Гелиоотопление в домашних условиях

Тому, кто решил построить себе загородный дом, коттедж или просто обустроить дачный домик для того, чтобы в нем можно было жить, непременно придется задуматься над тем, каким образом обогревать жилище в холода. Кто-то предпочитает живое тепло и построит камин. Но камином дом не обогреть. Кто-то решит поставить водяные котлы и будет топить дровами и углем, а если есть рядом газ, то, возможно, будет нагревать воду газом. А кто-то захочет быть полностью независимым от различного рода ископаемых источников энергии и оборудует дом солнечной электростанцией и солнечной системой горячего водоснабжения и отопления.

С комплектацией солнечной домашней электростанции вопросов, как правило, не возникает, потому что набор такой установки стандартен – гелиевые батареи, контроллер заряда аккумуляторов, инвертор, аккумуляторная батарея. Проблема только в выборе поставщика оборудования. А вот, чтобы полностью перейти на гелиоотопление, нужно будет учесть множество факторов – от ориентации дома до финансовых возможностей его владельца. Существуют несколько способов организовать отопление дома, используя энергию солнца. И каждый из них имеет свои достоинства и свои недостатки.

Отопление на базе воздушного солнечного коллектора

Этот способ наиболее дешевый из существующих. Но его невозможно использовать в качестве основного источника тепла, так как воздушный коллектор может работать только днем, при ярком солнечном освещении. В темное время суток воздушные коллекторы не работают. Этот коллектор в общем случае состоит из герметичного корпуса, на дне которого расположен теплоизолирующий слой ребристого или трубчатого поглотителя, покрытого черной термостойкой краской. Корпус покрыт прочным закаленным антибликовым стеклом. Входные патрубки располагаются ниже выходных.

Схема воздушного коллектора

Нагретый в коллекторе воздух по законам конвекции поднимается и поступает в обогреваемое помещение. На его место поступает холодный воздух. Этот процесс непрерывный, продолжающийся до тех пор, пока коллектор освещается солнцем. Для улучшения циркуляции воздуха на выходе из коллектора может быть установлен маломощный вентилятор.

Отопление на базе солнечного плоского водяного коллектора

Конструктивно солнечный плоский водяной коллектор мало чем отличается от воздушного. Тот же герметичный корпус, слой теплоизоляции, абсорбер, антибликовое прочное стекло. Абсорбер представляет собой металлический лист и прикрепленную к нему изогнутую медную трубку, по которой циркулирует теплоноситель.

Схема плоского коллектора

Различают одноконтурные и двухконтурные системы горячего водоснабжения и отопления. В одноконтурных системах вода, нагретая солнцем в коллекторе, по законам конвекции поднимается и поступает в расширительный бак.

Подразумевается, что бак находится выше коллектора. Если бак находится ниже коллектора, то должна быть организована принудительная циркуляция воды в системе. Холодная вода из бака поступает в коллектор. Бак оборудован поплавковым вентилем, который следит за уровнем воды. При расходе воды – душ, мытье посуды – этот вентиль срабатывает, наполняя бак до заданного уровня. Такая система малоэффективна, поскольку может работать только в светлое время суток.

Одноконтурная система

В двухконтурной системе расширительный бак представляет собой бойлер с мощной теплоизоляцией и двумя теплообменниками. Один теплообменник находится в нижней части бойлера, второй – повыше. Через первый теплообменник проходит горячая вода, нагретая в гелиевом коллекторе. Она передает свое тепло воде в бойлере. Когда наступает темное время суток и этот коллектор прекращает работать, включается вспомогательный источник нагрева воды, и вода в бойлере будет нагреваться от верхнего нагревателя.

Двухконтурная схема гелиевого отопления
1 – коллектор; 2 – бойлер; 3 – насос; 4 — электроподогреватель

Источником энергии для верхнего нагревателя может служить домашняя солнечная электростанция. Из бойлера горячая вода поступает в систему отопления и для бытовых нужд.

Отопление на базе гелиевого вакуумного коллектора

Конструкция такого коллектора принципиально отличается от конструкции плоского коллектора. Он составлен из множества герметичных трубок, запаянные наконечники которых вставлены в трубу первичного теплообменника. Каждая такая трубка представляет собой полый стеклянный цилиндр, из которого для получения максимально эффективной теплоизоляции откачан воздух.

Схема вакуумного коллектора

Внутри этого цилиндра помещена пластина абсорбера с плотно пригнанной к нему медной трубкой, наполненной легко закипающей жидкостью. Под воздействием даже рассеянного света эта жидкость начинает кипеть, происходит интенсивное парообразование. В наконечнике пар отдает свое тепло, конденсируется, конденсат опускается вниз. При этом температура наконечника может превышать +250°С. В качестве основного теплоносителя, как правило, используется антифриз, не замерзающий зимой в ночное время. Маломощный насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе бойлер-коллектор.

Вакуумный коллектор

В бойлере теплоноситель отдает свое тепло и возвращается обратно, будучи уже охлажденным. С наступлением темноты гелиевый нагрев прекращается, вода в бойлере нагревается верхним нагревателем, работающим от внешнего источника энергии.

Электрическое отопление от гелиевых батарей

Речь идет о перспективных направлениях организации электрического отопления, а именно о теплых полах. Сразу, конечно, может возникнуть вопрос о том, сколько потребуется энергии и какова должна быть мощность домашней гелиевой электростанции, чтобы обеспечить нормальное отопление дома. Для того, чтобы получить ответы на эти вопросы, нужно рассмотреть три варианта теплых электрических полов.

Первый вариант самый дешевый по первичным затратам – это электрический кабель, уложенный на теплоизоляционный слой по всей площади помещения и залитый тонкой бетонной стяжкой. Недостатки этого варианта достаточно существенны. Любое повреждение кабеля влечет за собой выход из строя всей системы отопления комнаты, в которой он проложен. Кабель генерирует электромагнитное излучение, которое может сказываться на здоровье жильцов, а также на работе различной аппаратуры. Нагрев помещения происходит по принципу конвекции. В процессе нагрева воздух в помещении становится сухим.

Кабельный пол

Второй вариант – электрические маты. На всей площади помещения укладываются электрические секции. Эти секции лишены недостатков, присущих кабельному обогреву. В случае выхода из строя одной секции остальные будут работать. Для покрытия не требуется таких жестких условий, как для кабельного пола. Монтаж осуществляется в течение нескольких часов. Вредное излучение отсутствует, пол будет экологически чистым. Нагрев происходит благодаря одно- или двужильному кабелю, составляющем основу нагревательного мата.

Электрический напольный мат

И, наконец, последний вариант – тонкопленочный инфракрасный пол. Монтаж производится за несколько часов. Обогрев помещения инфракрасным излучением начинается мгновенно после включения в сеть. Вредные излучения отсутствуют. Воздух в помещении ионизируется, что полезно для здоровья.

Рулон тонкопленочного инфракрасного пола

Напольное покрытие не играет никакой роли. Выход из строя одной секции не сказывается на работе других. Этот вариант наиболее дорогой, но и самый качественный.

Монтаж инфракрасного пола

А теперь к вопросу о затратах. Для организации водяного гелиевого отопления необходимо приобретать полный комплект – коллекторы, бойлер, систему труб, отопительных батарей или труб для водяных полов, насосы, систему управления. А летом все это оборудование будет простаивать. Гелиевая домашняя электростанция может полностью обеспечить потребности дома в электричестве, включая и отопление. Ведь обогрев не будет производиться непрерывно 24 часа в сутки.

По достижении определенной температуры, например, +23°С, датчик температуры отключит систему отопления. По проведенным расчетам общая потребность в электричестве небольшого дома площадью 100 квадратных метров, включая отопление инфракрасными полами, составляет порядка 1000 кВт в месяц, что вполне по плечу средней домашней гелиевой электростанции. А для бытовой горячей воды достаточно поставить небольшой электрический водонагреватель.

Учитывая то, что на рынке постоянно появляются новые и более мощные солнечные панели, вполне можно предсказать и тенденцию отказа от громоздких систем водяного отопления в пользу электрического. Тем более, что инфракрасные полы уже сейчас хорошо зарекомендовали себя своей надежностью и неприхотливостью.