Устройство солнечных систем отопления

Что это такое альтернативное отопление?

Наверное, нет такого человека, который бы не слышал о существовании альтернативного отопления. Однако при классификации того или иного вида получения энергии нетрадиционным способом возникает некоторая путаница. Ошибочно считают, что применение и инфракрасного излучения, и биотоплива, и геотермальная энергия и ряд других – все это альтернативная энергетика. Поэтому при определении альтернативных методов получения энергии будет верно считать таковыми те, за которые потребитель не платит поставщику энергии и при этом затраты при ее получении находятся на приемлемом уровне.

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.

Экскурс в историю

Первый солнечный коллектор был изобретен более двух столетий назад: его работа основывалась на том, что темная поверхность нагревается более интенсивно, чем светлая.

Швейцарский плоский коллектор стал сразу использоваться в повседневной жизни. Именно это приспособление в 19 веке помогало готовить пищу Д. Гершелю, когда он отправился в свою знаменитую африканскую экспедицию.

В 1908 году В. Бейли разработал теплоизолированный коллектор с медными трубками. Это позволило вывести принцип солнечного отопления на современный уровень понимания, но ощутимые сдвиги произошли лишь в 70-е годы прошлого века.
Причиной внимания к альтернативным источникам энергии стал кризис на рынке нефти. Ученые многих стран возобновили активную работу в области использования природного тепла, что позволило значительно увеличить эффективность работы систем отопления от солнца. Подобные разработки стали иметь стратегическое значение в политике государств.

Современные технические новинки систем отопления

Последнее время все большую популярность имеют последние инновационные разработки в системах отопления для дома или квартиры. Среди технических новинок можно выделить:

• Инфракрасный пол;
• Специальные тепловые насосы;
• Солнечные батареи.

Представляем более детальную характеристику инновационных систем.

Инфракрасный пол

Новая на рынке система отопления быстро завоевала популярность у владельцев загородных домов. Она более экономична, но при этом достаточно эффективна, особенно если сравнивать с другими вариантами электрического отопления.

Работа теплого пола, что устанавливается в стяжку или клей под плитку зависит от электричества. Элементы нагрева воспроизводят инфракрасные лучи, что подают тепло предметам и жильцам, а от них всему помещению.

Среди плюсов инфракрасного пола можно выделить:

• Современный вариант теплого пола с карбоновыми матами и пленкой невозможно повредить мебелью;
• Автоматизированная система может регулировать температуру в помещении самостоятельно, в зависимости от нагрева помещения;
• Терморегуляторы, с помощью которых можно установить время и температуру;
• Небольшая затратность энергии.

Отопление тепловыми насосами

Что такое тепловой насос и как он работает? Это устройство, которое перемещает тепло, от источника к носителю. Основа его работы — получения тепла из внешней среды и передача его в отопительную систему. Таким способом можно не только нагревать, а и охлаждать помещения.

Насосы делятся на такие варианты:

• С открытым циклом. Их принцип действия заключается в получении воды из под земли, и передача ее элементам отопления и возвращение к начальному месту;
• С закрытым циклом. По специализированной трубе, установленной в водоеме проходит теплоноситель, что имеет свойство передавать или получать тепловую энергию от воды.

Достоинствами отопления с помощью тепловых насосов есть возможность использования энергии воды, воздуха или земли. Дом не обязательно подключать к газовой магистрали. Недостатком является лишь дороговизна такого оборудования, но его стоимость быстро окупиться в эксплуатации, ведь значительно экономит затраты энергии.

Солнечные батареи

Коллекторы этого вида являют собой специальную установку, что собирает тепловой энергии от солнца и транспортирует ее к теплоносителям (воде, маслу или антифризу) в доме.

Конструкция солнечных батарей имеет дополнительные нагревательные элементы, что страхуют основную систему и начинают работать при снижении КПД солнечных коллекторов.

Все солнечные установки разделены на два варианта:

• Плоские коллекторы, оснащены абсорбером с прозрачной поверхностью и тепловой изоляцией. Нагреваются до 200 градусов;
• Вакуумные батареи, многослойного тип с герметическим закрытием, что формирует вакуум. Температура нагрева такой установки 250-300 градусов.

Главными плюсами солнечных коллекторов есть простая установка, легкий вес оборудования, высокий уровень эффективности. Недостатком системы можно назвать лишь ее значительную зависимость от разности температуры. На сегодняшний день выбор системы отопления, все больше отходит от традиционного варианта водяного типа. Инновации в сфере технологий предлагают все новые, более экономичные и безопасные варианты. Какой из них лучше определить сложно, ведь выбор конкретной системы и ее эффективность зависят от детального анализа и понимания, всех преимуществ и недостатков, а также конкретных условий установки и дальнейшей эксплуатации.

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. 

Выбор солнечного коллектора и его монтаж

Перед домовладельцем, решившим создать солнечное отопление частного дома своими руками, встает задача выбрать наиболее подходящий тип коллектора. Этот вопрос достаточно сложен, но разобраться в нем необходимо.

Открытые коллекторы не подойдут из-за низких возможностей, поэтому о них нет смысла говорить. Обычно выбор производится между трубчатыми и плоскими видами. Первым и самым значимым критерием выбора обычно становится соотношение цены и качества изделий.

Такой подход оправдан, но нельзя не учитывать ремонтопригодность. Так, вакуумные трубки можно менять далеко не во всех видах коллекторов, что делает выбор рискованным. При выходе из строя одной из них у некоторых видов коллекторов придется менять всю панель, что потребует расходов. Вообще, все вакуумные устройства — довольно рискованное приобретение, так как любое механическое воздействие грозит потерей источника тепловой энергии.

Выбрав оптимальный вариант, приступают к монтажу. Для него надо выбрать подходящую площадку, расположенную неподалеку от дома

Это важно, поскольку транспортировка теплоносителя на большие расстояния потребует качественного утепления и установки циркуляционного насоса. Обычно коллекторы устанавливают на крышу, чтобы получить возможность циркуляции самотеком. Единственной проблемой становится расположение скатов относительно положения солнца на небе — иногда приходится устанавливать трекинг-систему для поворота панелей

Это дорого и требует использования гибких трубок, но эффект в результате получается значительно выше.

Сравнительные характеристики некоторых видов солнечных коллекторов

Основной характеристикой любого солнечного коллектора является его производительность. В зависимости от конструктивных особенностей и разности температур определяется КПД системы. при этом стоит учесть, что стоимость плоских коллекторов значительно ниже, чем аналогичный показатель трубчатых систем.

Выбирая солнечный коллектор, следует внимательно изучить параметры, от которых зависит эффективность солнечного водяного отопления и мощность конструкции.

Солнечные коллекторы имеют ряд достаточно важных характеристик:

• По коэффициенту адсорбции можно определить отношение общей и поглощенной энергии солнечного излучения.
• По коэффициенту эмиссии определяется отношение количества переданного тепла и поглощенной энергии.
• Соотношение общей и апертурной площади.
• Коэффициент полезного действия.

Расчет системы отопления дома

Расчёт систем отопления частного дома – самое первое, с чего начинается проектирование такой системы. Мы будем говорить с вами о системе воздушного отопления – именно такие системы проектирует и устанавливает наша компания как в частных домах, так и в коммерческих зданиях и производственных помещениях. Отопление воздухом имеет массу преимуществ по сравнению с традиционными системами водяного отопления – более подробно об этом вы можете прочитать здесь.

Расчет системы – калькулятор онлайн

Для чего необходим предварительный расчет отопления в частном доме? Это требуется для выбора правильной мощности необходимого отопительного оборудования, позволяющей реализовать систему отопления, сбалансировано обеспечивающую теплом соответствующие помещения частного дома. Грамотный выбор оборудования и правильный расчёт мощности системы отопления частного дома позволят рационально компенсировать теплопотери от ограждающих конструкций и притока уличного воздуха на нужды вентиляции. Сами формулы для такого расчета достаточно сложны – поэтому мы предлагаем Вам воспользоваться онлайн расчетом (выше), или заполнив анкету (ниже) – в таком случае расчет произведет наш главный инженер, и эта услуга – совершенно бесплатная.

Как рассчитать отопление частного дома?

С чего начинается такой расчет? Во-первых, требуется определить максимальные теплопотери объекта (в нашем случае – это частный загородный дом) при наихудших погодных условиях (такой расчет ведется с учетом самой холодной пятидневки для данного региона). Рассчитывать систему отопления частного дома на коленке не получится – для этого используют специализированные формулы расчета и программы, позволяющие построить расчет на основе исходных данных о конструкции дома (стен, окон, кровли и т.д.). В результате полученных данных выбирается оборудование, полезная мощность которого должна быть больше или равна рассчитанному значению. В ходе расчёта системы отопления выбирается нужная модель канального воздухонагревателя (обычно это газовый воздухонагреватель, хотя мы можем использовать и другие типы обогревателей – водяной, электрический). Затем вычисляется максимальная производительность обогревателя по воздуху – иными словами, какой объем воздуха вентилятор данного оборудования нагнетает в единицу времени. Следует помнить, что производительность оборудования отличается в зависимости от предусмотренного режима его использования: так, например, при кондиционировании производительность больше, чем при отоплении. Поэтому если в перспективе планируется использовать кондиционер, то за исходное значение нужной производительности необходимо принимать расход воздуха именно в этом режиме – если же нет, то достаточно только значения в режиме отопления.

На следующем этапе расчёт систем воздушного отопления частного дома сводится к правильному определению конфигурации воздухораспределительной системы и расчёту сечений воздуховодов. Для наших систем мы используем бесфланцевые прямоугольные воздуховоды прямоугольного сечения – они просты в сборке, надежны и удобно располагаются в пространстве между конструктивными элементами дома. Поскольку воздушное отопление является низконапорной системой, то при ее построении необходимо учитывать определённые требования, например, минимизировать количество поворотов воздуховода – как магистрального, так и оконечных веток, идущих к решёткам. Статическое сопротивление трассы не должно превышать 100 Па. На основе производительности оборудования и конфигурации воздухораспределительной системы рассчитывается нужное сечение магистрального воздуховода. Количество оконечных веток определяется исходя из количества подающих решёток, необходимых для каждого конкретного помещения дома. В системе воздушного отопления дома обычно используются стандартные подающие решётки размером 250х100 мм с фиксированной пропускной способностью – она вычисляется с учетом минимальной скорости движения воздуха на выходе. Благодаря такой скорости в помещениях дома не ощущается движение воздуха, отсутствуют сквозняки и посторонний шум.

Конечная стоимость отопления частного дома рассчитывается после окончания этапа проектирования на основании спецификации с перечнем устанавливаемого оборудования и элементов системы воздухораспределения, а также дополнительных устройств контроля и автоматики. Чтобы произвести первоначальный расчет стоимости отопления, вы можете воспользоваться анкетой на расчет стоимости системы отопления ниже:

онлайн-калькулятором

Особенности работы генераторов

Генератор – это самый быстрый и простой способ обеспечить частный дом электричеством. Для работы агрегат использует бензин или дизельное топливо и в результате его сжигания выдает необходимое количество энергии.

Главным преимуществом является полная независимость устройства от сезонных изменений и погодных колебаний. К недостаткам относится обязательное наличие на участке специально оборудованного хранилища для топлива, рассчитанного на объем от 200 литров.

Дизельная генераторная установка удобна и проста в эксплуатации, но для полноценного функционирования ей необходимо получать не менее 250 мл горючего в час. Мощные станции, способные обеспечить энергией небольшой частный домик с фактическим потреблением ресурса в несколько киловатт за сутки, будут «есть» примерно литр солярки в течение 60 минут

Чаще всего бензиновые и дизельные генераторные установки используют в качестве резервных или временных источников получения электроэнергии. Это обусловлено тем, что для полноценной работы приборы требуют значительных объемов горючего, стоимость которого постоянно увеличивается.

Мощный бензиновый или дизельный генератор способен при наличии нужного объема топлива обеспечить бесперебойную подачу электричества. Однако устройство в процессе работы производит очень много шума. Чтобы не страдать из-за нежелательных звуков, стоит разместить агрегат в одном из прилегающих хозяйственных помещений, расположенных на некотором расстоянии от собственного жилья и соседских домов

Само оборудование тоже имеет высокую цену и нуждается в профилактическом обслуживании. К более выгодным вариантам генераторных установок относят газовые агрегаты. Они не нуждаются в бесперебойных поставках горючего и не требуют наличия хранилища для топливных материалов.

Однако полноценную работу этих приборов обеспечивает такой пункт, как обязательное подключение к центральной газовой сети, что далеко не всегда является возможным и доступным.

Установка в доме газового генератора осуществляется только на основании пакета разрешительных документов и при обязательном участии в монтаже бригады мастеров из местного газораспределительного предприятия. Подключать к газопроводу прибор самостоятельно не рекомендуется во избежание потенциально возможных в будущем утечек и различных неполадок

Именно из-за этих сложностей генераторы редко выбирают в качестве основного источника для поставки электричества в частный дом.

Зато генераторы – идеальное решение для временного использования, к примеру, на время строительства загородного дома и оформления документов для его подключения:

Галерея изображений

Фото из

Генератор на время проведения строительных работ

Четыре аккумулятора и инвертор

Освещение ночью и в вечерние часы

Освещение для проведения проводки и отделки

На протяжении первых этапов строительства генератор послужит основным источником энергии, а после оформления документов и получения разрешений на подключение к общей энергосети, он станет резервным оборудованием и безусловно не раз пригодится.

Дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией

Использование этого не подразумевает какого либо ухода или обслуживания, кроме как периодической чистки от загрязнения и снега зимой (если сам не оттает). Однако будут и некоторые попутные расходы:

Ремонт, все что можно поменять по гарантии, производитель без проблем заменить, важно покупать официального дилера и иметь гарантийные документы.
Электричество, его расходуется совсем немного на насос и контроллер. Для первого можно поставить всего 1 солнечную панель на 300 Вт и ее вполне будет достаточно (подойдет даже без аккумуляторная система).
Промывка змеевиков, ее нужно будет делать один раз в 5-7 несколько лет

Все зависит от качества воды (если она используется как теплоноситель).

Устройство печного отопления в частном доме: конструкция современных печей

Главными конструктивными элементами в устройства печного отопления частного дома являются: фундамент, шанцы, зольниковая камера, топливник, дымовые каналы (дымообороты), дымовые трубы.

Фундамент — это основание печи, принимающее на себя нагрузки от печи и дымоходов. Данный конструктивный элемент должен быть надежным, поскольку от его прочности зависит безопасность эксплуатируемого сооружения. Правильное размещение печного фундамента предполагает его отдельное расположение от фундамента дома. Минимальный промежуток между ними составляет 3 см, который заполняется песком.

Прежде всего, роют скважину, которая затем заполняется мелкими обломками камня или обожженного кирпича, после чего все тщательно утрамбовывается. Таким образом, подготавливают подушку под фундамент. Затем в котлован заливается жидкий цементный раствор. Кладка кирпичного или каменного фундамента выполняется с перевязкой швов. Последний слой цементного раствора тщательно выравнивается.

После возведения фундамента приступают к выполнению такого конструктивного элемента печи, как шланцы. Они представляют собой ряды кирпичной кладки, которая поднимает печь поверх фундамента. Для устройства шланцев выполняется два или три ряда кладки из кирпичей. Низ печи, таким образом, также задействуется в теплоотдаче.

Такой элемент конструкции печей отопления, как поддувало, или зольниковая камера, служит для подвода воздуха в топливник и для накапливания поступающей из него золы. Между топливником и зольниковой камерой устанавливается специальная решетка в виде чугунных или стальных прутьев. Во время работы печи дверца камеры должна быть открытой, а по окончании топки ее закрывают во избежание быстрого остывания воздуха внутри печи.

Топливник в устройстве печей отопления представляет собой печную камеру, в которой осуществляется сжигание топлива — дров и угля. В верхней части топливника устраивается специальное отверстие для отвода дымового газа. Размеры камеры подбираются с таким расчетом, чтобы была возможна загрузка в печь необходимого для разогрева печи количества топлива.

В нижней части топливника устраивают скаты к решетке, обеспечивая свободное перемещение золы в поддувало. Во избежание выпадения углей и золы из камеры топки ее дверца устанавливается выше решетки на один ряд кирпичной кладки. Продлить срок службы топливника можно, выложив его огнеупорным кирпичом.

Принцип работы печной отопительной системы в частном доме основан на заборе тепла дымовыми каналами, или дымооборотами. Они могут располагаться как вертикально, так и горизонтально, а также подниматься и опускаться. То, насколько эффективно работает печь, зависит от размеров дымооборотов и их расположения.

Дымовой газ, проходя через канал, отдает энергию в виде тепла стенкам, которые и нагревают печь. С целью повышения теплоотдачи дымовые каналы выполняют таким образом, чтобы они были длинными и часто меняли направление.

Дымообороты современного печного отопления частного дома могут быть сечением 13 х 13, 13 х 26, 26 х 26 см, их стенки делаются гладкими (они не оштукатуриваются, так как в случае разрушения штукатурки может произойти засорение каналов). Доступ к дымооборотам для их чистки от сажи осуществляется через специальные дверцы.

Для получения тяги, способствующей удалению газов от сожженного топлива, устраивают дымовую трубу, которую размещают за пределами дома — на крыше. Чаще всего ее делают круглого сечения, поскольку в трубах с углами перемещение газа несколько затруднено. Кроме того, круглые трубы удобнее чистить. В качестве материала для их изготовления используются керамические либо асбестоцементные трубы.

Как вам статья?