Відомостей почерпнутих зі сторінок звичайного підручника астрономії з курсу загальноосвітньої школи досить, щоб масштабно оцінити потенціал типових геліосистем, встановити які в своєму господарстві може кожен домовласник. Потік випромінювання посилається головною зіркою нашої системи на поверхню землі не рівномірний і змінює своє значення в широких межах від 90 до 270 Ватт на квадратний метр, досягаючи свого пікового межі (1000 Вт / кв.м) в момент найвищої точки сонцестояння. Якщо перерахувати умовні «вати» в реальні кілограми вуглеводневого палива, то вийде, що кожна одиниця площі добре освітленої поверхні здатна «принести» до півтора центнерів вугілля щорічно.

Здавалося б, енергії море, і використовувати її здатен кожен. Людська наука вже давно створила всі необхідні технічні рішення дозволяють акумулювати і трансформувати геліолучі в гріє тепло або електричну енергію. Однак вартість подібних проектів як і раніше залишається трохи завищеною для основної маси приватних домовласників, тому випадки використання комплексів сонячних батарей індивідуально, без підтримки «підтримки» агрегатів працюють на вуглеводневому паливі ще рідкісні.

Плоскі і вакуумні
«Ядром» кожного геліокомплекса є набір сонячних колекторів. Для побутових систем використовуються плоскі або вакуумні батареї. Перші поглинають тепло сонця за допомогою спеціального матеріалу - абсорбера, укладеного між прозорим елементом і теплоізолювальної прокладкою. Абсорбер являє собою покритий спеціальним напиленням і пофарбований в чорний колір лист металу володіє хорошою теплопровідністю - алюміній, мідь і їм подібні.

Сталевий «поглинач» з'єднаний з системою труб, усередині яких циркулює антифриз, або інша рідина здатна акумулювати багато тепла не зраджуючи свого агрегатного стану (наприклад, суміш гліколю і дистильованої води). Зовнішній прозорий елемент покликаний захистити абсорбер від зовнішніх агресивних впливів, усунути можливий парниковий ефект і звести до мінімуму будь-які втрати тепла за рахунок часткового відображення променів. Задня та бокові частини «поглинача» надійно теплоізольовані посредствам мінерального волокна.

Плоска геліобатарея ідеально підходить для опалювальних комплексів розташованих в південних широтах. Вона має меншу в порівнянні з аналогами вартістю і за нею дуже легко доглядати. Однак відносно великі енерговтрати знижують ефективність використання плоских колекторів при негативних температурах, а загальна висока парусність корисної площі пристрою робить неможливим його застосування в районах з сильними середньорічними вітрами.

Багатьох недоліків цільно плоских побратимів позбавлені вакуумні колектори. Їх конструкція передбачає обов'язкове застосування системи двох вкладених один в одного труб, проміжок між стінками яких заповнений вакуумом. Фахівці описують два підвиди аналогічних батарей - прямоточні і жаротрубні. Виходячи з назви, у виробах першого типу, носій тепла протікає через внутрішню трубу безпосередньо, забираючи закумульовану енергію сонця у «поглинача», в якості якого виступає металізоване напилення. Вакуум виконує при цьому виключно ізолюючі функції, знижуючи відтік корисного тепла зовні.

Колектора з жаровими трубами працюють за іншим принципом і обов'язково монтуються під кутом 10 - 20 градусів до абсолютної горизонталі. Внутрішній патрубок наповнюється легкозакипаючої субстанцією, яка вже при невеликих температурах змінює свій агрегатний стан і піднімається у верхній наконечник вакуумного стрижня. У ньому летючий фреон зраджує накопичену енергію основного теплоносію, конденсується і опускається вниз по задній, холодної стінки циліндра, щоб замкнути цикл.

Самим відчутним недоліком вакуумних геліобатареї є їх ціна, крім того, домовласникові доведеться витратити неабияку суму на спеціальні засоби по догляду за подібними комплексами. Сонячні колектора вкрай проблематично якісно очищати від снігу, інею, пилу та інших природних забруднень. Однак список їх позитивних якостей з лишком перекриває пару негативних моментів:
• зберігають свою високу ефективність навіть при наднизьких температурах атмосферного повітря;
• максимальна температура основного носія тепла сягає двох ста двадцяти градусів Цельсія;
• мала парусність робочій площині;
• можливість монтажу на будь-якій поверхні;
• несприйнятливість до кута падіння сонячного випромінювання;
• особливості конструкції практично виключають непотрібні втрати тепла.

Сонячна водонагрівальна установка
Практика застосування геліосистем для приватних домоволодінь показує, що найбільш вигідно використовувати сонячні промені для нагріву великих водяних обсягів. Елементарний нагрівальний комплекс складається з набору геліобатареї і бака акумулятора. Отримуючи теплоту в сонячному колекторі, спеціальний антифриз надходить у вбудований в ємність з водою теплообмінник, де охолоджується й відправляється знову на "заправку" геліоенергіі. Тобто, для систем з вакуумними циліндрами, фактично формується три незалежних контури теплової циркуляції:
• легкозакипаючої субстанції всередині запаяного патрубка;
• антифризу, через бакові теплообмінник і наконечники колекторів;
• нагрітої води в опалювальному контурі або ГВП.

Якщо циркуляція всередині вакуумированной трубки носить виключно природний характер, то рух середовищ в зовнішніх контурах можуть бути спровоковано насосними установками. Справа в тому, що якщо домовласник віддасть перевагу заощадити, а перекачувати обладнання коштує чималих грошей, акумулюючі ємності доведеться розмістити не тільки в безпосередній близькості (три - п'ять метрів) від геліоколекторів, але і вище сонячних поглиначів.
Зазначені умови виконати проблематично, навіть у знову споруджуваних сучасних котеджах. Тому максимальне поширення серед власників отримали двоконтурні опалювальні геліосистеми з примусовою циркуляцією субстанції в зовнішньому циклі. Вони застосовні як у великих приватних будинках, так і в багатоквартирних будівлях заввишки п'ять і більше поверхів. Їхній головний недолік пов'язаний з мінливістю сонячної активності. Підтримка температури основного носія за рахунок геліоенергіі здійснюється тільки в світлий час, а створювати внутрішній комфортний мікроклімат в будівлі потрібно щогодини. Забезпечити безперебійність опалювального навантаження допомагає компенсаційний електричний нагрівач, який підтримує температури середовища в акумулює баку на необхідній позначці вночі, коли теплота від сонячних колекторів не надходить.

Не тільки водопостачання
Корисне тепло, що генерується сонцем, людство навчилося перетворювати і в електричну енергію, посредствам фотоелектричних модулів. Принцип дії їх такий: коли в зону дії геліолучей потрапляють два дотичних провідника позитивних (р-типу) і негативних (n-типу) зарядів, вони утворюють невелику батарейку здатну створювати потік електронів в зовнішньому ланцюзі. Кілька сотень, електрично об'єднаних фотоелектричних модулів, видають споживачеві десятки ампер постійного струму, який посредствам інвертора перетворюється на змінний рід і транспортується до всіх приладів житлового будинку.

Геліогенератори вкрай довговічні, при дотриманні всіх експлуатаційних умов сонячні модулі зможуть прослужити майже три десятки років без заміни і планових ремонтів. Ось тільки габарити електропостачальних комплексу на сонячних модулях будуть великі. Крім згаданих вище геліоколекторів, чия корисна площа обчислюється десятками квадратних метрів, в його склад обов'язково увійдуть інвертор і акумуляторну батарею. Для потужних генеруючих пристроїв кожен компонент буде не тільки крупногабарітен, а й «важкий» фінансово. Однак значні капітальні вкладення нівелюються малими експлуатаційними витратами, і вже через шістнадцять місяців електроенергія в будинку, оснащеному сонячними модулями буде абсолютно безкоштовна.

Рекомендації з проектування та монтажу сонячних колекторів
• оптимально зорієнтувати робочу площину колектора на південь, причому відхилення від найкращого направлення на сорок градусів в будь-яку сторону не принесе фатального падіння коефіцієнта корисної дії;
• для південних широт, з великим числом годин високої сонячної активності досить використовувати плоскі колектора, для місць з переважанням негативних температур навколишнього повітря - вакуумні жаротрубні системи;
• зовнішній колекторний контур заповнюється хімічно очищеною водою, а при прокладці відкритим способом антифризами на основі пропіленгліколю і його аналогів;
• будь-яка прямоточна установка буде менш довговічна, ніж її аналог з непрямим теплообміном, з причини внутрішніх корозійних процесів;
• при установці геліобатареї на даху будівлі необхідно поєднувати тепловий розрахунок з будівельним для визначення навантаження, що збільшується на будову, в тому числі від додаткового вітрового і снігового тиску;
• колекторні труби рекомендується виконувати з металевих сплавів і покривати тепловою ізоляцією зі спіненого каучуку, використання полімерних конструкцій обмежується високими піковими температурами середовища, що транспортується;
• для ізолювання також можливо використовувати пористий поліетилен, попередньо покривши труби температуроподавляющім шаром.