Солнечное отопление для частного дома — панели или коллекторы?

Для отопления дома солнечной энергией можно использовать несколько подходов: установить фотоэлектрические панели или коллекторы. У каждого варианта есть свои нюансы как по цене, так и по практичности.

Отопление солнечными батареями

Это решение предполагает использование отопительной системы, работающей на электроэнергии. Непосредственно греть воду и обеспечивать её циркуляцию по трубам будет электрокотёл, а за его питание будут отвечать фотомодули, установленные на крыше дома.

Кроме солнечных батарей для работы электростанции понадобится инвертор, блок аккумуляторных батарей и контроллер заряда.

В идеальных условиях днём котёл будет работать от панелей, а ночью — от аккумуляторов. Но в нашем случае речь идёт о зимнем периоде, когда количество солнечных дней стремится к минимуму. И если пасмурная погода установится на несколько суток, то останется только подключаться к центральной сети, чтобы не замёрзнуть.

Ниже приведём пример расчётов, и будет наглядно видно, что обычная солнечная электростанция просто не сможет в одиночку питать котёл отопления, т.к. это мощное устройство, а панели зимой работают крайне неэффективно.

Вывод: только на солнечных батареях отопление работать будет, но это неоправданно по бюджету, т.к. нужно устанавливать электростанцию с большой площадью модулей. Зимой они может и потянут отопление, но в остальное время будут вырабатывать огромные излишки электричества.

Сколько панелей понадобится

Эффективность батарей напрямую зависит от интенсивности солнечного сияния, которое зимой на минимальных значениях. Этот показатель индивидуален для каждого региона. Посмотреть его можно здесь.

Для примера возьмём простые исходные данные:

Для начала просчитываем общие потребности нашей системы отопления. Перемножаем мощность котла на время использования: 6*6 = 36 кВт — это суточный расход. Значит в месяц получится около 1 000 кВт. Если прибавить расходы на работу инвертора и контроллера, а также потери при разряде-заряде аккумуляторов, то можно округлить до 1 300 кВт.

Теперь смотрим таблицу инсоляции в Краснодарском крае. Здесь мы имеем среднее для зимы значение 2,13 кВт/ч на м². Именно столько можно максимально выжать в месяц с 1 м² хорошей фотопанели, но это в идеальных условиях. Также находим в Интернете информацию о количестве солнечных дней в данном регионе. Зимой в Краснодаре в среднем 7 ясных дней в месяц.

Для такого энергозатратного проекта сразу возьмём панели помощнее, например, на 450 Вт. По результатам просчёта можно будет попробовать и другие варианты.

Исходя из данных инсоляции и количества солнечных дней, посчитаем, сколько такая панель сможет выжать в зимнее время. Для этого используем формулу:

Мощность = Инсоляция * Заявленная мощность* (солнечные дни + облачные и пасмурные дни * 50%).

В нашем случае получаем: 2,13*450*(7+23*50%) = 17 732,25 Вт (17,7 кВт).

Понять, сколько таких панелей нужно для солнечного отопления, поможет эта формула:

Количество панелей = потребность домохозяйства / мощность панели.

1300/17,7 = 73.

Даже в нашем примере видно, что для полноценной работы электрического котла нужно огромное количество солнечных панелей, которое просто некуда поставить.

Затраты

Выше мы говорили, что бессмысленно пытаться сделать солнечное отопление только на фотоэлектрических батареях, т.к. их понадобится очень много, а летом они будут просто простаивать. Поэтому лучше использовать стандартную мощную электростанцию, которая будет работать круглый год и частично покрывать расходы на отопление.

Электростанция на 10 кВт под ключ обойдётся около 600 тыс. рублей. Цена электрического котла отопления зависит тоже от мощности. Например, устройство на 6 кВт может отопить около 60 м² площади. Его цена — около 40 тыс. руб.

Солнечное отопление коллекторами

Для отопления солнцем кажется целесообразнее использовать коллекторы — система из трубок со специальным теплопроводящим веществом внутри.

Коллекторы размещаются на крыше и благодаря конструктивным особенностям собирают максимум солнечной тепловой энергии.

Если просто, то работает всё так:

1. Солнце нагревает коллектор.
2. Это тепло передаётся в теплообменный бак
3. Через бак вода, равномерно прогреваясь, циркулирует по системе.

Есть и варианты, которые нагревают воздух, а не воду в трубах.

У коллекторов тоже большая зависимость от сезонности и количества безоблачных дней, поэтому зимой такой источник тепловой энергии лучше использовать в качестве дополнительного к основному отоплению. Летом же солнечный коллектор может полноценно обеспечивать дом горячей водой.

Виды солнечных коллекторов

По конструктивным особенностям выделяют коллекторы:

• Панельные. Поверхность металлической панели нагревается и передаёт тепло проходящим через неё трубкам с жидкостью. При низких температурах такая система перестаёт справляться с задачей, а теплопроводящая жидкость вообще может замёрзнуть.
• Вакуумные. Состоят из вакуумных трубок, внутри которых находится вещество с высокой теплопроводимостью. Такие коллекторы максимально эффективны и работают даже в сильный мороз.

По типу энергоносителя:

• Жидкостные. Здесь система устроена так, чтобы передавать всё тепловую энергию жидкости, которая циркулирует по трубам.
• Воздушные. Вместо жидкого теплоносителя в таких коллекторах воздух, который, нагреваясь от солнца, распределяется по помещению. Они менее эффективны и не так практичны, т.к. такая энергия не может быть подключена к водопроводной системе.

Оптимальным вариантом будет вакуумный коллектор с жидкостной системой. Они надёжны и имеют наивысший КПД.

Затраты

Стоимость вакуумного коллектора под ключ для обогрева площади 50-100 м² обойдётся в 400 тыс. рублей.

Что выбрать: солнечные панели или коллектор

Отопительная система на электричестве сама по себе дорогостоящая, а пытаться сделать её полностью автономной, используя гелиопанели, — это безнадёжное дело. Чтобы зимой собрать достаточное количество солнечной энергии для электрокотла, придётся ставить не один десяток модулей, которые ближе к лету просто будут простаивать.

Коллекторы с задачей отопления справляются эффективнее, но полностью среднестатистический дом обогреть сложно. Поэтому в любом случае солнечное отопление можно рассматривать только в качестве вспомогательной системы.