Использование солнечных батарей для отопления дома

Человечество в целях заботы об экологии и экономии денежных средств начало использовать альтернативные источники энергии, к которым, в частности, принадлежат солнечные батареи.

Если выбрать стандартные солнечные батареи для отопления дома

Собственно, выбор у вас небогатый – либо обычные солнечные элементы, на кристаллах фотоэлементов (моно- и поликристаллические) и из кремниевой пленки (тонкопленочные), либо коллектор. В первом случае будет просто снабжение током работающего на электричестве котла (бойлера) или других обогревательных приборов. Второй вариант предусматривает непосредственный нагрев солнечными лучами воды, которая будет течь по проведенным сквозь батареи коллектора трубкам. Таким образом, обе системы довольно сильно различаются, а значит у каждой есть свои достоинства, недостатки и, возможно, преимущества перед другой.

Установленные на крыше обычные солнечные батареи для отопления дома подходят ничуть не хуже, чем для его освещения.

Здесь все зависит от площади, покрытой светоулавливающими модулями. Например, если у вас на крыше панель с мощностью 800 Вт, это позволит вам задействовать один небольшой обогреватель, в течение небольшого времени, а вот батарея с мощностью 8 кВт уже может обогреть несколько маленьких комнат. Солнечные элементы с производительностью 13,5 кВт могут обогреть уже весь дом, правда, в самые суровые холода нагрузку увеличить не получится. Если установить батареи с выходом порядка 20 кВт, у вас могут параллельно работать и водонагреватель, и бытовая техника. Недостатки таких модулей – занимаемая ими площадь и высокая цена.

Преимущества и особенности реального использования

Никто не даст лучшей оценки, чем те, кто попробовал технологию на себе. Остались ли довольны решением пользователи солнечных батарей? Узнаем, что об этом рассказывают пользователи сети.

Грид-инверторы, используемые для работы батарей, не требуют аккумуляторов, которые являются слабым звеном в альтернативном электроснабжении. Электроэнергия вырабатывается в режиме реального времени сразу же попадает в сеть. Теоретические расчеты полностью соответствуют действительности, что проверено на практике. Это позволяет планировать расходы на приобретение батарей

Однако важно делать поправку на облачность.

Схема подключения солнечной батареи

Перед ее подключением вам обязательно необходимо определиться из чего она состоит. К основным элементам устройства относят:

  1. Специальные батареи, которые будут поглощать свет. Эти устройства позволяют преобразить свет в электрическую энергию.
  2. Контроллер заряда. Это устройство будет следить за уровнем заряда в аккумуляторах. Если они будут заряжены, тогда контроллер просто отключит заряд. Если заряд начнет падать, тогда контроллер возобновит свою работу.
  3. Аккумулятор. Это устройство будет наполняться сгенерированной энергией.
  4. Инвертор. Это устройство способно преобразовывать заряд. На выходе вы сможете получить 220 Вольт.

Важно знать! Между всеми устройствами вам необходимо установить предохранители. Они позволят защитить вашу систему от короткого замыкания.

Если вы желаете воспользоваться простым вариантом подключения, тогда схема подключения солнечных батарей к контроллеру, аккумулятору, инвертору и нагрузке будет выглядеть следующим образом:

Как видите, эта схема считается достаточно простой. Выполнить ее может практически каждый. Во время подключения конструкции вам необходимо будет соблюдать полярность. Если вы желаете использовать электроэнергию солнца и стационарную сеть дома, тогда схема подключения солнечных батарей будет выглядеть следующим образом:

Теперь мы расскажем, как правильно соединить панели солнечной батареи между собой. Благодаря этому ваша конструкция прослужит длительное время. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про схему подключения реле напряжения.

Если вы желаете подключить одну панель, тогда у вас не возникнет никаких вопросов. Если необходимо выполнить подключение нескольких солнечных батарей, тогда необходимо воспользоваться одной из следующих схем соединения солнечных панелей:

  • Параллельная. Если вы планируете использовать этот способ, тогда вам необходимо будет соединить одноименные клеммы друг с другом. В результате этого напряжение останется прежним.
  • Последовательная. Здесь плюс первой панели вам необходимо будет подключить к минусу второй. Этот процесс считается достаточно простым, но вам необходимо помнить, что на выходе вы сможете получить 24 Вольта.
  • Смешанная. Эта схема подключения солнечных панелей позволяет соединять между собою несколько групп батарей. Все устройства внутри группы вам необходимо будет подключать параллельно. Затем провести соединение можно будет последовательно. На схеме ниже вы сможете наглядно увидеть этот процесс.
Читайте также:  Плюсы и минусы поквартирного отопления в доме

При необходимости вы можете посмотреть видео, которое размещено ниже. Оно позволит наглядно увидеть весь процесс подключения.

Это вся информация, которую мы хотели предоставить вашему вниманию о схеме подключения солнечных батарей загородного дома к электрической сети переменного тока. Как видите, разводку проводов сможет выполнить даже начинающий электрик. Надеемся, что наша информация будет полезной.

Рекомендуем прочесть: схема электропроводки в частном доме.

Положительные стороны использования энергии солнца

Основным преимуществом использования солнечной энергии для обогрева дома является то, что отопление от солнечных батарей цена которых зависит от модели, не вредит экологии. Солнечная энергия является полностью возобновляемым источником энергии, наличие которого не зависит от деятельности привычных участников топливного рынка — традиционных энергетических компаний или мировых экспортеров нефти и газа.

Современная солнечная батарея является полностью автономным изобретением, которое не зависит от использования электричества, нефти и природного газа и работает только от получаемой извне энергии солнца. В процессе преобразования энергии в тепло не выделяются загрязняющие вещества. А это значит, что солнечные батареи намного экологичнее, нежели газовые котлы, дровяные печи или жидкотопливные отопительные приборы.

Если не учитывать огромных начальных капиталовложений, то в долгосрочной перспективе солнечные батареи для отопления дома отзывы о которых можно найти в сети, позволят качественно сократить затраты на отопление. Ведь как только солнечная батарея будет установлена и подключена, энергию для отопления дома можно будет получать в любое время. Энергия солнца является доступной и абсолютной бесплатной для всех жителей планеты и будет такой оставаться в обозримом будущем.

В процессе генерирования энергии для отопительных приборов солнечные батареи работают абсолютно бесшумно, поэтому устанавливая их в доме, владелец может не беспокоиться о нарушении тишины и комфорта в своем жилище.

Грамотно спроектированная схема подключения солнечных батарей загородного дома позволит получать солнечную энергию в любое время года.

Этапы монтажных работ

Итак, перед тем, как самостоятельно устанавливать панели на крыше жилого дома, Вы должны убедиться в следующем:

  • Кровля способна выдержать нагрузки от веса рамной конструкции и самой батареи, которую Вы собрались установить.
  • Находящиеся вблизи объекты не будут откидывать тень на поверхность батарей. Во-первых, недостаточное количество солнечной энергии снизит КПД устройств, во-вторых, некоторые панели вообще не будут работать, если хотя бы на небольшую часть поверхности будет падать тень. Ну и, в третьих, солнечная батарея может вообще выйти из строя в таком случае из-за так называемых «блуждающих токов».
  • Порывы ветра не будут угрозой автономной системе (установленная конструкция не должна представлять собой парусник).
  • Вы сможете без труда ухаживать за поверхностью солнечных панелей (отмывать их от грязи, счищать снег и т.д.).

На основании всех этих моментов нужно первым делом самому правильно выбрать, где лучше установить систему на крыше дома. Сразу же следует отметить, что система должна находиться на южной стороне постройки, так как именно на эту область приходится максимальное количество солнечной энергии в световой день.

После того как Вы определитесь, где именно будут размещены панели (либо коллекторы), необходимо переходить к сборке рамной конструкции и установке ее на кровлю. Обязательно используйте только металлические уголки и профиля. Изготавливать каркас из бруса не рекомендуется, т.к. он быстрее потеряет свои прочностные свойства. Лучше всего использовать квадратный профиль 25*25 мм либо уголок, но на данном этапе все сугубо индивидуально – если Вы решили установить солнечную батарею большой площади, сечение профиля должно быть на порядок больше.

Полный обзор монтажных работУстановка креплений на крыше

Отдельное внимание нужно уделить углу наклона панелей к плоскости горизонта, а иначе говоря – земной поверхности. Для каждого региона условия немного отличаются, но обычно весной рекомендуется выполнять установку солнечных батарей под углом 45 градусов, а ближе к осени 70-75. Именно поэтому нужно заблаговременно продумать конструкцию рамы, чтобы можно было вручную выбирать, под каким углом установить систему под солнцем. Обычно раму изготавливают в форме треугольной призмы и крепят к крыше с помощью болтов.

Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что на плоской крыше или на земле не нужно выполнять горизонтальную установку панелей. В зимнее время Вам придется постоянно убирать снег с поверхностью, а иначе система не будет работать.

Еще одно не менее важное требование – между крышей и солнечной батареей обязательно должно быть воздушное пространство (актуально в том случае, если Вы решили установить панель без рамы на гибкую либо металлочерепицу). Если воздушное пространство будет отсутствовать, ухудшиться отвод тепла, что может в дальнейшем за короткий промежуток времени вывести систему из строя! Исключением являются крыши из шифера либо ондулина, которые благодаря волнистой структуре кровельного материала, самостоятельно обеспечат подход воздуха.

Читайте также:  Как примерно рассчитать расходы на отопление дома?

Ну и последний важный момент установки – солнечные батареи нужно крепить в горизонтальном положении (длинной стороной вдоль дома). Если пренебречь данным правилом может произойти неравномерный нагрев верхней и нижней области панели, что заметно снизит эффективность использовать автономной системы электроснабжения либо отопления частного дома.

Порядок монтажа системы электроснабжения участка на мачтах и стене Вы можете на данном видео:

Как правильно установить конструкцию на столбахКрепление панелей на стене

Вот и все, что хотелось рассказать Вам о том, как установить солнечные батареи для дома своими руками! Надеемся, что предоставленная инструкция с фотоотчетами и видеоуроками была для Вас интересной и полезной!

Также читают:

  • Как меньше платить за свет легально
  • Как выбрать солнечные батареи для дома
  • Как сделать светодиодный прожектор своими руками
  • Схемы подключения солнечных батарей

Заключение: проверка целесообразности установки солнечных батарей

Перед тем, как приниматься за подключение солнечной батареи для дома, следует подумать, будет ли это выгодно:

  • сначала нужно выяснить, сколько панелей нужно приобрести для получения 1 кВт энергии. Далее рассчитать площадь «поля» с учетом своего энергопотребления. Предварительно нужно будет подсчитать, сколько киловатт тратится ежедневно. Стандартная панель выдает около 0,12 кВт за световой день. Таким образом можно увидеть, сколько панелей нужно для обеспечения нужного количества энергии. По размерам панелей можно вычислить, какую площадь они будут занимать. Следует иметь ввиду, что для более точного расчета лучше обратиться к профессионалам. Они произведут все расчеты с учетом уровня инсоляции в районе проживания. К тому же, специалисты дадут рекомендации по приобретению наиболее подходящих единиц. Читать: Критерии расчета солнечной установки для дома.
  • подсчитать, сколько в среднем бывает солнечных дней в году. Затем разделить стоимость затрат на такой источник энергии на 25 лет. Зная, сколько приблизительно можно получить энергии в год, можно подсчитать, будут ли окупаться потраченные деньги. При этом нужно помнить, что солнце наиболее активно летом.
  • Даже установка небольшого количества панелей может уменьшить расходы на электроэнергию. Поэтому нужно рассмотреть все возможные варианты.

Плюсы и минусы солнечной батареи

К несомненным достоинствам данного источника энергии относится:

  • полная независимость от наличия исходного топлива (таковым является солнечная энергия), в результате чего энергия получается практически бесплатной;
  • экологичность, связанная с отсутствием продуктов сгорания или переработки;
  • длительный срок службы, зависящий от материала фотоэлементов, но в любом случае не меньше 20 лет;
  • надежность, которая обеспечивается простой и неподвижной конструкцией. Статичные компоненты системы редко выходят из строя;
  • простота в эксплуатации. Панель солнечной батареи не нуждается в специальном уходе, ее достаточно просто периодически протирать, смывая пыль.

При всех своих достоинствах солнечная батарея имеет и ряд недостатков:

  • зависимость продуктивности установки от времени суток и погоды. Чем интенсивнее и дольше светит солнце, тем больше энергии генерирует батарея, но ночью или в пасмурную погоду количество полученного электричества минимально;
  • высокая себестоимость. Энергия на выходе действительно получается бесплатной, но за саму систему необходимо заплатить немало денег, правда, со временем эти траты окупятся;
  • низкая производительность;
  • необходимость в утеплении и отоплении помещения, где будет размещаться система.

Подключение к солнечной батарее

Сразу стоит отметить, что полностью отказываться от услуг централизованного электроснабжения не нужно. Солнечная батарея при всех своих положительных качествах остается альтернативным и дополнительным источником энергии, количество которой ограничено. Более побробно тут как вывести батарею на балкон. Первым делом придется отказаться от использования мощных и слишком «прожорливых» электроприборов, отдавая предпочтение энергосберегающим и маломощным. Для некоторых такие шаги могут быть связаны с определенными проблемами, ведь не всю бытовую технику можно заменить аналогами с пониженным уровнем электропотребления. Именно для таких случаев и нужно оставить возможность подключения к общественным электросетям.

Читайте также:  Двухконтурный напольный котел: выбор и монтаж

Солнечная батарея вполне может обеспечить необходимое количество электроэнергии для одной квартиры, но даже частичное подключение к ней отдельных приборов даст неплохую экономию.

Монтаж солнечных батарей

Общий принцип работы солнечной батареи

Конструкция фотоэлектрических установок состоит из большого количества фотоэлементов.

В свою очередь, они обладают способностью поглощать лучи солнца, за счет чего в их структуре происходит электрохимическая реакция.

При этом в каждом отдельном фотоэлементе образуется минимальное количество тока, который соединяется в один поток и выходит из батареи.

Одна солнечная батарея способна вырабатывать около 250 вольт.

Так как этой цифры недостаточно для полноценного электроснабжения дома, устанавливают сразу несколько таких панелей, соединив их в одну единую систему.

В результате чего удается достичь нужной мощности. Если разместить батареи на площади 20-30 м2, удастся с излишком обеспечить электроэнергией дом среднестатического семейства.

Вырабатываемая в процессе химической реакции электроэнергия, поступает через контроллер на аккумуляторные батареи, затем подается через инвертор в электрическую сеть.

Внешние аккумуляторы должны иметь объем, соответствующий нерабочему времени солнечной системы, имеется ввиду темное время суток, когда снижается выработка напряжения панелями.

Видео:

При этом заряжаются аккумуляторные батареи в течение всего светового дня, как правило, в это время электричества в избытке.

Что касается функционального назначения инвертора, то устройство используется для преобразования постоянного тока в переменный ток, который впоследствии становится пригодным для питания современных электроприборов.

Среди них и электрические котлы, которые могут использоваться для отопления частного дома посредством солнечных батарей.

Вложив средства и установив солнечное оборудование один раз, можно добиться эффективной работы панелей круглый год.

При этом не исключается темное время суток, что стало возможным после разработки и производства фотоэлементов для панелей, функционирующих от инфракрасного излучения, которое имеет свойство проходить сквозь густые облака и темноту.

Солнечная батарея из диодов

В конструкции нет ничего сложного. Потребуется лишь несколько диодов. Уровень напряжения зависит от их количества. Эти элементы должны быть прозрачными. В этом случае лучи света будут прямо попадать на кремневую пластинку и давать нам электричество.

Не стоит ждать чуда от всего этого ведь один элемент выдает около 0,1-0,5 вольта. В итоге выйдет вот такая вот конструкция способная выдавать до 4 V.

Подобная установка способна выдавать совсем немного электричества. Эффективность слабая и поэтому лучше закупиться пластинами, выполненными из кремния и сделать нечто более лучшее.

Как посчитать необходимую мощность коллектора

При расчете необходимой мощности солнечного коллектора очень часто ошибочно производят вычисления, исходя из поступающей солнечной энергии в самые холодные месяцы года.

Дело в том, что в остальные месяцы года вся система будет постоянно перегреваться. Температура теплоносителя летом на выходе из солнечного коллектора может достигать 200°С при нагреве пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если теплоноситель закипит, он частично испариться. В результате его придется заменить.

Компании производители рекомендуют исходить из таких цифр:

  • обеспечение горячего водоснабжения не более 70%;
  • обеспечение отопительной системы не более 30%.

Остальное необходимое тепло должно вырабатывать стандартное отопительное оборудование. Тем не менее при таких показателях в год экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического местоположения. Показатель солнечной энергии падающей в год на 1 м2 земли называется инсоляцией. Зная длину и диаметр трубки, можно высчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в год.

Пример расчета:

Стандартная длина трубки составляет 1800 мм, эффективная — 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Таким образом площадь прямоугольника тени составит:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928м2

КПД средней трубки составляет 80%, солнечная инсоляция для Москвы составляет около 1170 кВт*ч/м2 в год. Таким образом одна трубка выработает в год:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86кВт*ч

Необходимо отметить, что это очень приблизительный расчет. Количество вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д.