Принцип работы и устройство солнечных батарей для отопления дома

Целесообразность использования

Схема использования солнечных батарей Плюсы использования солнечных батарей не ограничиваются возможностью их установки практически в любом месте.Потребителям этого альтернативного источника энергии приходится платить только за инверторы, аккумуляторы и установку солнечных батарей, солнце, в свою очередь, предлагает буквально бесплатное электричество. Плата за установку окупится.

Достаточно вспомнить, сколько в среднем человек потребляет электричества от просто оставленных в сети блоков питания, горящих индикаторов телевизора и других бытовых приборов.

Таким образом, потребление происходит круглосуточно, вне зависимости, нужно это человеку или нет.

Что собой представляют солнечные батареи?

В общей сложности солнечные батареи – это генераторы постоянного тока, к которым подключаются аккумуляторы с контролером заряда и специальные устройства, именуемые инверторами, непосредственно предназначенными для преобразования постоянного в переменный ток.

Множество фотоэлементов на панели предназначены для трансформации солнечной в электрическую энергию.

Благодаря параллельному и последовательному подключению всех отдельных фотоэлементов воедино создаётся определённое количество энергии. Элементы, подключённые параллельно, на выходе дают ток, а последовательная сборка – напряжение.

Скомбинировав оба способа – обеспечивается бесперебойная работа солнечной батареи. В качестве соединяющих элементов для панели используются диоды, которые в свою очередь не допускают её перегрева и одновременно не дают аккумуляторам самостоятельно разрядиться.

Для «сбора» и «хранения» энергии от солнечной панели используются аккумуляторы со специальным контроллёром заряда. Дабы предотвратить поломку всей системы от избыточной мощности, к ней подключается резистор. С помощью инвертора из солнечной батареи поступает преобразованный переменный ток, которым можно пользоваться для решения бытовых потребностей (например, освещение здания).

Комплектация

Базовая комплектация всей системы состоит:

• Солнечная панель (и) – предназначена для приёма солнечного излучения.
• Контроллер заряда – нормализует работу батареи и способствует повышению эффективности выработки электроэнергии.
• Аккумуляторные батареи – благодаря батареям в системе сохраняется полученная электроэнергия.
• Инвертор – необходим для преобразования постоянного в переменный ток, ведь он используется электроприборами.

Преимущества и нюансы

К главным достоинствам относятся:

• Отсутствие затрат во время эксплуатации.
• Долговечность.
• В процессе работы используется природный неиссякаемый ресурс – солнечное излучение.
• Минимальное техническое обслуживание.
• Бесшумность в работе.
• Достаточный уровень КПД.
• 0% загрязнения окружающей среды.

Некоторые нюансы:

• Относительная зависимость от солнечного света.
• Высокая общая стоимость.
• Необходимы навыки при монтаже.

Виды батарей

• Солнечные батареи из монокристаллического кремния. Получаются от литья кристаллов высокоочищенного кремния. Особое расположение атомов монокристалла повышает КПД до 19%. Фотоэлементы имеют толщину от 200 до 300 мкм. Данного рода батареи надёжны и долговечны, но отличаются от остальных видов батарей повышенной ценой.
• Солнечные батареи из мультикристаллического кремния. Материал для батарей состоит из разных монокристаллических решёток кремния, благодаря чему служит примерно 25 лет, а КПД составляет 14 – 15%.
• Солнечные батареи из поликристаллического кремния. Атомы кремния имеют различную ориентацию, чем немного уступают электрическими показателями монокристаллу. Отличаются средним сроком службы (20 лет), КПД – 14%. В отличии от тёмных аналогов – материал в конечном варианте имеет светло синий цвет.
• Тонкоплёночные батареи. В качестве материала для панелей используется специальная плёнка, которая хорошо поглощает свет. Данные батареи могут использоваться в местах с преобладающей пасмурной погодой. КПД у них небольшой 10%, но этот нюанс компенсируется привлекательной ценой батарей.
• Батареи из аморфного кремния. Батареи эконом варианта с показателем КПД не больше 8%, но особые фотоэлектрические преобразователи позволяют вырабатывать дешёвую электроэнергию.
• Батареи на основе теллуида кадмия. В основе этих батарей лежит плёночная технология. Несмотря на микроскопический слой материала, добивается результат КПД в 11%. Выработанная ими энергия обходится немного дешевле, в отличии от кремниевых панелей.

Область применения

Вырабатываемая дешёвая электроэнергия солнечными батареями востребована в различных отраслях и используется для:

• Освещения жилых и не жилых помещений – дома, дачи, офисы, больницы, тепличные комплексы.
• Обеспечения энергией телекоммуникационного и медицинского оборудования.
• Освещения придомовых территорий, улиц, шоссе.
• Производить зарядку микроэлектроники.
• Особой популярностью солнечные батареи пользуются в космической и автомобильной отрасли.

Хватает ли нам энергии

Про солнечные батареи для частного дома отзывы встречаются разные, кому-то хватает электричества, кому-то нет, а как с этим делом обстоит у нас? Наша система выдаёт 1500 Вт*ч в сутки, установлена на крыше дома в Калужской области, Дзержинского района, п. Милёнки. Ниже перечень того, на что мы тратим такую ценную зимой и в то же время бесплатную летом энергию:

• на освещение: в доме у нас всего 10 светодиодных ламп, мощностью по 7 Ватт;
• заряжаем 2 телефона и 2 ноутбука;
• постоянно включён в сеть wi-fi роутер для интернета;
• время от времени включаем насос, установленный в колодце, для системы водоснабжения;
• включаем периодически блендер для приготовления зелёных коктейлей;
• жена творит свои швейные дела с помощью электрической швейной машинки;
• заряжаю аккумуляторы для шуруповёрта;
• используется стиральная машинка на режиме холодной стирки;
• пользуюсь электроинструментом (электролобзик, шлифмашинка, фрезер, болгарка, циркулярная пила, электрорубанок, электродрель, перфоратор).

Естественно, мы не включаем в розетку одновременно всё сразу из этого списка! Когда нужно включить прибор помощнее, например, рейсмусовый станок или электросварку, то запускаю генератор.

Летом, как в период наиболее богатый солнечным светом, энергии хватает, ещё и лишняя остаётся. Зимой – нет, не хватает. Солнце ходит по небосводу уже довольно низко, световой день короче, небо бывает часто затянуто тучами. Приходится экономить и регулярно пользоваться генератором.

Что это такое солнечные батареи и как они работают

Солнечные панели работают по принципу фотопреобразования энергии солнца в электричество. Основу устройств составляют фотоэлементы, состоящие из пары разнополярных кремниевых кристаллов, один из которых покрыт фосфором, а второй бором. При освещении солнцем между пластинами разность потенциалов с активным перемещением электронов и дырок, сопровождаемое созданием постоянного напряжения.

Из таких элементов, соединенных последовательно и параллельно, формируются наборы, которые помещаются на пластины и ограничиваются рамкой.

Как устроены

Солнечная батарея устроена следующим образом. Светочувствительная панель, которая вырабатывает постоянный ток, посредством проводников связана с контроллером. В этом элементе схемы формируется стабилизированное постоянное напряжение 12В. С этого устройства ток подается на аккумуляторы и инвертор, где вновь подвергается преобразованию, получая параметры стандартной бытовой сети (220В).

Производство

Основные различия солнечных панелей

Для преобразования энергии солнца используются четыре основных типов панелей:

1. Кремниевые поликристаллические. Узнаваемые по антибликовому листу, стеклу и поликристаллической конструкции. Не создают трудностей в производстве, что сказывается на относительно низкой стоимости. При невысоком КПД, вырабатывают электричество даже при пасмурной погоде. Однако чувствительны к высоким температурам и не отличаются длительным сроком службы.
2. Кремниевые монокристаллические. Конструктивно сходны с поликристаллическими, только дополнены стальными пластинами, которым отводится роль радиаторов. Имеют достаточно высокий КПД (до 20%). Не создают проблем при установке. Однако при малейшем затемнении полностью теряют эффективность. Нуждаются в сложном процессе изготовления, что способствует высокой цене.
3. Кремниевые мультикристаллические. Сочетают особенности первых двух видов. В связи с упрощенным производственным процессом имеют более доступную цену.
4. Пленочные (рулонные). Могут располагаться на крышах, стенах и других поверхностях. Обеспечивают быстрое покрытие больших площадей. Легко поддаются резке, что позволяет получать панели любых форм и размеров. Не отличаются значительной эффективностью, однако постоянно совершенствуются и считаются наиболее перспективным вариантом.

Основные критерии выбора системы для каждого случая

При выборе солнечных батарей электростанции для дома или дачи, необходимо учитывать следующие нюансы:

• Вырабатываемая батареей мощность должна превышать суммарную мощность нагрузки не менее, чем на 20%.
• Для местностей с высокой круглогодичной солнечной активностью лучше остановить выбор на монокристаллах, а при частой облачности – на поликристаллических панелях.
• Если батареи размещаются на крыше, следует подсчитать ее площадь, и сравнить сколько солнечных батарей каждого типа можно будет разместить на этом пространстве для получения оптимальной энергоэффективности.
• При размещении батарей на крыше необходимо учесть их вес и позаботиться об усилении кровли.

Кроме этого, следует обратить внимание на энергоэффективность, температурный коэффициент и гарантийный срок, который в зависимости от типа устройств составляет от 5 до 10 лет, а также что входит в комплект.

Наиболее приемлемой для размещения солнечных панелей считается южная сторона скатной крыши с углом наклона 30–45⁰. При меньшем наклоне необходимый угол создается с помощью опор.

Как правильно выбрать

Сразу же оговоримся, без специалиста сделать правильный выбор будет очень сложно. Тем более, заниматься самостоятельной установкой солнечных элементов не стоит. Вещь это дорогостоящая, так что пусть этим занимаются мастера.

А вот выбор, как уже было сказано выше, необходимо основывать на мощности приборов и на их площади. В независимости от того, по каким показателям были выбраны солнечные батареи, необходимо сказать, что срок их эксплуатации: 20-25 лет. Многие из них окупаются уже через год или два, так что говорить о долгосрочных капитальных вложениях в себя можно.

Модели

Производители солнечных батарей сегодня предлагают два основных вида, которые можно использовать для организации отопительной системы дома:

1. Солнечные батареи, с помощью которых вырабатывается электрическая энергия. Она собирается в аккумуляторах, от которых питается электрический нагревательный котел.
2. Солнечные коллекторы, в которых теплоноситель нагревается непосредственно от солнечных лучей. Это более упрощенная трубная система, хотя не менее эффективная.

Отличия двух систем заключается в том, что в первой используются фотоэлементы, отвечающие за преобразование солнечного света в электричество. Здесь же происходит и ее аккумулирование. Вторая схема – это типичный тепловой коллектор, который будет работать только в том случае, если солнце светит постоянно. Небольшая аккумуляция происходит за счет сбора теплоносителя в специальных теплоизолированных резервуарах с подогревом. В качестве нагревателя может выступать ТЭН или тепловой насос.

Похожие темы:

• В каких случаях можно бросать туалетную бумагу в септик
• Ответы на вопрос – какой лучше погружной насос для колодца
• Основные положения принципа работы двухконтурного газового котла
• Как сделать буржуйку своими руками
• Разновидности накопительных баков для водоснабжения частного дома
• Этапы монтажа скважинного насоса

Не забудьте оценить статью:

Поделиться: [addtoany]

Виды солнечных панелей

Солнечные батареи функционируют долго, могут вырабатывать постоянный ток, даже если погода пасмурная. Вместе с тем появляется возможность предупредить возникновение скачков напряжения. Как результат, техника на объекте, подключенная к такому источнику электроэнергии, служит дольше, т. к. созданы более щадящие условия эксплуатации (исключается риск повышения, падения напряжения, отключение питания).

Модуль представляет собой панель, состоящую из нескольких преобразователей, объединенных между собой. Чтобы изменить характеристики солнечной батареи, добавляют такие конструкции. Но эффективность работы подобных устройств зависит не только от количества модулей, а еще и от того, насколько правильно была выполнена установка (учитывают углы наклона панелей, интенсивность солнечного освещения на участке). Модули представлены видами:

• Монокристаллические. Производятся из чистого материала – монокристаллического кремния. Его отличает высокие показатели эффективности. Причем КПД солнечных элементов – около 22%, а панелей на их основе – не более 18%. Такие модули рекомендуется применять в местности, где уровень освещенности часто низкий.

Монокристаллическая солнечная панель

• Поликристаллические. По стоимости они предпочтительнее, т. к. производятся из мультикристаллических пластин. Еще одна причина низкой цены – недостаточно высокая производительность. Рекомендуется применять такие модули, если в местности сравнительно одинаковый уровень освещенности в разное время, отсутствуют резкие перепады.

Поликристаллические солнечные панели

• Аморфные. Другое название – тонкопленочные солнечные батареи. Они отличаются универсальным действием (применяются на разных объектах, в различных целях). Могут устанавливаться там, где жаркое солнце внезапно сменяется облачной погодой. Теоретически аморфные панели в будущем будут использоваться не только на крышах, но и на сумках, других бытовых изделиях. Минусом таких панелей является более низкая производительность, если сравнивать с поли-, монокристаллическими.

Тонкопленочные (аморфные) солнечные панели

• Гетероструктурные. Считаются наиболее эффективными, их КПД достигает 25%. Панели вырабатывают электроэнергию при солнечной и пасмурной погоде. В России такую продукцию представляет марка «Хевел». Компания-производитель разрабатывает и внедряет собственную технологию производства гетероструктурных панелей.

Гетероструктурные солнечные панели

Основные элементы конструкции:

• аккумулятор, позволяющая устранить перепады напряжения, вызванные изменением освещенности панели, а еще одна накапливает энергию;
• инвертор – преобразователь тока (из постоянного в переменный);
• контроллер: обеспечивает стабильную работу модуля, т. к. контролирует все параметры (температуру, зарядное напряжение аккумулятора и др.).

В продаже встречаются готовые системы, а также отдельные элементы для сбора с учетом собственных потребностей.

Трубчатые солнечные коллекторы

Трубчатые солнечные коллекторы собираются из отдельных трубок, по которым курсирует вода, газ или пар. Это одна из разновидностей гелиосистем открытого типа. Однако теплоноситель уже намного лучше защищен от внешнего негатива. Особенно в вакуумных установках, устроенных по принципу термосов.

Каждая трубка подключается к системе отдельно, параллельно друг другу. При выходе из строя одной трубки ее легко поменять на новую. Вся конструкция может собираться непосредственно на кровле здания, что значительно облегчает монтаж.

Трубчатый коллектор имеет модульную структуру. Основным элементом является вакуумная трубка, количество трубок варьируется от 18 до 30, что позволяет точно подобрать мощность системы

Веский плюс трубчатых солнечных коллекторов заключается в цилиндрической форме основных элементов, благодаря которым солнечное излучение улавливается круглый световой день без применения дорогостоящих систем слежения за передвижением светила.

Специальное многослойное покрытие создает своего рода оптическую ловушку для солнечных лучей. На схеме частично показана внешняя стенка вакуумной колбы отражающая лучи на стенки внутренней колбы

По конструкции трубок различают перьевые и коаксиальные солнечные коллекторы.

Коаксиальная трубка представляет собой сосуд Дьаюра или всем знакомый термос. Изготовлены из двух колб между которыми откачан воздух. На внутреннюю поверхность внутренней колбы нанесено высокоселективное покрытие эффективно поглощающее солнечную энергию.

При цилиндрической форме трубки солнечные лучи всегда падают перпендикулярно поверхности

Тепловая энергия от внутреннего селективного слоя передается тепловой трубке или внутреннему теплообменнику из алюминиевых пластин. На этом этапе происходят нежелательные теплопотери.

Перьевая трубка представляет собой стеклянный цилиндр со вставленным внутрь перьевым абсорбером.

Свое название система получила от перьевого абсорбера, который плотно обхватывает тепловой канал из теплопроводящего металла

Для хорошей теплоизоляции из трубки откачан воздух. Передача тепла от абсорбера происходит без потерь, поэтому КПД перьевых трубок выше.

По способу передачи тепла есть две системы: прямоточные и с термотрубкой (heat pipe).

Термотрубка представляет собой запаянную емкость с легкоиспаряющейся жидкостью.

Поскольку легкоиспаряющаяся жидкость естественным образом стекает на дно термотрубки, минимальный угол наклона составляет 20°

Внутри термотрубки находится легкоиспаряющаяся жидкость, которая воспринимает тепло от внутренней стенки колбы или от перьевого абсорбера. Под действием температуры жидкость закипает и в виде пара поднимается вверх. После того как тепло отдано теплоносителю отопления или горячего водоснабжения, пар конденсируется в жидкость и стекает вниз.

В качестве легкоиспаряющейся жидкости часто применяется вода при низком давлении.

В прямоточной системе используется U-образная трубка, по которой циркулирует вода или теплоноситель системы отопления.

Одна половина U-образной трубки предназначена для холодного теплоносителя, вторая отводит нагретый. При нагреве теплоноситель расширяется и поступает в накопительный бак, обеспечивая естественную циркуляцию. Как и в случае систем с термотрубкой, минимальный угол наклона должен составлять не менее 20⁰.

При прямоточном подключении давление в системе не может быть высоким, так как внутри колбы технический вакуум

Прямоточные системы более эффективны так как сразу нагревают теплоноситель.

Если системы солнечных коллекторов запланированы к использованию круглый год, то в них закачивается специальные антифризы.

Плюсы и недостатки трубчатых коллекторов

Применение трубчатых солнечных коллекторов имеет ряд достоинств и недостатков. Конструкция трубчатого солнечного коллектора состоит из одинаковых элементов, которые относительно легко заменить.

Достоинства:

• низкие теплопотери;
• способность работать при температуре до -30⁰С;
• эффективная производительность в течение всего светового дня;
• хорошая работоспособность в областях с умеренным и холодным климатом;
• низкая парусность, обоснованная способностью трубчатых систем пропускать сквозь себя воздушные массы;
• возможность производства высокой температуры теплоносителя.

Конструктивно трубчатая конструкция имеет ограниченную апертурную поверхность. Обладает следующими недостатками:

• не способна к самоочистке от снега, льда, инея;
• высокая стоимость.

Несмотря на первоначально высокую стоимость, трубчатые коллекторы быстрее окупаются. Имеют большой срок эксплуатации.

Трубчатые коллекторы относятся к гелиоустановкам открытого типа, потому не подходят для круглогодичного использования в системах отопления

Виды коллекторных систем

Солнечные коллекторные системы выпускаются в различных модификациях. Такое разнообразие дает возможность оборудовать отопление на солнечных батареях и выбрать наиболее оптимальный вариант для конкретных условий эксплуатации.

Циркуляция жидкости в данных устройствах осуществляется в двух вариантах:

• Естественным путем. Движение воды происходит за счет ее физических свойств. Плотность нагретой жидкости уменьшается, а ее объем увеличивается и она перемещается по трубкам снизу вверх. Вместо нее свободное пространство нижних трубок вновь заполняется холодной водой. В этом случае резервуар размещается выше коллектора, что обеспечивает естественное движение воды.
• Принудительно. Иногда размещение емкости на большой высоте нецелесообразно, особенно при ее больших размерах. С целью снижения нагрузки на крышу и другие конструкции здания, бак размещается в подвале или в другом специально приспособленном помещении. В этом случае вода самостоятельно циркулировать не сможет, и для ее движения потребуется насос.

Солнечные водонагреватели различаются между собой коллекторами. Наиболее простым считается панельный вариант. В этом случае коллекторные трубки окрашиваются в черный цвет и помещаются в панельный корпус, закрытый прозрачным пластиком или стеклом. Эффективность такой системы невысокая, так как потери тепла наблюдаются уже в самом коллекторе. Ее рекомендуется использовать лишь в качестве вспомогательного подогрева в местах в большим количеством солнечных дней.

Более производительными считаются вакуумные устройства. В них трубки с теплоносителем помещаются в специальную вакуумную колбу, пропускающую солнечное тепло. Вода может нагреваться до температуры кипения, а масло – до 200-300С. При этом тепловые потери самые минимальные, а сама установка позволяет решать задачи отопления и горячего водоснабжения, эффективно подогревать тёплый пол.

Существуют различия и между контурами вентиляции. Разомкнутый тип используется для получения горячей воды в жилых домах. Теплоноситель проходит через контур один раз, и после нагрева используется в быту. На его место поступает другая холодная вода и процесс повторяется.

Одноконтурная система используется для установки в отопительные системы. Нагретый теплоноситель циркулирует по стандартной схеме через коллектор и расширительный бак.

Наиболее популярными считаются универсальные двухконтурные системы. Они обеспечивают не только отопление, но и подачу горячей воды. По первому контуру теплоноситель поступает в теплообменник – бойлер, а после нагрева он по второму контуру попадает в систему отопления или горячего водоснабжения.

Разновидности батарей

Различают два типа солнечных батарей – большие и малые. К малым фотоэлектрическим системам относят панели с аккумулирующими устройствами, напряжением в пределах 12-24 В. Этого хватит для питания осветительных приборов и телевизора в доме. А вот большие панели способны генерировать достаточно электроэнергии для отопления дома среднего размера.

В состав системы с котлом на солнечных батареях входит:

1. Вакуумный солнечный коллектор.
2. Контроллер, который отвечает за эффективность функционирования системы.
3. Циркуляционный насос, подающий теплоноситель от коллектора к накопительному баку.
4. Емкость для горячей воды на 500-1000 л.
5. ТЭН или тепловой насос.

Благодаря обустройству в частном доме отопления от солнечных батарей, можно не только обеспечить жильцов горячей водой, но и дополнительно предусмотреть систему теплого пола. Обратите внимание, что необходимо предварительно рассчитать мощность солнечных батарей.

При этом учитывают количество членов семьи, площадь дома, а также среднемесячный расход электроэнергии. Как правило, бытовыми приборами расходуется порядка 200-500 кВт энергии ежемесячно.

Кроме того, дополнительная энергия потребуется для прогрева воды. Если немного упростить расчеты, то в среднем на одного жильца потребуется 1м 2 солнечных панелей.

Расход энергии теплыми полами высчитывается, исходя из нормы в 1м 2 солнечных батарей на 10 м 2 пола.

Прежде чем решиться на отопление дачи солнечными батареями, обратите внимание на следующие факторы:

• уклон скатов крыши должен быть не менее 30°;
• оптимальной для установки панелей будет южная сторона;
• сколько солнечных дней в году бывает в регионе;
• есть ли рядом высокие объекты, которые могут затенять солнце.

Если 1 м 2 солнечных батарей генерирует порядка 1000 кВт/ч в течение года, то их можно приравнять к использованию 100 л газа на тот же объем энергии.

Некоторые модели солнечных батарей с общей площадью около 4 м 2 способны вырабатывать порядка 2000 кВт/ч энергии ежегодно, обеспечивая горячей водой небольшую семью.

Если вы задумались, как отопить дом солнечными батареями, но в вашем регионе бывает не так много ясных дней, не отказывайтесь от альтернативных вариантов отопления.

Стоит отметить, что оптимальной схемой считается комбинированное отопление, в котором в случае недостатка солнечного света для работы гелиопанелей обогрев дома будет осуществляться за счет дополнительных приборов.

Установка солнечного коллектора для воды

Следует обратить особое внимание на установку системы, поскольку это сильно влияет на эффективность подогрева воды.

Мы можем найти панели, которые могут быть установлены:

• на крышах домов,
• в крышах,
• отдельно стоящие единицы.

Вариантов установки очень много. Тем не менее, вы должны придерживаться основного принципа, который гласит, что панели должны быть размещены в местах с высоким уровнем света. Все затененные участки противопоказаны, они снижают эффективность такого оборудования.

Установка солнечных коллекторов на крыше домов своими руками

Установка коллекторов, как правило, осуществляется на крышах домов. Это относится ко всем видам панелей, имеющимся в продаже. Батареи могут быть установлены на существующих зданиях.

Установка солнечных панелей своими руками относительно проста. Просто установите кронштейны для панелей и подключите к ним трубы.

Установка панелей на крышах не сложная, но гораздо лучшее решение – это монтаж их в крыше.

В результате, мы уменьшим потери тепла и сделаем систему более эффективной. В крышу можно встроить только плоские коллекторы. Такое решение должно быть рассмотрено на этапе строительства, так как вмешательство в существующую кровлю будет довольно дорогим.

Солнечный коллектор на балконе

Интересным решением являются солнечные батареи на балконе и на земле. Этот способ установки дает большие возможности в регулировке угла наклона панелей.

Таким образом, можно оптимально адаптировать их к падающему солнечному свету. Панели солнечных батарей также поглощают лучи, отраженные от земли и от здания. Это также приводит к повышению их эффективности.

Отдельно стоящие солнечные панели для воды

Стоит отметить, что свободно стоящие панели требуют хорошо изолированных труб с теплоносителем.

Недостаточная теплоизоляция может значительно снизить эффективность всего коллектора.

Какой способ монтажа выбрать?

Все зависит от специфики здания и близлежащих окрестностей. Решения имеют различные преимущества и недостатки, поэтому вы должны проконсультироваться о способе установки с компанией, которая будет осуществлять монтаж. Стоит помнить, что одна из самых больших проблем коллекторов – это отложение загрязняющих веществ. Даже тонкая пыль, осаждающаяся на плоские пластины коллектора, может снизить его эффективность. Поэтому очень важно обеспечить возможность регулярной очистки батарей.

Устройство коллекторов

Солнечные коллекторы для отопления предполагают преобразование тепловой энергии. Тепловой носитель под воздействием света нагревается и в дальнейшем отдает тепло. Эффективность тепла, получаемого от солнечных коллекторов, зависит от объема светового потока, и влияет на отопление.

Разновидности коллекторов:

• в качестве теплоносителя применяется антифриз;
• в качестве теплоносителя употребляется воздух.

Если применяется жидкостный теплоноситель, то различают плоские и трубчатые коллекторы.

Плоские коллекторы состоят из:

• абсорбер – поглощает лучи света;
• прозрачный слой;
• поверхность с изоляцией тепла.

Плоские коллекторы оснащены трубками, уложенными в виде змейки. Трубки имеют по два отверстия – входное и выходное. Возможно подключение от одного или двух патрубков.

Трубчатые коллекторы, как и плоские, содержат трубки, по которым движется теплоноситель. Трубчатые коллекторы снабжены двумя категориями трубок. Первая категория – коксиальные. Их конструкция состоит из трубки, помещенной в другую трубку. Причем концы у обеих запаяны. Между стенками получается вакуум. Вторая категория – перьевые, состоящие из одной трубки. Она содержит адсорберную перьевую планку.

Воздушные коллекторы предполагают воздушную передачу теплоты. Поток воздуха поддается регулированию с учетом температуры помещения и уровня нагрева коллектора. Воздух из коллектора имеет прямую возможность поступать в помещение либо в вентиляционную систему. Воздушные коллекторы подходят для отопления гаража или дачи. Они обычно крепятся на стену.

Выбор типа отопления

Территории, где господствует холодный климат, для отопления дома лучше использовать солнечный коллектор трубчатого типа. Эти нагреватели можно подобрать по находящемуся веществу в тепловом канале, который будет подходить климату местности.

Воздушные коллекторы служат вспомогательным солнечным оборудованием для отопления. Они хорошо нагреваются солнцем, но при пасмурной погоде возникают проблемы. Гелиосистемы такого типа прекрасно впитывают энергию зимой, когда лучи еще отражаются от снега. Таким образом, выбрать солнечные батареи можно с учетом целей применения и климатических условий.

Солнечные системы отопления, работающие от батарей, чаще всего находят применение при взаимодействии с другими видами отопительных приборов, работающих от электричества. Солнечные панели можно совместить с электрическими аккумуляторами и получить дополнительное электричество для дачи. Хотя гелиосистемы для отопления в этом случае потребуют большую площадь дома.

Монтаж

Это оборудование можно располагать на кровле. При этом монтаж солнечных батарей на крыше требует либо ее переделку, либо замену какой-либо части на пластины нагревателей. Можно подбирать нагреватели, внешне похожие на кровельный материал. Еще из выбираемых панелей солнечных батарей можно заменить полностью небольшую крышу.

Монтаж солнечных батарей включает основные этапы:

• панель устанавливается на крышу дома;
• на какой-нибудь стене размещается контролер (для низковольтных приборов);
• установка аккумулятора;
• подсоединение инвертора (для высоковольтных приборов).

Гелиосистемы для отопления дома необходимо устанавливать с помощью специальных квалифицированных служб.

Солнечная система отопления в зимний период может быть очищена от снега специальной щеткой.

Существует много мнений насчет того, что солнечные обогреватели слишком долго окупаются и обладают низкой эффективностью. Несмотря на это появляется все больше людей, которые используют солнечные батареи для отопления дома в комплекте с другими источниками. Ведь многие стремятся сэкономить средства благодаря гелиосистемам в столь нестабильной экономической ситуации. А обогреватель на даче, работающий на солнечных батареях, снижает многие затраты.

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.

Наиболее эффективными будут медные трубы, алюминиевые тоже можно использовать, но их тяжело варить, а вот стальные – наиболее удачный вариант.

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.

Трубы выкладываются в короб по спирали и закрепляются хомутами. Их можно покрыть черной или селективной краской для большей эффективности.

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.

Разновидности

В самом широком понимании термин «солнечная батарея» означает некоторое устройство, которое позволяет преобразовывать излучаемую Солнцем энергию в удобную форму с целью последующего использования в различных сферах человеческой жизнедеятельности. Для обогрева домов используются два типа солнечных батарей.

Фотоэлектрические элементы

Батареи этого класса часто называют преобразователями, поскольку с их помощью энергия солнечного излучения преобразуется в электрическую. Такое превращение стало возможным благодаря свойствам полупроводников. Ячейка фотоэлемента состоит из двух материалов, один из которых обладает дырочной проводимостью, а другой – электронной.

Фотоэлектрические элементы

Поток фотонов, из которых состоит солнечный свет, заставляет электроны покинуть свои орбиты и мигрировать через Pn-переход, что и является, собственно, электротоком.

По виду используемых материалов различают три вида фотоэлектрических батарей: кремниевые, пленочные и концентраторные.

Кремниевые

К этому типу относится более трех четвертей выпускаемых сегодня солнечных электробатарей. Это обусловлено распространенностью кремния в земной коре, а также тем, что большинство технологий в сфере производства полупроводниковой электроники было ориентировано на работу именно с этим материалом.

В свою очередь элементы на базе кремния делятся на две разновидности:

• монокристаллические: наиболее дорогой вариант, КПД составляет 19% – 24%;
• поликристаллические: более доступны, но имеют КПД в пределах 14% – 18%.

Пленочные

При производстве фотоэлементов данной группы используются полупроводники, имеющие более высокий, чем у моно- и поликристаллического кремния, коэффициент поглощения света.

Это позволило на порядок уменьшить толщину элементов, что положительно отразилось на их стоимости. Применяются следующие материалы:

• теллурид кадмия (КПД – 15% – 17%);
• аморфный кремний (КПД – 11% – 13%).

Концентраторные

Эти батареи имеют многослойную структуру и характеризуются самой высокой эффективностью – около 44%. Основным материалом при их производстве является арсенид галлия.

Комплектация отопительной системы

Отопительная система на базе фотоэлектрических батарей состоит из следующих компонентов:

• собственно батареи;
• аккумулятор;
• контроллер: управляет процессом зарядки аккумулятора;
• инвертор: преобразует постоянный ток от батареи или аккумулятора в переменный с напряжением 220 В;
• конвектор, водогрейный котел или любой другой тип электрообогревателя.

Сетевая фотоэлектрическая система

Солнечные коллекторы

Батареи данной разновидности состоят из нескольких выкрашенных в черный цвет трубок, через которые перекачивается циркулирующий в системе отопления теплоноситель. При этом тепловая энергия солнечного излучения без всякого преобразования усваивается рабочей средой. В большинстве случаев в ее качестве используется смесь на основе пропиленгликоля (имеет свойства антифриза), но существуют и коллекторы, ориентированные на работу с воздухом. Последний после подогрева подается прямо в отапливаемое помещение.

Солнечные коллекторы

В самом простом исполнении солнечный коллектор называется плоским. Он выполняется в виде бокса из стекла с темным покрытием, которое находится в контакте с проходящим по трубкам теплоносителем. Более сложное устройство имеют вакуумные коллекторы. В таких батареях трубки с теплоносителем помещены в герметичный стеклянный корпус, из которого откачивается воздух. Таким образом, содержащие рабочую среду трубки окружаются вакуумом, который исключает потери тепла от контакта с воздухом.

Очевидно, что изготовление солнечных коллекторов основывается на более простых технологиях, чем производство фотоэлементов. Соответственно, и стоимость они имеют более низкую. При этом КПД таких установок достигает 80% – 95%.

Комплектация гелиосистемы

Основными элементами гелиосистемы (системы солнечных батарей для дома) являются:

• солнечный коллектор;
• циркуляционный насос (в системах с естественной циркуляцией теплоносителя он может отсутствовать, но они являются малоэффективными);
• емкость с водой, играющая роль теплового аккумулятора;
• контур водяного отопления, состоящий из труб и радиаторов.

Схема реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии

Мощность бытовых приборов, потребление электроэнергии

Теперь что касается потребителей и их мощности, приведем основные из них:

• Телевизор Led – 50-150Вт.
• Холодильник класса А – 100-300Вт. (только во время работы компрессора)
• Ноутбук – 20-50Вт
• Лампа энергосберегающая – 30Вт, Светодиодная 3-9Вт
• Котел настенный (электроника + встроенный насос) – 70-130Вт.
• Роутер – 10-20Вт.
• Кондиционер 9 – 700-900Вт.
• Эл. Чайник – 1500Вт.
• Микроволновка – 500-700Вт.
• Стиральная машина – 600 – 900Вт.
• Видеорегистратор + 4 камеры – 30-50Вт.

Все мощности указаны в час работы прибора, стоит учитывать, что большинство приборов работают непродолжительное время, чайник подогрев – 5мин, холодильник включается раз в 2-3 часа на час для поддержания темп. Насос котла тоже работает по мере поддержания температуры теплоносителя. Так же можно рассчитать и другие приборы по этому принципу.