Как сделать солнечное отопление своими руками

Солнечное отопление широко распространённое во многих странах Америки и некоторых Европы в России не пользуется большой популярностью. Это объясняют холодным климатом и нехваткой ультрафиолетового излучения в течение года. Однако при условии правильного расчёта и грамотной организации гелиосистема может обеспечивать комфортную температуру в помещениях и горячее водоснабжение либо использоваться как дополнительный источник тепла. Кроме того, отопление от солнца своими руками обойдётся на порядок дешевле обустройства традиционного автономного комплекса.

Плюсы и минусы солнечных батарей и коллекторов в частном доме

Независимо от конструкции, схемы подключения и мощности гелиосистема может обеспечить пользователям целый ряд преимуществ

1. Экологичность. Принцип работы комплекса не основан на сгорании топлива, поэтому в ходе работы он не создаёт вредных выбросов.
2. Возможность сэкономить. Данный природный ресурс абсолютно бесплатен, а солнечное отопление частного дома выполненное своими руками, позволит свести к минимуму расходы на закупку оборудования, материалов.
3. Доступность. Предполагает возможность обустройства в любой местности независимо от количества ясных дней в году. Коллекторы и батареи, улавливающие ультрафиолетовое излучение, могут эффективно работать даже в пасмурную погоду.
4. Автономность. Гелиосистема может быть реализована независимо от наличия электрических, газовых в населённом пункте. Её организация не требует получения разрешений органов власти.

С другой стороны солнечное отопление установленное своими руками или с привлечением специалистов имеет свои недостатки

1. высокая стоимость готового оборудования
2. невозможность аккумулировать энергию в случае применения солнечных коллекторов
3. необходимость внедрения в систему обогрева дополнительных теплогенераторов, например, электрического, газового котла
4. прямая зависимость мощности комплекса от климата и погоды
5. достаточно низкий КПД по сравнению с традиционными технологиями

Гелиосистемы подразделяются на два вида в зависимости от типа теплоносителя.

Принцип работы солнечного воздушного отопления частного дома

Основан на двух физических процессах. Во-первых, создаётся парниковый эффект между пластиной коллектора и защитным стеклом. Во-вторых, нагретые потоки всегда устремляются вверх, вытесняя холодные. Чтобы солнечное воздушное отопление частного дома собранное своими руками, было максимально эффективным, необходимо правильно спроектировать расположение основного оборудования – коллектора. Его рекомендуется размещать горизонтально или под небольшим наклоном на южной стороне здания.

Под воздействием солнца устройство начинает вырабатывать тепловую и электроэнергию. Последняя приводит в действие вентилятор, который начинает нагнетать воздух из помещений. В коллекторе он нагревается и поступает через специальный фильтр обратно в комнаты, попутно вытесняя холодные массы. Таким образом, достигается не только комфортная температура, но и здоровый микроклимат.

Ввиду того что воздух обладает меньшей теплопроводностью, чем жидкость, такие системы получили меньшее распространение.

Виды солнечного водяного отопления и их характеристики

Такие комплексы более популярны в нашей стране, так как позволяют использовать дополнительные источники тепла в виде подпитки от котла. В качестве главного элемента, адсорбирующего ультрафиолетовое излучение, может использоваться

1. батарея
2. коллектор

В первом случае возможен не только обогрев в текущем режиме, но и аккумуляция энергии. Она может использоваться для электрификации дома или его теплоснабжения. Чтобы отопление на солнечных батареях собранное своими руками, было эффективным, требуется в 2-3 раза больше излучения, чем для обеспечения освещения комнат, работы бытовых приборов.

Постоянный ток, генерируемый ультрафиолетовым излучением, которое поступает на батарею, преобразуется в переменный посредством инвертора. К нему подсоединяется необходимое для обогрева дома оборудование – котёл. От него по всему зданию расходятся к радиаторам или конвекторам трубы отопления, в которых циркулирует вода.

Если основным оборудованием для адсорбции солнечных лучей являются коллекторы, то теплоноситель движется непосредственно в них, сразу нагреваясь. Затем он поступает в змеевик, находящийся внутри большого накопительного бака, который заполнен водой. Достигнув нужной температуры она по трубам расходится к потребителям. Различают три основных типа устройств, поглощающих ультрафиолетовое излучение.

Открытые солнечные коллекторы

Наиболее простое по конструкции оборудование, представляющее собой неизолированную систему трубок, внутри которых циркулирует рабочая среда. Чаще всего используется с целью нагрева воды в бассейне или летнем душе. Такой обогрев от солнца выполнить своими руками проще всего, так как он не потребует серьёзных инженерных навыков и опыта. К сожалению, использовать его можно в основном в регионах с небольшим перепадом температур в безветренную ясную погоду.

Трубчатые солнечные коллекторы

Более продвинутые устройства открытого типа, способные отопить и обеспечить горячее водоснабжения здания. Имеют модульную конструкцию, в которой каждый элемент отдельно подключается к системе и может быть заменён в любое время. Отличаются высоким КПД, способностью работать при температуре до -30 С. Обеспечивают высокую эффективность нагрева рабочей среды в течение всего дня благодаря цилиндрической форме трубок. Лучи на них попадают под разным углом, но с одинаковой интенсивностью.

Плоские закрытые солнечные коллекторы

Имеют достаточно простое устройство, состоящее из

1. металлического каркаса-рамы
2. адсорбирующей поверхности
3. защитного закаленного стекла, предохраняющего от осадков, механических нагрузок
4. системы трубок, которые привариваются к пластине
5. теплоизоляции, прокладываемой нижним слоем

Такое оборудование характеризуется надёжностью конструкции и более доступной стоимостью по сравнению с трубчатыми моделями. Вместе с тем оно обладает высоким КПД, что делает возможным полное покрытие потребностей в горячей воде и частичное отопление дома.

Критерии выбора оборудования

В случае если солнечное отопление дома выполняется не своими руками, а приобретается в торговой сети, важно обратить внимание на следующие технические характеристики

1. адсорбцию, определяющую соотношение впитанной устройством энергии к общему её количеству
2. коэффициент полезного действия
3. апертурную (рабочую) и общую площадь оборудования. В этом плане лидируют плоские закрытые модели, практически вся поверхность которых адсорбирует энергию
4. эмиссию, характеризующую отношение объёма поглощённого тепла к переданному системе

Выбор материалов для изготовления коллектора

Чтобы обустроить отопление от солнца своими руками максимально эффективно, лучше всего спроектировать и собрать закрытое плоское устройство. Оно проще всего в монтаже и отличается наиболее высоким КПД в сравнении с аналогами других типов. В качестве материалов лучше использовать то, что недорого стоит и может всегда оказаться под рукой или быть в общей доступности в магазинах.

Для изготовления основы применяют пиломатериалы, древесностружечные плиты или алюминиевую раму. Теплоизоляционный слой, укладываемый на дно каркаса, лучше вырезать из минваты или пенопласта. Наклеивание на него фольги создаст дополнительный отражающий эффект.

В качестве адсорбирующих энергию поверхностей используется либо плоский лист из зачернённой меди, к которому привариваются трубы из того же материала, либо змеевик. Он может быть металлический или полипропиленовый. Второй вариант обходится на порядок дешевле, а в плане производительности уступает в среднем на 20%. Соединения с системой отопления выполняются подходящими фитингами. Главное, обеспечить абсолютную герметичность.

Сверху собранная конструкция закрывается закалённым стеклом. Альтернативой ему может служить более доступный по цене акрил, поликарбонат.

Как сделать эффективное солнечное отопление в своем доме

Алгоритм выполнения работ достаточно прост

1. Монтаж коллектора. Собранное и готовое к работе устройство устанавливается на южной стороне крыши под наклоном к горизонту на 35-45 градусов.
2. Установка накопительного бака. В качестве него можно использовать любую ёмкость большого объёма, внутри которой будет располагаться змеевик, соединённый трубами с коллектором. Для её размещения необходимо выбрать самую высокую точку системы: эстакада, чердак. Важно заранее рассчитать несущую способность перекрытий, так как наполненный водой бак обладает значительным весом.
3. Монтаж обвязки. Для прокладки трубопровода от коллектора к аккумулирующей ёмкости и обратно используется минимальный диаметр (0,5 дюйма), остальная разводка по дому может выполняться размером 1 дюйм и более.
4. Заполнение системы теплоносителем и тестирование.

Средняя стоимость подключения и установки

В случае если предполагается приобретение готового коллектора, стоит приготовиться к значительным расходам, так как цена на такие устройства колеблется в диапазоне 22-70 тыс. руб. Ещё примерно 40% от этой суммы придётся отдать за дополнительные комплектующие: накопительный бак, трубы, фитинги и т.д. Если солнечное отопление дома монтируется своими руками, стоимость может существенно снизиться в зависимости от того, какие материалы были выбраны для сборки. Расходы на обустройство такой системы можно снизить вдвое и более.