Солнечное отопление частного дома: особенности и виды гелиосистем

Солнечное отопление частного дома — «зеленая» технология, которая вызывает большой интерес у владельцев загородной недвижимости. Главная причина тому постоянно растущие тарифы на очень «разорительные» коммунальные услуги. Кроме того, подобные альтернативные системы имеют довольно много преимуществ перед традиционными способами обогрева, однако один из главных плюсов — возможность значительной экономии. Тем хозяевам, которых заинтересовало использование солнечной энергии, можно познакомиться с разновидностями подобных установок, с организацией систем и особенностями их эксплуатации. Знание всех нюансов и потенциальных «подводных камней» поможет сделать вывод и насчет того, имеет ли этот вариант право на жизнь на конкретном загородном участке.

Солнечное отопление: особенности, его преимущества и недостатки

С наступлением осени приходят заботы: владельцы частных домов задумываются над тем, как снизить расходы, но повысить эффективность отопительных систем. Многих хозяев загородных владений сильно удручают цены на газ, нефть и уголь, ведь они постоянно растут. И именно использование солнечной энергии дает шанс получить почти бесплатное тепло, которое к тому же никогда не иссякнет.

Существует несколько разновидностей «гелиоассистентов». Однако принцип их работы практически одинаковый: устройства получают солнечную энергию, которую затем или преобразуют, или распределяют тепло на ГВС и/или на отопление. Альтернативные солнечные технологии используются во многих странах мира, и уже доказали свою высокую эффективность. Конечно, в большинстве регионов России они являются лишь дополнением к традиционному отоплению, поскольку в наших широтах солнечных дней не слишком много.

Единственное серьезное препятствие для использования гелиосистем — их высокая цена (и такая же стоимость монтажа). Но сейчас она постепенно снижается, причем это касается всех видов солнечных установок. Кроме того, самую простую установку можно создать самостоятельно. Да, по эффективности она будет уступать готовым системам, зато обойдется практически бесплатно.

Сильные стороны солнечного отопления

Несомненных преимуществ у гелиосистем немало. Они и стали причинами их растущей популярности. К плюсам солнечного отопления относится:

1. Экономия на коммунальных услугах. Поскольку солнечная энергия бесплатна и неисчерпаема, у владельцев подобных систем есть реальная возможность сократить расходы.
2. Экологичность. Эту альтернативу не зря называют «зеленой» технологией. Данный метод получения (преобразования) тепловой энергии совершенно безопасен.
3. Долговечность оборудования. Солнечные отопительные системы способны работать не менее 20-30 лет. Именно такой гарантийный срок дают их производители.
4. Шанс сделать систему более мощной. Для этого можно установить дополнительные элементы.
5. Абсолютно бесшумная работа, шанс монтажа в «бесхозном» месте (на крыше).

В южных районах в список достоинств можно внести еще один пункт. Это автономность, независимость от поставщиков электроэнергии. К сожалению, в средних и северных широтах гелиосистемы можно рассматривать только в качестве дополнительных источников тепла.

Недостатки солнечного отопления

Даже самые замечательные изобретения человечества не лишены слабых мест. Среди минусов солнечного отопления нужно отметить:

1. Зависимость от погодных условий. Если на улице дождь, снег или пасмурно, то оборудование будет не в состоянии работать очень эффективно.
2. Необходимость найти место главным элементам системы. Для получения максимального количества тепловой энергии необходимы «собиратели» или «преобразователи» довольно большой площади.
3. Эффективность, зависящая от их расположения и времени года. Например, менее производительной окажется та установка, часть батарей (коллекторов) которой большую часть времени находится в тени. Зимой энергоэффективность их тоже снижается.

Если система предназначена только для отопления частного дома, то к недостаткам добавляется и окупаемость, поскольку о высокой эффективности ее в зимнее время говорить не приходится. Поэтому подобные установки окупятся не слишком быстро. Ждать придется от 4 до 8 лет. Последние «камни преткновения» — цена оборудования и стоимость монтажа любой гелиосистемы, а также ее дорогое обслуживание.

Разновидности солнечного отопления

Существует два основных вида «рабочих» элементов — солнечные батареи (или панели) и такие же коллекторы.

Солнечные батареи

Это «фотоэлементарные» устройства, которые преобразуют солнечную энергию в электричество. Их используют в любых сферах. Такие батареи устанавливают на крышах домов, чтобы обеспечить питание электрическим котлам. Фотомодули помогают заряжать аккумуляторы различных видов транспорта. Там, куда по каким-то причинам невозможно провести электричество, панели обеспечивают работу автономных светофоров.

Разновидности солнечных панелей

Солнечные батареи состоят из большого количества фотоэлементов. Они соединены последовательно либо параллельно. Чаще эти модули изготавливают из кремния — моно- и поликристаллического. Отличия у изделий есть. Панели из монокристаллического кремния максимально долговечны (30 лет против 20 лет) и более эффективны из-за высокой чистоты используемого сырья. Их средний КПД составляет 28%, у изделий из поликристаллического кремния — около 20%. Понятно, что значительно выше и цена батарей из монокристаллов.

Подобные солнечные установки используют для питания электрического отопительного оборудования. Поэтому они становятся частью систем электроснабжения частных домов. Чаще всего солнечные батареи монтируют на крышах зданий, гаражей или хозяйственных построек. Мощность одной панели — около 200 Вт. Максимально эффективны эти установки в южных регионах с большим количеством солнечных дней в году.

Отдельно нужно упомянуть тонкопленочные солнечные батареи, которые легко превращаются в рулоны. В них очень тонкий слой полупроводников расположен на гибкой подложке из полимера. Фотоэлементы для них сейчас изготавливают из селенидов и теллуридов.

Преимущества тонкопленочных панелей — минимальный вес и такая же толщина, завидная гибкость, возможность использовать на любой поверхности. К минусам этих изделий относят высокую цену и сравнительно низкий КПД (11-20 %).

Использование солнечных батарей не самый дешевый способ. Владельцам потребуется большое количество разнообразного оборудования. Большой плюс варианта — шанс использовать электроэнергию для других нужд. Например, для освещения, для зарядки других «самостоятельных» приборов.

Какую солнечную батарею выбрать?

Максимально производительными и долговечными будут монокристаллические панели, изготовленные из самого чистого сырья. Поликристаллические изделия стоят дешевле, поэтому дают возможность некоторой экономии. Тонкопленочные батареи имеют минимальный вес, они прочные и гибкие, поэтому легко монтируются практически на любое «проблемное» основание.

Солнечные коллекторы

В отличие от фотоэлектрических установок, эти устройства ничего не вырабатывают, а получают. Они непосредственно нагревают теплоноситель, который проходит по системе труб. Возможные варианты — змеевик или элементы, расположенные параллельно. Солнечные коллекторы хороши тем, что простые гелиосистемы можно собрать самостоятельно, причем даже из подручных материалов.

Роль теплоносителя в них исполняет:

вода;

воздух;

смесь воды и антифриза.

Данные системы применяются для отопления и горячего водоснабжения. Их активно используют для подогрева воды в бассейнах, для создания оптимального микроклимата в теплицах, оранжереях и т. п. От солнечных батарей с фотоэлементами они отличаются более высоким КПД, минимальными теплопотерями, сравнительно быстрой окупаемостью (4-5 лет) и простотой подключения к отопительной системе.

Виды солнечных коллекторов

Основных разновидностей гелиоколлекторов существует несколько, но тех, которые используют жидкий теплоноситель, всего два:

1. Плоские устройства. Это самые распространенные конструкции. Такая установка — металлический корпус, имеющий крышку из стекла, благодаря ему внутри создается парниковый эффект. Стенки и дно такой коробки защищены теплоизоляционным материалом. Внутри располагается контур с теплоносителем.
2. Вакуумные трубчатые коллекторы имеют более сложное устройство. Они состоят из большого количества стеклянных трубок. В каждой из них находится пластина, поглощающая тепло, и медная труба с теплоносителем, воздуха в колбах нет. Благодаря вакууму такие «собиратели» способны сохранить около 97% тепловой энергии.

Плоские коллекторы проще конструктивно. Они стоят дешевле, максимально прочны, отличаются высоким КПД в теплый сезон, не так требовательны к уходу, поскольку умеют самоочищаться. Однако слабые места у них все-таки есть. Это вес, парусность, более высокие теплопотери в холодное время года и невозможность ремонта при поломке. При выходе системы из строя хозяевам придется покупать новый комплект.

Вакуумные коллекторы, наоборот, очень эффективны круглый год, причем претензий к ним нет даже в северных широтах. К тому же они ремонтопригодны: можно заменить деталь, вышедшую из строя. Еще один плюс трубчатых систем — низкая парусность. К их минусам относят более высокую цену, требовательность к обслуживанию (сложнее очистка элементов) и хрупкость стеклянных трубок.

Воздушные солнечные коллекторы кардинально отличаются от описанных водяных гелиосистем. Их можно рассматривать и в роли дополнений к основному солнечному оборудованию. Воздушные коллекторы нагревают воздух, выходящий и снова поступающий в помещения. Кроме того, такие панели гарантируют качественную вентиляцию и фильтрацию воздушных масс. «Слабость» этих коллекторов — наличие вентилятора: для его работы потребуется энергия.

Какую систему выбрать?

У некоторых потенциальных покупателей может возникнуть вопрос насчет использования водяных и воздушных панелей/коллекторов, насчет их эффективности. Все зависит от задач, которые будут возложены на альтернативные системы:

1. Воздушные коллекторы эффективны в любое время года, поскольку в них отсутствует жидкий теплоноситель. Водяные системы показывают лучшие результаты в теплое время года, в солнечные дни.
2. Воздушные гелиосистемы отличаются и более низкой ценой, поэтому быстрее окупаются (за год-два). К тому же монтаж таких коллекторов тоже не слишком требователен.

Выбор фаворита зависит от предназначения солнечного оборудования. Если владельцам частного дома необходимо не только отопление, но и нагрев воды для системы ГВС, то единственное решение — универсальные трубчатые коллекторы. Их достоинствами считают минимальные теплопотери, эффективность работы даже при очень низкой температуре (от -25 до -30°), высокую температуру теплоносителя даже в северных регионах. Кроме того, вакуумные системы быстрее окупаются.

Солнечное отопление: быть или не быть?

Большинство тех, кто только оценивает этот альтернативный, «зеленый» вариант, не могут прийти к окончательному решению насчет целесообразности его использования. Больше всего потенциальных покупателей не устраивают очень высокие цены, которые делают приобретение установок не слишком выгодным вложением. Однако альтернативные источники энергии все же имеют ключевые преимущества перед традиционными:

1. Цены на энергоносители постоянно растут, и этот рост непрогнозируем, чему есть множество причин. Поэтому не исключено, что солнечные устройства окупятся значительно быстрее, чем рассчитывали владельцы.
2. Автономные системы работают практически без «вмешательства» человека. Хозяева частных домов будут избавлены от приобретения топлива, от не самой простой работы с различными видами отопительного оборудования.

В пользу солнечного отопления говорит и его безопасность, экологичность. Подобные системы не загрязняют окружающую среду, к тому же работают они практически бесшумно.

Подключение и расположение гелиосистем

Как и для любого оборудования, для любых солнечных отопительных систем нужно соблюдать некоторые правила:

1. На панели не должна падать тень от деревьев, заборов, домов и других высоких сооружений.
2. Для их максимально эффективной работы необходимо ориентировать устройства строго на юг. Любое другое расположение лучше не рассматривать вовсе.
3. Угол наклона солнечного оборудования зависит от региона, в котором расположен объект. Идеал для Санкт-Петербурга — 60°, для Москвы — 55°, для Сочи — 45°. Весной этот угол уменьшают на 10-15°, а ближе к зиме увеличивают.

Оптимальным местом для установки панелей остаются крыши частных домов, поскольку именно они находятся на максимальном возвышении и на значительном расстоянии от любых высоких объектов. Если нет возможности установить солнечные панели/коллекторы на крышах зданий, то их монтируют прямо на земле, не забывая при монтаже о высокой парусности изделий.

Для фиксации оборудования используют каркасы, их жесткость зависит от ветровой нагрузки в местности. Лучший материал для такой рамы — металлический профиль: например, легкий и прочный алюминиевый уголок. Дерево не лучший из кандидатов, но и этот материал можно рассмотреть. Например, в качестве небольшой, временной либо супернадежной конструкции.

Солнечное отопление частного дома — одна из самых лучших возможностей сократить расходы, но практически не потерять в комфортности жизни. Быть или не быть гелиосистемам, решать хозяевам загородных имений. Но этот вариант, безусловно, заслуживает хотя бы рассмотрения.

В завершение темы «Солнечное отопление» — популярное видео, посвященное ей:

Источник