Критерии выбора солнечной батареи для отопления дома, виды, особенности монтажа, цена

Удачным достижением стали инновационные разработки, позволяющие получить независимость от централизованной подачи электроэнергии – солнечные батареи для отопления дома.

Описание

Еще недавно людям был недоступен способ получения дешевой энергии. Единственным источником ее получения были централизованные сети. Теперь же существуют технологии, позволяющие отказаться от дорогого электричества, и они доступны каждому.

Медленно, но уверенно солнечные батареи для отопления дома становятся нашими реалиями.

Эти системы относятся к категории альтернативных источников и уже активно используются во многих европейских странах. Особенно эффективны они там, где солнечных дней в месяц больше 20.

Широкая их популярность связана с дорогостоящей классической системой отопления, причем, относится это не только к ее организации, но к коммунальным тарифам, которые и без того высокие, но продолжают увеличиваться. Источники, использующие солнечные лучи, позволяют избавиться от зависимости коммунальных служб.

Принцип использования

Первое, с чем сталкивается человек, слыша о солнечных батареях для отопления дома, устанавливаемых качестве дополнительного или альтернативного источника электроэнергии, это целесообразность их монтажа.

Ведь во многих областях России количество солнечных дней изрядно проигрывает числу пасмурных. Это соотношение говорит не в пользу устройств, использующих солнечные лучи.

Попадание лучей земного светила на поверхность батарей, использующих его тепло, что называется инсоляцией, в облачную погоду сокращается. Но, прогресс на месте не стоит, поэтому уже сейчас выпускаются батареи, способные даже ненастье обеспечивать жилье электричеством.

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.

Недостатки

На них нужно обращать внимание прежде, чем сделать окончательный выбор в пользу той или иной системы:

• прежде всего, нужно понимать, что эффективность зависит от географического проживания конкретного пользователя. Низкоэффективными системы будут там, где солнце показывается далеко не ежедневно;
• достаточно высокая цена. Система, конечно, окупится со временем, но на ее покупку и монтаж придется изрядно потратиться. Тем не менее, несмотря на дороговизну и изменяющуюся в разные сезоны эффективность батареи, аккумулирующие энергию солнца и преобразующие ее в электричество, заметно набирают популярность.

Целесообразность установки для России

Страну очень солнечной назвать нельзя: в отдельных районах солнце показывается достаточно редко, а для обеспечения жилья теплом, потребуются батареи, занимающие значительную площадь – до 20 метров квадратных. В среднем один метр дает до 120 Вт.

Монтаж солнечных батарей проводится на крыше, с южной ее стороны, чтобы не один лучик не пропал даром.

Важно: Для большей эффективности панелей, преобразующих солнечный свет, угол наклона крыши составлять должен 45 градусов. А стропильную систему строения необходимо проверить на надежность и прочность, поскольку масса солнечных конструкций достаточно большая. Поэтому и необходимо позаботиться, чтобы установка ее не привела к разрушению.

Такая вероятность выше зимой, поскольку в этот период к массе батарей добавляется вес выпавшего снега.

Хорошо, если высоких деревьев, которые бросают тень на батареи, рядом тоже не будет.

Эффективность

Она находится в прямой зависимости от поглощенных лучей солнца. В летние месяцы понятно она возрастает, поскольку появляется солнце чаще, чем в холодное время. Хотелось бы наоборот, поскольку дом отапливать нужно как раз зимой, и, казалось бы, повлиять на это невозможно, но различные технологические аспекты оборудования способны скорректировать производительность, увеличив последнюю или уменьшив.

В первом случае рекомендуется монтаж проводить совместно с использованием традиционного обогрева

Типы

В основном выделяют два типа таких устройств:

1. малые системы на фотоэлементах, к которым принадлежат конструкции, для работы использующие от 12 до 24В. Их вполне хватает для того, чтобы работало нескольких приборов осветительных и телевизор;
2. большие. Они способны аккумулировать и преобразовывать столько энергии, чтобы отопить достаточно большое жилище, а также использовать ее для создания целой отопительной системы. Конечно, речь не идет об огромных многоэтажных коттеджах. Батареи солнечные не в состоянии «собрать» столько тепла, чтобы в них была комфортная температура.

Комплект

Солнечные батареи для отопления дома могут значительно отличаться комплектацией.

В базовая входят следующие составляющие:

• коллектор вакуумный;
• контроллер, контролирующий работу системы для повышения ее производительности;
• насос, служащий для перекачки в отопительный бак теплоносителя от коллектора;
• емкость для нагретой воды, вместимость которой от 500 до1000 литров;
• тен электрический или тепловой насос.

Схема отопительной системы

При оснащении жилища мощным отоплением на солнечных батареях, его есть возможность обеспечить дополнительно горячим водоснабжением или «теплым полом».

Выбор

Приняв решение установить для отопления солнечный коллектор, важно убедиться, что его мощности будет достаточно для решения бытовых задач.

При расчете учитывается ряд важных показателей:

• площадь постройки;
• количество людей, проживающих в нем;
• расходуемую энергию. Для семьи, состоящей из трех человек, ее ежемесячно потребуется не менее 500 кВт. Если же планируется организация и водоснабжения горячего, эта цифра увеличится.

Более эффективной, как практика показала, является комбинированная система, которая предусматривает пользование энергией, поставляемой централизовано, и автономной, способной жильцов подстраховать при возникновении аварийных ситуаций.

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.

Сезонность

Получив энергию в летний период в большом количестве, ее нужно расходовать, но в данное время в этом большой необходимости нет, поэтому для ее хранения нужны накопители. Им для размещения потребуются большая площадь.

Учитывая, как быстро расходуются на планете энергоресурсы, направление гелиотехнии рассматривают, как выгодное и очень перспективное.

Безопасность

Для окружающего пространства такие конструкции, как солнечные батареи для отопления дома, абсолютно безопасны, поскольку токсичных компонентов горения они не выделяют, следовательно, и естественный баланс не нарушается.

Виды

Солнечные батареи для отопления частного дома и дач, т.е. гелиоустройства для бытового применения, делятся на пленочные преобразователи и кремниевые, образованные соединением групп элементов между собой последовательным или параллельным, которые в электричество преобразуют солнечный свет. Объединенные в общую полупроводниковую систему, они называются солнечной панелью и готовы энергию поставлять устройствам обогрева.

Выпускаемые сегодня коллекторы бывают вакуумными, плоскими, зеркальными, трубчатыми и концентраторами.

В быту они наиболее распространены. Принятую энергию они передают в систему для отопления в виде нагретого теплоносителя или же в виде электричества.

Промышленное использование

Помимо бытовых, выпускаются гелиостанции промышленные, способные производить большой объем электроэнергии и способные отапливать многоэтажные дома и производственные здания.

Суть функционирования солнечных панелей

Всякая плоскость в ясные дни, которых естественно больше южных районах, получает на себя некое количество энергии солнца.

Понятно, что более актуальной будет установка солнечных батарей для отопления дома именно в таких областях, но рынок оснащения, связанного с синтезом солнечной энергии, быстро развивается, поэтому фотоэлементы, на которых собирают гелиопанели, способны функционировать и там, где инсоляция невысокая. Следовательно, практически стерты различия, касающиеся области их 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.

Стоимость

Недорого купить солнечные батареи для отопления дома можно на сайтах из таблицы:

Видео: Солнечные батареи для дома.