Солнечные системы отопления: разбор технологий обустройства отопления на базе гелиосистем

Идеи из подручных материалов

Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Солнечная батарея из фольги

Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

Нам понадобится:

  • 2 «крокодильчика»;
  • медная фольга;
  • мультиметр;
  • соль;
  • пустая пластиковая бутылка без горлышка;
  • электрическая печь;
  • дрель.

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.

Далее «крокодильчики» прицепляются к панели, провод от ненагретой фольги — к плюсу, от нагретой — к минусу, соль растворяют в воде и выливают раствор в бутылку. Батарея готова.

Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.

Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.

Солнечная батарея из транзисторов

У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.

Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.

Солнечная батарея из диодов

Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.

Солнечная батарея из пивных банок

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки

Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом

Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.

Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Установка домашней солнечной электростанции

Самое простое решение, которое сразу приходит на ум – обратиться в компанию, которая специализируется на продаже и установке солнечных генераторов. Такое решение имеет массу преимуществ – специалисты смогут подготовить индивидуальный проект, наиболее подходящий для конкретных условий эксплуатации, а на приобретенное и установленное оборудование будет выдана гарантия. Недостаток подобного решения – слишком высокая стоимость работ.

Впрочем, собрать домашнюю солнечную электростанцию можно и самостоятельно, но для этого потребуется немалый опыт, а также солидные затраты труда и времени. Кроме того, нужно будет разобраться в том, какие элементы нужны для обустройства системы, и как они взаимодействуют между собой.

Набор элементов для монтажа солнечного отопления выглядит следующим образом:

  • Комплект солнечных модулей;
  • Аккумуляторная батарея;
  • Контроллер заряда;
  • Инвертор;
  • Коммутация.

Аккумуляторы желательно подбирать так, чтобы у них были одинаковые характеристики. Хорошие аккумуляторы могут удерживать энергию около 3-4 дней, и этот параметр тоже нужно учитывать, как и тот факт, что в холодном помещении устройства разряжаются намного быстрее. Для суточного потребления в 2400 Вт-ч суммарная емкость батарей должна составлять не менее 1000 А-ч.

Инверторы, используемые для солнечных систем, имеют возможность синхронизировать фазу напряжения, в результате чего перевод 12 В в 220 В осуществляется без малейших задержек, поэтому электрические приборы не испытывают лишних нагрузок. Централизованные электросети таким качеством похвастать не могут, поэтому солнечные генераторы в этом плане гораздо удобнее и надежнее.

Повышение эффективности солнечных модулей

Эффективность солнечных систем можно повысить, воспользовавшись одним из следующих способов:

  1. Смена расположения модулей. Иногда для повышения КПД достаточно будет правильно расположить модули относительно вектора направленности солнечных лучей. Обычно для этого нужно развернуть все модули на юг. Если день в регионе долгий, можно также использовать поверхности, направленные на восточную и западную сторону – там тоже хватает света, который преобразуется в энергию.
  2. Изменение угла наклона. В документации к модулям всегда указывается рекомендуемый угол наклона, при котором КПД системы будет максимальным. На практике это значение может существенно варьироваться в зависимости от географического местоположения и других индивидуальных особенностей.
  3. Выбор места для установки. Чаще всего солнечные модули устанавливаются на крыше здания – это самый простой, доступный и очевидный вариант, но не самый эффективный. Лучше всего будет заранее подготовить поворотное основание и установить панели на него, чтобы устройства следовали за солнечными лучами по мере их смещения.

На последний пункт стоит обратить особое внимание. Конечно, установленные на крыше модули не бесполезны – в конце концов, никаких препятствий для солнечных лучей в таком случае нет, поэтому они легко достигают устройства и преобразуются в необходимый тип энергии

Проблема в том, что расположение модулей перпендикулярно солнечным лучам имеет максимальную эффективность на протяжении короткого промежутка времени.

Поворотные устройства, отслеживающие текущую направленность лучей, позволяют избавиться от подобных проблем. Правда, у таких устройств есть и отрицательные стороны – в частности, речь идет о крайне высокой стоимости поворотных систем. Кроме того, в ряде случаев приобретение такого оборудования никак не влияет на эффективность системы – например, если не были должным образом учтены климатические условия. Затраты в данном случае будут совершенно нецелесообразными.  

Согласно примерным расчетам, для того, чтобы поворотные элементы окупились, их количество должно составлять не менее восьми. Конечно, можно использовать и меньшее количество модулей (около 3-4), но они будут выгодным приобретением только в том случае, если подключать их напрямую к водяному насосу, в остальных же случаях прирост эффективности будет незначительным.

Каким должен быть теплосборник?

Теплосборник – еще один очень важный рабочий элемент вакуумного коллектора. Посредством этого узла осуществляется передача накопленного тепла от трубок к теплоносителю.

Теплосборник располагают в верхней части прибора. Один из его компонентов, медный сердечник, принимает энергию и передает ее основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутой системе «теплообменник бака-коллектор».

Корректную работу гарантирует подключенный к системе циркуляционный насос. Управляющая греющим комплексом автоматика, четко следит за уровнем температуры в каналах и, в случае ее падения ниже допустимого критического минимума (например, в ночное время суток), останавливает работу насоса.

Это позволяет избежать обратного прогрева, когда теплоноситель начинает забирать тепло горячей воды, собравшейся в накопительном баке.

Трубчатая коллекторная установка

По принципу работы трубчатые солнечные тепловые панели схожи с плоскими аналогами, но есть одно заметное различие – заполненные теплоносителем трубки располагаются внутри стеклянных колб. В системе могут использоваться перьевые трубки, закрытые с одной стороны, и коаксиальные, которые вставляются друг в друга и запаиваются с обеих сторон.

Также стоит отметить используемые виды теплообменников:

  • Система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
  • Стандартные трубки для перемещения воды U-type.

Второй тип теплообменников считается более эффективным, но у него есть серьезный недостаток – высокая стоимость ремонта, которая обусловлена необходимостью замены целого блока при повреждении одной трубки. С трубками первого типа в этом плане гораздо проще, поскольку они независимы друг от друга, что позволяет при необходимости заменять каждый отдельный элемент конструкции.

Однотрубная вертикальная

Как еще можно отапливать однотрубной системой двухэтажные домовладения? Альтернатива действительно есть – это однотрубная вертикальная система отопления, которой пользуются многие люди, подыскивающие подходящую схему парового отопления в частном доме. Никаких сложностей в подобной схеме нет, нужно просто вывести подающую трубу с теплоносителем на второй этаж и подключить располагающиеся там батареи, после чего сделать отводы вниз, на первый этаж.

Достоинства и недостатки однотрубной вертикальной схемы

Как обычно, начнем с положительных черт:

В однотрубных вертикальных системах отопления теплоноситель проходит от радиатора на верхнем этаже к нижним этажам.

  • более выраженная экономия на материалах;
  • сравнительно одинаковая температура воздуха на первом и втором этажах;
  • простота реализации.

Список недостатков такой же, как и у предыдущей схемы. В него вошли потери тепла на последних радиаторах. А так как теплоноситель у нас подается через верхний этаж, то на первом этаже может быть прохладнее, чем на втором.

Экономия на материалах получается более чем солидной. Наверх у нас отправляется всего одна труба, от которой теплоноситель распределяется по всем радиаторам второго этажа (не последовательно). От каждого верхнего радиатора трубы спускаются к радиаторам на первом этаже, после чего попадают в одну общую обратную трубу. Таким образом, данная схема предполагает минимальное использование материалов.

Особенности монтажа однотрубной вертикальной системы

При монтаже вертикальной однотрубной системы вы получите столько цепочек, сколько радиаторов у вас будет располагаться на каждом этаже.

В предыдущей схеме газового отопления в частном доме трубы последовательно обходили радиаторы на первом и втором этажах. То есть у нас получались две параллельные цепочки, в каждой из которых включалось несколько радиаторов. В текущей схеме у нас тоже есть цепочки, но они вертикальные. Например, если на каждом этаже по четыре радиатора, то у нас получаются четыре цепочки, соединенные параллельно.

Данная схема предполагает одну цельную подающую трубу, проходящую по верхнему этажу. От нее делаются отводы к каждому радиатору. После прохождения верхних радиаторов теплоноситель поступает к нижним радиаторам, лишь после этого – в обратную трубу, проходящую по первому этажу.

Если в первом случае наибольшие тепловые потери наблюдались в дальних радиаторах первого и второго этажей, то в данной схеме будет прохладнее на первом этаже, так как часть тепла будет израсходована на втором этаже.

Однотрубная вертикальная схема отопления частного дома с газовым котлом может быть реализована без принудительной циркуляции теплоносителя. Все дело в том, что температура теплоносителя, поступающего к радиаторам второго этажа, одинаковая. Падение температуры наблюдается лишь на первом этаже. Но если мы дополним радиаторы перемычками-байпасами, то изменение температуры будет минимальным – им можно будет пренебречь.

Таким образом, данная схема, дополненная перемычками-байпасами, станет самой экономичной и недорогой среди любых других схем. Вместо газового котла может быть использован любой другой котел. Схема электрического отопления частного дома ничем не отличается от газового отопления (разве что типом котла).

Выбор теплоносителя

При изучении вопроса, как устроена система отопления в частном доме, нужно отдельно рассмотреть теплоноситель. Чаще всего для этого используют отфильтрованную обессоленную воду. Для того, чтобы избежать ее замерзания в случае периодического использования системы, в ее состав вводятся специальные незамерзающие присадки – антифризы. Это предполагает замену всех резиновых прокладок на фторопластовые, которые более стойки к химическому воздействию

Также важно учесть, что некоторые котлы не предназначены для нагревания незамерзающих жидкостей.

Обычно теплоноситель в систему заливается напрямую из водопровода при помощи подпиточного вентиля и обратного клапана. По ходу этой процедуры спускание воздуха осуществляется через автоматические воздухоотводчики и ручные краны Маевского. Для контроля за давлением закрытых систем используется манометр; открытые системы нуждаются в постоянной проверке уровня воды в баке. Если подпитка истечет из трубы перелива, ее необходимо перекрыть.

Для закачки антифриза внутрь закрытой системы применяют специальный ручной или автоматический насос, имеющий встроенный манометр. Чтобы обеспечить непрерывность процедуры, жидкость заранее готовят в специальном вместительном баке, из которого и перекачивают ее внутрь трубы. Для заполнения антифризом открытой системы достаточно просто залить его в расширительный бак.

Отопление в частном доме своими руками может быть организовано при условии строгого соблюдения всех рекомендаций и наличия соответствующих навыков. Спешить при этом не нужно, а после окончания работы рекомендуется провести тщательное тестирование.

Подбор оптимальной схемы отопления

Для обогрева жилища чаще всего используются следующие схемы, как установить котел отопления в частном доме:

  • Однотрубные. Один коллектор обеспечивает все радиаторы. Он играет роль и подачи, и обратки, так как прокладывается замкнутым контуром рядом со всеми батареями.
  • Двухтрубная. В этом случае применяется отдельная обратка и подача.

Чтобы выбрать наиболее оптимальную схему установки котла отопления в частном доме, рекомендуется проконсультироваться со специалистом. Однако в любом случае, двухтрубная система является более прогрессивным решением вопроса какая схема отопления лучше для частного дома. Хотя на первый взгляд может показаться, что однотрубная система позволяет сэкономить на материале, однако практика показывает, что такие системы и дороже, и сложнее.

Важно понимать, что внутри однотрубной системы остывание воды происходит намного быстрее: в результате более дальние радиаторы приходится оснащать большим числом секций. Также у раздающего коллектора должен быть достаточный диаметр, превосходящий линии двухтрубной разводки

Кроме того, в данной схеме существует серьезное затруднение при организации автоматического управления из-за влияния радиаторов друг на друга.

Небольшие строения типа дач, где число радиаторов не превышает 5, можно без опасения оснащать однотрубной горизонтальной схемой системы отопления частного дома своими руками (ее еще называют «ленинградкой»). Если число батарей увеличить, будут наблюдаться сбои в ее функционировании. Еще одно применение подобной развязки – однотрубные вертикальные стояки в двухэтажных коттеджах. Подобные схемы встречаются довольно часто и работают без сбоев.

Двухтрубная развязка обеспечивает доставку на все батареи теплоносителя одинаковой температуры. Это позволяет отказаться от наращивания секций. Наличие подающей и обратной трубы создает оптимальные условия для внедрения автоматического управления радиаторами, для чего используются термостатические вентили. В этом случае можно брать трубы меньшего диаметра и более простые схемы.

Какие бывают схемы отопления частного дома двухтрубного типа:

  • Тупиковыми. В этом случае трубопровод состоит из отдельных ветвей, внутри которых используется встречное движение теплоносителя.
  • Попутными двухтрубными. Здесь обратка выполняет роль продолжения подачи, что обеспечивает кольцевое движение теплоносителя внутри схемы.
  • Лучевыми. Наиболее дорогостоящие схемы, где каждый радиатор имеет отдельно проложенную скрытым способом (в полу) линию от коллектора.

Если при укладке горизонтальных магистралей большого диаметра использовать уклон 3-5 мм/м, то будет достигнут гравитационный способ работы системы, и циркуляционные насосы можно не применять. Благодаря этому достигается полная энергетическая независимость системы. Этот принцип можно применять как однотрубных, так и двухтрубных схемах: главное – создать условия для самотечной циркуляции теплоносителя.

В открытых отопительных системах потребуется наличие в самой верхней точке расширительного бака: такой подход является обязательным при обустройстве самотечных контуров. Однако обратная труба рядом с котлом может быть оснащена мембранным расширителем, что позволит сделать систему закрытой, работающей в условиях избыточного давления. Такой подход считается более современным, и чаще всего используется в системах принудительного типа.

Особого упоминания при исследовании, какую схему отопления выбрать для частного дома, заслуживают теплые полы. Стоит такая система довольно дорого, так как требует укладки в стяжку нескольких сотен метров трубопровода: это позволяет обеспечить каждую комнату отдельным нагревающим водяным контуром. Трубы коммутируются на распределительном коллекторе, который имеет смесительный узел и собственный циркуляционный насос. В результате помещения прогреваются очень равномерно и экономично, в комфортной для людей форме. Подобный тип отопления может применяться в различных жилых помещениях.

Выводы и полезное видео по теме

Подробное, детальное описание вакуумной трубки, принципа ее работы и особенностей функционирования солнечного коллектора в целом. Автор рассказывает о некоторых интересных нюансах и показывает, что установка может стать реальной альтернативой газовому котлу.

Интересная информация о работе солнечного коллектора в зимний период времени.

Как правильно смонтировать вакуумный солнечный коллектор своими руками в домашних условиях. Все нюансы процесса, рекомендации и полезные советы.

Зная базовый принцип работы трубчатого вакуумного солнечного коллектора, можно собрать агрегат собственноручно. Установка будет полностью соответствовать личным индивидуальным требованиям и нуждам.

Это не слишком трудное занятие, однако оно требует повышенного внимания, скрупулезности и определенных навыков, иначе риск повредить целостность колбы и нарушить ее герметичность значительно возрастает.

Всем заинтересованным в вопросе выбора, установки или самостоятельной сборки солнечного коллектора предлагаем оставлять комментарии и задавать вопросы. Форма для связи расположена в нижнем блоке.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий