Виды солнечных тепловых коллекторов для отопления дома

Использование “зеленой” энергии, поставляемой природными стихиями, позволяет существенно сокращать коммунальные расходы. К примеру, соорудив солнечное отопление частного дома, вы будете снабжать фактически бесплатным теплоносителем низкотемпературные радиаторы и системы теплых полов. Согласитесь, это уже экономия.

Как выбрать хорошую систему отопления?

На данный момент существует много вариантов, каждый из которых отличается комплектующими, схемой установки и источником энергии. Несмотря на то, что каждый старается подбирать вариант под свои предпочтения и возможности, критерии выбора хорошей системы отопления частного дома всё же одинаковы:

  • Экономия. Система должна полностью обеспечивать жильё теплом, при этом, создавать минимум затрат на её обеспечение, монтаж и обслуживание.
  • Автономность.Идеальная система должна работать как часы и поддерживать функциональность при минимальном вмешательстве.
  • Долгий срок службы. Выбирайте только проверенные технологии, которые не выйдут из строя во время длительной эксплуатации, а при необходимости их всегда можно починить.
Как выбрать хорошую систему отопления?

Хорошая система отопления в частном доме должна быть проста как в обслуживании, так и в установке. Можно существенно сэкономить, если произвести монтаж своими руками. Главное – подобрать нужную схему. А при желании можно приобрести комбинированное оборудование и совместить сразу несколько вариантов.

Солнечные батареи для электроотопления дома зимой – реальность?

Солнечная энергетика – это наше будущее, ее используют уже во многих сферах и популярность только растет. Все преимущества и выгода давно ясны: экологически чистая энергия превращается в бесплатное электричество, которое можно использовать для своих целей и продавать государству. Но многих интересует вопрос, а зимой солнечные батареи осилят ли электрическое отопление?

Электроотопление дома потребляет большое количество электроэнергии, а зимы в Украине зачастую хмурые и солнце спрятано далеко за тучами. Естественно, солнечные батареи зимой вырабатывают намного меньше энергии, чем в теплую пору. На графике четко видно, рост и падение выработки энергии на протяжении года.

Как видите, примерно в 4 раза падает отдача солнечных батарей в зимнюю пору. В итоге, она не сможет питать электроотопление? Что ж, ищем калькулятор!

К примеру, наш дом имеет площадь 100 кв. м.:

  • 1 комната – 25 м², на нее необходимо обогреватель мощностью 1400 Вт;
  • 2 и 3 комнаты – 20 м², на них необходимы обогреватели мощностью по 1200 Вт;
  • Коридор – 10 м², на него необходимо обогреватель мощностью 350 Вт;
  • Кухня – 15 м², на нее необходимо обогреватель мощностью 750 Вт;
  • Санузел – 10 м², на него необходимо обогреватель мощностью 350 Вт;
  • Суммарная мощность обогревателей – 4050 Вт или 4,05 кВт.

Солнечная электростанция мощностью 1 кВт за 1 зимний день сможет выдать до 1,5 кВт. В среднем, электрообогреватели работают по 8 часов в день, соответственно им необходимо 32 кВт в день. При установке солнечной электростанции 30 кВт, ежедневно она будет выдавать 45 кВт зимой (посчитано в самых суровых условиях). Если 32 кВт будет уходить на отопление, то 13 еще останется на другие бытовые приборы, и еще будет остаток.

В результатах подсчетов, солнечные батареи для электроотопления дома в Украине должны иметь мощность 30 кВт. Но такая электростанция имеет колоссальное количество преимуществ, и чуть позже мы про них расскажем. А пока необходимо подсчитать необходимое количество батарей для отопления.

Сколько нужно солнечных батарей для отопления дома?

Электростанция 30 кВт – это далеко не маленькая станция, площадь панелей может достигать до 200 м². Для стабильной мощности солнечной электростанции 30 кВт устанавливаютот 105 до 110 панелей. Такого количества вполне достаточно отопления дома и других нужд. Если учитывать динамические системы солнечных панелей, тогда их количество будет значительно меньше, но и система обойдется дороже.

Солнечные батареи для электрического отопления можно устанавливать не только на крышу дома, но и в любой местности участка с доступом к южной стороне (солнечной). Крыша гаража, летней кухни, мастерской, бани или отдельные участки на земле также служат отличной платформой для солнечных панелей.

Насколько выгодная инвестиция в солнечные батареи, чтобы отапливатьдом электричеством?

Электроотопление зимой заберет большую часть выработанной электроэнергии, но необходимо понимать, что она Ваша и ее поступление стабильное. Каждый день зимой солнце освещает нашу землю, а солнечные панели работают постоянно. В дождь, снег, туман панели будут вырабатывать тот минимум, о котором мы писали. И перебои со светом из-за халатности электриков или урагана – Вам не грозят. Это огромнейший плюс!

Читайте также:  Монтаж системы отопления частного дома своими руками — схема

Отопление Вам необходимо только 5 месяцев из 12, соответственно остальные 7 месяцев будут давать огромную прибыль по «Зеленому» тарифу. Хотите конкретных цифр?

  1. Стоимость солнечной электростанции 30 кВт – 22 000 $;
  2. Годовая выработка такой электростанции – 31 000 кВт*час;
  3. Сегодня «Зеленый» тариф – 0,18 Евро/кВт*час;
  4. Годовая прибыль от станции – 5 500$ (с учетом налогов, и небольшим % риска).

Полная автономность, постоянная прибыль и масса других преимуществ ожидают при установке солнечных батарей. Солнечные батареи вытянут электрическое отопление, но для этого необходимо будет немало вложить в их покупку. 5-6 лет и они полностью окупят себя, а дальше будут работать в огромный плюс.

Электрическое отопление – это единственный тип обогрева, который может в паре работать с солнечной электростанцией. Газовые и твердотопливные котлы будут обходиться дороже, в то время, как электроотопление будет работать бесплатно. Мы рекомендуем использовать керамические обогреватели украинского производства. Интернет-магазин экономного отопления «Теплодар» предоставляет обогреватели Венеция по смешным ценам. Вы сможете сэкономить уже на стадии покупки системы отопления.

Если в Вашем доме газовое отопление, прочтите статью:«Цены на газ в Украине в 2019г для населения. Выгодно газовое отопление?»

А если Вы живете в квартире, Вам будет интересна статья: «Как оформить, узаконить электроотопление в квартире? Основные правила»

Воздушное отопление

Воздушное отопление частного дома может быть устроено по гравитационному принципу (движение воздуха осуществляется из-за разности температур благодаря естественной циркуляции) либо за счет принудительной циркуляции (движение воздуха возможно благодаря работе вентилятора, оснащенного электроприводом).

Данная отопительная схема позволяет производить обогрев помещений без основных элементов, использующихся в системе водяного отопления (котлы, радиаторы, трубопроводы и т.д.).

Воздушное отопление производит обогрев помещений благодаря подаче нагретого до необходимой температуры воздуха.

Схема воздушного отопления. Нажмите для увеличения.

Основным элементом работающей полностью в автоматическом режиме системы (лучшее отопление – наиболее автоматизированное) является теплогенератор, который может быть мобильным либо стационарным.

Сгораемое в камере сгорания топливо (газ, керосин либо дизель) нагревает холодный воздух, движущийся вверх под действием вентилятора. Нагретый воздух далее направляется в теплообменник, где может производиться частичный подмес с уличным воздухом.

Воздушное отопление

При помощи воздуховодов нагретый воздух направляется непосредственно в помещения, обеспечивая их равномерный прогрев.

Необходимая для функционирования системы циркуляция устанавливается за счет возвращения в теплогенератор через половые решетки воздуха. Какое самое эффективное воздушное отопление загородного дома?

На эффективность воздушного отопления оказывают самое непосредственное влияние воздуховоды, которые могут быть иметь различные конструкционные особенности:

  1. Круглые либо прямоугольные.
  2. Жесткие либо гибкие.
  3. Металлические (черная и оцинкованная сталь, медь, алюминий) либо неметаллические (пластиковые, текстильные).

Изоляция проходящих через неотапливаемые помещения или примыкающих к наружным стенам трубопроводов – один из способов, позволяющих устроить более эффективное отопление любого коттеджа либо дома.

Плоские солнечные коллекторы:

Конструкция, конечно, будет отличаться, но типичный плоский коллектор представляет собой не более чем мелкую коробку с медными трубками, которые пронизывают ее, покрытые металлической пластиной-поглотителем и прозрачной крышкой. Охлаждающая жидкость прокачивается через медную трубку под коллекторной пластиной и при этом нагревается.

Как на плоских пластинах, так и на коллекторах с вакуумными трубками используется смесь гликоля, поэтому им обоим нужны специальные резервуары с теплообменниками.

Какие солнечные панели лучше

После сравнения плюсов и минусов каждой модели, вошедшей в топ 2021 года, команда ВыборЭксперта выбрала тройку лучших солнечных модулей, которыми стали:

  • Восток Pro ФСМ 100 П – соотношение цена/качество, адаптация к российским погодным условиям;
  • Goal Zero Boulder 200 Briefcase – складная конструкция, высокая мощность, универсальная установка;
  • Topray Solar TPS-102-15, 15W – мощная защита, стабильная работа, высокая эффективность при слабой освещенности.

Признанные победители не относятся к абсолютным, поскольку при их оценке учитывалось субъективное мнение. Возможно, что некоторые посчитают лидерами совсем другие модели. Однако, надеемся, что проделанная нами работа расширит кругозор желающих влиться в ряды потребителей «зеленой» энергии.

Критерии выбора

Все виды коллекторов солнечного типа обладают недостатками и достоинствами.

Выбирая устройство по своим нуждам, следует обращать внимание на некоторые нюансы:

  • Плоские разновидности прочнее остальных, однако, не выгодны при ремонте. Поломка выводит из строя всю систему адсорбции, что увеличивает траты. Экземпляры данного класса способны нагревать воду на 20-40 градусов выше температуры окружающей среды.
  • Вакуумные виды коллекторов чувствительны к внешним действиям, быстрее поддаются повреждениям из-за хрупких полых трубок. Между тем, ремонт может быть произведен в виде замены конкретной колбы. Зимой эффективнее плоского типа, поскольку нагревает теплоноситель в более широком диапазоне и дольше поддерживает температуру.
  • Воздушные виды просты по конструкции, редко требуют ремонтных вмешательств. Стойко выдерживают очень низкие температуры, служат дольше остальных. В целом же, они слабее прогревают помещения.
  • Преобразование солнечной энергии на тепло внутри вакуумного коллектора прямо пропорционально размеру трубок. Короткая трубка мелкого диаметра снизит расчет выработки нагрева. Вакуумные коллекторы оптимальны при наличии нескольких колб длиной до 2 метров и шириной около 6 см. Внутри должна иметься U-образная или прямая вставка для эффективного термогенеза.
  • Мощность гелиотехники измеряется в кВт и является номинальной. Т.е. показатель говорит о количестве тепла, которое будет производиться за период пребывания яркого солнца на уровне зенита. Для раннего утра и вечера такой расчет не актуален. Ночью в режиме поддержания используется накопленная днем энергия. По этой причине необходимо учитывать мощность сопрягаемой с коллектором системы и проверять возможность длительного сохранения тепла. Устройства с низким сбережением температур не подойдут для морозного времени года. Особенно данный фактор важен для моделей с водным проводником.
  • Перед приобретением коллектора требуется составить проект полной системы отопления и крепления к крыше. Во многих случаях будет оправданно использование дополнительных каркасов. Замеры, расчет предпочтительно делать при участии специалиста данной сферы деятельности.
  • Выбор вертикального расположения коллектора избавит от проблем с зачисткой снега, но может снизить КПД. В любом случае, нужно предусмотреть под установкой место для схода осадков зимой.
  • Самым выгодным будет размещение системы «лицом» на южную сторону или с отклонением от нее не более 30 градусов. Для функционирования 12 месяцев в год лучше брать угол установки равный широте местности.
Читайте также:  Конденсационный газовый котёл: особенности и преимущества

Вопрос выбора освещается в видео

Какие используются отопительные системы по способы разводки

В частных домах трубопроводы водяной отопительной сети выполняется в следующих вариантах:

  • Вертикальная система с нижней разводкой. Данным вариантом предусматривается прокладка труб через подвальное помещение или, как минимум, в бетонной стяжке пола.
  • Вертикальная система с верхней разводкой. Подающая магистраль горячей воды монтируется на чердаке дома или в потолочном пространстве внутренних помещений.
  • Использование однотрубной системы. Схемы подключения. Основная особенность однотрубной схемы отопления заключается в последовательном подключении радиаторов отопления к подающей трубе горячей воды. При этом наблюдается разность в тепловом нагреве радиаторных батарей, расположенных в начале и конце отопительной линии. Поэтому однотрубная разводка применяется для обогрева комнат площадью не более 40 м2. Вертикальную однотрубную схему целесообразно применять в домах невысокой этажности.
  • Двухтрубная система отопления. В этом случае к каждому радиатору одновременно подключается две трубы: для подвода горячей воды и обратного отвода остывшего теплоносителя. Прокладка трубопроводов выполняется параллельными линиями на небольшом расстоянии друг от друга.

На заметку: Двухтрубная разводка позволяет в индивидуальном порядке регулировать температуру в каждом помещении без ущерба для остальных комнат.

Лучевая разводка отопления

Лучевая или коллекторная обогревательная сеть предусматривает подключение каждого радиатора непосредственно к тепловому источнику (коллектору). Данная схема подключения упрощает замену вышедшего из строя нагревательного прибора без остановки всей отопительной системы.

Иногда коллектор называют термином «гребенка», хотя это название чаще встречается в описании технологического процесса нагрева воды на промышленных предприятиях и котельных. Распределительный коллектор по своим габаритам занимает немало места и для его маскировки в частных домах используют небольшой шкаф или встроенную нишу с дверцей.

Схема «Ленинградка»

В частных домах небольшой площади чаще всего применяется однотрубная схема прокладки трубопровода. Данная модель отличается простотой монтажа и требует меньших затрат по сравнению с другими схемами прокладки трубопроводов.

Однако в случае поломки одного из радиаторов приходится останавливать работу обогревательной линии, сливать воду со всего крыла магистрали и лишь после этого устранять поломку.

Чтобы нивелировать этот недостаток и не оставлять в зимнюю стужу дом без обогрева, применяется однотрубная монтажная схема под названием «Ленинградка». В этом случае предусматривается установка отопительных радиаторов разной мощности и применение обводных байпасов. Трубная обводка параллельно соединяет входные и выходные отверстия радиаторов и в случае выхода из строя одного из отопительных элементов, его легко отключить и заменить.

Схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя

Водяная система отопления частного дома работает в цикличном режиме по доставке горячей воды к радиатору отопления и перемещению остывшего теплоносителя обратно в котел для последующего нагрева. В современных условиях для частных домов практикуется устройство принудительной схемы циркуляции теплоносителя.

Главные достоинства данной схемы:

Главный недостаток

  • Зависимость системы от электричества.

В идеале домашняя греющая сеть должна выполняться двумя контурами для обогрева жилых помещений и обеспечения потребностей в горячей воде.

Пример расчета необходимой мощности

При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.

Читайте также:  Индукционная печь своими руками из сварочного инвертора

Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.

Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:

  • обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
  • обеспечение отопительной системы не более 30%.

Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м2 земли называется инсоляцией.

Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.

Пример расчета:

Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная – 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928м2

КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86кВт*ч

Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.

С всеми видами альтернативных источников энергии и способами их использования вы сможете ознакомиться в представленной статье.

Основные производители

Солнечные водонагреватели нашли широкое практическое применение во многих европейских странах, КНР, Турции, США, Израиле, Саудовской Аравии. Производство этой продукции в мире устойчиво растёт и вместе со спросом увеличивается число компаний в этом сегменте.

Давайте рассмотрим некоторые крупные фирмы, занимающиеся выпуском водонагревателей от солнечной энергии. Итак, топ-производителей на мировом рынке:

  • Итальянская фирма выпускает коллектора вакуумного типа KAIROS VT. Имеются модификации с 15 или 20 трубками;
  • Немецкий производитель предлагает три модели SKR21, SKR12, SKR6;
  • Ещё одна немецкая фирма, выпускающая модели с 6 или 12 трубками. Причём их можно объединять в блоки для увеличения мощности системы;
  • Sunrain Solar Energy. Это китайский производитель, который занимается выпуском солнечных водонагревателей;
  • И ещё одна немецкая фирма, которая предлагает два водонагревателя под марками Vitosol 200 и 300. Эти модели различаются конструкцией узла нагрева;
  • Итальянский производитель, выпускающий модель Ecotube.
Основные производители

Водонагреватель KAIROS VT

Здесь стоит сказать, что продукция этих фирм относится к высшему классу и обеспечивается гарантией, но по деньгам её позволить сможет не каждый. Поэтому большую часть спроса на рынке закрывают малоизвестные производители.

Что еще можно сделать

Даже после того, как все щели закрыли, можно сделать еще кое-что.

Установить термостаты. Это приборы, которые подключаются к радиаторам отопления и регулируют подачу теплоносителя в зависимости от температуры в комнате. Для этого на термостате есть датчик температуры помещения и регулировка желаемой температуры. Вы сможете установить в разных помещениях разную температуру и сэкономить на отоплении.

Пока комната холодная, термостат открывает подачу теплоносителя. Чем холоднее, тем интенсивнее к радиатору подается тепло и тем быстрее он нагревает помещение. По мере нагрева термостат снижает интенсивность. Когда комната нагреется до установленной температуры, термостат перекроет подачу теплоносителя или снизит ее до минимума — так не придется платить лишнего за отопление.

При установке термостатов есть одна тонкость. Если установить термостаты на все радиаторы в доме, тогда в какой-то момент в теплое время года все термостаты могут перекрыть подачу тепла в радиаторы, то есть циркуляция тепла во всем доме остановится. При этом, если насос постоянно перекачивает теплоноситель от котла, он через некоторое время выйдет из строя. Чтобы не допустить ситуации, когда насос не может перекачивать тепло, минимум на один радиатор термостат не устанавливают. На этом радиаторе мощность устанавливают на максимум и не выключают. Тогда даже если все термостаты в теплое время перекроют подачу теплоносителя, насос сможет прокачивать тепло через оставшийся открытый радиатор.

Перевести окна в зимний режим. Фурнитура современных пластиковых окон позволяет не только отрегулировать створку окна по горизонтали и вертикали, но и настроить плотность примыкания окна к раме. В зимнем режиме окно прилегает к раме плотнее, а в летнем режиме остается небольшой зазор.

Режим окна меняют, чтобы дать уплотнителю и фурнитуре «отдохнуть». В зимнем режиме он сжимается плотнее, обеспечивая лучшую герметичность и защищая от мороза. Поэтому с наступлением весны окна переводят в летний режим, уменьшая степень прижима створки к раме — так уплотнитель дольше сохранит свои изоляционные свойства, а фурнитура не износится из-за повышенной нагрузки. А перед наступлением морозов — обратно в зимний, чтобы внутри дома было теплее.

Если не перевести окна в зимний режим, то зимой будет холодно, а если после зимы не перевести в летний, уплотнитель быстрее износится и окна будут хуже удерживать тепло.