Система отопления частного дома на солнечных панелях и батареях

Особенности установки.

Отопление от солнечных батарей в значительной мере зависит от правильности их установки. Предлагаем несколько советов, которые помогут обеспечить получение максимальной электроэнергии:

• необходимо проверить прочность поверхности, на которую планируется монтировать солнечные батареи;
• должна быть выполнена правильная их ориентация относительно солнца;
• необходимо установить правильный угол наклона;
• проверить, чтобы их не затеняли другие предметы.

Экран на батарею отопления своими руками. — здесь больше полезной информации.

Солнечные батареи для отопления дома рекомендуется монтировать на южном склоне крыши. В идеальном варианте их наклон желательно обеспечить в соответствии с географической широтой местности. Поверхность панелей в таком положение будет получать под прямым углом максимальный поток света. Тень от деревьев, соседних сооружений, от антенны. Ведь даже небольшой затененный участок будет значительно снижать эффективность выработки электроэнергии.

Определившись с участком монтажа солнечных панелей, необходимо проверить прочность кровельной конструкции. Если возникнут сомнения, тогда лучше усилить ее.

Вас заинтересует эта статья — Как выбрать электрокотел для отопления?

Во время эксплуатации производители рекомендуют производить периодическую очистку поверхности солнечных батарей от пыли, грязи, снега зимой. Так как это существенно влияет на их производительность.

Установка солнечных батарей, видео:

Правила установки солнечных панелей.

Производители солнечных батарей в основном поставляют в комплекте все необходимые элементы крепления для любого варианта монтажа. Поэтому установку панелей можно выполнить своими руками. Учитывая конструктивные особенности кровельной поверхности, существует несколько способов монтажа:

• наклонный – при любом угле наклона ската;
• горизонтальный – если плоская крыша;
• свободностоящий – располагают их на опорных специальных конструкциях;
• интегрированный – солнечные панели являются элементами конструкции здания.

При установке солнечных батарей на плоскую крышу необходимо обеспечить зазор между ними и поверхностью кровли. Это исключит нагрев светоприемных элементов и существенное снижение их производительности. На темных крышах желательно проложить светлое покрытие. Это обеспечит хорошее дополнительное рассеивание светового потока и будет препятствовать перегреву панелей. При установке батарей в несколько рядов между ними должно быть расстояние, составляющее 1,7 от высоты панелей.

Несмотря на простоту установки для ее выполнения желательно обратиться к специалистам

В этом случае вы получите качественный монтаж по всем правилам и главное – гарантийное сервисное обслуживание и ремонт на весь период эксплуатации, что немаловажно при высокой стоимости солнечных батарей

Размеры панелей

Ошибка №11
Чем больше, тем мощнее, а значит лучше.

Например, попадаются экземпляры на 12В, где в одном корпусе собрано не 36 элементов, как в стандартном варианте, а сразу 72шт. Две цепочки по 36шт включенных параллельно.

Однако во-первых, при монтаже больших размеров высока вероятность повреждения панелей.

А дальше монтажной коробки они не ремонтопригодны.

Кстати, по поводу этой коробки. В последних моделях она как правило залита компаундом и доступа к контактам и диодам вы не имеете.

Ошибка №12
В старых моделях она “пустая”.

Некоторые этим пользовались и переподключали контакты самостоятельно, делая из 12 вольтовой панельки 24-х вольтовую.

Устройство и принцип работы

Солнечное отопление частного дома — инновационная технология, о которой пока еще не все имеют четкое представление. Между тем, все возможности для установки и использования соответствующих комплексов имеются практически у любого домовладельца. Необходимость финансовых вложений существует только для приобретения аппаратуры или оборудования, все остальное он получит бесплатно.

Существует два варианта организации солнечного отопления:

1. Солнечные батареи;
2. Солнечные коллекторы.

Использование солнечных батарей — более затратный метод, требующий присутствия большого количества оборудования. Используются фотоэлектрические элементы, расположенные на открытой площадке под нужным углом для максимально перпендикулярного падения солнечных лучей. Они вырабатывают электрический ток, который накапливается в аккумуляторных батареях, преобразуется в переменный ток со стандартными параметрами, после чего направляется на отопительные приборы.

Отопление от солнечных батарей в частном доме дает массу дополнительных возможностей. Такой способ имеет значительное преимущество —электрический ток, который вырабатывают солнечные батареи, можно использовать не только на обогрев дома, но и на питание любых приборов, на освещение или иные надобности.

Солнечные коллекторы действуют по другому принципу. Они не вырабатывают, а получают от Солнца тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель в емкостях или трубках. В принципе, коллектором можно считать любую емкость с водой, выставленную на солнце, но имеются специальные конструкции, способные продемонстрировать наибольшую эффективность. Такой вариант системы значительно проще, дешевле и доступен для самостоятельного изготовления.

Полученное тепло сразу реализуется в повышении температуры теплоносителя, который аккумулируется в накопительной емкости, откуда распределяется по отопительным контурам дома. Оптимальным способом обогрева является использование низкотемпературных систем, таких как теплый пол. Они не нуждаются в сильном нагреве, что соответствует возможностям солнечных коллекторов. В ночное время расходуется теплоноситель, нагретый за день.

Воздушный коллектор

Эта установка может быть использована для воздушного отопления дома. Конструктивно она очень напоминает описанный выше пластиковый коллектор, но циркулирует и нагревается в нем воздух. Такие устройства навешиваются на стены. Действовать они могут двумя способами: если воздушный гелионагреватель герметичен, воздух забирается из помещения, нагревается и возвращается в то же помещение.

Воздушный коллектор устанавливается на южной стене

Есть другой вариант. В нем обогрев совмещен с вентиляцией. В наружном корпусе воздушного коллектора имеются отверстия. Через них внутрь конструкции поступает холодный воздух. Проходя через лабиринт, от солнечных лучей он нагревается, а затем подогретым попадает в помещение.

Такое отопление дома будет более-менее эффективным, если установка будет занимать всю южную стену, и при этом тени на этой стене не будет.

4 Установка системы

При выборе отопительной системы рекомендуется тщательно изучить ее особенности и возможности. Но сначала нужно рассчитать общую площадь дома и необходимое количество тепла, которое потребуется для его обогрева. Кроме этого, необходимо определиться с местоположением устройства. Но для этого лучше всего обратиться к специалистам, поскольку даже незначительное отклонение может заметно повлиять на ее эффективность. При выборе места нужно учитывать следующие нюансы:

• конструкцию, которая обеспечивает солнечное отопление, необходимо расположить на южной стороне, так как именно там сосредотачивается наибольшее количество тепла;
• крыша не должна быть в горизонтальном положении, а иметь небольшой уклон (примерно 45 градусов);
• само устройство довольно габаритное и тяжелое, поэтому ему требуется прочная стропильная система;
• деревья и здания, которые расположены вблизи коллекторов, не должны образовывать тень или закрывать солнце.

Правильная установка значительно увеличивает эксплуатационный срок солнечных батарей. Система в таком случае прослужит около 25—30 лет и окупит себя уже на третий год использования, обеспечив владельцу дома независимость от коммунальных служб.

Лучше всего выбрать для системы место, которое максимально освещается на протяжении всего дня. Если дом находится в плохом состоянии и на его крыше нельзя закрепить коллекторы, то можно выбрать другое здание.

Что касается накопителя, то его можно расположить в подвале или на чердаке. Таких элементов может быть несколько, тогда они будут более компактны, а значит, и места занимать станут гораздо меньше.

Приобретение солнечных батарей хоть и затратное мероприятие, но вполне оправданное. Ведь получаемая энергия бесплатная, а ее источник неиссякаем.

Установка солнечных батарей

Наилучшим местом для установки солнечных батарей для дома является южный скат крыши.

В «солнечном» доме она обычно является асимметричной (по площади южный скат значительно превосходит северный) или даже односкатной.

Расчет солнечных батарей для дома — важный этап перед их монтажом.

Особое внимание следует уделить расчету крепежной рамы и кронштейнов, в котором должны быть учтены возможные ветровые и снеговые нагрузки. Эту часть работ лучше доверить инженерам проектной организации, имеющей хорошую репутацию

Эффективность гелиоколлекторов и фотоэлементов достигает максимальных значений в том случае, если солнечные лучи оставляют их поверхностью прямой угол. Поэтому весьма желательно предусмотреть возможность изменения угла наклона опорных конструкций с установленными на них солнечными батареями относительно горизонта. Никаких особых механизмов устанавливать не нужно: поворот батарей можно осуществлять вручную, благо делать это придется несколько раз за год.

Желательно, чтобы крыша, на которую монтируются фотоэлементы, имела светлый тон. Между ее поверхностью и батареями должен оставаться зазор. Соблюдение этих правил исключает перегрев фотоэлектрических элементов, вследствие которого их мощность существенно падает. Следует, правда, отметить, что указанные требования не относятся к панелям из аморфного кремния, которые отличаются «нетрадиционным» поведением: при охлаждении их производительность падает, а при нагреве — возрастает.

Типы установок для получения энергии от Солнца

В зависимости от способа получения энергии и ее использования, устройства для получения энергии от Солнца можно разделить на три типа:

• Батареи с фотоэлектрическими преобразователями – энергию Солнца непосредственно преобразуют в электричество.
• Солнечные коллекторы, способные преобразовывать солнечный свет в тепловую энергию и в дальнейшем использовать ее для различных нужд. Имеют высокий КПД.
• Гелиоэлектростанции, вырабатывающие энергию в больших количествах. Основной элемент в этих установках – вогнутые зеркала из алюминия или стекла, собирающие солнечные лучи, которые затем распределяются для нагрева воды.

Для устройства системы отопления в частных домах чаще всего используются солнечные батареи на фотоэлементах.

Устройство, виды и основные характеристики солнечных батарей

Обычно солнечные батареи состоят из нескольких частей:

• устройство для отбора мощности;
• преобразователь энергии;
• аккумуляторные батареи;
• преобразователь тока;
• регулятор зарядки устройства.

Энергию, которую батарея получает в течение дня, можно использовать напрямую или накапливать в аккумуляторах для работы в ночное время или в пасмурную погоду.

Сфера применения таких установок зависит от мощности, которую они способны вырабатывать. В зависимости от этого, можно выделить батареи:

• низкой мощности, способные обеспечить работу телевизора, телефона, калькулятора или нескольких лампочек;
• универсальные, обычно это переносные устройства, питающие технику за пределами дома;
• большой мощности, позволяющей обеспечить весь дом теплом и энергией.

Также солнечные батареи классифицируют по тому, как организованы в элементах атомы кремния:

• батареи монокристаллические – основаны на фотоэлектрическом действии; они компактны, но не могут производить энергию в пасмурную погоду; имеют КПД около 15%;
• батареи тонкопленочные – способны поглощать рассеянные лучи солнца, поэтому их можно устанавливать на стены зданий; самые простые и доступные, но занимают большую площадь поверхности и обладают малым КПД – 5%;
• батареи поликристаллические – основой для них служит особый кремниевый расплав; КПД около 10%.

 Условия эксплуатации солнечных батарей

Решив приобрести солнечные батареи для отопления дома, нужно учитывать несколько факторов. Прежде всего, их эффективность напрямую будет зависеть от количества ясных, солнечных дней в году, особенно зимой. Перед установкой солнечной системы отопления нужно провести качественное утепление дома с использованием современных материалов.

Оптимальным будет интегрирование солнечных батарей в другую, уже существующую, систему отопления: электрическую, газовую или с другим видом топлива. Это позволит увеличить эффективность и той, и другой системы.

Основные производители солнечных батарей

На рынке фотоэлектрических панелей признанным лидером является японская компания Sharp Solar, чья доля в мировом производстве составляет 24%. Изделия этой компании славятся своим качеством, долговечностью и высоким КПД.

В числе других известнейших производителей солнечных батарей можно назвать компании: Yingli Green Energy (Китай), Canadian Solar (Канада), Trina Solar Limited (Китай), First Solar (США), Suntech Power Holdings Co, Ltd. (Китай).

В России производством солнечных батарей занимаются предприятия: ООО «Гелиос-Ресурс» (Мытищи), «Телеком-СТВ» (Зеленоград), ОАО «НПП «Квант» (Москва), ООО «Хевел» (Новочебоксарск) и др.

Гелиоэнергетика имеет большое будущее. Сегодня эта отрасль в нашей стране развита достаточно слабо из-за высокой стоимости солнечных батарей. Но будущее именно за ними – безопасными, экологически чистыми, безотходными, полностью автоматизированными системами, превращающими энергию Солнца в электричество, которое обогревает наши дома.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Самым главным показателем солнечного коллектора является КПД. Полезная производительность разных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы значительно дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать эффективность применения разных систем в зависимости от разницы температуры

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров показывающих эффективность и мощность прибора. Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

Для солнечных коллекторов есть несколько важных характеристики:

• коэффициент адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
• коэффициент эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
• общая и апертурная площадь;
• КПД.

Апертурная площадь – это рабочая площадь солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Что могут предложить современные технологии

В среднем 1 м2 поверхности земли получает 161 Вт солнечной энергии в час. Разумеется, на экваторе этот показатель будет во много раз выше чем в Заполярье. Кроме того, плотность солнечного излучения зависит от времени года. В Московской области интенсивность солнечного излучения в декабре-январе отличается от мая-июля более чем в пять раз. Однако современные системы настолько эффективны, что способны работать практически всюду на земле.

Современные гелиосистемы способны эффективно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С 

Задача использования энергии солнечной радиации с максимальным КПД решается двумя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные фотоэлектрические батареи.

Солнечные батареи вначале преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, затем передают через специальную систему потребителям, например электрокотлу.

Тепловые коллекторы нагреваясь под действием солнечных лучей нагревают теплоноситель систем отопления и горячего водоснабжения.

Тепловые коллекторы бывают нескольких видов, в числе которых открытые и закрытые системы, плоские и сферические конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и многие другие варианты.

Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов используется для нагревания горячей воды или теплоносителя системы отопления.

Несмотря на явный прогресс в разработке решений по собиранию, аккумулированию и использованию солнечной энергии, существуют достоинства и недостатки.

Эффективность солнечного отопления в наших широтах довольно низка, что объясняется недостаточным количеством солнечных дней для регулярной работы системы

Плюсы и минусы от использования энергии солнца

Самым очевидным плюсом использования энергии солнца является ее общедоступность. На самом деле даже в самую хмурую и облачную погоду солнечная энергия может быть собрана и использована.

Второй плюс — это нулевые выбросы. По сути, это самый экологически чистый и естественный вид энергии. Солнечные батареи и коллекторы не производят шума. В большинстве случаев устанавливаются на крышах зданий, не занимая полезную площадь загородного участка.

Недостатки, связанные с использованием энергии солнца, заключаются в непостоянстве освещенности. В темное время суток становится нечего собирать, ситуация усугубляется тем, что пик отопительного сезона приходится на самые короткие световые дни в году.

Существенный недостаток отопления, основанного на применении солнечных коллекторов, заключается в отсутствии возможности накапливать тепловую энергию. В схему включен только расширительный бак

Необходимо следить за оптической чистотой панелей, незначительное загрязнение резко снижает КПД.

Кроме того, нельзя сказать, что эксплуатация системы на солнечной энергии обходится полностью бесплатно, существуют постоянные затраты на амортизацию оборудования, работу циркуляционного насоса и управляющей электроники.

Что они представляют собой

Устройства, подзаряжающиеся от света, изобретены достаточно давно. Солнечные батарейки для зарядки калькуляторов, часов и прочего, мы имели удовольствие наблюдать еще в начале 90-х годов. Однако наши зарубежные друзья научились использовать энергию солнца во благо гораздо раньше.

Поэтому, стоит поучиться на уже пройденном опыте, и усовершенствовать достигнутые результаты. Одним из удачных достижений можно назвать энергию, где используются лучи  солнечные для отопления батареи для дома, в котором мы живем. Всем известно, что отопление стоит недешево, и платить по счетам приходится часто и помногу.

Многие страны, особенно те, где солнце — частый гость на небе, давно перешли на альтернативную систему отопления. То есть – на обогрев жилья с помощью солнечных батарей.

Если вы не хотите зависеть от жилищно-коммунальных контор, если вам важно тепло в доме в любое, удобное для вас время, давайте поговорим подробнее про отопление от солнечных батарей, которое доступно уже многим, и многие это оценили по достоинству

Преимущества

1. Вы живете в тепле столько времени в год, сколько хотите.
2. Вы имеете возможность регулировать температуру в квартире на нужном вам уровне.
3. Вы полностью независимы от коммунальных служб, теперь не придется платить за общее отопление.
4. Вы имеете собственный запас энергии, который можно израсходовать на любые бытовые нужды.
5. Большой срок службы батарей надолго избавит вас от хлопот по их замене или ремонту.

Однако есть небольшие детали, которые не мешает рассмотреть подробнее, прежде чем приобретать и устанавливать автономное энергообеспечение в своем жилье.

Нюансы

Разновидности солнечных батарей

1. Конечно, есть известная всем истина, что чем ближе к экватору – тем больше солнца. Если вы живете в регионе, где количество солнечных дней невелико, батареи будут не слишком эффективны.
2. Достаточно высокая стоимость батарей. К примеру, чтобы снабдить семью достаточным количеством электроэнергии, вам понадобятся солнечные батареи площадью около 15 – 20 м². Учитывая, что 1 м² дает энергии в среднем 120 Вт, то на семью из трех-четырех человек придется установить достаточно много элементов.
3. Батареи нужно устанавливать на южную сторону крыши. В тех местах, где солнце светит больше всего.
   Площадь крыши должна составлять не менее 40 м2, только в этом случае вы сможете получать достаточное для семьи количество энергии.
4. Для получения энергии около 500 кВт в месяц и полноценной работы системы в вашем регионе должно быть до 20 солнечных дней.
5. Чтобы снабдить себя электричеством и приобрести установку мощностью около 7 квТ, сделать отопление на солнечных батареях, вам придется потратить не менее 200000 рублей на их приобретение и установку.
   Однако это окупится уже в первые годы использования. Мощности такой установки хватает для снабжения отопления дома средней величины.
6. Для эффективной работы установки угол наклона вашей крыши должен быть около 45⁰. Не должно быть больших деревьев и высоких зданий рядом, они будут создавать тень, и мешать работе установки.
7. Система стропил вашего дома должна иметь запас прочности. Батареи имеют определенный вес, который нужно учитывать, чтобы обезопасить кровлю от обрушения.
   Особенно вероятно это в зимнее время, когда на крыше скапливается снег.

Конечно, батареи обходятся недешево, однако они пользуются большой популярностью уже во многих странах. Даже там, где не самый жаркий климат, их охотно используют. Дело в долговечности, и большой эффективности такого рода установок.Они лучше всего работают в летнее время, когда солнечных дней много. Но отопление нужно зимой, поэтому, чтобы система работала, на крыше нужно собрать достаточно большую конструкцию.

Количество элементов и напряжение

Количество элементов в солнечной панели должно быть:

для 12V – не менее 36шт

для 24V – 72шт или 60шт (PERC модули)

Одна “клетка” панели под нагрузкой вырабатывает в среднем 0,45-0,5В.

Ошибка №3
При этом общее напряжение вовсе не равняется 12В или 24В как некоторые думают, оно гораздо больше.

Объясняется это необходимостью компенсировать потери. Во-первых, из-за нагрева.

Ошибка №4
Чем жарче летний денек, тем больше энергии выработают панели.

На самом деле солнечные панели обожают свет, но при этом люто ненавидят жару. На черной крыше в середине июля панели могут нагреваться до +85 градусов.

Ячейки в этом случае уже не будут вырабатывать свои 0,45-0,5В. Потери напряжения могут доходить до 30%.

Наглядный график зависимости:

А вот результаты коротенького эксперимента. Температура панели и ее напряжение до охлаждения и спустя всего пару минут после. Солнце то же самое, просто панельку сверху полили холодной водичкой.

Солнечная панель до охлаждения

Солнечная панель после охлаждения

Не все знают, что технические характеристики, указанные на шильдике, рассчитаны на идеальную температуру в 25С. При отклонении на каждый градус потери изменяются примерно на 0,5%.

Поэтому точку максимальной мощности для солнечной панели 12V рассчитывают при напряжении 18В, а не 12В.

Прибавьте сюда потери в проводах и сопутствующем оборудовании.

Что касается напряжения холостого хода (это когда панель вообще ни к чему не подключена), то его величина превышает 20В (для 12V) и 30В (для 24V) соответственно. Зимой еще больше!

Из-за того, что инверторы очень не любят повышенного напряжения, его подключение напрямую без АКБ и нагрузки является самой частой причиной выхода из строя девайса.

Ошибка №5
Поэтому никогда не отсоединяйте аккумуляторы и не убирайте провода, оставляя панельку подключенной к инвертору без нагрузки.

Солнечные батареи для дома: принцип работы

В России и других странах с холодной зимой многие сомневаются в эффективности работы подобных установок, поскольку много дней в году солнца не бывает, поэтому накопленная за теплое время солнечная энергия при сильных морозах быстро растратится.

Однако подобные установки обладают достаточно большой мощностью, которая составляет от 200 Вт для одного модуля, они способны производить энергию в течение всего светового дня и способны ловить свет даже при осадках или густых облаках. Единственный минус – это снижение мощности в непогоду примерно в два раза. Но, с другой стороны, солнечные батареи обладают способностью накапливать энергию, которая будет отдаваться при недостаточном солнечном свете.

Новое поколение установок на основе аморфного кремния отличается от предыдущего тем, что такие батареи не нужно направлять на солнце, для их нормальной работы будет достаточно и средней области. Но они имеют существенный недостаток – под их размещение нужно выделять большую площадь. И производительность на севере России будет значительно ниже, чем в Крыму или Краснодарском крае. Но при этом в том же Санкт-Петербурге их все равно можно использовать с успехом целый год.

99bb6505f517bf2bc42ed72c803598c1.jpe 4e759665bff08246cc552a491745eeb9.jpe

6793705111331a3c99e99d626ef7d14a.jpe

4e5d67ed86018253260bc43e136410ef.jpe

Принцип работы установок следующий:

• генераторами электричества в солнечных батареях выступают модели, которые ловят солнечную энергию. Они работают на основе фотоэлектрических реакций и вырабатывают ток по принципу эмиссии нагретых тел;
• панели сделаны на основе кремния. Коэффициент полезного действия одной панели составляет примерно 30 процентов при мощности в 300 Вт. А чтобы получить лучший результат, несколько десятков элементов объединены в цепи, благодаря чему установки способны работать при средней облачности;
• чтобы температура в доме площадью в 30 квадратных метров в течение года была комфортной, общая площадь модулей должна быть как минимум 100 квадратных метров, а в самом доме нужно ставить аккумуляторы и распределительное оборудование. Судя по отзывам владельцев частных домов, это одно из труднейших условий для установки солнечных батарей.

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.

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.