Солнечные батареи для отопления дома: виды, принцип работы, инструкция по монтажу

Технологические инновации поистине удивительны, особенно когда речь идет о практической стороне жизни. До недавнего времени люди не знали о схемах получения прибыльной энергии, позволяющей отказаться от дорогой электроэнергии. Хорошо, теперь альтернативные источники доступны каждому, и было бы здорово ими воспользоваться.

Инновационные солнечные панели для отопления дома постепенно, но настойчиво внедряются в нашу повседневную жизнь. Но прежде чем идти за ними в магазин, стоит взвесить все за и против, иначе можно купить совершенно неподходящую модель. Чтобы этого не случилось, раскроем секреты выбора этих устройств.

Кроме того, из нашего материала вы узнаете конструктивные особенности солнечных коллекторов и найдете подробную инструкцию по установке солнечных элементов. Для удобства восприятия материал сопровождается тематическими фото и видео.

Принцип использования солнечной энергии

Часто, столкнувшись с необходимостью установки солнечных батарей, человек задается вопросом о жизнеспособности бизнеса. Потому что в большинстве случаев процент солнечных дней значительно ниже аналогичного значения облачности.

Подобное соотношение характерно для регионов центральной зоны, а для климата северных регионов характерно еще большее количество пасмурных дней.

Недостаточное количество солнечных дней напрямую связано с работоспособностью устройств, перерабатывающих энергию земного светила. В результате уменьшается проникновение солнечных лучей на поверхность батареи. Этот процесс называется инсоляцией.

Солнечные панели могут использоваться в системах отопления в качестве поставщика теплоносителя или энергии для электроприборов

Его суть заключается в том, что любой самолет, независимо от его назначения, поглощает определенное количество солнечной энергии. В южных регионах эта сумма, естественно, больше, что делает установку солнечных панелей более актуальной.

Однако, как показывает практика, рынок технологического оборудования в области синтеза солнечной энергии постоянно совершенствует свою продукцию, поэтому современные фотоэлементы в солнечные панели они отлично работают даже в помещениях с низким уровнем облучения.

Распределение солнечной активности на примере карты России. Более высокий коэффициент характерен для южных регионов (+)

Сбалансированный подход к установке

Перед тем, как организовать гелиотермическую систему, следует знать минусы и сильные стороны конструкции, работающей от энергии солнца.

Эти знания необходимы для лучшего восприятия различий между оборудованием и аналогами, а также для оценки рациональности устройства и оценки осуществимости конструкции.

Наиболее значимые факторы:

• Слабый паттерн накопления. В большинстве случаев полученная энергия должна быть немедленно израсходована. Для его накопления и хранения требуются довольно громоздкие агрегаты, для размещения которых потребуется внушительная площадь.
• Сезонность заявки. Солнечные батареи смогут эффективно функционировать только при отсутствии препятствий на пути солнечного света, в том числе высоких облаков.
• Возможность строительства. На данный момент износ солнечных панелей оставляет желать лучшего. Их установка окупается только на территориях, не подключенных к централизованным сетям. Где нет альтернативы солнечным приборам.
• Потребность во вспомогательной энергии. Зимой солнечные батареи не смогут обеспечить достаточно тепла для обогрева дома. Но они могут стать полезным дополнением к отопительному котлу в солнечную погоду.
• Эффективность. Реальная эффективность преобразования солнечной энергии в электричество. Пока энергия солнечных батарей почти в пять раз дороже, чем обычная электроэнергия.

Есть надежды на разработку и производство более доступных устройств на солнечной энергии. Есть уверенность, что строительство систем очистки солнечной энергии однажды станет прибыльным.

правда, если учесть, что энергоресурсы планеты постепенно тают, солнечные технологии можно считать выгодным и перспективным вложением.

Солярный комплекс полностью безопасен для окружающей среды, не выделяет токсичных продуктов сгорания, не нарушает природный баланс, не требует сжигания окаменелостей и древесины

Однако сейчас это только дополнение к основным источникам тепла, но уже имеет ряд преимуществ.

Существенные преимущества солнечного комплекса:

• Индивидуальность настроек. Технику можно настроить с учетом всех капризов природы на той или иной территории.
• Большой выбор моделей. Устройства выпускает солидный ряд зарубежных компаний и отдельные представители отечественных производителей. Ценовой диапазон позволяет выбрать «удобный» вариант”.
• Внешняя привлекательность. Плоские системы отопления не нарушают архитектуру домов, их можно воспринимать как элементы креативного дизайна.
• Экономия энергии. Точнее, его полная безвозмездность – это качество, которое нельзя понимать буквально из-за расхода твердого материала при строительстве солнечных панелей.
• Длительный срок эксплуатации. Простота конструкции гарантирует минимум отказов. Панели могут случайно повредиться при очистке от снега, но замена стекла на собственном производстве довольно удобна.

Мы обнаружили, что солнечный комплекс может стать помощником в повседневной жизни за счет интеграции с традиционными источниками тепла. Кроме того, учитывая сегодняшние цены на топливо, альтернативная энергия способствует экономии, особенно в среде частного сектора.

Крупные производители оборудования при описании своей продукции всячески делают акцент на абсолютном экологическая совместимость системы. Конечно, процесс преобразования энергии фотонов происходит без участия горючих, токсичных или взрывоопасных химических веществ.

Расположенные на крыше солнечные панели не портят внешний вид дома, не занимают много места

В глобальном масштабе широкое использование солнечных панелей, безусловно, сократит потребление других источников энергии, таких как уголь или природный газ. Конечно, ситуация с окружающей средой в этом случае качественно улучшится, а безвозвратные счета за отопление и горючие материалы останутся в прошлом.

Эффективность панелей прямо пропорциональна количеству поглощенной солнечной энергии. Но технологический аспект различных типов оборудования позволяет увеличивать или уменьшать производительность.

Для увеличения производительности системы рекомендуется устанавливать солнечные батареи в симбиозе с другими, более традиционными методами отопления.

Не стоит переживать, что солнечный коллектор очень скоро выйдет из строя. Средний срок эксплуатации такого оборудования – около 15 лет. Правильная работа фотоэлементов зависит в основном от региона, в котором используется система.

Как правило, более интенсивный уровень облучения увеличивает нагрузку на систему. Поэтому при использовании оборудования в умеренном климате оно вполне способно прослужить более 15 лет.

Срок службы солнечных панелей составляет от 12 до 15 лет. При правильном уходе они прослужат дольше

Типы солярных комплексов

экспериментально показано, что некоторые вещества способны более интенсивно реагировать на воздействие фотонов. Поэтому и технология изготовления солнечных панелей разная.

Солнечные устройства для домашнего использования делятся на 2 основных типа:

• Солнечные коллекторы (плоские, вакуумные или трубчатые, концентрационные или зеркальные). Это наиболее распространенный тип в повседневной жизни, который получает солнечную энергию и передает ее в систему отопления в виде электричества или нагретого хладагента.
• Фотоэлектрические преобразователи (кремниевые и пленочные). Они представляют собой группы солнечных элементов, соединенных последовательно или параллельно друг с другом, преобразующих солнечное излучение в электричество. Элементы, собранные в единую полупроводниковую систему, называются солнечной панелью, которая снабжает энергией электрически зависимые нагревательные устройства.

Помимо перечисленных типов, существуют солнечные электростанции, вырабатывающие энергию в промышленных масштабах. Для частного трейдера они могут выступать в роли централизованного поставщика энергии.

Солнечная система отопления потребляет энергию сразу после ее получения

Устройство для фотоэлектрических преобразователей

Принцип действия фотоэлектрических преобразователей основан на преобразовании солнечной энергии в ее электрическую. Выпускаются в виде модулей на алюминиевом каркасе или на гибком полимерном полотне.

В первом случае верхняя часть модуля защищена высокопрочным стеклом, а нижняя часть – изоляционной пленкой. Во втором случае обе защитные оболочки выполнены из полимеров.

Фотоэлементы подключаются через шину, функция которой заключается в передаче энергии батарее или пользователю. Контакты подключаются к шинам, которые служат для соединения отдельных батарей в единую систему и подключения к потребителям.

Принцип работы фотоэлектрических преобразователей основан на способности элементов преобразовывать солнечную энергию в электрическую

С акцентом на организацию атомов кремния солнечные элементы делятся на следующие категории:

• Поликристаллический. При изготовлении используются пластины, полученные из расплавленного кремния после его медленного охлаждения. Технология требует меньше энергии и усилий, поэтому солнечные панели с поликристаллами стоят намного дешевле. Обычно эти батареи имеют стандартный ярко-синий цвет.
• Монокристаллический. Поставляется с чистейшим кремнием, технология изготовления которого давно используется в производстве полупроводников. Суть производства – искусственное выращивание монокристалла, который окончательно разрезают на пластины толщиной 0,2-0,4 мм. Это элементы будущего аккумулятора, которых потребуется 36 штук.
• Изготовлен из аморфного кремния. Их технология производства основана на принципе испарительной фазы. В результате процесса испарения на опорный элемент осаждается тонкая силиконовая пленка, которая сверху покрывается прозрачным защитным покрытием. Эта категория солнечных панелей называется тонкопленочными и устанавливается на стены домов.

Монокристаллические батареи самые производительные. В зависимости от модели и производителя их КПД варьируется в пределах 14-17%. Поликристаллические теряют КПД, их КПД составляет в среднем 10-12%.

Наименее производительными системами являются солнечные элементы из аморфного кремния. Они предназначены для утилизации рассеянного излучения и устанавливаются на стенах домов в дополнение к более мощным системам, расположенным на крыше. КПД составляет 5-6%.

Варианты поликристаллических солнечных элементов – предложение среднего уровня по цене и производительности

На основе данных ведущих производителей солнечных модулей, таких как SunTech Власть, становится ясно, что КПД монокристаллов увеличивается с каждым годом, и вскоре КПД может достигнуть примерно 33%.

Однако на сегодняшний день лучшие показатели производительности принадлежат продукции компании Саньо… Особенность этих панелей заключается в многослойности внешнего элемента, что значительно увеличивает их эффективность и экономичность солнечные коллекторы составляет 23%.

Из-за характерной процедуры обработки кремния поликристаллическая структура содержит нежелательные образования, которые мешают лучшему поглощению солнечной энергии.

Кроме того, кристаллические частицы микроструктуры модуля расположены в хаотическом порядке относительно друг друга, что затрудняет сублимацию энергии. В результате КПД панели редко превышает 18%.

Иногда наблюдается симбиоз аморфных и поли / монокристаллических резервуаров. Это связано с тем, что поликристаллам для правильного функционирования требуется интенсивный солнечный свет, в отличие от аморфных панелей. Поэтому выходом из положения может стать сочетание двух технологий.

Ощутимые изменения происходят и в производстве пленочных систем. Итак, в настоящее время фильм гелиомодули на основе кадмия и индия.

На каждом этапе происходит постоянный контроль кремний-водородного покрытия, иначе возможны проблемы связанные с эксплуатацией

Кадмий оказался очень эффективным в поглощении солнечного света, поэтому он был принят многими производителями в солнечной энергетике. Как известно, вещество радиоактивно, но не беспокойтесь о возможности излучения, потому что доля металла не так велика, чтобы причинить вред атмосфере, не говоря уже о людях.

Полупроводниковый индий успешно обеспечивает КПД на 20%, опережая кадмий. В связи с тем, что индий гораздо более востребован в бытовой технике, особенно при производстве ЖК-телевизоров, производители часто заменяют металл другим аналогом – галлием.

Пленочное солнечное оборудование имеет гибкую конструкцию, что значительно упрощает установку

Говоря о преимуществах полимерных модулей и пленочных коллекторов в целом, хотелось бы выделить довольно низкую цену по сравнению с кристаллическими батареями, полную безопасность и экологическая совместимость, благодаря стабильному состоянию химических веществ. Кроме того, к ряду дополнительных преимуществ можно добавить гибкость и универсальность.

Особенности конструкции солнечных коллекторов

Самый простой вариант плоского солнечного коллектора – это своеобразный ящик, передняя часть которого представляет собой почерневшую металлическую поверхность. Внутри находится змеевик, заполненный водой, смесью воды и антифриза или воздуха.

Дно и стенки ящика закрыты теплоизоляцией, которая необходима для сохранения энергии, получаемой внутри батареи.

Металлическая пластина, соединенная с трубами, собирает и передает нагретый теплоноситель в систему отопления. Эта часть называется поглотителем. Чаще всего для его изготовления используется медный лист, который отличается высокой теплопроводностью.

Внешняя сторона адсорбера должна быть насыщенно черной для максимального поглощения солнечного излучения.

Трубчатые солнечные панели представляют собой систему трубок или катушек с металлической пластиной наверху

Чтобы лучи не отражались от металлической поверхности адсорбера, сверху установлено прочное прозрачное покрытие. Как правило, это варианты из закаленного стекла с минимальным содержанием металла.

Снаружи нанесена специальная оптическая оболочка, не излучающая тепло в инфракрасном свете. Повышает производительность устройства, способного нагревать воду до 200 ° C.

Трубчатые панели чувствительны к атмосферному негативу. После проливных дождей, в частности с градом, рекомендуется тщательно проверить целостность передней крышки коллектора.

Выносимая ветром листва, пыльные подвески и обломки веток также могут повредить поверхность. Царапины и порезы резко ухудшат работу оборудования.

Есть несколько вариантов устройства солнечных панелей, т.к в эксплуатации разработчики постепенно устранили недостатки

Вакуумный вариант снабжен многослойной трубкой, выполненной в виде термоса. Эта система позволяет удерживать тепло на 95% лучше, чем предыдущие модели.

В нижней части многослойной трубы находится жидкость, которая при нагревании на солнце превращается в пар. Конденсатор установлен поверх этой герметичной лампы. Когда пар достигает его, он конденсируется и переносит тепло в систему.

Солнечные панели, работающие по принципу вакуума, более эффективны, чем традиционные трубчатые солнечные панели в районах с небольшим количеством солнечных дней.

Коллекторы концентратора снабжены устройством с зеркальной поверхностью, которое концентрирует получаемую от него энергию на поверхности поглотителя. Площадь зеркала больше, чем тот же размер, что и поглотитель, что увеличивает эффективность приема солнечной энергии.

Зеркальный элемент обычно можно сфокусировать на точке или линии роста волос без малейшей потери производительности.

За счет устройства теплоприемной трубки по принципу термоса производительность устройства увеличилась почти вдвое

Недостаток концентраторов в том, что они могут воспринимать только прямое излучение. Поэтому последние разработки оснащаются поворотными следящими устройствами, чтобы исключить или уменьшить влияние этого недостатка.

Следящие устройства заставляют коллектор вращаться вслед за движением светильника, чтобы собрать все его лучи.

Это наиболее эффективный вид коллекторных солнечных панелей, позволяющий нагревать теплоноситель до максимальной температуры по сравнению с другими. Правда, они хорошо работают в пустынных районах, стоят дорого, поэтому востребованы в основном промышленными организациями.

Коллектор солнечного концентратора работает, концентрируя солнечную энергию на меньшем поглотителе

Интересное новое решение – сферический коллектор, который буквально улавливает все лучи, которые он может им воспринимать. Его не нужно оснащать вращающимся механизмом, в том числе нестабильным и требующим подключения к сети.

Сферическая конструкция отличается от обычной тем, что состоит не из отдельных трубок, соединенных с впускной и выпускной трубками, а посредством одного навинчиваемого радиатора.

Змеевик ресивера заполнен технической водой, которая при нагревании движется вверх по винтовой траектории и выходит нагретой в отводящую трубу, а оттуда в систему отопления.

После охлаждения теплоноситель возвращается из отопительного контура на вход сферического коллектора. Процесс повторяется.

Сферическая форма позволяет дневному свету получать солнечные лучи без использования вращающихся механизмов

Существенным преимуществом сферической системы является то, что нагрев происходит днем. Его не нужно оснащать вращающимися механизмами, требующими питания. Благодаря винтовой конструкции отличается минимальными потерями энергии в трубопроводе.

Все типы солнечных коллекторов относятся к сезонным вспомогательным системам выработки электроэнергии. В зависимости от модели их внутренний трубопровод может вмещать до 200 литров жидкости, а минимальное количество, используемое в вакуумных модулях, составляет около 60 литров.

построить солнечный коллектор своими руками вполне реально. На сайте есть подборка статей о самодельных солнечных системах.

Советуем прочитать:

1. Как сделать солнечный коллектор для отопления своими руками: пошаговая инструкция
2. Как сделать солнечную панель своими руками: инструкция по самостоятельной сборке

Инструкции по установке солнечных батарей

Панели, относящиеся к классу «плоские», желательно устанавливать в летнее время года, когда уровень облучения выше. Это будет лучший вариант по соотношению цены и полученной энергии, а значит, покупка этого солнечные коллекторы полностью оправдает все потраченные средства.

Так или иначе энергетический потенциал оборудования позволяет использовать его в системах горячего водоснабжения и отопления.

Процесс преобразования энергии чрезвычайно чувствителен к экстремальным температурам. Это следует учитывать при установке. Первым делом необходимо убедиться, что дом полностью утеплен, иначе могут возникнуть неожиданные сбои в работе системы.

Система отопления с солнечными батареями представляет собой замкнутый контур, в котором циркулирует теплоноситель

Для каждого региона найдется оптимальный вариант установки оборудования. Расчет основан на самой степени инсоляции. По правилам использования коллектор необходимо располагать таким образом, чтобы угол падения солнечных лучей на его поверхность составлял 90°.

Только в этом случае эффективность системы будет максимальной. Абсолютной точности можно добиться при установке панелей, измерив широту местности.

Важным фактором будет направление, в котором будут размещены панели. В связи с тем, что максимальный уровень мощности достигается в основном в середине дня, целесообразно ориентировать панели в южном направлении. В процессе установки разрешены некоторые обходные пути, на восток или запад, но не слишком много.

Кроме того, часто наблюдается снижение эффективности, когда тени деревьев попадают на панель коллектора. Зимой рекомендуется увеличивать угол наклона солнечных батарей, это повысит уровень производительности системы.

Шаг 1. Выбор угла наклона

Эффективность коллекторов в основном зависит от наклона панели по отношению к горизонтальной поверхности. Для оптимального поглощение света желательно держать наклон около 45°.

Оптимальный угол наклона солнечной панели зависит от сезона. Хорошо, если устройство будет оснащено приспособлением для коррекции угла наклона

Азимут должен быть равен 0 ° (в южном направлении). Допускаются некоторые отклонения на 30-40 ° для лучшей инсоляции. Для увеличения жесткости есть специальный алюминиевый каркас.

Это характерно в основном для установки коллекторов на скатной крыше. Они позволят избежать изменения установленных параметров из-за погодных условий, а быстрая скорость монтажа с помощью крючков и крепежных профилей сэкономит время.

Шаг 2. Строительство первого контура

На первом этапе устанавливаются все нагревательные элементы: котлы, компрессоры, теплопроводы и т.д. Для удобства рекомендуется размещать элементы системы в легкодоступном месте. При установке расширительного бачка учтите, что между ним и коллекторами нет препятствий.

Температура внутри резервуара измеряется датчиком температуры. Его следует прикрепить ко дну емкости.

Следующим этапом станет организация системы вентиляции. При установке контура необходимо создать воздушный каналвыходит из расширительного бачка. Лучшим решением будет вывести коммуникации на крышу. Это поможет регулировать перепады давления внутри системы отопления.

Солнечные батареи являются частью системы отопления, в которую также должны входить котлы, центробежные насосы, трубы и т.д.

Процесс движения жидкости внутри ГВС зависит от циркуляционного насоса. Рекомендуется использовать только для систем с гидравлическим контуром замкнутого типа. Кроме того, для удобства смены жидкости расширительный бачок следует оборудовать сливной системой. Для этого подойдет установка крана где-нибудь внизу устройства.

Шаг n. 3. Разбираемся в особенностях работы

Солнечная система работает от сети 220 В. Каждая модель имеет уникальную схему подключения, которая входит в комплект.

Электропроводка должна быть тщательно изолирована, а термостаты и все типы реле должны быть размещены в очень сухом месте. Для лучшей герметизации рекомендуется защитить оборудование гидрофобным материалом.

Убедитесь, что система заземлена. Это убережет вас от опасных для жизни ситуаций.

Шаг n. 4. Выбор способа соединения элементов

Пайку медных цепей и электрических деталей необходимо производить с помощью специальной паяльной пасты. Перед этим необходимо очистить стыки. Лучше делать это стальной щеткой.

Элементы, ведущие к распределительному баку (трубы, змеевики), предварительно привариваются или привинчиваются нарезать провод. Важно понимать, что патрубок с охлажденной жидкостью должен идти ко дну емкости, а с горячей – к верху.

Шаг n. 5. Установка солнечных батарей

Подготовительный этап – что нужно подготовить к установке.

Галерея изображенийФото из Для установки солнечных панелей пригодятся обычные инструменты установщика: дрель, отвертка, молоток, плоскогубцы, отвертки, гаечные ключи. В качестве источника питания для устройства автономных систем требуются две солнечные панели. В комплект входят саморезы, болты с гайки, дюбеля, заклепки, зажимы – т.е любые крепежные элементы, которые могут быть полезны для монтажа металлических профилей и панелей. Быстро и легко панели крепятся к специально подобранным крепежным элементам, которые входят в монтажный комплект или приобретаются отдельно

Ниже приведен процесс установки солнечной панели. Инструкция по установке 2 панелей подходит для монтажа любого количества солнечных коллекторов: принцип установки не меняется. Главное – найти место для установки.

Галерея изображенийФото из В качестве подходящего места был выбран фасад – сторона, выходящая на юг, то есть максимально освещенная солнцем. Отделка здания – мягкое покрытие, поэтому для монтажа потребуется дополнительная опора. Каркас из алюминиевого профиля должен быть изготовлен по размеру солнечных панелей. Алюминий достаточно легкий, чтобы не повредить облицовку фасада, и достаточно прочный, чтобы выдерживать вес панелей – 2 шт. По 8 кг. Для подъема панелей под кровлю достаточно обычной лестницы, но при установке необходимо соблюдать правила техники безопасности. Для упрощения процедуры крепления лучше воспользоваться помощью второго человека: один крепко держит панель, остальные винты. После установки обеих панелей дважды проверьте прочность всех креплений, так как конструкция будет испытывать нагрузку при сильном ветре и дожде. Сначала необходимо подключить кабели, соединяющие солнечные панели и контроллер, расположенный вне дома (под панелями) Кабели снаружи дома протянуты через отверстие в стене внутрь – осталось только подключить клеммы аккумулятора Шаг 1 – выбор места для установки Шаг 2 – снятие размеров панели Шаг 3 – установка алюминия опоры Шаг 4 – подъем панели к фасаду Шаг 5 – крепление грунта o солнечная панель. Шаг 6 – установка второй солнечной панели. Шаг 7 – подключение внешних кабельных линий. Шаг 8 – подключение солнечных панелей к источнику питания

Последний шаг – протестировать систему.

Подробнее об установке и подключении солнечных панелей читайте в статьях:

1. Схемы и способы подключения солнечной панели: как правильно установить солнечную панель
2. Схема подключения солнечных панелей: к контроллеру, к батарее и к обслуживаемым системам

Выводы и полезные видео по теме

Применение солнечных батарей в системах автономной связи:

Демонстрация продукции одного из лидеров производства солнечных батарей:

Принцип устройства и работы вакуумного коллектора:

Солнечные системы с каждым годом повышают эффективность преобразования солнечной энергии. Разработчики уже предлагают большой выбор плоских и трубчатых коллекторов с использованием кремнеземных или монокристаллических модулей.

Все это постепенно обновляет альтернативные источники энергии, поэтому солнечная энергия скоро станет доступна каждому.

У вас есть опыт подключения или использования солнечных батарей для обогрева дома? Или у вас остались вопросы по теме? Делитесь, пожалуйста, своим мнением, оставляйте комментарии и участвуйте в обсуждениях. Блок связи расположен внизу.