Солнечное отопление частного дома своими руками

Двухтрубная схема отопления дома с гидрострелкой и коллекторами, рассчитанная на цокольный этаж и 1этаж

Погодозависимое управление отоплением

На сегодняшний день считается наиболее перспективным. В таких системах в дополнение к датчику комнатной температуры применяется еще и измеритель внешней температуры воздуха. В принципе, погодозависимый регулятор отопления будет работать и с одним внешним датчиком, но использование двух позволяет добиться более точного поддержания режима и даже реализовать самоадаптацию системы под конкретные изменения температуры: если на улице становится холодней, то температура теплоносителя в системе заранее повышается, если теплей – то заранее уменьшается. Кроме экономии топлива это уменьшает инерционность работы системы, что повышает ее эффективность и обеспечивает также дополнительное снижение затрат. Одной из базовых точек погодозависимое управление отоплением может использовать температуру плюс двадцать градусов – при ней температура теплоносителя берется равной окружающей, при этом фактически обогрев отключается. Также необходимо учитывать и зональное регулирование температуры, т.е. если, например, в одном из помещений собралось большое количество людей, за счет чего в нем стало более жарко, то система фиксирует локальное увеличение температуры относительно той, что установил погодный регулятор отопления, и осуществляет коррекцию в этой в интернете разгорелись нешуточные баталии по поводу — стоит ли вообще использовать погодозависимую автоматику или это деньги, выброшенные на ветер? Если коротко, то мнение наших специалистов, подтвержденное, кстати, отзывами многочисленных клиентов, однозначное — да, стоит, но не во всех случаях. А в каких? Ответ

Виды систем отопления

Классифицировать системы отопления можно по разным классификационным признакам:

  • По виду топлива, преобразуемого в тепло;
  • По виду устройств, преобразующих энергию в тепло;
  • По виду сети, доставляющей тепло к излучателям.

Отапливать дом можно электричеством, дровами, газом, углем, жидким топливом. Топливо можно сжигать в маленькой железной печке, в каменной печи, в топке котла. Но от вида топлива зависит конструкция генератора тепла. Уголь, торф и дрова кидают и сжигают на колосниковой решётке. Жидкое топливо сжигают, распыляя его через форсунки, газообразное топливо сжигают через горелки. Для хранения запасов топлива нужны оборудованные хранилища, Газ можно запасать в хранилище или подавать по магистральному газопроводу.

Излучатели тепла должны находиться в тех комнатах, которые нужно обогревать. А генератор тепла может быть один на весь дом и находиться в отдельном помещении. Значит, в таком доме необходимо строить систему централизованного теплоснабжения. Если дом находится в постоянной эксплуатации, то и систему отопления надо делать стационарную, по всем правилам.

Если наезды в дачный домик эпизодические и кратковременные, нет смысла строить сложную и дорогую систему обогрева. Достаточно в нужную комнату поставить электрический обогреватель, на ночь тепла будет достаточно. Этот вариант можно назвать распределённым теплоснабжением. Ещё недавно экзотикой было электроодеяло, а теперь этот вполне привычный и эффективный обогреватель встречается повсеместно.

Небольшая металлическая печка типа «буржуйка» тоже может обеспечить одну комнату теплом на ночь. Да и для разогрева пищи она может пригодиться, если нет электричества или газа.

Преимущества системы управления климатом с ПЛК

  • Не нужно управлять каждым устройством по отдельности: задаём желаемую температуру, а система её поддерживает, согласовывая работу всех систем
  • Управление всеми системами обогрева/охлаждения с одного пульта — смартфона или планшета
  • Работа климата по сценариям и по расписанию, возможность перевести весь дом или этаж в экономичный режим или в ночной режим
  • Удалённое управление и контроль температуры через интернет,
  • Управление климатом раздельно по каждой зоне. Например, в одной комнате любят, чтобы пол был потеплее, а воздух попрохладнее, а во второй — чтобы и пол и воздух были тёплыми.

Теперь о том, как это делается.

В каждой зоне (замкнутом помещении) ставятся датчики температуры воздуха и пола. Для работы в составе системы управления климатом с ПЛК используются датчики температуры воздуха (опционально ещё и влажности) с выносным сенсором температуры пола с выходным сигналом 0-10 вольт постоянного тока. Такой сигнал заходит на аналоговых вход контроллера. Если датчик работает с температурным диапазоном от 0 до +50 градусов, то выход 0 вольт соответствует 0 градусов, а 10 вольт соответствует +50 градусам, характеристика линейна. Есть датчики с диапазоном -50..+50 градусов для улицы или 0..+125 для сауны.

Подготовка для установки датчика воздуха с выносным сенсором пола выглядит так:

В одной рамке с выключателями (то есть, на высоте 900-1200мм) делается дополнительный подрозетник. В подрозетник из щита автоматики ведётся кабель FTP 5 категории (экранированная витая пара). По кабелю будет передано питание 12-24 вольта от блока питания на датчик (2 жилы) и сигнал от 0 до 10 вольт от датчика на контроллер на аналоговый вход. Поскольку ток потребления датчика очень мал, длина кабеля может составлять несколько сотен метров. Аналоговый сигнал может быть искажён наводками, поэтому кабель датчика, как и любой слаботочный кабель, следует монтировать на удалении от силовых трасс.

Читайте также:  Как зависит температура теплоносителя от температуры снаружи?

Выносной сенсор температуры пола подключается к плате датчика температуры воздуха и питается от неё. Сенсор пола опускается в пол в медной трубке или гладкой ПНД трубе диаметром 10-12мм. Гладкие внутренние стенки нужны для того, чтобы в случае необходимости датчик можно было заменить. На плате датчика температуры воздуха может быть также и сенсор влажности воздуха.

Датчики в своих проектах я использую эти. Компактные, устанавливаются в подрозетник с заглушкой, питание 12 вольт, на выходе от 0 до 10 вольт. Есть исполнения для улицы (-50..+50 градусов) и для сауны (0..+125 градусов), есть исполнения с датчиком освещённости или влажности воздуха.

Можно ли обогреть дом солнцем

Несмотря на передовые технологии и инновации, до сих пор полноценное отопление гелиосистемами не представляется возможным. Причина проста. Солнце светит только днем. Ночью солнечное излучение отсутствует. Соответственно солнечные коллекторы для отопления будут работать исключительно в светлое время суток. Хотя в пасмурную погоду гелиопанели продолжат работать, теплоотдача существенно уменьшится.

На теплоэффективность во многом влияет интенсивность ультрафиолетового излучения. В районах крайнего севера мощность и теплоотдача солнечного коллектора будет меньшей, чем в регионах с умеренным климатом.

Отопление на солнечных батареях используется исключительно как дополнительный источник тепла. Принцип работы коллектора основан на преобразовании ультрафиолетового излучения в тепловую энергию.

Получаемое тепло направляется в аккумулирующий бак, буферную емкость, установленную внутри здания. В воздушных системах жидкостный теплоноситель отсутствует. В помещение, при помощи вентиляторов нагнетаются разогретые воздушные массы.

Если учесть, что эффективность гелиоколлекторов зимой существенно снижается, автономное отопление дома требует правильных расчетов. Специалисты рекомендуют на этапе планирования установить в здание источник тепла на традиционных энергоносителях (газ, дрова, пеллеты, уголь, дизтопливо, электричество), способный удовлетворить потребность здания в обогреве и ГВС на 100%. Гелиосистема будет использовать солнечную энергию и частично компенсировать затраты с разной эффективностью, в зависимости от месяца года.

Чтобы определить стоит ли устанавливать альтернативное отопление частного дома, стоит обратить внимание на существующие преимущества и недостатки солнечных коллекторов. При составлении таблицы плюсов и минусов, нужно учитывать реальные отзывы о гелиосистемах оставленные пользователями:

  • Недостатки — главным минусом остается высокая стоимость (стоит отметить, что с появлением коллекторов российского производства, солнечные системы отопления стали экономически доступнее). Существует еще несколько минусов:
    1. сезонность — солнечные коллекторы с вакуумными термотрубками эффективны до температуры окружающей среды –50°С. Вакуумный гелиоколлекторы продолжат работать до тех пор, пока антифриз в теплообменнике не замерзнет. Солнечные панельные коллекторы работают при температуре до –25°С.
    2. зависимость от электричества — всесезонные системы работают с принудительной циркуляцией теплоносителя. При отключении напряжения теплоноситель может закипеть.
    3. долгая окупаемость — в случае отопления, работа коллектора большую часть осуществляется при отрицательных температурах. Теплоэффективность гелиосистемы снижается. Время окупаемости увеличивается до 6-7 лет.
  • Преимущества — рекордно низкие температуры в средних широтах редки. На весь отопительный сезон приходится не более недельного периода, когда коллекторы перестают работать. При правильном подборе оборудования и расчетах удастся подобрать готовое решение, способное по максимуму компенсировать потребности жилого здания в тепле. Для средних широт компенсация энергозатрат достигает 20-30%. Дополнительные плюсы:
    1. срок эксплуатации от 30 до 50 лет;
    2. присутствует антивандальная и противоградовая защита;
    3. гелиопанели выдерживают шквалы ветра.

Выше описаны общие преимущества и недостатки для любой системы отопления частного дома от солнечной энергии. У каждого типа гелиоколлекторов, воздушных и жидкостных, есть присущие им особенности, влияющие на окупаемость автономного обогрева.

Правила подбора основного оборудования

Тепловые генераторы для систем воздушного отопления могут функционировать на разном топливе. Важно подобрать для своего дома наиболее подходящий по всем параметрам вариант. Это может быть жидкое или сжиженное топливо, природный газ. Производители предусмотрели возможные переходы с одного вида топлива на другой. Для этого будет достаточно всего лишь заменить горелку, как в случае с дизельным топливом и газом, или установить сменную насадку с другим диаметром проходных отверстий при переходе со сжиженного газа на природный.

Целостная система состоит из огромного количества составных частей, которые нужно правильно подобрать для корректной работы друг с другом (нажмите на изображение для увеличения)

Система, работающая на жидком топливе, потребует дополнительной установки фильтров, бака для хранения топлива и трубопровода к нему. Дополнительное оборудование потребуется и для установки, работающей на сжиженном газе. Если предполагается использование баллонов, нужно будет обустроить помещение для их хранения. Как вариант можно рассмотреть устройство резервуара для газа, вкопанного в землю, так называемого газгольдера. Только системы на природном газе не потребуют дополнительных устройств.

Читайте также:  Как обустроить из кирпича дымоход для твердотопливного котла

Воздуховоды так же могут быть разными:

  • Круглые. Имеют небольшое аэродинамическое сопротивление, что несколько увеличивает общую эффективность системы. Скрепляются друг с другом при помощи хомутов и шпильки. Внутренний диаметр труб варьируется в пределах от 100 до 200 мм.
  • Прямоугольные. Чаще всего их устанавливают в воздуховодах с большим сечением. Более гармонично вписываются в интерьер, поэтому им отдается предпочтение при обустройстве отопительных систем жилых домов.

Оба вида конструкций закрепляются к потолку с помощью анкеров. В случае если воздуховоды приходится прокладывать через неотапливаемые участки, во избежание теплопотерь их обязательно утепляют. При установке конструкций между перекрытиями монтируется особый металлический чехол, размером больше, чем воздухопровод. Обязательно осуществляют теплоизоляцию системы. На участках выхода воздуховода в помещение устанавливаются воздухораспределители, а так же воздухозаборные устройства.

Воздухораспределители и воздухозаборы обязательно устанавливаются на местах вывода воздуховодов в помещение

Расчёт мощности газового котла

Как правило, при заказе газового котла большинство мастеров, не задумываясь, определяют требуемую величину мощности, как 1 кВт на 10 м2 обогреваемой площади +15% в качестве резерва, чтобы избежать пиковых нагрузок. Однако на территории России расположены несколько климатических зон, поэтому если рассчитывается система отопления в частном доме от газового котла своими руками, то более целесообразно выводить мощность оборудования исходя из следующей формулы:

MK=S×UMK/10,

где:

    • MK – мощность котла;
    • S – площадь коттеджа, которую нужно обогреть;
    • UMK – удельная мощность котла.

UMK – принимается в виде коэффициента в зависимости от зоны расположения дома:

  • Южные регионы — 0,7-0,9;
  • Средняя полоса России — 1,0-1,2;
  • Зоны с резко континентальным климатом — 1,2-1,5;
  • Северные и дальневосточные регионы — 1,5-2,5.

Представленный расчёт справедлив для зданий в 1 этаж, возведенных по типовым проектам и в точном соответствии со СНиПами. Расчёт мощности отопительного оборудования для сооружений индивидуальной застройки осуществляется по другой формуле:

MK=Qt×Kz,

где:

    • Qt — расчетные теплопотери сооружения, кВт;
    • Kz — коэффициент запаса от 1,15 до 1,25, то есть 15-25%.

Расчёт теплопотерь сооружения осуществляется по следующей упрощенной формуле:

Qt=V×Pt×k/860,

где:

    • V – объем отапливаемого помещения;
    • Pt – разница между температурой снаружи и изнутри здания;
    • K – коэффициент рассеивания, зависит от конструкционных материалов здания и толщины утеплителя.

Коэффициент рассеивания принимается следующий:

  • Сооружения из деревянного бруса или оцилиндрованного бревна без утепления (отсутствие теплоизоляции) — 3,0-3,5;
  • Здания со стенами из одинарной кирпичной кладки, обычными окнами и не утепленной крышей (слабая теплоизоляция) — 2,0-2,9;
  • Строения со стенами из двойной кирпичной кладки, двойными деревянными окнами и крышей защищённой стекловатой (средняя теплоизоляция) — 1,0-1,9;
  • Внешние стены и чердачные помещения утеплены пенополистиролом или минеральной ватой, используются металлопластиковые энергосберегающие окна с двойным стеклопакетом (хорошо утеплённые сооружения) — 0,6-0,9.

Тепло ли в автономке

Что действительно выгодно в средней полосе России, так это современные системы автономного отопления и сохранения тепла, отметил Виктор. При этом он подчеркнул, что «по-хорошему» начинать надо с правильного проектирования и строительства дома — он должен быть как можно лучше утеплён. А далее, по его мнению, стоит подумать вот о каком устройстве. Оно называется рекуператором. Это такая система вентиляции, которая забирает обратно тепло, уходящее на улицу с вытяжным воздухом.

Горячий воздух уходит в вытяжку, и рекуператор позволяет забрать из него тепло и подогревать этой энергией приточный воздух с улицы. Таким образом в дом возвращается примерно 80% уходящего тепла, — объясняет Виктор.

Это означает серьёзную экономию на отоплении. В доме установлен тепловой насос. По принципу работы эта штука похожа на кондиционер или холодильник: в ней тоже есть специальная охлаждающая жидкость. В данном случае она охлаждает воздух на улице возле дома. Зачем? Затем, чтобы самой нагреваться. Даже зимой она более ледяная, чем окружающая среда. Так вот, она нагревается и несёт тепло в дом, а там попадает в компрессор, где сжимается и от этого становится уже по-настоящему горячей — настолько, чтобы протопить целый дом.

Тепло ли в автономке

Грубо говоря, это кондиционер наоборот. То есть на улице стоит внешний большой блок, который охлаждает улицу и тепловую энергию с помощью хладагента переносит внутрь дома, — рассказал хозяин.

Читайте также:  Автономное отопление в частном доме. Какой системе отдать приоритет?

За рекуператор и теплонасос в 2013 году Виктор заплатил около 320 тысяч рублей. По нынешним ценам, говорит он, это означает примерно вдвое больше, но всё равно того стоит.

Теплонасос мне позволяет платить за отопление в три раза меньше, чем если бы я использовал электрические радиаторы. В моём случае расходы окупились примерно за 4,5 года. А заявленный срок службы оборудования 10 лет, уточнил Виктор.

А вот более бюджетный вариант — дровяной котёл и радиаторы с антифризом. Дмитрий Красов признался, что запамятовал, во сколько ему обошлась эта печка. Стоит такая вещь примерно от 15 до 60 тысяч рублей. Радиаторы — минимум по 3,5–4 тысячи рублей за каждый. Плюс расходы на топливо. Дмитрий для своего домика в деревне под Калугой закупает сразу пять-шесть кубометров берёзовых и осиновых дров, это обходится в районе 10 тысяч рублей, если считать доставку. Поскольку зимой он там не живёт, то ему хватает такого запаса на два-три года. А вот если остаться до весны, то целая машина дров за холодные месяцы уйдёт полностью. Кстати, как раз сейчас открывается такая перспектива.

В этом году из-за пандемии мы уехали туда по весне и три-четыре месяца жили, из них три месяца я топил каждый день. На зиму, скорее всего, достаточно будет одной машины. У нас запас дров есть, я думаю, протянем, продолжает Дмитрий.

Тепло ли в автономке

Топливо по трубам идёт в котёл, который обогревает батареи, «водяной» тёплый пол и обеспечивает горячей водой. Расходы на газ — около 80 тысяч рублей в год. У Романа тоже есть колодец, своя канализация (септик), а насчёт электричества, с его точки зрения, сетевые провода — лучший вариант.

Бензогенератор и дизель-генератор дороже, чем провода. Солнечные батареи и ветряные мельницы требуют огромных вложений и не окупятся вообще никогда, — считает Роман.

Видео описание

В нашем видео поговорим об отоплении в частном загородном доме

  • Сложность обогрева больших помещений из-за значительной потери тепла во время циркуляции теплоносителя по трубам;
  • Дополнительные затраты на скрытие разветвленной сети труб и приборов отопления под облицовкой для сохранения эстетики внешнего вида комнат;
  • Большие габариты батарей;
  • Возможное возникновение проблем после слива теплоносителя из труб, в виде появления пробок воздуха.
Видео описание

Что показывает тепловизор, если в секциях есть воздухИсточник

Последовательность работ

Теплоснабжение за счет подземных источников должно создаваться по строго проработанному алгоритму. Поскольку водяные и воздушные системы применяются ограниченно, большинство практически используемых вариантов подразумевает бурение скважин. И это еще одна причина, по которой не получится все сделать своими руками. Только специальная техника позволяет проникнуть на глубину 20-100 м, где и создаются необходимые условия для отопления. В качестве зондов допускается применение пластмассовых труб, рассчитанных на давление около 6 бар.

Чтобы повысить результативность системы, используют обвязки из 3 или 4 линий, конечные участки которых связываются в виде буквы U. Подогрев по контуру очень важен, благодаря ему исключается растрескивание труб при суровом морозе. Этот подогрев производится через протянутый в центр канала провод, по которому подается ток. Если не удается применить энергетические сваи, приходится использовать горизонтальные приемники. Для них готовится площадка с габаритами от 15х15 м, с нее убирают почву на глубину до 0,5 м.

Вся эта площадь нужна для укладки подобия зондов. Используют часто электротехнические маты либо трубы, обменивающие тепло. Чтобы повысить эффективность работы отопительной системы, применяют раскладку труб по спирали либо в виде «змейки». Нельзя точно сказать, что лучше – готовые комплексы, выпущенные серийно, либо самостоятельная сборка. В первом случае автоматически решается проблема совместимости, зато во втором возрастает гибкость, повышается потенциал модернизации (правда, внимания проектированию надо уделить больше).

Самодеятельные строители могут уйти от типового аккумулятора тепла с заменой его на стяжку из бетона. Геотермальный обогрев в подобной системе позволяет обойтись без значительных рывков температуры. Можно проводить эксперименты с различными теплоносителями, а также монтировать компрессоры с меняющейся производительностью. Рассчитав нагрузки как следует и правильно распределив тепло по потребляющим контурам, можно сделать систему эффективнее на 15-20%. Параллельно расходы на электропитание заметно сокращаются.

Горизонтально размещенные трубы закладываются на глубину 50-300 см. Чтобы площадь магистралей была наименьшей, их делают в виде витков. Но между отдельными двумя магистралями должно быть минимум 200 мм. Любым строительным работам должно предшествовать определение тепловой отдачи грунта. Если она менее 20 Вт на 1 кв. м, никакого смысла в геотермальном контуре нет. Чтобы обеспечить отвод грунтовых вод, дно котлованов покрывают слоем песка. Отлично проявляют себя трубы на основе сшитого полиэтилена.