Отопление загородного дома солнечными батареями и коллекторами.
Большинство современных людей, думающих о будущем, стремятся организовать автономное отопления загородных домов и коттеджей не на основе традиционного отопительного оборудования, а посредством альтернативных источников энергии и тепла. В регионах, где световой день достаточно продолжителен и повышенная солнечная активность, все чаще применяются солнечные батареи и солнечные коллекторы, обеспечивающие достаточную мощность, для отапливания небольших помещений.
Современные солнечные водонагреватели для отопления обладают широким спектром преимуществ, выделяющих такое оборудование из широкой гаммы отопительных устройств.
В процессе работы солнечных коллектором или солнечных батарей не происходит сжигание энергоносителей, соответственно выбросы, загрязняющие окружающую среду, отсутствуют.
В зависимости от мощности, солнечные установки способны обеспечить полноценную систему отопления и снабдить объект электричеством.
Минимальный риск того, что системы отопления на солнечных батареях могут стать причиной возгорания. В подобных установках не используется горючий энергоноситель, единственное, что может привести к бытовой катастрофе — это короткое замыкание электропроводки, подающей напряжение от солнечных батарей.
Современные технологии позволили добиться работоспособности батарей круглый год и даже в ночное время. Это стало возможным после изобретения фотоэлементов работающих на инфракрасном излучении, пробивающееся даже сквозь плотную облачность.
Использование такого оборудования обеспечивает полную независимость от поставок сторонних энергоносителей.
Максимальная автоматизация всех рабочих процессов, получения электричества, отапливания дома, поддержания температуры.
Установив оборудование один раз, не приходится вкладывать дополнительные средства для его работы на протяжении длительного времени.
Отопление частного дома солнечными батареями не требует дополнительных затрат по причине длительных эксплуатационных сроков батарей – около 25-30 лет.
Отопление загородного дома солнечными батареями имеет и некоторые недостатки. Прежде всего, это небольшая мощность оборудования, не позволяющая организовывать полноценные системы отопления в странах, где зимние температуры очень низкие. Для получения достаточной мощности приходится собирать панели большой площади и соответственно цена может возрастать в разы.
Некоторые варианты отопления солнечной энергией.
Сейчас отопление солнцем позволяет использовать несколько типов оборудования, работающих на солнечной энергии, но по разным принципам.
Солнечные батареи.
Принцип работы солнечной батареи основан на поглощении солнечных лучей панелями с множеством фотоэлементов, в которых происходят электрохимические реакции при попадании на них света. Минимально образующийся ток в каждом отдельном фотоэлементе собирается в один поток и выводится из панели. Одна панель способна выдавать до 250 Вт, по этой причине необходимо собирать несколько отдельных панелей в солнечную станцию, для обеспечения достаточной мощности. По средним подсчетам достаточно установить панели площадью от 20 до 30 кв.м. для полноценного обеспечения электричеством обычную семью.
Получаемый в результате фотосинтеза ток, через контроллер подается на аккумуляторы, а из них через инвертор в электросеть дома. Объем внешних аккумуляторов напрямую зависит на продолжительность работоспособности солнечной станции в темное время суток, когда сами батареи практически не вырабатывают напряжение. Зарядка аккумуляторов происходит постоянно на протяжении всего светового дня, когда вырабатываемое электричество в избытке.
Инвертор необходим для изменения постоянного тока в переменный потребляемый всеми современными электроприборами. В том числе и электрокотлами использующимися для отопления загородного дома солнечными батареями.
Для обеспечения отоплением частного дома при помощи солнечных батарей, обычно используют системы теплый пол, основанные на электрических или инфракрасных Тэнах. Реже используется в совокупности с водяной системой отопления. В таких случаях необходимо грамотно подбирать теплоноситель для систем солнечного отопления, способный быстро нагреваться и отдавать свое тепло.
Солнечные коллекторы.
Принцип работы солнечных коллекторов несколько отличается от принципа работы солнечных батарей. Коллекторы представляют собой ряд вакуумных труб соединенных в одну систему. Каждая отдельная трубка состоит из нескольких элементов.
Наружная трубка из ударопрочного стекла выдерживающая сильные физические и механические нагрузки.
Внутренняя трубка меньшего диаметра с покрытием из селективного слоя, в разы увеличивающего поглощение солнечной энергии.
Световой рефлектор из алюминиевой фольги, устанавливается на тыльную сторону трубок для улучшения фокусировки рассеянного света.
Медный теплообменник, встроенный во внутреннюю малую трубку, заполняется теплоносителем с минимальной температурой вскипания.
Для сохранения максимума тепла внутри коллектора использующегося в системах отопления загородного дома солнечными батареями-коллекторами, пространство между внешней и внутренней стеклянной трубкой герметично закрыто создавая тепло сберегающий вакуум, по принципу колбы в термосе.
В процессе нагрева коллектора, жидкость в медных трубках вскипает и, поднимаясь в виде горячего газа, отдает тепло общему тепловому контуру заполненному антифризом, остывая, пар превращается в конденсат и возвращается в коллекторные трубы обратно в жидком состоянии. Специальный антифриз способен не замерзать при температуре -50˚ градусов, это обеспечивает работу солнечных коллекторов в зимнее время.
Теплообменный процесс внутри коллектора начинается, как только температура отдельных труб достигает +20-30˚ градусов. Учитывая их особенную конструкцию, даже в морозный, но солнечный день добиться этого совсем не сложно. Если, по каким либо причинам нагрев коллектора не равномерен, отдельные трубки, не нагревающиеся до нужной температуры, автоматически закрываются, сохраняя теплоизоляцию всего коллектора в целом.
Для обеспечения горячей водой и теплом система солнечного отопления загородного дома комплектуется накопительным резервуаром, объем которого зависит от мощности самого коллектора. Во внешнем баке устанавливается спиральный теплообменник, присоединяемый к тепловому контуру коллектора заполненного антифризом. Идеальным решением будет объединять солнечные коллекторы с тепловыми насосами, получая солнечно-воздушное отопление, с системами теплый пол, или дополнительным источником питания, поддерживающим систему отопления в особо холодные периоды.
Обслуживание в процессе эксплуатации.
По сути, элементы отопления загородного дома солнечными батареями или коллекторами обладают практически безграничными сроками эксплуатации. Единственное в чем они нуждаются — это в регулярном очищении от оседающей пыли и грязи. Отопление электрическими солнечными панелями вынуждает менять внешние аккумуляторные батареи, по мере того как они перестают держать полную емкость.
