Система солнечного отопления частного дома своими руками

Содержание

Жителям частных домов приходится нести большие расходы на отопление. Однако современные технологии помогают их существенно сократить. Одной из альтернатив является солнечное отопление. Существуют установки, которые подходят не только для теплых регионов страны, но и для средней полосы. Основная часть затрат при этом приходится на покупку оборудования, а вот энергию можно получить совершенно бесплатно.

Использование энергии

Солнечные системы, в отличие от классических, совершенно экологичны. Они работают бесшумно и не занимают много места на участке. Технологии, основанные на солнечном тепле, становятся все более доступными и регулярно совершенствуются. Отапливать дом таким образом можно благодаря использованию солнечных коллекторов и батарей.

Подобные системы можно создать самостоятельно. Для этого потребуется:

грамотно подобрать место для установки;
рассчитать площадь оборудования;
вычислить его мощность.

Обустроенное солнечное отопление частного дома своими руками окупается в среднем за три года при условии постоянной эксплуатации. Если сделать все правильно, срок службы установки может составить 25 лет и больше. Кроме затрат на оборудование потребуется регулярно тратиться на управляющую электронику, амортизацию оборудования и работу циркуляционных насосов.

Преимущества и недостатки

Такой вид энергии имеет свои особенности, которые следует учитывать. Чтобы обустроить обогрев дома солнцем, нужно различать устройства, преобразующие солнечную энергию. В их числе:

1.
Батареи. Они помогают вырабатываться электрическому току, который может применяться для обеспечения работы не только отопительных систем, но и другого электрического оборудования.
2. Коллекторы. С их помощью теплоноситель в виде жидкости нагревается. Затем их подключают непосредственно к системе отопления. Также они способны выступать в роли водонагревателя.

Многие специалисты считают, что даже при установке оборудования для отопления с помощью солнца не стоит полностью отказываться от классической системы. Наиболее подходящий вариант — это система комбинированного типа. Если солнечной энергии будет хватать, то вторая система отопления может быть приостановлена на время. Она может потребоваться зимой, когда естественного источника может быть недостаточно, однако в любом случае можно сэкономить.

В числе преимуществ применения естественной энергии можно отметить:

безопасность и экологичность;
снижение расходов на отопление;
независимость от экономических реалий.

Но существует и ряд минусов. В частности, поступающее тепло зависит от региона проживания и погодных условий. Также потребуются крупные финансовые вложения для запуска систем, кроме этого, они нуждаются в регулярном обслуживании, что тоже не является бесплатным. Если был установлен жидкостный коллектор, который при низких температурах работать не может, тогда перед зимой жидкость нужно сливать.

Коллекторы для частных домов

Коллекторы в основном используются в теплое время года. Однако даже зимой такие установки могут быть полезны, поскольку они успешно заменяют бойлер и позволяют сэкономить на горячей воде. В холодное время года нагретый теплоноситель на участках можно применять в теплых полях, затем остатки тепла могут быть отправлены в геотермальный контур, что сократит мощность насоса.

Если нужно создать систему отопления от солнца своими руками, следует просчитать мощность коллектора. Если он будет предназначаться для бытовых нужд, то нужно учитывать следующее:

на один квадратный метр прибора приходится преимущественно 900 Вт;
для увеличения температуры воды требуется 1,16 Вт;
с учетом теплопотерь оборудования один квадратный метр может нагреть в течение часа до 10 литров жидкости.

Когда опыта в создании подобных конструкций нет, рекомендуется попробовать для начала сделать небольшой прибор для горячей воды. Если эксперимент будет успешным, то можно будет перейти к следующему шагу — обустройству полноценного солнечного отопления своими руками.

Наиболее простой коллектор изготавливается на основе металлических труб. Он является плоским. Для его сооружения нужно подготовить следующие инструменты:

поликарбонат или закаленное стекло;
аппарат для сварки;
доски из дерева;
стальной лист;
трубы на основе меди или нержавейки;
негорючий утеплитель;
матовая черная краска, устойчивая к воздействию высоких температур.

Чтобы конструкция полноценно работала, ее нужно правильно собрать. Алгоритм действий для этого применяется следующий:

1.
Две горизонтальные трубы с большим диаметром сваривают в решетку. По ним будет подаваться теплоноситель, а между ними будут находиться две вертикальные трубы меньшего размера. Внутри них теплоноситель при нагреве будет циркулировать.
2. По размеру сваренной решетки собирается дощатая рама.
3. Трубы нужно приварить к стальному листу, который будет адсорбировать солнечную энергию. Прилегание должно быть максимально плотным. Все следует покрасить в черный матовый цвет.
4. На лист вместе с трубами накладывают рамы, причем трубы должны располагаться с внутренней стороны. Для выхода и входа труб нужно просверлить отверстия. Затем накладывается утеплитель. Если в его качестве применяют гигроскопичный материал, нужна гидроизоляция, чтобы утеплитель не намокал.
5. Стыки заполняют герметиком, а утеплитель фиксируется с помощью листа ОСБ.
6. Со стороны адсорбера укладывают поликарбонат или стекло с учетом небольшого воздушного зазора. Это предотвратит остывание стального листа.
7. Стекло можно зафиксировать оконными деревянными штапиками.

Чтобы коллектор полноценно работал, нужно подготовить накопительный бак, в который по спирали укладывается теплообменник, соединенный с коллектором. Для бака можно использовать бочку из пластика с наружным утеплением. Вход нагретой воды размещается сверху, а холодная должна выходить снизу.

Бак и коллектор нужно разместить правильно по отношению друг к другу. Для обеспечения естественной циркуляции жидкости бак необходимо установить выше коллектора, а трубы должны располагаться под постоянным наклоном. Если коллектор установлен на крыше, тогда к системе подключают насос для обеспечения движения воды.

Правила выбора оборудования

Независимо от того, самодельный используется солнечный коллектор или заводской, его нужно выбирать с учётом региона. Если речь идет о юге страны, где много солнечных дней, а зимы довольно мягкие, то лучше выбирать устройство плоского типа, которое в таких условиях показывает максимальную продуктивность.

Если зимы более суровые, а летом не настолько жарко, то желательно брать трубчатое оборудование. Лучше всего подойдет система, оснащенная Heat-pipe. Обогрев с ее помощью осуществляется даже по ночам и в пасмурную погоду, она собирает по максимуму солнечное излучение. Такой коллектор устойчив к низким температурам, однако их диапазон нужно уточнять, но все зависит от того, какое вещество находится в тепловом канале.

При проведении расчетов системы могут быть единственными, но в большинстве случаев потребители их используют для минимизации затрат при основном источнике. Другим дополнительным источником отопления может выступать коллектор воздушного типа. Его тоже можно сделать своими руками и применять для обогрева небольших помещений типа гаража или маленькой кухни.

Принцип работы солнечных батарей

Батареи выступают в роли фотогенераторов электрической энергии. Свет солнца образует постоянный ток и оказывает влияние на полупроводниковые элементы. В элементах солнечных батарей появляется напряжение, которое подается на объекты. Энергия накапливается с помощью специального аккумулятора, ее можно будет применять в пасмурные дни.

Частный дом отапливать с помощью солнечных батарей лучше всего, установив их на крыше помещения с южной стороны. Угол крыши при этом должен быть равен 30 градусам и больше. Следует учитывать и наличие рядом деревьев или других сооружений, которые способны создавать помехи.

Поток лучей должен идти из расчета 1000 кВт в час на квадратный метр за год. При таком расчете полученная энергия будет равна применению газа в количестве 100 л. Если батарея мощная и имеет площадь порядка 4 квадратных метров, то этого будет достаточно для обеспечения горячей водой семьи из трех человек. Оборудование включает в себя:

верхнюю прозрачную панель из пластмассы или стекла, внутри которой циркулирует воздух или вода;
зачерненную поверхность на основе металла для поглощения теплоэнергии;
водяной бак или накопительный резервуар, в который поступает газ или жидкость.

Отопительная система для частного дома, работающая на солнечной энергии, включает в себя преобразователь тока, датчик регулировки уровня зарядки и разрядки, аккумулятор и систему отбора мощности.

Поскольку батареи в основном используются для получения электричества, их лучше устанавливать в тех местах, где стоят электрические обогреватели, теплые полы или отопительные системы. Если солнечное оборудование имеет высокую мощность, то его можно дополнительно использовать для обеспечения семьи горячей водой.

Несмотря на широкое распространение в западных странах систем для отопления, работающих на энергии Солнца, в России и государствах бывшего СССР они не особо популярны. Многие сомневаются в целесообразности установки такого оборудования, поскольку полагают, что оно очень дорогое и вряд ли сможет окупиться. Естественно, что разумное зерно в таких суждениях присутствует, ведь стоимость оборудования действительно высокая. Но если есть желание попробовать, можно обойтись без существенных затрат.

Для начала можно попробовать поставить своими руками небольшую установку для нагрева воды с помощью солнечной энергии. Она не потребует высоких затрат. Затем можно будет посмотреть на свои возможности. Некоторые эксперты полагают, что в скором времени такие технологии станут более востребованы, поскольку срок их окупаемости существенно сократится.