КПД гелиосистем в несколько раз выше, чем у стандартных панелей и колеблется в пределах 90-95 %.

Существует и так называемый воздушный коллектор, где тепловая энергия передается не жидкостью, а воздухом. Но КПД таких установок невысок, так что в нашем обзоре оборудования для отопления рассматривать его не будем.

Если принято решение использовать солнечные батареи, необходимо пересмотреть расчет стропильной системы крыши и, может быть, всего проекта частного дома. Это оборудование размещается на скатах кровли и обладает серьезным весом, которым пренебрегать нельзя. Располагать фотоэлементы нужно на южной либо юго-восточной стороне, причем следить за тем, чтобы путь солнечным лучам не преграждали кроны деревьев и соседние высокие постройки. Наклон светопоглощающих поверхностей соблюдается около 40-45º, а при изменении направления лучей может увеличиваться до 75º. Хотя есть более точный способ, как выбрать оптимальный угол для батарей – его просто приравнивают к географической широте конкретного региона.

Схема устройства гелиосистемы

Рекомендации по выбору

Если подобрать коллектор для отопления можно просто по вырабатываемой мощности, то эффективность работы батарей во многом зависит от исполнения фотоэлементов:

1. Монокристаллические – панели глубокого черного цвета, обладающие наибольшей способностью к поглощению солнечной энергии. Тем не менее их КПД редко достигает 20 %.

2. Поликристаллические – имеют синеватый оттенок и по эффективности квадратного метра почти вдвое слабее монокристаллов.

3. Из аморфного кремния – это очень тонкие и гибкие панели серого оттенка, излишне чувствительные к выгоранию и обладающие самым низким КПД. Хотя при улавливании рассеянных лучей эти батареи работают эффективнее остальных.

Если есть возможность, лучше выбрать солнечные батареи отопления, которые автоматически разворачиваются вслед за солнцем. Так они улавливают больше его лучей в течение дня и работают намного эффективнее неподвижных панелей.

Поли- и монокристаллический модули

Конструкцию и тип оборудования выбирают в соответствии с климатическими особенностями района застройки. Но кроме этого следует учитывать параметры, влияющие на долговечность фотоэлементов:

  • устойчивость к погодным факторам;
  • диапазон рабочих температур;
  • класс защиты.

Старайтесь подбирать панели с текстурированным стеклом. Оно не способно отражать лучи и позволяет улучшить КПД установок на 15 %. Если же оборудование будет подвергаться серьезному внешнему воздействию, тогда стоит остановиться на батареях, защищенных закаленным стеклом. Ведь экономическая выгода от их применения ощутима только при многолетней работе.

Схема подключения батареи

Мнения людей

_21-100«Для меня установка солнечных фотоэлементов была суровой необходимостью. Поскольку частный дом построен достаточно далеко от основной ЛЭП, пришлось бы ставить столбы за свои деньги. С подключением выходило ненамного дешевле комплекта батарей со всем допоборудованием. Плюс потом за электричество регулярно платить. Так что альтернативный источник энергии оказался оптимальным вариантом».

Вадим Климов, Казань.

_21-100«В наших северных широтах отопление дома или дачи на солнечных батареях – скорее баловство, чем реальная возможность заменить платные энергоносители бесплатными. Кроме них нужны дополнительные источники тепла, работающие на старом добром электричестве от сети или хотя бы от генератора. Получается схема с двойным вложением средств и сильно растянутой во времени окупаемостью».

Евгений Николаевич, Санкт-Петербург.

sl07-100«Согласен с предыдущим отзывом. У меня стоят такие батареи уже три года. В сезон они оправдывают свое применение процентов на 30. То есть экономия именно на отоплении составляет только треть. Ноябрь-декабрь вообще практически полностью вылетают из-за пасмурной погоды, так что вклад фотоэлементов становится минимальным. В это время положение спасает лишь газовый котел».

Георгий, Екатеринбург.

_21-100«Там, где нет электричества, а его подведение сопряжено со всякими трудностями, от таких батарей есть толк. В нашем поселке за подключение к линии просили по 800$, плюс самому бегать за всеми разрешениями, справками и проектами. Пришлось ставить солнечные батареи и дополнительно генератор. По деньгам, конечно, вышло дороже. Зато никому ничего не должен, зимой тепло, горячая вода и все прочие блага цивилизации – без всяких оплат».

Евгений Трофимов, Москва.

_21-100«Для нас вопрос покупки солнечных систем даже не стоял – без них не получилось бы более-менее экономичного обогрева. Только с мужем долго не могли решить: выбрать готовый комплект или скомпоновать его самостоятельно. Остановились на первом варианте, но зима показала, что придется добавлять еще несколько панелей – мощности маловато. Будем надеяться, что лет через 8-10 окупятся».

Римма, Ростов.

Плюсы и минусы

Отопление с помощью солнечных батарей, несомненно, имеет множество плюсов:

1. После покупки и установки затраты на энергоносители для обогрева дома снижаются до минимума. С учетом высоких расценок на электричество это дает неплохую экономию.

2. Остатки неизрасходованной энергии можно применять в других целях, например, использовать для освещения.

3. Надежность оборудования и долговечность, составляющая 25-40 лет.

Но и без недостатков, судя по отзывам, дело не обходится. Независимо от того, какой будет средняя стоимость комплекта батарей, фотоэлементы в наших широтах не могут давать больше 120-150 Вт/м2. Именно столько требуется на обогрев каждого квадратного метра жилплощади, но круглосуточно, а не только в дневное время.

В любом случае сперва придется сделать расчет требуемой мощности системы отопления, а потом выбрать место, где разместить пластины общей площадью в несколько десятков кв. м. Вакуумные коллекторы этих недостатков лишены, но и стоимость их существенно выше.

В каких случаях оправдан солнечный обогрев?

Применять солнечные батареи для отопления дома целесообразно там, где сложно или слишком дорого использовать другие энергоносители. Частный дом в необустроенном поселке или загородная дача с минимумом коммуникаций – тот случай, когда работа альтернативных источников питания может разгрузить сеть и обеспечить помещения необходимым теплом.

Но не стоит забывать, что без достаточной инсоляции такие системы неэффективны. В районах, где количество ясных дней в течение месяца меньше 20, лучше выбрать солнечный коллектор. Хотя по отзывам, полностью заменять традиционный обогрев такими элементами довольно рискованно. Надежнее будет предусмотреть «план Б», то есть выбрать и включить в схему котел с дополнительным источником питания, чтобы частный дом не остался вовсе без отопления.

Производитель Марка Тип Мощность, Вт Цена, рубли
Солнечная Энергоимперия ФСМ-160М Моно-

кристаллические

160 13 200
Sunworth SW180M 180 20 100
Great Solar GSMG-300P Поли-

кристаллические

300 27 900
Perlight PLM-200P-48 200 15 900
Атмосфера CBK Nano 20 Вакуумный коллектор 1200 44 200
Sunsystem VTC15 1000 46 800
Hummel FKHE 2.5 1500 59 600

В таблице приведены цены отдельных солнечных элементов. Полный комплект оборудования с креплением, накопителем, насосом и автоматикой обойдется в 150 000 — 500 000 рублей.

Граватар Сергей Исаев
Автор:
Сергей Исаев
Share
Подпишитесь, чтобы не пропустить новинки
Подписаться
obogrevguru © 2017