Солнечное отопление жилого дома, альтернативные источники энергии

Солнечное отопление подразумевает в себе бесплатную энергию с целью извлечения тепла. В современных условиях жёсткой экономии энергоресурсов идёт постоянная борьба владельцев жилых домов за каждый киловатт и каждую гигакалорию. Помочь в этой борьбе может рациональное применение. В этом обзоре рассмотрим некоторые из способов применения и в заключении попытаемся сделать выводы об их пригодности для различных ситуаций. На сегодняшний день существует два типа, которые эффективны для обогрева.

Плоский коллектор

Простейшая система такого рода состоит из абсорбера, бака-теплообменника, расширительного бачка, соединённых между собой трубами. Абсорбер — важнейшая часть в которой происходит накопление энергии Солнца. Чаще всего — это выкрашенный матовой чёрной краской металлический лист, с плотно приваренной к нему трубкой. В трубке содержится нагреваемая жидкость. Во избежание коррозии и разрушения от замерзания, рекомендуют антифриз. Абсорбер помещается в плотно подогнанный деревянный ящик, покрытый сверху оконным стеклом. Внутри создаётся эффект теплицы, повышая температуру антифриза. Устройство (как абсорбер, так и остальные элементы) следует максимально изолировать, например, с помощью минеральной ваты.

Поскольку наше оборудование, по определению, является автономным и энергонезависимым, размещаем абсорбер достаточно низко, чтобы нагретая жидкость поднималась посредством конвекции к следующему этапу нашей системы — теплообменнику. Если делать его самостоятельно, для изделия подойдёт старый бензобак, газовый баллон, любую другую металлическую или пластиковую ёмкость, которую заполняем водой.

Главное требование — чтобы он был способен выдержать давление расширяющейся при нагревании. Внутри резервуара, в нижней его части размещаем змеевик-теплообменник, по которому поступает нагретый антифриз. Он отдаёт тепловую энергию воде, поднимающейся вследствие этого вверх. Пусть это покажется банальным, тем не менее, напомним об очевидных вещах. Место ввода змеевика в бак необходимо предельно качественно уплотнить, а расстояние между абсорбером и баком делаем минимально возможным для предотвращения теплопотерь. В верхней части бака располагается исходящее отверстие для отбора нагретой жидкости, в нижней – для подачи холодной. Если он используется только в качестве бойлера, теплая вода подается в систему горячего водоснабжения, а приток свежей осуществляется из городского водопровода, скважины, колодца и т. п. В том случае, если система используется для отопления, с верхнего крана вода уходит к радиаторам или батареям, а снизу подходит обратка.

Вакуумный коллектор

Это более сложная конструкция, состоящая из внешнего корпуса и внутренней системы стеклянных труб. С целью обеспечения должной изоляции трубы отделены от корпуса прослойкой разреженного воздуха. Фактически, данный тип — не что иное, как вакуумный термос.

Для повышения эффективности теплоотдачи внутри стеклянных труб размещается жидкость с низкой температурой кипения, что способствует быстрому нагреванию. На внутреннюю поверхность колпака нанесён специально разработанный состав — для большей эффективности поглощения.

Поскольку располагается он снаружи отапливаемого помещения, а нагретая жидкость проходит через чердаки и прочие неотапливаемые помещения, особое внимание уделяется теплоизоляции соединяющих труб. Поскольку при снижении температуры теплоносителя ниже 22 градусов, его полезность падает практически до нуля.

Среди преимуществ — намного более высокий коэффициент полезного действия. Этот метод подходит для задействования в отоплении. Из недостатков отмечаем невозможность соорудить подобное самостоятельно (да и обслуживать тоже непросто), стоит она недёшево. Вакуумный коллектор — система достаточно хрупкая, необходимо продумать безопасный способ очистки его зимой от снега и наледи.

Солнечные батареи

Это принципиально иной способ получения и применения энергии Солнца. В данном случае речь идёт о преобразовании световой и тепловой энергии в электрическую, с последующей её эксплуатацией.

Состоит из следующих компонентов:

— фотоэлементы, при попадании на которые происходит образование так называемого фототока;

— защитный корпус; прозрачный футляр, предохраняющий фотоэлементы от механических повреждений;

— устройства для преобразования и накопления электрического тока (трансформаторы, аккумуляторы и т. п.).

В качестве дополнительного устройства отмечаем механизм (любого типа), изменяющий угол наклона батарея, в зависимости от времени года и высоты Солнца над горизонтом.

Следует отметить, что отопление только лишь посредством таких батарей — занятие малоперспективное. Расчёты показывают, что для нормального обогрева жилого помещения площадью 60 кв. метров необходима теплогенерирующая установка мощностью не менее 3 кВт-ч. Для гарантированного обеспечения заданной мощности площадь фотоэлементов  должна составлять никак не менее 40 кв. м. Монтаж и эксплуатация достаточно хлопотны и не каждому по карману.

Их большим преимуществом является возможность аккумулирования энергии, преобразованной в электрическую. В тёплое время года, при большом количестве лучевой радиации, происходит накапливание энергии в аккумуляторах. Зимой же, при снижении интенсивности света и уменьшении продолжительности светового дня, появляется возможность употребления имеющихся энергетических запасов. Стандартная батарея в разрезе:

Принцип действия

Благодаря схеме простейшего бака-теплообменника, можно определить задачи работы. Поскольку нагревание антифриза происходит неравномерно, существует риск быстрого нагревания и существенного повышения давления в системе. Расширительный бачок в данном случае предохраняет механизм от разрушения.

Монтаж состоит из солнечного коллектора, теплообменника, встроенный в бак и аккумулятора тепла.

Принципы работы

Жидкость в нём нагревается, затем направляется в бак-теплообменник и происходит циркуляция. Благодаря изоляции, сохраняется горячая вода. Далее охлаждённая жидкость, направляется по спирали вниз, проходит в нижней части бака обратно.

Перспективы использования

  • Невзирая на всю свою прогрессивность, для отопления жилого помещения, при существующих сегодня технологиях нельзя считать полноценным вариантом решения проблемы.
  • Снабдить полноценное обеспечение жилых помещений теплом изо всех рассмотренных вариантов способен только вакуумный коллектор и только в достаточно тёплом климате.
  • Все остальные способы годятся в качестве вспомогательных.
  • Плоский коллектор хорош для горячего водоснабжения, весной-летом-осенью правильно обустроенная конструкция позволяет полностью отказаться от бойлера или газовой колонки.
  • Фотоэлементы батареи позволяют собственнику жилплощади запитать от собственной электроэнергии большую часть бытовых электроприборов. Если они занимают значительную площадь и правильно обслуживаются, избыток выработанного, предприимчивый хозяин сбывает на энергорынок страны. Для этого заключается договор с соответствующей распределяющей компанией в своём регионе.
  • Кстати, закупка электричества осуществляется по т. наз. «зелёному» тарифу, который существенно выше рыночного средневзвешенного. Практика показывает, что некоторые фермеры и зажиточные сельские жители, располагающие достаточным количеством свободных земельных участков около дома, неплохо зарабатывают именно на этой разности в тарифах.
  • Как добиться, полноценного обогрева жилища, независимо от времени года и превратностей погоды.
  • Очевидно, придётся немного потерпеть и подождать. Технологии в этой отрасли развиваются необычайно быстро. Время, когда 100%-ное отопление станет доступной реальностью, не за горами.

Видео мастер класс “Солнечный коллектор”

Поделиться: