Типовая комплектация солнечной системы отопления
Солнечное (как и любое другое) отопление загородного дома может изменяться в зависимости от индивидуальных требований заказчика и производственных особенностей завода-изготовителя, но общий принцип комплектации данной системы остается, как правило, неизменным.
Солнечное отопление состоит из следующих основных элементов:
- Вакуумный солнечный коллектор.
- Насос, осуществляющий подачу теплоносителя к накопительному баку от коллектора.
- Контроллер, выполняющий функцию управления работой всей гелиосистемы.
- Бак-аккумулятор (500-1000 литров) для горячей воды.
- Пиковый доводчик, представленный в виде теплового насоса, электрического тена либо иного источника.
Отопление либо горячее водоснабжение солнцем в типовой комплектации позволит дополнительно осуществить устройство теплых полов, гарантируя довольно быструю окупаемость расходов, связанных с приобретением и монтажом оборудования.
Изготовление солнечного коллектора своими руками
Солнечное теплоснабжение (отопление и горячее водоснабжение) вполне можно изготовить своими руками из доступных материалов.
Одним из простых и доступных вариантов является изготовление солнечного коллектора из змеевика обыкновенного холодильника.
Необходимые материалы
Для изготовления коллектора понадобятся следующие материалы:
- Змеевик от холодильника (старого либо неисправного).
- Рейки, предназначенные для сборки каркаса.
- Резиновый коврик.
- Обыкновенное стекло, фольга.
- Емкость для воды, трубы, предназначенные для слива и подачи воды.
Перед началом сборки коллектора необходимо произвести тщательную промывку змеевика от остатков фреона, подогнать изготовленный из реек каркас под размеры змеевика (чтобы он там свободно помещался).
Габаритные размеры резинового коврика должны быть идентичны размерам полученного каркаса.
Последовательность сборки
При сборке готового изделия необходимо соблюдать следующую последовательность действий:
На резиновый коврик производится укладка фольги, каркаса из реек и змеевика в оговоренной последовательности. Сколачивание каркаса и устройство небольших отверстий в его стенках, достаточных для вывода трубок змеевика.
Для закрепления змеевика можно использовать хомуты, снятые с того же холодильника. Хомуты с обратной стороны крепятся при помощи винтов. Производится прибивание реек с обратной стороны для придания конструкции требуемой жесткости.
Заклеивание скотчем всех щелей между каркасом и фольгой. Данная мера позволяет максимально уменьшить тепловые потери. Готовый коллектор накрывается стеклом и проклеивается скотчем по всему периметру.
Дополнительную герметизацию и надежность придаст крепление стекла при помощи нескольких шурупов. Завершающий этап – крепление на опоры солнечного коллектора.
Принцип действия системы
Солнечное (с использованием описываемого самодельного коллектора) отопление частного дома способно обеспечить при солнечной погоде нагрев воды до 70°C. Циркуляция в данной системе происходит естественным способом.
Нагретая в коллекторе вода за счет уменьшения плотности движется вверх в специальную емкость для воды. Холодная вода, обладающая большей плотностью, перемещается в нижнюю часть коллектора. Далее процесс повторяется.
Приведем схематичное изображение подобной системы.
Схема коллектора, сделанного своими руками. Нажмите для увеличения.
Где:
1 – Труба для подачи горячей воды.
2 – Вентиль для сброса давления.
3 – Труба для слива горячей воды.
4 – Запорный вентиль.
5 – Вентиль для подпитки.
6,7 – Труба для подачи холодной воды в коллектор.
8 – Вентиль для слива.
Вместо заключения
Альтернативные источники теплоснабжения стремительно завоевывают популярность у все большего числа людей.
Солнечное (с использованием вакуумного гелиоколлектора) отопление дома обладает целым рядом очевидных преимуществ, позволяющих успешно конкурировать с традиционными схемами устройства отопления и горячего водоснабжения.
Безграничная солнечная энергия значительно превышает суммарную потребность человека. Она абсолютно бесплатна и безопасна с экологической точки зрения.
Солнечные батареи и панели – современный и недорогой способ отопления
Солнечные панели – это современный и экологичный способ отапливать свое жилье. Если разумно использовать энергию солнца, то можно превратить обычный жилой дом в уютный экологичный домик с минимальными расходами на оплату коммунальных услуг.
Основными преимуществами использования солнечных панелей для отопления дома являются:
- Экономичное потребление и уменьшение расходов на оплату коммунальных услуг;
- Нет необходимости оформлять разрешения или делать какие-то документы, согласовывая все это в разных инстанциях;
- Автономность – при достаточном количестве солнечных панелей можно полностью отказаться от использования общих коммуникаций;
- Это экологически чистый источник энергии.
Как и в предыдущих случаях, главный минус использования такой системы отопления – большие первоначальные вложения. Срок окупаемости солнечных панелей составляет минимум 10-15 лет.
Печное отопление дровами
Если дом построен вдали от газовых магистралей или вам не хочется оплачивать дорогой теплоноситель, можно устроить систему отопления дровами. Этот вариант идеален с точки зрения экологии и не вредит здоровью жильцов. Как работает дровяная отопительная печь?
Принцип работы этой конструкции простой и понятный. Вы приобретаете печь, закладываете в нее дрова, поджигаете их. Дрова сгорают и нагревают печное оборудование. Печь отдает тепло, воздух в помещении прогревается.
При кажущейся примитивности конструкции этот вариант отопления имеет ряд преимуществ:
- печь нагревается быстро;
- нет нужды покупать и устанавливать трубы, радиаторы, насосы;
- конструкция надежна, рассчитана на длительную эксплуатацию, ее сложно повредить;
- дрова можно приобрести недорого.
Современные отопительные печи мало напоминают всем известные буржуйки. Конструкция печи разработана так, что установка отдает много тепла и может работать длительное время от одной загрузки.
Строение котла для дров.
В систему отопления на дровах можно встроить котел. Выбирая котел, лучше остановиться на конструкции пиролизного типа. Тепло будет генерироваться в результате горения пиролизных газов. Эта разновидность котельного оборудования может функционировать без наличия электричества.
Теперь о недостатках такого вида отопления зданий:
печная установка достаточно габаритная, придется подумать, куда ее установить; оборудование прилично весит, поэтому самостоятельно установить печь не получится;
рядом с домом придется предусмотреть крытое помещение для дров, важно, чтобы дровяного запаса хватило на отопительный период;
продукты горения при неправильной эксплуатации печного устройства могут быть опасными для здоровья;
при топлении дровами придется предусмотреть устройство дымохода;
печка будет обогревать помещение неравномерно.
Тепловые насосы
Это решение повсеместно используется в Скандинавии, в которой достаточно холодно. С помощью теплового насоса можно обеспечить автономное и экономичное отопление дома. Для его функционирования потребуется электроэнергия.
Особенности этого варианта обогрева домов:
- рекомендуется приобретать и устанавливать грунтовый тепловой насос;
- предварительно на участке необходимо выкопать траншею, заложить трубы;
- тепловая энергия выделяется за счет разницы температур воды, проходящей по трубам.
Эффективность работы грунтового насоса не зависит от температуры воздуха. Сильных морозов можно не бояться. По стоимости такая система дороже, чем большинство аналогов. Сэкономить можно на монтаже. Немаловажным преимуществом считается долговечность конструкции. Тепловой насос в состоянии нормально проработать не один десяток лет.
Установив в загородном доме тепловой насос, можно получить автономную, экономную систему отопления. Для ее работоспособности требуется небольшое количество электроэнергии. А если дополнить конструкцию солнечными аккумуляторами, можно будет частично не зависеть и от электричества.
Почему электричество?
Электрическое отопление отличается от классических водно-печных и газовых систем большей экономичностью и практичностью. Первый аспект мы оставим для обсуждения чуть ниже, а эксплуатационные достоинства опишем здесь:
Электрическое отопление не только бесшумное, но и экологичное. Оно транспортируется безопаснее газа и вообще не выделяет вредных веществ, как в атмосферу, так и внутрь помещения. При отсутствии отходов пропадает и необходимость выводящих дымоходов и тяговых конструкций. Отопление на угле или древесине и вовсе не идет в сравнение электро системами.
Отопление электричеством не требует больших единовременных затрат. Провести сравнение можно на примере газа: чтобы подключить дом вы должны закупить оборудование для каждого помещения, провести монтаж коммуникаций, котла, врезаться в общую магистраль. Причем сделать все это необходимо вместе, поскольку отложить подведение какой-то части дома к системе невозможно. А электрический способ позволяет организовать последовательный монтаж: сначала подключаются самые важные части дома, а затем, по мере накопления средств, ¬– периферийные.
Благодаря возможности использования в частном доме или квартире многотарифного счетчика, а также постоянному развитию технологий в данное сфере, отопление электричеством уже сейчас – самое экономное среди аналогов
Не стоит заострять внимание на высокой цене оборудования – оно быстро окупается за счет низкого энерго потребления.
Практически каждый способ организации электро отопления позволяет провести монтаж своими руками, без множества дополнительных инструментов.
Безусловно, использование электрических систем для отопления нельзя назвать идеальным. Работа по качественному обогреву каждого дома требует учитывать многие особенности. В некоторых регионах стоимость электричества может быть настолько большой, что от газа не отказаться. В старых многоквартирных домах сложно перейти на электрическое отопление по двум причинам: очень непросто отключиться от центральной магистрали, да и электросеть придется разводить снова, с учетом мощного оборудования.
Несмотря на это, общая картина склоняет весы в сторону электричества. Для помещений, в которых газа нет или отсутствует возможность его подвести, оно и вовсе является настоящим спасением.
Обзор новейших решений в электрических системах отопления
Сразу можно отметить, что все новейшие разработки очень дорогостоящие, но у них есть хорошая тенденция, они быстро окупаются.
Солнечные коллекторы, которые нагревают воду. Такие панели размещают на крышах домов с солнечной стороны. Очень эффективно себя показывают в солнечных регионах. У них достаточно высокий КПД и максимальный уровень экологичности. А минусом является невозможность эксплуатации в тёмное время суток. В большинстве случаев их устанавливают как альтернативный источник тепловой энергии.
Солнечный коллектор
Гелеосистемы. Тепловые насосы, которые высасывают тепло из окружающей среды (воздуха, земли и воды), и передают его теплоносителю. Отличный вариант отопления, но очень затратный на начальном этапе. Оборудование занимает много места. Срок окупаемости от 2-х лет.
Гелеосистема
Инфракрасная плёнка для пола, стен и потолка. Инновационная разработка. Материал монтируется под стяжку и штукатурку любой поверхности, хорошо греет за счёт масштаба охвачиваемой плоскости. Минус в повышенном потреблении электричества и в том, что укладка такого отопления может производиться только на стадии внутренней отделки дома при ремонте.
Инфракрасная отопительная плёнка
Электродные котлы, предназначенные для отопления частного дома (отзывы владельцев и примерные цены есть на многих форумах и сайтах). Маленькое устройство в виде трубы, разогревает воду, пропуская через себя. Теплоноситель должен содержать в себе соль. Заряженные частицы разгоняются до огромной скорости внутри трубы и своим трением греют воду. Очень эффективная технология. Негативным нюансом является несоответствие мощности с заявленной производителем площадью обогрева.
Электродный котёл в деле
Способы отопления и их экономичность
Традиционно для обогрева частных домов используются автономные системы отопления. Источниками энергии для их работы выступают природный газ, сжиженный газ, твердое топливо, жидкое топливо и электроэнергия. Самыми экономичными считаются системы, работающие на природном газе. Но в некоторых условиях их экономичность не играет никакой роли. Например, если дом не подключен к газовой магистрали, то сравнения с газом тут не уместны.
Газовые системы отопления
Экономные системы отопления частного дома – это системы, работающие на дешевом теплоносителе. Если поблизости проходит газовая магистраль, смело подключаемся к ней и пользуемся одним из самых недорогих источников энергии. Сравнивая расходы на газ с расходами на другие источники, начинаешь понимать, что это один из самых недорогих видов топлива.
При отсутствии газовой магистрали нередко используется сжиженный газ, поставляемый в баллонах или хранимый в газгольдерах. Но этот вариант нельзя назвать самым экономичным, хотя он очень прост по своей реализации – достаточно приобрести обычный газовый котел и перенастроить его на работу со сжиженным газом.
Твердотопливные системы отопления
Экономное отопление частного дома без газа можно построить на основе твердотопливного котла. Для его питания используются каменный уголь, кокс, брикетированное топливо и даже обычные дрова. Дольше всех горит каменный уголь, но и стоит он достаточно дорого. Зато отопительная система получается не только экономичной, но и недорогой – самый простой твердотопливный котел отличается вполне доступной стоимостью.
Самое дешевое отопление частного дома без газа строится с применением твердотопливных котлов, иногда и самодельных. Если хочется обеспечить более удобную эксплуатацию системы, следует присмотреться в котлу с небольшим бункером для пеллетного топлива (топливные гранулы). Такие пеллетные котлы работают в автоматическом режиме, требуя лишь периодической загрузки новых порций пеллет.
Работа твердотопливных котлов на дровах осложняется необходимостью слишком частой загрузки дров. К тому же, дров нужно очень много, что увеличивает расходы на эксплуатацию отопительной системы. Стоит только прозевать момент загрузки очередной порции топлива, как в доме начнет становиться прохладнее. Проблема решается установкой специальных твердотопливных котлов длительного горения.
Следует отметить, что отопительные системы, работающие на дровах, могут быть экономичными вплоть до полной бесплатности – дрова можно нарубить в лесу самостоятельно, чем пользуются люди, живущие в небольших населенных пунктах.
Жидкостные отопительные системы
Системы отопления на жидком топливе нельзя назвать самыми экономичными. После газа и твердого топлива они занимают почетное третье место. В качестве топлива здесь используются отработанное машинное масло и солярка. Из-за этого в домах, отапливаемых жидкостными котлами, постоянно стоит характерный запах. Также есть необходимость создания специального хранилища для жидкого топлива, причем на удалении от жилых построек – это создает дополнительные расходы.
Электрические отопительные системы
Дешевое отопление частного дома электричеством создать сложно – нужен источник халявной электроэнергии. Все дело в том, что классические электрические котлы необычайно прожорливые. И сделать здесь что-то практически невозможно, так как их эффективность составляет 99% – то есть, практически вся энергия перерабатывается в тепло. Некоторую экономичность могут обеспечить индукционные котлы, но многие специалисты не готовы подтвердить этот факт.
Экономные электрокотлы для отопления частного дома существуют, но стоят они значительно дороже, чем их простые малогабаритные собратья. Достижение экономии в них осуществляется за счет применения погодозависимой автоматики и комнатных температурных датчиков. То есть, они способны автоматически подстраиваться под особенности наружных и комнатных температурных условий, регулируя мощность нагрева – если бы регулировками занимался человек, то расходы были бы больше.
Минусами электрических систем являются необходимость в наличии хорошей электропроводки и наличие трехфазной сети для питания наиболее мощных моделей котлов.
Эффективные котлы для обогрева помещений
Для того, чтобы эффективно и экономично обогревать дом, необходимо выбрать качественное отопительное оборудование. Чаще всего в данной роли используются котлы.
Конденсационный газовый
Работа котла с конденсационным газом позволяет использовать всю энергию, выделяемую при сжигании газа. Все котельные системы распределяют тепло в горячей воде, которая отдает тепло, проходя через радиаторы или другие устройства в помещениях по всему дому. Затем охлажденная вода возвращается в котел для повторного нагрева.
В обычном котле контур отопительной системы нагревается в процессе горения природного газа. Конденсационный котел использует энергию, имеющуюся в продуктах газового сгорания. Эти продукты содержат водяной пар. Пар, остывая, конденсируется и выделяет тепло. Вода в отопительном контуре нагревается этой энергией. Эвакуация воды, выделяемой во время конденсации (конденсата), осуществляется через сеть сточных вод.
Важно! Природный газ — самый доступный источник энергии. Поэтому стоимость эксплуатации конденсационного котла будет максимально выгодной
Такой котел прост в эксплуатации, потребляет меньше топлива, чем стандартный газовый котел, и имеет эффективность, часто превышающую 100%.
Пиролизный
Пиролизный котел работает на твердом топливе. При этом происходит горение не только самих дров, но и газов, которые выделяются в процессе.
Поэтому КПД действия таких котлов — до 90%. Дрова или специальные пеллеты, изготовленные из высушенной биомассы, горят в одной камере, выделяя пиролизный газ.
Под воздействием высокой температуры газ через специальную форсунку попадает в другую камеру, в которой горит, смешиваясь с кислородом.
Тепловая энергия, выделяющаяся в этом процессе, намного выше, чем в обычных котлах, а время горения гораздо дольше. Поэтому пиролизные котлы называют котлами долгого горения.
Такие газогенераторные котлы не зависят от наличия магистрального газопровода, и могут максимально эффективно использовать покупное топливо.
Твердотопливный
Самый простой котел — это котел на дровах или угле. Он полностью автономен, и не требует ни подключения к газопроводу или электрической сети, ни затрат на оплату газа и электричества. Достаточно всего лишь стандартного корпуса, состоящего из топки (или камеры сгорания) и поддувала, и обычных дров.
Дрова горят в топке благодаря воздуху, который подается через поддувало. При этом выделяется тепловая энергия. Она нагревает стальной или чугунный теплообменник в виде змеевика, расположенный в топке, и повышает температуру теплоносителя. Горячая вода отдает тепло, когда проходит через отопительную систему дома. Затем охлажденная вода возвращается в котел для повторного нагрева.
Электрокотел
Работа электрического котла аналогична работе других котлов: вода в нем нагревается, а затем циркулирует в контуре отопительной системы и радиаторах.
Нагрев воды в таких котлах происходит с помощью электрического тока. Он обеспечивает высокую производительность и отличную скорость нагрева.
Кроме того, установка электрического бойлера не требует больших затрат на установку дорогостоящего оборудования, наличия дымохода и большого помещения.
1 Основные принципы энергосберегающего отопления
Задумка по созданию обогревающих экономных систем выстроена на принципах снижения затрат на топливо, содержание с последующим обслуживанием всей технической инфраструктуры. Для максимального соответствия таким требованиям специалистами задействован широкий диапазон технологических решений и дополнительных инструментов.
Если речь идет про котлы, для них разработаны специальные камеры с двойным сгоранием. Как результат радиаторные системы оснащаются материалами повышенной теплоотдачи, а при расчете схем по распределению несущих деталей учитываются особенности места работы греющего агрегата, что особенно актуально для русских зим. Отопление без труб котлов и батарей становится в последнее время популярным. Его принцип действия основан на панельной теплоотдаче, которую многие специалисты называют перспективным направлением.
Суть работы заключается в рациональной и продуманной аккумуляции получаемой и впоследствии генерируемой энергии. Практика указывает на минимизацию элементной конструкционной составляющей, количественное снижение потребляемого ресурса. На практике такая схема выглядит следующим образом. В доме обустраиваются специальные плиты-излучатели небольших размеров, экономящие пространство и вырабатывающие объем тепла, достаточный для обогрева конкретной площади, но только без труб.
Классификация систем отопления
Выбирая способ обогрева частного дома, владелец сталкивается с огромным разнообразием отопительных систем, предлагаемых отечественными и зарубежными производителями. Последние классифицируются по трем признакам:
- по типу используемого топлива: твердотопливные, электрические, газовые, универсальные;
- по методу отопления: традиционное водяное и воздуховоды;
- по принципу действия: химическая реакция горения, преобразование электричества в тепловую энергию и т. п.
На сегодняшний день активно изучаются и предлагаются альтернативные методы получения тепла. Так, солнечные коллекторы используются для отопления и подогрева воды. Однако значительная часть нашей страны расположена в таких широтах, где уровень инсоляции недостаточен для того, чтобы использование таких систем было по-настоящему эффективно.
Рассмотрим подробнее наиболее традиционные способы отопления частных домов.
Что могут предложить современные технологии
В среднем 1 м2 поверхности земли получает 161 Вт солнечной энергии в час. Разумеется, на экваторе этот показатель будет во много раз выше чем в Заполярье. Кроме того, плотность солнечного излучения зависит от времени года. В Московской области интенсивность солнечного излучения в декабре-январе отличается от мая-июля более чем в пять раз. Однако современные системы настолько эффективны, что способны работать практически всюду на земле.
Современные гелиосистемы способны эффективно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С
Задача использования энергии солнечной радиации с максимальным КПД решается двумя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные фотоэлектрические батареи.
Солнечные батареи вначале преобразуют энергию солнечных лучей в электричество, затем передают через специальную систему потребителям, например электрокотлу.
Тепловые коллекторы нагреваясь под действием солнечных лучей нагревают теплоноситель систем отопления и горячего водоснабжения.
Тепловые коллекторы бывают нескольких видов, в числе которых открытые и закрытые системы, плоские и сферические конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и многие другие варианты.
Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов используется для нагревания горячей воды или теплоносителя системы отопления.
Несмотря на явный прогресс в разработке решений по собиранию, аккумулированию и использованию солнечной энергии, существуют достоинства и недостатки.
Эффективность солнечного отопления в наших широтах довольно низка, что объясняется недостаточным количеством солнечных дней для регулярной работы системы
Плюсы и минусы от использования энергии солнца
Самым очевидным плюсом использования энергии солнца является ее общедоступность. На самом деле даже в самую хмурую и облачную погоду солнечная энергия может быть собрана и использована.
Второй плюс — это нулевые выбросы. По сути, это самый экологически чистый и естественный вид энергии. Солнечные батареи и коллекторы не производят шума. В большинстве случаев устанавливаются на крышах зданий, не занимая полезную площадь загородного участка.
Недостатки, связанные с использованием энергии солнца, заключаются в непостоянстве освещенности. В темное время суток становится нечего собирать, ситуация усугубляется тем, что пик отопительного сезона приходится на самые короткие световые дни в году.
Существенный недостаток отопления, основанного на применении солнечных коллекторов, заключается в отсутствии возможности накапливать тепловую энергию. В схему включен только расширительный бак
Необходимо следить за оптической чистотой панелей, незначительное загрязнение резко снижает КПД.
Кроме того, нельзя сказать, что эксплуатация системы на солнечной энергии обходится полностью бесплатно, существуют постоянные затраты на амортизацию оборудования, работу циркуляционного насоса и управляющей электроники.
Альтернативные способы отопления дома
Сейчас существует масса интересных вариантов, таких как отопление при помощи солнечных батарей или котлы, которые используют энергию земли. Но на самом деле, стоимость этого оборудования просто космическая. Если вы живете в северных регионах, где солнце бывает довольно редко, то устанавливать такого рода котлы нет смысла. Потому что энергии практически не будет. Но если вы находитесь в южных регионах, где постоянно солнечно, то имеет смысл установить солнечные батареи, для того чтобы прогревать помещение.
Конечно, идеальным вариантом станут какие-то гибридные котлы, которые позволяют использовать газ с твердым топливом или электричество с твердым топливом. Сейчас в продаже имеются такие агрегаты, но стоят они довольно недешево. Но это идеальный вариант для тех местностей, где электричество может иногда пропадать, или случаются порывы в газовой магистрали. В таком случае, если не будет основного источника топлива, вы замерзнете. Поэтому как вариант — удерживать тепло в квартире при помощи твердого топлива, такого как дрова, уголь, или специальных пеллет.
Солнечная энергия
Как видите, не существует абсолютно экономичного способа отопления дома. Все зависит от того, в какой местности вы живете и доступности определенных видов энергоресурсов. В зависимости от этого и выбирается вид котла.
