Система отопления частного дома на солнечных панелях и батареях

Если у хозяина особняка возникает необходимость в получении автономной энергии, помогут солнечные батареи для частного дома. Системы используют бесплатную энергию, перерабатывая солнечное тепло в электричество. Разберемся в особенностях применения, установки и эксплуатации оборудования, а также видах приборов.

Варианты использования энергии солнца

Солнечные батареи являются инновационным способом получения энергии, но применяются достаточно успешно. Популярны агрегаты в странах Европы, Америки, особенно в южных регионах, где количество солнечных дней велико и с получением достаточного количества не возникает проблем круглый год. В зонах с дефицитом солнечного света батареи применяются как альтернативный источник.

Батареи или коллекторы – посредники между лучами солнца и оборудованием, преобразующим энергию. Панели различаются по назначению, конструктивным особенностям и предназначены для накопления энергии с последующей передачей ее для питания бытовых электроприборов. Батареи представляют собой панели, оснащенные фотоэлементами с одной стороны и фиксаторами с другой.

На заметку! Можно собрать солнечную батарею самостоятельно, воспользовавшись подручными материалами. Однако дело требует предварительных расчетов, потому проще купить готовые системы.

Чтобы повысить эффективность отбора солнечной энергии, солнечные панели для частного дома закрепляют на аэродинамических механизмах в виде систем слежения – это конструкции с поворотными элементами, которые движутся вслед за лучами солнца. Преобразование энергии происходит в системе трубок, расположенных внутри конструкций.

Важно! Следует знать о различиях между солнечными панелями и коллекторами. Панели предназначены для накопления, аккумулирования энергии, а коллекторы используются для отопления.

Достоинства и недостатки солнечных батарей

Специалисты отмечают широкий список преимуществ альтернативной схемы:

1. Экологичность. При работе оборудование не выделяет вредных газов, не требует применения традиционных видов топлива.
2. Автономность. Система обслуживает себя сама и не зависит от источников электрической и другой энергии, только от солнца.
3. Универсальность. Чтобы установить солнечное отопление частного дома, не потребуется получать разрешительные документы. Монтаж может осуществляться на любую удобную поверхность.

К минусам относят малую эффективность при небольшой продолжительности светового дня. Если активность светила снижена, получить достаточно энергии не выйдет, придется применять оборудование в качестве вспомогательного. Также пользователи отмечают высокую цену оборудования.

Совет! Для повышения эффективности приборов, панели необходимо чистить от наледи, мусора. При опускании внешних температур до -0 С приборы придется утеплять.

Ставить панели рекомендуется при большом количестве солнечных дней в году. Если таких дней менее 150, лучше подумать о других источниках получения энергии или приготовиться к длительному периоду окупаемости систем.

Применение солнечной энергии для отопления

Назначение фотоэлементов, накапливающих энергию, это обеспечение строения электричеством. А чтобы соорудить отопление от солнечных батарей в частном доме, необходимо собрать цепь с накопительным баком. В баке вода нагреется до нужной температуры, затем поступит в схему отопления дома. Чтобы разобраться в особенностях применения батарей для обогрева дома, необходимо знать принцип работы и виды оборудования.

Принцип работы и типы приборов

Внешние элементы предназначены для сбора и преобразования лучей. Затем энергия, сконцентрированная в аккумулирующем накопителе, преобразуется в электроэнергию. Малоформатные панели дают не более 100-250 Вт, для системы обогрева потребуется энергии в 2-3 раза больше. Для преобразования постоянного «солнечного» тока в электричество (переменный ток) для питания бытовой техники необходим инвертор. Прибор выступает преобразователем и обеспечивает электричеством котлы для нагрева воды, лампы накаливания, другие приборы.

На заметку! Чтобы сделать дом автономным и получить достаточно электрической энергии для питания лампочек в ночное время, в систему необходимо встраивать аккумуляторы для накопления дневного света.

Различается три типа элементов для гелиосистем:

• Монокристаллические. Это пластины, нарезанные из чистого кремния, выращиваемого в искусственных условиях. Элементы считаются самыми производительными и показывают КПД до 18%. Режим эксплуатации от -5 С до +25 С.
• Поликристаллические. Изготавливаются из пластин, полученных в ходе остывания кремниевого расплава. Технология производства проще, чем у монокристаллических, но и КПД снижен, панели показывают производительность не более 12%.
• Пленочные или аморфные. Изготавливаются с применением технологии испарительной фазы, в процессе которой тонкая пленка кремния оседает на поверхности полимерной гибкой основы. Недорогой вариант изготовления объясняет сниженный КПД всего до 7%.

Для монтажа систем отопления в доме в холодных регионах применяются фотоэлектрические батареи, собираемые из монокристаллических пластин. Но если нужно сэкономить, то аморфные элементы считаются более простыми в монтаже и уходе. К тому же пленочные устройства не требовательны к основанию, стоят намного дешевле остальных.

Эффективность применения фотоэлементов

Разобравшись, как работает солнечная батарея для дома, следует оценить ее эффективность. Чаще всего оборудование интегрируется в имеющуюся систему. Например, в доме уже установлена схема с солнечным генератором, которая работает для обеспечения строения электроэнергией и прогрева теплоносителя для магистрали отопления. Покупать новое оборудование дорого, проще увеличить мощность, прибавив в схему несколько дополнительных преобразователей.

Оптимальный вариант в этом случае – панели кремниевые, производительность которых равна 23-25%. Схема формируется так – к источнику тока подключается отопительный прибор, которому для работы нужна электроэнергия, например, электрокотел с распределительной разводкой. При верной организации подачи электропитания энергии хватит для снабжения ГВС и системы отопления.

На заметку! Дома с автономным обеспечением можно узнать по крыше, выстланной панелями. Иногда площади крыши не хватает, и оборудование размещается на отдельно стоящих конструкциях.

Определить количество требуемой энергии не получится, предварительные расчеты дадут только примерную картину.

Практическое воплощение сталкивается с рядом нюансов, например:

1. Погодные условия. Климатические изменения могут повлиять на количество солнечных дней. Особенно сложно просчитать показатель в северных регионах.
2. Перебои с электричеством. Если центральная подача тока часто прерывается, то накопленная солнечная энергия пойдет на обеспечение именно электричества, на подогрев теплоносителя в этом случае энергии не хватит.
3. Поломки. Любая конструкция может сломаться и панели не исключение. Из строя выходят отдельные элементы, контрактные соединения, защитная поверхность и прочее.

Точно определить, сколько нужно деталей и элементов для обеспечения строения, можно только через 1-2 года. Вполне вероятно, что схему придется дополнить фотоэлементами, аккумуляторами, продумать систему утепления дома, установку альтернативного источника тепла или сократить отапливаемую площадь.

На заметку! В регионах с мягкими зимами можно отключить отопления от гелиосистемы в спальнях, как это практикуется в странах Европы.

Как установить домашнюю электростанцию

Простой и удобный способ – обратиться в компанию, которая занимается реализацией оборудования и установкой систем «под ключ». В этом случае хозяин получит профессиональный расчет элементов, монтаж и гарантию на работы. Но стоят услуги дорого, поэтому домашние мастера предпочитают собирать системы самостоятельно.

Для установки схемы потребуется:

• комплект пленочных или кремниевых модулей;
• аккумуляторная батарея для накапливания энергии;
• контроллер заряда для регулировки процесса зарядки и разрядки аккумулирующих батарей;
• инвертор для преобразования постоянного тока в переменный;
• набор соединяющих кабелей.

Важно! Выбирая аккумуляторы, нужно обращать внимание на марку, емкость, номер партии. Желательно подобрать идентичные детали с возможностью сохранения энергии в течение 3-4 дней.

Срок работы батарей зависит от температурного режима. В холодном воздухе батареи разряжаются быстрее, чем в теплом. При суточном потреблении 2400 Вт/час объем общей емкости батарей должен быть не ниже 1000 А/ч.

Качественные показатели тока, который вырабатывается с помощью синусоидальных инверторов, выше, чем параметры тока из центральной сети. Особенность оборудования в том, то инверторы синхронизируют фазы напряжения, при которых переход 12 В в 220 вольт осуществляется постоянно, без прерывания работы бытовых электроприборов.

Как только система солнечных батарей для дома установлена, к инвертору подключается электрический бак отопления, прогревающий теплоноситель, а затем к баку присоединяется трубопровод для отопления дома.

Способы увеличения производительности системы

Если схема работает исправно, но требуется небольшая доработка, можно своими силами усовершенствовать конструкцию. Чаще всего пользователи сталкиваются с недостатком свободной площади для размещения солнечных панелей.

Вот несколько вариантов решения проблем эффективности солнечной станции с коллекторами или фотоэлементами:

• Поменять ориентацию модулей. Это значит, что все панели устанавливаются на южной стороне, а в летнее время эффективнее разместить элементы на восточной, западной стороне – длительный световой день позволит накопить больше энергии.
• Отрегулировать угол наклона. В техническом паспорте производитель указывает оптимальный угол наклона деталей, например, 45 градусов. Но можно и нужно вносить коррективы, учитывая географическую широту и рельеф местности.
• Правильно подобрать зону монтажа. Чаще всего панели размещаются на крышах, которые являются самыми высокими точками и не затеняются деревьями. Однако есть более приемлемые варианты – поворотные устройства слежения за солнцем. Если расположить элементы перпендикулярно направлению светового луча, система будет работать с большей эффективностью, но на стабильной поверхности такое расположение является кратковременным, тут помогут устройства слежения.

Минус применения устройств в их повышенной стоимости, поэтому прежде чем покупать оборудование, следует просчитать его окупаемость. Чтобы полностью оправдать вложения, необходимо закреплять на поворотных механизмах 8 панелей. При использовании 3-4 модулей затраты тоже со временем окупятся, но только при подключении системы к водяному насосу напрямую, в обход аккумуляторов.

Продумывая, как отопить дом солнечными батареями, хозяину придется сделать немало точных и тщательных расчетов. Цена оборудования высока, затраты на обслуживание, формирование всех узлов, подключение дополнительных элементов тоже немаленькие. К тому же в северных регионах фотоэлементы не смогут стать основным источником тепла и энергии одновременно, придется докупать обогревательный котел, а это также требует вложений.