Солнечный обогрев дома своими руками: типы установок

В настоящее время все большей популярностью начинают пользоваться альтернативные источники энергии. Одними из наиболее простых считаются солнечные коллекторы .

Комбинированное отопление классификация

Суть явления заключается в возможности использовать не один способ обогрева, а несколько, для того чтобы, с одной стороны, снизить расходы, применяя более экономичное топливо, а с другой, предотвратить ситуацию, в которой частный дом внезапно лишается источника тепла. Следует отметить, что рассматриваемые варианты более актуальны именно для загородных домов и дач, так как городские квартиры, как правило, не предусматривают возможности столь масштабной перестройки.

Системы отопления при комбинированном обогреве сочетаются различным образом.

Как работает солнечная электростанция

Мы не собираемся отнимать ваше время и рассказывать, как полупроводниковые модули генерируют ток. Но если вы хотите организовать солнечное отопление частного дома, нужно представлять принцип работы фотоэлектрической станции и знать все нюансы, влияющие на ее мощность.

Солнечная энергетическая установка (СЭС) состоит из следующих элементов (показаны ниже на схеме):

  • одна либо несколько панелей, воспринимающих излучение солнца;
  • аккумуляторные батареи (АКБ), накапливающие произведенную электроэнергию;
  • контроллер следит за уровнем заряда, направляет ток в нужную цепь;
  • инвертор преобразует постоянное напряжение солнечных батарей в переменный ток 220 В.

Интересный момент. Цена модулей составляет не более 30% от стоимости полного комплекта оборудования. Остальные 70% – это аккумуляторы, инверторный блок и контроллер. Комплектующие подбираются под одно рабочее напряжение 12, 24 или 48 вольт.

Схема солнечной установки с инвертором и контроллером

Упрощенно поясним алгоритм работы системы:

  1. В течение светового дня батареи вырабатывают ток, проходящий через контроллер.
  2. Электронный блок оценивает уровень заряда АКБ, затем направляет энергию в нужную линию – на зарядку либо потребителям (к инвертору).
  3. Инверторный блок преобразует постоянный ток в переменный со стандартными параметрами – 220 В / 50 Гц.

Существует 2 типа контроллеров – ШИМ и MPPT. Разница между ними состоит в способе зарядки элементов электропитания и величине потерь напряжения. Блоки MPPT более современные и экономичные. Аккумуляторы применяются разные: свинцово-кислотные, гелевые и так далее.

В состав СЭС входят специальные АКБ, не боящиеся глубокого разряда

Если планируется использование нескольких модулей, то они соединяются между собой 3 способами:

  1. Параллельная схема подключения позволяет нарастить ток в цепи. «Минусовые» контакты всех батарей присоединяются к одной линии, «плюсовые» – к другой. Напряжение на выходе остается неизменным.
  2. Применение последовательной схемы дает возможность увеличить выходное напряжение. «Минусовая» клемма первой панели соединяется с «плюсом» второй и так далее.
  3. Комбинированный способ применяется, когда нужно изменить оба параметра – силу тока и напряжение. Несколько модулей соединяется последовательно, потом группа подключается к общей сети параллельно другим аналогичным группам.

Как выглядят солнечные панели для дома и сопутствующее оборудование, расскажет мастер-электромонтажник на видео:

Насосно-смесительный узел для котла: совмещаем радиаторы и теплый пол

И батареи отопления у нас будут самые обычные — с горячей водой внутри Чтобы уменьшить сопутствующие эксплуатации комбинированных систем затраты, можно те же радиаторы установить только там, где в них есть реальная потребность: в кладовых и в некоторых других помещениях технического назначения они не нужны. Оно должны быть ровным с минимальным перепадом высот. Установка качественного конденсационного котла решает проблему. Не рекомендуется устанавливать в спальнях. Это дополнительные временные затраты. Работа конструкции может быть описана следующим образом: горячий носитель тепла будет доходить до коллектора отопительной конструкции и упираться в заслонку для предохранения с термостатом. Оптимальным вариантом является чугун. Когда произведена укладка водяного теплого пола, производится его подключение к подающему и обратному трубопроводу существующего отопления. Коллектор монтируется в специальный ящик материал — оцинкованная сталь , который соответствует его размеру.

Читайте также:  Как правильно установить клапан для теплых полов своими руками

своими руками

Примечательно, что трубы для разводки выбирают с небольшим сечением — лучше всего 20 мм. Он надежен и экономичен. Также можно из ассортимента трехходовых моделей подобрать смесительный кран, который автоматически не поддерживает заданную температуру. Окончательный выбор отопительного котла, радиаторов, труб для их подключения и для теплого пола, а также схему разводки каждый потребитель делает с учетом многих факторов.

Это снижает комфорт и эффективность системы. Радиаторы и теплый пол — совместная работа, как обеспечивается, регулируется Радиаторы и теплый пол — совместная работа, как обеспечивается, регулируется В домах рекомендуется создавать комбинированную систему отопления — радиаторы с теплыми полами. Недостатком является низкий комфорт. В самые холодные недели мощности отопления при обычной температуре будет не достаточно. При формировании автономной системы отопления обеспечивается возможность самостоятельно регулировать устанавливаемую температуру.

Насосно-смесительный узел для котла: совмещаем радиаторы и теплый пол

Отопление зимой

По статистике на 1 тысячу россиян приходится около 0,2 м² используемых у нас солнечных коллекторов, в то время как в Германии этот показатель равен 140 м², а в Австрии — 450 м² на 1 тысячу жителей.

Некоторое отставание России в этом плане обусловлено сравнительно низкими доходами жителей, наличием собственных крупных газовых месторождений, что способствует доступности голубого топлива.

Немаловажную роль отыгрывает и то, что многие потенциальные пользователи с недоверием относятся к отоплению с помощью солнечных коллекторов, полагая, что установка подобного оборудования будет нецелесообразной.

В любом случае, каждый для себя решает сам, И для того, чтобы определиться в том, подходит ли такой источник обогрева для вас, необходимо узнать об устройстве и разновидностях солнечных коллекторов.

Как сделать солнечный коллектор?

Этап #1 — изготовление солнечной панели

Чтобы сделать солнечную панель для отопления, понадобится короб и материал для радиатора. Короб обычно делают из фанеры. Стены и дно короба рекомендуется утеплить, например, слоем пенопласта, чтобы минимизировать потери тепла. Для изготовления радиатора можно использовать отрезки широких труб, которые соединяют между собой трубами меньшего диаметра.

Интересный вариант самодельной солнечной панели из алюминиевых банок представлен в следующем видеоматериале:

Верх короба закрывают стеклом подходящего размера. Чтобы повысить эффективность работы солнечной панели, ее внутреннюю часть и радиаторы рекомендуется окрасить в черный цвет, а наружную сторону панели делают белой.

На этой схеме наглядно продемонстрирован один из вариантов создания панели для солнечного коллектора. Короб выполнен из досок и оргалита, закрыт стеклом

Как сделать солнечный коллектор?

Этап #2 — аванкамера и накопительный бак

Для изготовления этих элементов солнечного коллектора понадобится пара подходящих емкостей. Для накопителя нужен довольно большой бак, его емкость должна варьироваться в пределах 150-400 л. Бак также следует утеплить, например, поместив в фанерный короб и заполнив окружающее пространство теплоизоляционными материалами: пенопластом, минеральной ватой, опилками и т. п.

Совет. Если баком подходящих размеров обзавестись не удалось, можно использовать несколько меньших емкостей, соединив их между собой.

Аванкамеру делают из небольшого бака, вместительностью не более 40 литров. Эта емкость должна быть герметичной и снабженной шар-краном или другим водоподающим устройством.

Этап #3 — сборка системы целиком

После того, как основные элементы готовы, их необходимо правильно разместить и соединить между собой. Сначала устанавливают аванкамеру и накопительный бак. При этом важно правильно соблюсти соотношение уровня жидкости в каждой емкости. Уровень воды в аванкамере должен располагаться выше уровня воды в накопителе более чем на 80 см.

Солнечную панель обычно размещают на крыше, оптимально — на южной стороне с уклоном к горизонту примерно 40 градусов. Расстояние между накопительным баком и радиатором должно составлять не менее 70 см. Таким образом в верхней точке системы размещается аванкамера, ниже ставят накопительный бак, а в самом низу находится солнечная панель.

Обратите внимание! В накопительном баке и аванкамере может находиться значительное количество воды. Еще на стадии проектирования системы следует соотнести максимально возможный вес теплоносителя и несущие способности перекрытия, на котором будет монтироваться солнечный коллектор.

Затем следует установить:

Как сделать солнечный коллектор?
  • дренажную трубу накопителя;
  • дренажную трубу аванкамеры;
  • трубу подачи холодной воды к аванкамере;
  • трубу ввода холодной воды;
  • трубу подачи холодной воды к смесителям;
  • трубу подачи горячей воды к смесителям
  • трубу подачи горячей воды к накопительному баку;
  • «горячую» трубу солнечного радиатора;
  • трубу подпитки накопительного бака.
Читайте также:  Как включить и разжечь газовые котлы моделей Данко и Конорд

При этом на высоконапорных участках системы рекомендуется использовать полудюймовые трубы, а для низконапорных участков подойдут дюймовые трубы. Кроме того, следует использовать различные фитинги, переходники, сгоны и т. п. Подробно схема солнечного коллектора представлена на рисунке:

На схеме устройства солнечного коллектора отображено расположение аванкамеры, накопительного бака и солнечной панели, а также соединяющих их труб

Для ввода системы в эксплуатацию необходимо заполнить установку водой через нижние дренажные отверстия. Затем аванкамеру присоединяют к системе водоснабжения дома и регулируют уровень жидкости в коллекторе. Если все стыки герметичны, можно начинать эксплуатацию нового устройства.

Выгодно ли ставить солнечные батареи?

На сегодняшний день это модное и экологичное решение, которое собирает хорошие отзывы. Тем не менее их приобретение и установка по-прежнему дорогостоящие. Стандартные коллекторы могут обеспечить около 60% годового спроса на горячую воду. Стоимость установки системы можно окупить через несколько лет. Через сколько именно, вы можете подсчитать самостоятельно, собрав свои счета за подогрев горячей воды за год. Эти суммы будут отличаться в зависимости от способа подогрева воды, стоимости электроснабжения, количества потребляемой воды и других факторов.

Организация монтажа

Гидрострелка в системе позволяет равномерно распределять теплоноситель по контурам и регулировать температуру

Сложность представляет выполнение разводки на 2 контура с различной температурой энергоносителя. Используется последовательная схема подключения теплого пола и батарей от одного котла и гидрострелка. Первая разводка экономит ресурс, а вторая дает возможность агрегату работать в оптимальном режиме.

В трубы теплого пола энергоноситель подается с низкой температурой по сравнению с радиаторным контуром. Нагрев регулируется автоматикой по мере их охлаждения в каждой ветке. Магистраль отключается остановкой насоса. Трубы для теплого пола выбирают сечением до 20 мм для снижения инерционности системы.

В частных домах

Для экономии энергии на радиаторах и контурах пола устанавливают термостаты

К схеме комбинированной системы отопления радиаторами и теплым полом есть базовые запросы, требующие внимания. Оборудование ставится в свободном доступе для контроля и ремонта. Учитывается опасность возгорания и взрыва.

Организация монтажа

Правила установки:

  1. Температура воды должна быть на 20°С больше предела воспламенения вещества, предупреждается вскипание энергоносителя. Показатель кипения зависит от напора в системе. Например, при давлении 2 атм вода кипит при +120°С.
  2. Нагрев поверхности открытых частей радиаторов и труб не должен превышать допустимые нормы.
  3. Оборудование и приборы изолируются для защиты от ожогов, потерь энергии и замерзания в неотапливаемых строениях.
  4. Горячие части закрываются, если могут вызвать воспламенение газа, пыли в комнате.

Важным остается проектирование, расчет и выбор отопительной системы.

В квартирах

Дополнительно используются термостаты по количеству батарей для координации температуры. Автоматика агрегата поддерживает температуру энергоносителя. Устанавливаются краны на ветках подводки для выборочного отключения батарей или контуров теплого пола.

Краны Маевского ставятся по количеству приборов, монтируется группа безопасности, включающая расширитель, манометр, предохранительный клапан и сбрасыватель воздуха. Радиаторы основного контура врезаются последовательно по диагональной схеме или снизу вниз. Выдерживается горизонтальный уровень для избавления от водяных шумов.

Достоинства солнечных батарей

Отопление на солнечных батареях имеет ряд привлекательных преимуществ:

  • в течение всего года вы будете обеспечены теплом;
  • возможность регулировки температуры в доме;
  • полная независимость от жилищно-коммунальных служб. Больше вы не будете с ужасом получать листовки со счетами;
  • солнечная энергия – это резерв, который можно применять на разные бытовые потребности;
  • длительный срок эксплуатации. Такие установки редко подвергаются поломкам.

Существуют некоторые нюансы, на которые стоит заострить внимание перед покупкой солнечной системы. Солнечная батарея подходит не всем. Качество установки зависит от локации проживания. Если вы живете в Беларуси, где солнце светит не каждый день, то такие системы принесут мало хороших результатов. Еще одним минусом можно назвать высокую стоимость.

Достоинства солнечных батарей

Для обеспечения дома нужным количеством тепла нужно от 15 до 20 квадратных метров площади солнечных батарей. 1 квадратный метр выделяет до 120Вт. Важным условием считается монтаж батарей на южную сторону крыши, так как именно на нее приходится больше всего тепла. Чтобы отопление дома с помощью солнечных батарей было эффективным, угол наклона крыши должен составлять 45 градусов.

Читайте также:  Мебель из поддонов своими руками. Пошагово, фото

Хорошо, если рядом с домом не будут деревья или другие предметы, создающие тень. Стропильная система дачи или коттеджа должна быть максимальной прочной и надежной. Так как солнечные батареи тяжелые, необходимо тщательно продумать, чтобы они не нанесли ущерб зданию и не вызвали разрушительные процессы. Риск обрушения наблюдается зимой, так как в этот период, кроме тяжелых конструкций, будет скапливаться снег.

Несмотря на то, что солнечные установки стоят дорого, они набирают колоссальную популярность среди владельцев загородных домов. Они применяются даже там, где климат не совсем жаркий. Данную установку можно легко использовать в качестве вспомогательного отопления дома. Наиболее эффективны системы летом, когда солнце светит каждый день. Но важно помнить, что дом обогревать нужно в зимой.

Схемы подключения к системе отопления

Солнечное отопление своими руками необходимо окончательно реализовать, подключив его к отопительной системе. Оптимальным способом станет использование теплого пола, температура теплоносителя для которого не превышает 55 градусов. Рассмотрим схемы подключения, обеспечивающие обогрев дома солнечной энергией:

С водяным коллектором

Водяные коллекторы непосредственно подключаются к отопительному контуру дома. Существует два варианта присоединения: летний и зимний.

Летний вариант, как правило, используется для подачи нагретой воды в душ или для иных надобностей, поскольку обогрев дома летом не нужен. Схема самая простая — коллектор устанавливается на открытой площадке, вода, нагреваясь, поднимается в накопительный бак, установленный уровнем выше. По мере разбора, емкость пустеет, поэтому в нее постоянно подается подпитка, поступающая в коллектор и получающая в нем тепловую энергию. Этот способ несложен и может быть без проблем реализован своими руками.

Зимний вариант сложнее. Коллектор, установленный на открытой площадке, подает нагретый теплоноситель (рекомендуется использовать антифриз) в змеевик теплообменника. Он представляет собой вертикально установленную емкость со змеевиком внутри. Возникает две петли — в одной циркулирует антифриз (по кругу коллектор-теплообменник), в другой циркулирует теплоноситель (из теплообменника в отопительный контур и обратно). Циркуляцию антифриза необходимо обеспечить с помощью циркуляционного насоса, иначе система работать не будет. Циркуляцию теплоносителя можно организовать как естественным способом, так и принудительно, с помощью насоса. Оптимальный вариант отопительного контура — система теплого пола, позволяющая получить максимальный эффект как в дневное, так и в ночное время суток.

С солнечной батареей

Отопление от солнца своими руками, созданное на базе солнечных батарей, осуществляется путем установки электрического нагревателя. В данном случае фотоэлектрические элементы лишь обеспечивают питание ТЭНов, установленных в электробойлере, не имея непосредственного отношения к отопительному контуру.

Система отопления и солнечные батареи со всем комплексом аппаратуры монтируются отдельно. Способ соединения выбирается произвольно, исходя из особенностей обеих систем. Подключение бойлера, насоса и прочих устройств выполняется обычным способом, никаких специфических требование не имеется.

Отечественные производители солнечных коллекторов для дома

Популярным производителем солнечных коллекторов является компания Новый полюс, которая предлагает широкий ассортимент моделей по демократичным ценам. Особое место занимают плоские устройства, выполненные из алюминия. Теплоноситель циркулирует по медным трубкам, оснащенным двойной изоляционной защитой, благодаря чему обеспечивается эффективная работа системы при низких температурах.

Отечественная компания Новый полюс предлагает широкий ассортимент коллекторов

Другим успешным производителем преобразователей солнечной энергии в тепловую является компания АльтЭнергия, которая выпускает плоские и вакуумные коллекторы. Первый вариант изделий может поставляться совместно с бойлером объемом 200-500 л, который работает по принципу косвенного нагрева. Вакуумные коллекторы комплектуются накопительными емкостями на 100-1000 л и циркуляционными насосами.

Важно!Продукция от компании АльтЭнергия проходит сертификацию в Германии.

Плоский солнечный коллектор от АльтЭнергия будет стоить около 13 тыс. рублей

Чтобы продлить время службы, надо следовать следующим советам:

  • Очистка и промывка наружной прозрачной изоляции солнечного коллектора должны проводиться на регулярной основе.
  • Летом, когда нет нужды в обогреве комнат, чтобы устройство не перегревалось, его необходимо накрыть плотным светлым текстилем.
  • Проверка качества соединений воздуховодов обязана иметь систематический характер.

В заключение отметим, что перед тем, как принять решение установить у себя солнечный воздушный коллектор, необходимо внимательно изучить всю доступную информацию о подобных устройствах и по возможности проконсультироваться со специалистом.