Отопление частного дома солнечными батареями: особенности монтажа

Отопление частного дома солнечными батареями Альтернативное отопление

Применение солнечной энергии для индивидуального отопления дома – дело достаточно экзотичное и не всегда целесообразное. Но в южных районах, богатых солнцем, такой способ обогрева дома можно применять. Тем более, что данный вид энергии относится к возобновляемым и является наиболее экологически чистым. Одновременно отопление от солнечных батарей сможет стать существенным источником экономии энергоресурсов и финансов.

Отопление частного дома солнечными батареями

В чем эффективность солнечных батарей

Энергию ультрафиолетового излучения люди научились использовать давно. Но только с изобретением солнечных коллекторов – устройств, позволяющих выполнять этот процесс с удовлетворительной эффективностью, – солнечная энергия стала повсеместно применяться не только для подзарядки калькуляторов, но и для более серьезных целей.

В наших климатических условиях наиболее оптимальным вариантом представляется установка вакуумных солнечных батарей, которые:

  • допускают непрерывный режим работы (могут действовать даже в холодную пору года);
  • имеют длительный (до 20 лет) гарантированный рабочий ресурс.

Учитывая реальный геометрический район размещения солнечных батарей для отопления дома, целесообразно использовать их не как основной источник поступления тепла, а в качестве дополнения к уже функционирующему отопительному котлу. Это позволяет снизить его энергопотребление на 40-50%. Электрический котел, ввиду более совершенной системы своего управления, в этом смысле получит преимущество.

Как действуют батареи для солнечного отопления дома

Солнечная батарея для отопления дома работает так. В корпусе устройства размещена система двойных вакуумных трубок:

  • внешняя трубка из ударопрочного стекла – прозрачна;
  • внутренняя трубка имеет покрытие на основе соединений алюминия и серы, которое активно поглощает солнечные лучи.

Схема расположения солнечных панелей

Воздух из внутренней трубки откачан, поэтому наличие вакуума позволяет избавиться от непроизводительных потерь при теплопередаче. Энергия, накапливаемая адсорбирующим покрытием, передается медной трубке, расположенной коаксиально стенкам внутренней трубки. В медной трубке содержится легко закипающая жидкость, которая при повышении своей температуры отдает образующееся тепло в отопительную систему дома.

Эксплуатационные характеристики вакуумной солнечной батареи:

  1. Эффективность поглощения лучей Солнца – 96%.
  2. Длина одной секции, мм – до 1800.
  3. Температура теплоизлучающей трубки, °С – до 320.
  4. Теплопотери, Вт/м2°С, не более – 0,55.
  5. Наибольшее рабочее давление, МПа – до 0,8.

Для повышения эффективности своей работы батареи устанавливаются в специальные панели, собираемые из нескольких коллекторов. В итоге суммарная мощность таких систем отопления дома может оказаться весьма значительной. Все остальные элементы системы солнечного отопления – такие же, как и для обычной системы индивидуального отопления. Потребуется циркуляционный насос, накопительный бак для горячей воды, а также комплект контрольно-регулирующей аппаратуры.

Как выбирать требуемую мощность солнечного отопления дома

Предварительно рассчитываются потребности в энергоносителях. Считается, что среднестатистическая семья потребляет до 500 кВт в месяц. Если в доме обустроена система теплых полов, то расчетный показатель удельного энергопотребления составляет до 10 м2 площади пола на 1 м2 площади солнечной батареи.

Габариты батарей определяются с учетом скатности крыши и площади ее покрытия. Для установки батарей отопления рекомендуется использовать прежде всего южные скаты крыши, не затеняемые близкорастущими деревьями и другими постройками. Особое внимание уделяется ударопрочности: радиатор должен выдерживать удары града, для чего стеклянная панель выполняется достаточно большой толщины – до 25 мм.

Схема солнечной вакуумной системы отопления коттеджа

Экономическую эффективность и целесообразность установки отопления от солнечных батарей подсчитать несложно. Принимая среднюю площадь крыши не менее 40-50 м2, при количестве солнечных дней в месяце не менее 20, максимальная мощность солнечной батареи для отопления дома составит около 500 кВт – именно такой величины, которая требуется.

Поскольку угол ската крыши будет определять эффективность падения солнечных лучей на воспринимающую панель батареи, то он должен находиться в пределах 30-45°. Принципиально возможна установка таких батарей и на плоских скатах, однако при этом возникнут ряд трудностей:

  1. Ухудшится аэродинамика продувания крыши ветром, поскольку все элементы коллекторов придется закреплять под тем же оптимальным углом 30-45°.
  2. Возникнут проблемы с обдуваемостью коллекторов и необходимостью очистки образующихся застойных зон зимой при наличии на крыше снежного покрова.
  3. При наличии вентиляционных каналов придется монтировать систему солнечного отопления в промежутках между ними, что не всегда совпадает с наиболее целесообразными местами для установки отопления от солнечных батарей.

Вопрос обустройства системы солнечного отопления должен решаться уже на стадии строительства дома. Например, суммарный вес панелей коллекторов должен быть учтен при возведении подстропильных конструкций: их недостаточная жесткость может стать причиной как обрушения панелей, так и их самопроизвольного прогиба под собственным весом. В результате солнечные лучи попадают под иным углом, и фактическая выработка тепловой энергии уменьшится.

Монтаж системы солнечного отопления дома

Схема подключения солнечных батарей

Процесс монтажа подразделяется на следующие этапы:

  1. Сборка корпуса солнечного коллектора (его лучше выполнять на земле, в более удобных условиях).
  2. Установка рамы на крыше дома.
  3. Подъем и установка на крышу дома накопительного бака для воды.
  4. Подвод воды и заполнение бака водой.
  5. Монтаж вакуумных коллекторов блока и подключение их к системе.
  6. Установка контрольно-регулирующей аппаратуры.
  7. Запуск и испытание системы солнечного отопления дома.

Во время выполнения работ обращают внимание на следующие мелочи, способные улучшить качество монтажа, а следовательно, и надежность функционирования системы солнечного отопления:

  1. Учитывается не только качество прикрепления батарей к крыше, но коррозиеустойчивость крепежа солнечного коллектора. Болты, саморезы, шурупы и пр. соединительные элементы либо приобретаются с цинковым покрытием, либо после окончания монтажных работ смазываются солидолом.
  2. При выборе материала для водопроводных труб ориентируются на показатели его морозоустойчивости (таким образом, полипропиленовые трубы получают преимущество перед стальными). Диаметр труб должен соответствовать диаметру входного водопровода, поскольку в этом случае снижается суммарное гидросопротивление трубопроводов.

Сам монтаж батарей солнечного отопления дома производится в строгом соответствии с инструкцией предприятия-изготовителя.

Оцените статью
Добавить комментарий