Все про солнечные системы отопления: виды, схемы обустройства, как сделать своими руками

Установка водяного отопления для частного дома своими руками

Легко провести самостоятельно любой тип водяного отопления в доме на дровах. Но отопительная схема требует качественного расчета, план составляется подробно. И лучше, когда это сделает профи.

Разобравшись с местом для котельного агрегата, нужно сделать под него бетонное основание. Оборудование устанавливается на него и объединяется с дымоходом, а все стыковочные части герметизируются глиняным или иным негорючим материалом.

Затем нужно начертить, какой будет разводка трубопроводов в отопительной схеме дома. Подробно продумать, где будут установлены радиаторные элементы, стояки и прочие составные конструкции

Именно поэтому важно пригласить мастера

Как известно, радиаторы рекомендовано устанавливать под оконными проемами. Это требуется, чтобы горячий воздух от них согревал поступающие холодные потоки. Число секций и их вид должно быть определено не только возможностями в финансовом плане, но и длиной контура. Чем их больше в ОС, тем быстрее вода прогреет помещение.

Далее прокладываются трубы и выполняется монтаж радиаторных элементов. Ничего сложного: трубопровод ведется к месту монтажа батареи, соединяются все требуемые входы/выходы, затем труба ведется к следующему радиаторному элементу.

Контур замыкается на входе котельного агрегата. Здесь же монтируется фильтрующее приспособление и (если требуется) насосное циркуляционное оборудование. Самый низ ОС должен быть обустроен узлом заливания-сливания. Он необходим для удаления/доливки теплоносителя в ситуации проведения ремонта.

Принцип работы и конструкционные особенности

Современные гелиосистемы – один из видов альтернативных источников получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.

Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.

Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая гелиосистема представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.

Основными рабочими элементами являются солнечные батареи на фотоэлементах или солнечные коллекторы. Технология сборки солнечного генератора на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.

В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.

Солнечные коллекторы пока служат вспомогательными поставщиками энергии. Полностью переключать отопление дома на гелиосистему опасно из-за невозможности прогнозировать четкое количество солнечных дней

Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.

Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.

Принцип действия солнечных коллекторов основан на получении и накапливании солнечной энергии, сообщаемой теплоносителю (+)

Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.

Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.

Для того чтобы исключить потери энергии с тыльной стороны прибора в короб укладывается теплоизоляция

Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.

Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.

В воздушных гелиосистемах в качестве теплоносителя используется воздух. Каналы для его движения можно сделать из обычного профлиста (+)

Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.

В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.

При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.

Для изготовления солнечного коллектора можно воспользоваться готовой схемой, можно построить собственную пилотную модель и опробовать ее на практике (+)

Несмотря на прямую зависимость производительности солнечных приборов от количества солнечных дней, они востребованы, и спрос на солнечные устройства стабильно повышается. Популярны они среди народных умельцев, стремящихся направить все виды природной энергии в полезное русло.

Предметы мебели

Несколько примеров меблировки кухни, объединенной с гостиной:

1. Диван. Он становится предметом, который зонирует пространство. Диван ставят спинкой к тому месту, где готовят еду. В небольшие комнаты (менее 20 кв м) ставят уголок, который располагают у стены, установленной перпендикулярно или параллельно от кухни.
2. Гарнитур. По мнению дизайнеров, минималистичные модели без вычурных деталей смотрятся современно. Сервиз, вазы или бокалы ставят на открытой полке. Для них можно купить модную витрину. Мебель ставят возле стены. Если пространство большое (20 кв м, 25 кв м или 30 кв м), то в центральной части можно установить остров, в котором есть и отделы для кухонных приборов.
3. Комплект мебели. Стиль должен сочетаться с оформлением обеих комнат. В малогабаритных помещениях хорошо смотрится компактный столик и стулья, сделанные в из прозрачного материала или окрашенные в светлые цвета. В интерьер гостиной можно поставить стол с круглой столешницей. В просторных помещениях комплект устанавливают возле стенки или в центральной части. Здесь будет хорошо смотреться вытянутый обеденный стол прямоугольной формы.

Двухтрубная система с нижней разводкой

Далее мы будем рассматривать двухтрубные системы, отличающиеся тем, что они обеспечивают равномерное распределение тепла даже по самым большим домовладениям с множеством комнат. Именно двухтрубная система используется для обогрева многоэтажных домов, в которых очень много квартир и нежилых помещений – здесь такая схема работает великолепно. Мы же будем рассматривать схемы для частных домов.

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой.

Двухтрубная система отопления состоит из подающей и обратной труб. Между ними устанавливаются радиаторы – вход радиатора подключается к подающей трубе, а выход – к обратной. Что это дает?

Равномерное распределение тепла по помещениям.
Возможность регулировки температуры в помещениях путем полного или частичного перекрывания отдельных радиаторов.
Возможность обогрева многоэтажных частных домов.

Существуют две основные разновидности двухтрубных систем – с нижней и верхней разводкой. Для начала мы рассмотрим двухтрубную систему с нижней разводкой.

Нижняя разводка используется во многих частных домах, так как позволяет сделать отопление менее видимым. Подающая и обратные трубы проходят здесь рядом друг с другом, под батареями или даже в полах. Удаление воздуха осуществляется через специальные краны Маевского. Схемы отопления в частном доме из полипропилена чаще всего предусматривают именно такую разводку.

Достоинства и недостатки двухтрубной системы с нижней разводкой

При монтаже отопления с нижней разводкой мы можем спрятать трубы в полу.

Давайте посмотрим, какими положительными чертами обладают двухтрубные системы с нижней разводкой.

Возможность маскировки труб.
Возможность использования радиаторов с нижним подключением – это несколько упрощает монтаж.
Минимизируются тепловые потери.

Возможность хотя бы частично сделать отопление менее видимым привлекает многих людей. В случае с нижней разводкой мы получаем две параллельные трубы, идущие вровень с полом. При желании их можно завести под полы, предусмотрев эту возможность еще на этапе проектирования системы отопления и разработки проекта строительства частного дома.

Если использовать радиаторы с нижним подключением, появляется возможность почти полностью спрятать все трубы в полах – подключение радиаторов выполняется здесь с помощью специальных узлов.

Что касается недостатков, то они заключаются в необходимости регулярного ручного удаления воздуха и необходимости использования циркуляционного насоса.

Особенности монтажа двухтрубной системы с нижней разводкой

Пластиковый крепеж для труб отопления разного диаметра.

Для того чтобы смонтировать систему отопления по данной схеме, необходимо проложить по дому подающую и обратную трубы. Для этих целей в продаже есть специальный пластиковый крепеж. Если используются радиаторы с боковым подключением, делаем отвод от подающей трубы к верхнему боковому отверстию, а забираем теплоноситель через нижнее боковое отверстие, направляя его в обратную трубу. Рядом с каждым радиатором ставим спускники воздуха. Котел в такой схеме устанавливается в самой нижней точке.

Здесь используется диагональное подключение радиаторов, что увеличивает их теплоотдачу. Нижнее подключение радиаторов уменьшает тепловую мощность.

Такая схема чаще всего делается замкнутой, с использованием герметичного расширительного бака. Давление в системе создается с помощью циркуляционного насоса. Если нужно обогреть двухэтажный частный дом, прокладываем трубы на верхнем и нижнем этажах, после чего создаем параллельное подключение обоих этажей к отопительному котлу.

Особенности выбора и установки труб

Монтаж системы отопления своими руками предусматривает предварительный выбор подходящих для этого труб.

Чаще всего для изготовления продукция данного типа используются следующие материалы:

Сталь.
Медь.
Нержавейка.
Полипропилен.
Полиэтилен.
Металлопластик.

Использование для организации систем отопления изделий из обычного черного металла в настоящее время почти не практикуется, по причине значительной подверженности ржавлению и забиванию внутреннего прохода. Самостоятельный монтаж подобных изделий вызывает значительные сложности: это под силу только хорошему сварщику, способному обеспечить качественную стыковку. Хотя это не останавливает некоторых домовладельцев, которые для обустройства автономного отопления используют трубы из обычной стали.

Более надежным вариантом являются трубы из меди и нержавеющей стали, хотя на обустройство системы в таком случае придется выложить немалые финансы. Изделия этого типа отличаются надежностью, долговечностью и стойкостью к высокому давлению и нагреванию. В общем, если есть деньги, лучше использовать медь или нержавейку. Для стыковки медных трубок используется пайка, а нержавеющих – разборные и прессовые фитинги. Особенно удобен при прокладке скрытой проводки последний вариант. Обвязывать котлы и организовывать магистрали внутри котельной рекомендуется только при помощи металлических труб.

Более дешевый вариант – использовать для организации отопления полипропиленовые трубы. Лучше всего из всех разновидностей ППР продукции выбирать изделия с алюминиевой или стекловолоконной армировкой. Чтобы смонтировать систему отопления данного типа, придется хорошо постараться, хотя стоимость расходного материала очень дешевое. В плане декоративных качеств пропилен уступает прочим пластикам.

Для стыковки труб ППР и фитингов используется пайка, уровень качества которой проверить довольно сложно. При несоблюдении должного температурного режима пайки обязательно возникнут проблемы с протеканием или перекрыванием расплывшимся полимером внутренности трубопровода. Заметить подобные ошибки по ходу монтажа практически невозможно: проявляются они уже по ходу эксплуатации.

При самостоятельном обустройстве отопительной системы лучше всего использовать металлопластиковые или полиэтиленовые трубы, которые обойдутся несколько дороже полипропиленовых. Особенная простота в выполнении стыков позволяет справиться с этой задачей даже новичкам. Коммуникации данного типа отлично подходят для скрытого прокладывания в стяжке или стенах: главное — использовать в качестве соединительных элементов прессованные, а не разборные фитинги.

Металлопластиковые и полиэтиленовые трубопроводы могут прокладываться как открытым путем, так и маскироваться с помощью декоративных экранов. Также их можно использовать в системах теплых полов. Материал PEX старается вернуться в прежнее положение, что сообщает трубе некоторую волнистость. Для полиэтилена PE-RT и металлопластика подобные дефекты незнакомы: их можно без опаски изгибать в любом направлении.

Разновидности

В самом широком понимании термин «солнечная батарея» означает некоторое устройство, которое позволяет преобразовывать излучаемую Солнцем энергию в удобную форму с целью последующего использования в различных сферах человеческой жизнедеятельности. Для обогрева домов используются два типа солнечных батарей.

Фотоэлектрические элементы

Батареи этого класса часто называют преобразователями, поскольку с их помощью энергия солнечного излучения преобразуется в электрическую. Такое превращение стало возможным благодаря свойствам полупроводников. Ячейка фотоэлемента состоит из двух материалов, один из которых обладает дырочной проводимостью, а другой – электронной.

Фотоэлектрические элементы

Поток фотонов, из которых состоит солнечный свет, заставляет электроны покинуть свои орбиты и мигрировать через Pn-переход, что и является, собственно, электротоком.

По виду используемых материалов различают три вида фотоэлектрических батарей: кремниевые, пленочные и концентраторные.

Кремниевые

К этому типу относится более трех четвертей выпускаемых сегодня солнечных электробатарей. Это обусловлено распространенностью кремния в земной коре, а также тем, что большинство технологий в сфере производства полупроводниковой электроники было ориентировано на работу именно с этим материалом.

В свою очередь элементы на базе кремния делятся на две разновидности:

монокристаллические: наиболее дорогой вариант, КПД составляет 19% – 24%;
поликристаллические: более доступны, но имеют КПД в пределах 14% – 18%.

Пленочные

При производстве фотоэлементов данной группы используются полупроводники, имеющие более высокий, чем у моно- и поликристаллического кремния, коэффициент поглощения света.

Это позволило на порядок уменьшить толщину элементов, что положительно отразилось на их стоимости. Применяются следующие материалы:

теллурид кадмия (КПД – 15% – 17%);
аморфный кремний (КПД – 11% – 13%).

Концентраторные

Эти батареи имеют многослойную структуру и характеризуются самой высокой эффективностью – около 44%. Основным материалом при их производстве является арсенид галлия.

Комплектация отопительной системы

Отопительная система на базе фотоэлектрических батарей состоит из следующих компонентов:

собственно батареи;
аккумулятор;
контроллер: управляет процессом зарядки аккумулятора;
инвертор: преобразует постоянный ток от батареи или аккумулятора в переменный с напряжением 220 В;
конвектор, водогрейный котел или любой другой тип электрообогревателя.

Сетевая фотоэлектрическая система

Солнечные коллекторы

Батареи данной разновидности состоят из нескольких выкрашенных в черный цвет трубок, через которые перекачивается циркулирующий в системе отопления теплоноситель. При этом тепловая энергия солнечного излучения без всякого преобразования усваивается рабочей средой. В большинстве случаев в ее качестве используется смесь на основе пропиленгликоля (имеет свойства антифриза), но существуют и коллекторы, ориентированные на работу с воздухом. Последний после подогрева подается прямо в отапливаемое помещение.

Солнечные коллекторы

В самом простом исполнении солнечный коллектор называется плоским. Он выполняется в виде бокса из стекла с темным покрытием, которое находится в контакте с проходящим по трубкам теплоносителем. Более сложное устройство имеют вакуумные коллекторы. В таких батареях трубки с теплоносителем помещены в герметичный стеклянный корпус, из которого откачивается воздух. Таким образом, содержащие рабочую среду трубки окружаются вакуумом, который исключает потери тепла от контакта с воздухом.

Очевидно, что изготовление солнечных коллекторов основывается на более простых технологиях, чем производство фотоэлементов. Соответственно, и стоимость они имеют более низкую. При этом КПД таких установок достигает 80% – 95%.

Комплектация гелиосистемы

Основными элементами гелиосистемы (системы солнечных батарей для дома) являются:

солнечный коллектор;
циркуляционный насос (в системах с естественной циркуляцией теплоносителя он может отсутствовать, но они являются малоэффективными);
емкость с водой, играющая роль теплового аккумулятора;
контур водяного отопления, состоящий из труб и радиаторов.

Схема реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии

Расчет мощности и выбор системы

При выборе отопительной системы главный критерий – это доступность топлива. При постоянном проживании наиболее предпочтительный вариант – это газ. При его отсутствии стоит выбрать электричество. Ну а если и его нет, тогда твердотопливный вариант, который хоть по закупке и не самый дорогой, но постоянная транспортировка, а при проживании на даче угля или дров понадобиться много, и специфика эксплуатации скажут свое слово. Если же дача является местом временного отдыха ситуация меняется. В таком случае установка отопления с водным контуром потребует постоянного слива воды, хотя есть альтернатива с использованием антифриза. Даже в последнем варианте систему необходимо каждый раз запускать и останавливать, а кроме того, ждать полного прогрева.

Намного удобнее и проще использовать электрические переносные ИК-излучатели, масляную батарею или стационарные ИК-панели для обогрева дачи в дни посещений. А также неплохим вариантом остается чугунная или стальная печь на угле или дровах, обеспечивающая быстрый нагрев помещения и всего дома. Конечно, при этом должен учитываться материал изготовления дома. Ставить печь в брусовом или доме из сруба небезопасно, поэтому ИК-приборы – это лучший выбор, но монтировать их под деревянные панели не получится из-за сильных теплоизолирующих качеств древесины. Если дача из кирпича или бетона, печь или водяное отопление будет оптимальным выбором. Подача тепла, регулирование, коэффициент теплоотдачи и его обратка в системе загородного дома или коттеджа прежде всего должны быть экономично выгодными. Обогревательные приборы можно сделать своими руками или выбрать в магазине, технология работы у них одинаковая и отопить дом можно любым вариантом. Желательно выбирать бюджетное отопление, которое имеет дистанционное включение.

Принцип использования солнечной энергии

Нередко, столкнувшись с необходимостью монтажа солнечных панелей, человек задается вопросом о целесообразности предприятия. Потому что в большинстве случаев процент солнечных дней существенно проигрывает аналогичному значению пасмурных.

Подобное соотношение характерно для регионов средней полосы, а климату северных областей свойственно еще большее количество облачных дней.

Недостаточное количество солнечных дней напрямую связано с эффективностью работы приборов, перерабатывающих энергию земного светила. Вследствие уменьшается попадание солнечных лучей на поверхность батареи. Процесс этот называется инсоляцией.

Солнечные батареи могут использоваться в отопительных системах в качестве поставщика теплоносителя или энергии для питания приборов

Суть его заключается в том, что любая плоскость, независимо от ее назначения, принимает на себя определенное количество солнечной энергии. В южных регионах количество это естественно выше, что делает монтаж солнечных панелей более актуальным.

Однако, как показывает практика, рынок технологического оснащения в сфере синтеза энергии солнца, неустанно улучшает свои продукты, поэтому современные фотоэлементы в гелиопанелях прекрасно функционируют даже в местности с невысоким уровнем инсоляции.

Распределение солнечной активности на примере карты России. Более высокий коэффициент характерен для южных областей (+)

Классификация по температурным критериям

Существует достаточно большое количество критериев, по которым классифицируют те или иные конструкции гелиосистем. Однако для приборов которые можно сделать своими руками и использовать для горячего водоснабжения и отопления, наиболее рациональным будет разделение по виду теплоносителя.

Так, системы могут быть жидкостными и воздушными. Первый вид чаще применим.

Кроме этого, часто используют классификацию по температуре, до которой могут нагреваться рабочие узлы коллектора:

Низкотемпературные. Варианты, способные нагревать теплоноситель до 50ºС. Применяются для подогрева воды в емкостях для полива, в ванных и душевых в летнее время и для повышения комфортных условий в прохладные весенне-осенние вечера.
Среднетемпературные. Обеспечивают температуру теплоносителя в 80ºС. Их можно использовать для обогрева помещений. Эти варианты наиболее подходят для обустройства частных домов.
Высокотемпературные. Температура теплоносителя в таких установках может доходить до 200-300ºС. Используются в промышленных масштабах, устанавливаются для обогрева производственных цехов, коммерческих зданий и др.

Процесс изготовления их трудоемок, реализация требует специализированного оборудования. Самостоятельно сделать подобный вариант гелиосистемы практически невозможно.

Высокотемпературные солнечные батареи на фотоэлектрических преобразователях в домашних условиях сделать довольно сложно

Как подключить, если на участке есть электричество

Если участок подключен к сети, то установка солнечной электростанции сделает дом более энергонезависимым, позволит сократить затраты на электроэнергию и даже заработать на этом благодаря зеленому тарифу.

В этой схеме подключения отсутствует аккумулятор, так как не нужно накапливать электроэнергию (но если вы хотите иметь резервный источник питания на случай выключения света, то аккумулятор необходим).

Для подключения такой станции нужна только солнечная батарея (или несколько), которая через сетевой инвертор подключается в розетку. В таком виде станция уже готова к работе. Батарея вырабатывает электричество и вы сразу же его потребляете для внутренних нужд: работы холодильника, освещения, чайника и т.п.

Например, выработка станции в сутки — 1кВт электроэнергии, а здание суммарно потребляет 5кВт. По факту из сети вы берёте лишь 4кВт. Но если станция вырабатывает в сутки 5кВт, а вы реально потребляете только 2кВт, то остаток (3кВт) сгорает. В этом случае можно подключить зеленый тариф и продавать разницу государству по более высокой цене, либо же поставить аккумулятор и накапливать избыток на него.

Сейчас существуют компании которые подключают зеленый тариф «под ключ». Начиная от подбора и установки станции, до заключения договора с ОБЛЭНЕРГО.