Разновидности и особенности установки солнечного коллектора для отопления
Stroymir58.ru

Строительный портал

Разновидности и особенности установки солнечного коллектора для отопления

Солнечные коллекторы для частного дома. Перспективная технология для организации горячего водоснабжения и отопления

Солнце – источник неисчерпаемой бесплатной энергии, ресурсами которой может воспользоваться любой желающий.

Нашим подписчикам — скидки на товары для отопления и водоснабжения.

Комплект с плоскими солнечными коллекторами auroSTEP plus – оптимальное решение для загородного дома.

Трубчатый солнечный коллектор auroTHERM exclusiv обеспечивает максимальную эффективность поддержки системы отопления.

Плоские солнечные коллекторы auroTHERM и auroTHERM plus – отличное соотношение цены и эффективности.

Покупка гелиосистем у официального дилера имеет ряд преимуществ:

+ 7 (495) 369-37-99 (круглосуточно)

Постоянный рост цен на отопление и горячее водоснабжение заставляет многих из нас задуматься о способах экономии. Но можно ли не просто сократить расходы на электроэнергию, а свести их к нулю? Можно, если использовать энергию солнца. Солнечные коллекторы – это источник бесплатной и экологически чистой энергии.

Такие коллекторы, или, как их еще называют, гелиосистемы, предназначены для аккумулирования солнечной энергии для нагрева воды. Использование данной установки дает возможность дополнительного отопления в весенний и летний период. Иными словами, обладатели солнечных коллекторов получают горячую воду и тепло совершенно бесплатно.

Устройство и принцип работы

Простейший солнечный коллектор – это металлические пластины черного цвета, заключенные в корпус из стекла или пластика, которые обычно монтируются на крыше дома. В сущности, солнечный коллектор представляет собой миниатюрную теплицу, которая накапливает солнечную энергию. Эта энергия согревает воду, циркулирующую по трубам, скрытым под пластиной. Чем больше энергии передается теплоносителю, тем выше его эффективность. Но, хотя принцип работы для всех коллекторов один и тот же, их конструкция несколько различается в зависимости от типа коллектора и сферы его применения.

Неиспользованная остывшая вода из резервуара постепенно опускается вниз, освобождая место нагретой воде из коллектора. Холодная вода попадает в теплообменник, где нагревается и вновь поступает в резервуар. На практике это означает, что вода в накопительной емкости всегда остается горячей – в ясные солнечные дни ее температура может доходить до 70 o С.

Типы и характеристики бытовых коллекторов для нагрева воды и отопления

Описанная схема работы коллектора очень упрощена, на деле же гелиосистемы несколько сложнее. Существует несколько типов солнечных коллекторов со своими конструктивными особенностями.

Плоские высокоселективные

Плоский коллектор – один из самых распространенных типов. Их преимущество состоит в невысокой цене, однако в сравнении с другими моделями они теряют больше тепла. Плоские солнечные коллекторы состоят из плоскостного поглотителя, прозрачного стеклянного покрытия, теплоизоляции с оборотной стороны и рамы, которая в основном делается из алюминия или стали.

Плоскостной поглотитель – это выкрашенный в темной цвет металлический лист, соединенный с теплопроводящими трубами. Слой поглотителя аккумулирует солнечные лучи и трансформирует солнечную энергию в тепловую, которая затем передается жидкости-теплоносителю (смеси воды и гликоля). Эта жидкость «направляет» тепло в солнечный аккумулятор. Стеклянное покрытие коллектора защищает поглотитель от воздействия окружающей среды и снижает потери тепла, создавая парниковый эффект. Эту же функцию выполняет и теплоизоляция из минерального волокна.

Вакуумные трубчатые

Солнечные коллекторы этого типа состоят из стеклянных трубок, внутри каждой из которых располагается устройство, поглощающее солнечный свет. Вакуум – идеальный теплоизолятор, и потому теплопотери таких коллекторов значительно меньше. Существует два вида вакуумных коллекторов, различающихся по способу нагрева – с косвенной теплопередачей и прямоточные. Первый вид устройств предназначен для всесезонного использования, а второй – для теплого времени года, с апреля до сентября.

Концентрационные

Весной, летом и осенью дневной угловой ход солнечных лучей больше 120 градусов – угла, в котором эффективно работают неподвижные солнечные коллекторы. Повышение эксплуатационных температур до 120-250 o C возможно путем введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Они концентрируют солнечные лучи, и в результате их на панель попадает больше. Для получения более высоких температур требуются устройства слежения за солнцем. Это достаточно дорогостоящее решение и применяется оно в основном в промышленных целях.

Воздушные

Солнечные воздушные коллекторы используются для нагрева воздуха. Это простые плоские коллекторы, применимые для отопления помещений и сушки сельскохозяйственной продукции. Воздух проходит через поглотитель благодаря естественной конвекции или под воздействием вентилятора. Недостаток последнего варианта в том, что часть энергии тратится на работу вентиляторов.

Расчет мощности солнечного коллектора

Солнечные коллекторы для дома могут обладать весьма высокой производительностью. Чтобы точно рассчитать мощность коллектора, нужно знать его площадь поглощения, величину инсоляции для вашего региона и КПД коллектора.

Допустим, используется коллектор площадью примерно 1 кв. м, состоящий из 7 трубок, каждая из которых имеет площадь поглощения 0,15 кв. м. Получаемая мощность в расчете на один день вычисляется следующим образом: 0,15 (площадь поглощения 1 трубки) × 1173,7 (величина инсоляции в Московской области) × 0,67 (КПД солнечного коллектора) =117,95 кВт•час/кв. м. В среднем за сутки одна вакуумная трубка теплового коллектора вырабатывает 0,325 кВт•час. В наиболее солнечные летние месяцы она будет производить 0,545 кВт•час.

Использование солнечных коллекторов в России и мире

Солнечные коллекторы широко распространены во всем мире, хотя для нашей страны они все еще остаются новинкой. Настоящий бум солнечных коллекторов пришелся на 1970-е, во времена нефтяного кризиса. Тогда их начали применять во многих странах, от США до Японии. В Израиле в наши дни более 85% населения используют солнечные коллекторы. Сейчас общая мощность солнечных коллекторов мира превышает 200 гигаватт тепловой энергии и продолжает неуклонно расти. Использование данной технологии в Германии, например, оценивается в 140 кв. м/1000 чел., в Австрии – 450 кв. м/1000 чел., на Кипре – около 800 кв. м/1000 чел. В России этот показатель пока очень мал – лишь 0,2 кв. м/1000 чел.

Многие могут усомниться – разумно ли использование таких устройств в России, где климат далеко не такой теплый и солнечных дней значительно меньше, чем в южных широтах? Расчеты, проведенные в РАН, доказывают, что даже наша суровая погода – не препятствие для эффективной эксплуатации коллекторов. В средней полосе России мощность солнечного потока составляет от 100 до 250 Вт на 1 кв. м площади. Максимальное значение равняется 1000 Вт (при ясном небе в полдень). Следовательно, при установке солнечного коллектора площадью 2 кв. м вода в баке емкостью 100 л будет ежедневно прогреваться до температуры от 37 o С и более (этот показатель может доходить до 55 o С). А в теплые месяцы коллектор будет еще эффективнее.

Солнечные коллекторы применяются для отопления, нагрева воды, подогрева бассейнов, обеспечения энергией теплиц. Они легко интегрируются в любую сеть водо- и теплоснабжения и просто монтируются. С помощью солнечных коллекторов можно сократить расходы на оплату энергоносителей, а в летние месяцы получать и вовсе бесплатную горячую воду. К известным и надежным производителям солнечных коллекторов относятся такие компании, как FUTUS-NUKLEON (Австрия-Чехия), TiSUN (Австрия), Ferroli (Италия), но особым доверием специалистов пользуются коллекторы от немецких компаний – Wolf и Vaillant. Эти бренды не просто предлагают надежную продукцию – они постоянно совершенствуют свои системы и внедряют новые технологии.

Стоимость гелиоустановки для дома

Цена солнечного коллектора для отопления дома зависит от его типа, сложности системы и мощности, а также, не в последнюю очередь, от производителя. Относительно небольшие установки для частных домов, коттеджей и дач с номинальной мощностью около 2 кВт•ч стоят от 160 000 рублей в базовой комплектации, более мощные системы с несколькими коллекторами общей мощностью около 6 кВт•ч, предназначенные не только для нагрева воды, но и для отопления в весенне-зимний период, обойдутся в 270 000 рублей. К этому нужно прибавить стоимость монтажа и наладки.

За какой срок окупится коллектор? На это влияет режим эксплуатации. Солнечные коллекторы в отопительный период поддерживают отопление приблизительно на 25%, а горячее водоснабжение в летние месяцы на 80-90%, так что окупаемость будет напрямую зависеть от ваших обычных расходов на тепло и горячую воду. В среднем срок окупаемости коллекторов составляет от 2 до 8 лет. Все это указывает на экономическую целесообразность и перспективность использования технологии в России.

Солнечный коллектор: описание, установка, устройство.

Содержание статьи

Солнечными коллекторами называют установки, предназначенные для сбора тепловой энергии солнца, используемой для нагрева теплоносителя. Как правило, их используют для отопления и горячего водоснабжения помещений. Основные объекты использования гелиоколлекторов – здания коммерческого назначения и частные дома.

Солнечный коллектор – своего рода уникальное устройство. Его покупка в будущем позволит избавиться от ежемесячных расходов на горячую воду и отопление. Однако в связи с его немалой стоимостью главное – не допустить ошибок при выборе соответствующего оборудования.

Следовательно, перед тем, как приобрести гелиоколлектор, необходимо располагать общей информацией о его видах, особенностях и принципах работы.

Преимущества солнечных коллекторов и гелиосистем Oventrop

Специфика применения

В отличие от теплогенераторов и тепловых насосов, преобразующих энергию из согретых солнцем грунтовых вод и воздушных масс, солнечные коллекторы работают от прямых солнечных лучей, воздействующих на их поверхность. Единственный нюанс гелиоколлекторов заключается лишь в том, что ночью они находятся в пассивном режиме.

На суточную производительность гелиоустановки влияют такие факторы, как:

  • Продолжительность светового дня, которая в свою очередь зависит от географической широты региона и времени года. Так, например, в Центральной части России летом солнечный коллектор будет функционировать по максимуму, а зимой – по минимуму. Это связано не только с длительностью дня, но и изменением угла падения солнечных лучей на гелиопанели;
  • Климатические особенности региона. Как правило, на территории нашей страны имеется множество участков, над которыми больше 200 дней в году солнце скрывается за слоями туч или за пеленой тумана. Несмотря на то, что гелиоколлектор может улавливать даже рассеянные солнечные лучи, в пасмурную погоду его продуктивность значительно уменьшается.

Принцип работы и особенности устройства

Главным элементом гелиоколлектора является адсорбер. Он представляет собой медную пластину с присоединенной к ней трубой. При поглощении энергии воздействующих на гелиосистему прямых солнечных лучей, адсорбирующий элемент моментально нагревается, передавая тепло циркулирующему по трубопроводу теплоносителю.

От типа поверхности коллектора зависит его способность отражать или поглощать солнечные лучи. Так, например, устройство с зеркальной поверхностью превосходно отражает свет и тепло, в то время как черная пластина полностью поглощает их. Следовательно, для наибольшей эффективности медную пластину адсорбера чаще всего покрывают черной краской.

Чтобы также повысить количество излучаемой от солнца тепловой энергии, необходимо грамотно выбрать прикрывающее адсорбер стекло. Для солнечных коллекторов применяют специальное стекло с антибликовым покрытием и минимальным процентом содержащегося в нем железа. Такое стекло отличается от обыкновенного не только сниженной долей отражаемого света, но и увеличивает прозрачность.

Кроме того, для предотвращения загрязнения стекла, что тоже снижает эффективность работы гелиоустановки, корпус коллектора полностью герметизируют, либо наполняют инертным газом.

При всем этом часть получаемой тепловой энергии пластина адсорбера отдает в окружающую среду, нагревая взаимодействующий с гелиосистемой воздух. Для снижения теплопотерь адсорбирующий элемент следует изолировать. Поиски максимально эффективных способов теплоизоляции и привели к появлению множества разновидностей солнечных коллекторов. Одними из распространенных видов являются плоские и трубчатые, или вакуумные.

Читать еще:  Автоматика для ворот: советы по выбору и монтажу

Плоские солнечные коллекторы: устройство

Гелиоколлектор плоского типа состоит из алюминиевого короба, сверху которого установлено защитное стекло с абсорбционным слоем. Внутри корпуса расположены медные трубки, впускной и выпускной патрубки. Дно и стенки короба защищены самым надежным теплоизолирующим элементом – минеральной ватой.

Некоторые модели плоских коллекторов могут также иметь под стеклом слой пропиленгликоля, который выполняет функцию поглотителя солнечных лучей. Это увеличивает его КПД, обеспечивая оборудованию максимальную производительность вне зависимости от сезона.

Достоинства и недостатки плоских гелиоколлекторов

К главным преимуществам плоских солнечных коллекторов относят:

  • Способность к самоочищению в случае выпадения осадков в виде снега или инея;
  • Высокие показатели в соотношении «цена/качество», что характерно для южных регионов с теплым климатом;
  • Высокий КПД при эксплуатации в летний сезон;
  • Сравнительно невысокая стоимость в отличие от других гелиоконструкций.

Основными недостатками таких систем являются:

  • Высокие теплопотери, обусловленные конструктивными признаками установок;
  • Небольшой КПД при функционировании осенью и зимой;
  • Сложности в ходе перевозки и монтажа гелиосистем;
  • Максимальные затраты в случае выполнения ремонтных работ;
  • Повышенная парусность гелиоустановки.

Сфера применения плоских солнечных коллекторов

Несмотря на недостатки, данный тип гелиосистем используется для сезонного нагрева горячей воды. Плоские гелиоколлекторы используются:

  • Для горячего водоснабжения летнего душа;
  • Для подогрева воды в бассейне до нужной температуры;
  • Для обогрева теплиц.

Вакуумные гелиоколлекторы

Вакуумный солнечный коллектор – это высокотехнологичное комплексное устройство, предназначенное для сбора тепловой солнечной энергии и последующей ее переработки в тепловую энергию, которая используется в быту и промышленных сферах для обеспечения отопления, подогрева воды в системах водоснабжения. Солнечный вакуумный коллектор высокоэффективен и эргономичен, обладает высоким КПД даже в условиях слабой освещенности и низких температур, что дает возможность использовать систему в любое время года. Устройство позволяет перерабатывать в тепло инфракрасное излучение, проникающее сквозь облака и рассеянные лучи. Солнечные коллекторы Oventrop способны даже при отрицательных температурах окружающей среды нагреть воду до ста градусов Цельсия.

Сфера применения вакуумных солнечных коллекторов

Использование конструкции значительно снижает затраты на отопление в зимний период года и гарантирует бесплатный подогрев воды в летний период года. Солнечный коллектор активно поглощает солнечную энергию и улавливает 98% энергии, когда степень вакуума – 10 – . Системы устанавливают на фасадах, плоских или скатных крышах. При расположении в произвольных местах угол наклона должен находиться в пределах 15-75 0 . Срок эксплуатации – не менее двадцати лет.

Системы широко используются для:

  • подогрева воды в бытовых и производственных водопроводах, бассейнах;
  • работы отопительных индивидуальных систем;
  • обогрев теплиц.

Коллекторы легко включаются в сети водо- и теплоснабжения. Для подключения системы используется станция Regusol X Duo с вмонтированным теплообменником и контроллером, которая благодаря послойному накоплению теплоносителя повышает эффективность всей энергосистемы.

Установка солнечного коллектора

От правильности установки коллектора напрямую зависит эффективность конструкции. Для избегания риска поднятия давления вследствие перегрева воды расчет солнечного коллектора выполняются исключительно в специальных программах. Расчеты производятся с учетом погодных условий в точке размещения коллектора и среднегодового расхода тепла. Мощность солнечного корректора вычисляется исходя из данных о площади, значения инсоляции системы и КПД коллектора.

Перед началом расчетов определяется, будет система круглогодичной или сезонной.

  1. Солнечные корректоры сезонного типа предполагают использование в теплый период года (середина апреля – середина октября). Данная конструкция состоит из бака накопителя и коллектора. Теплоносителем служит вода, которая замерзает при отрицательных температурах, поэтому использование ее в холодную часть года невозможно.
  2. Круглогодичные системы могут эффективно использоваться вне зависимости от температурного режима окружающей среды. В конструкции используется незамерзающая эфирная жидкость, которая обеспечивает высокий КПД солнечного коллектора даже в самые холодные дни года.

Вакуумные солнечные коллекторы при грамотной установке и монтаже покрывают до 60% среднестатистической семьи в горячей воде и обеспечивают отопление в период от второй половины весны до середины осени. Например, при установке системы в средних широтах России коллектор площадью в два квадратных метра обеспечивает ежедневный нагрев ста литров воды до 40-60 0 .

Эффективность установки в летний период года значительно выше. За один ясный световой день 1 м 2 коллектора будет прогревать около восьмидесяти литров воды до температуры + 65 0 . Среднегодовая производительность солнечного коллектора с поглощающей площадью в 3м 2 будет состоять в диапазоне 500-700 кВт/ч на 1м 2 .

Устройство вакуумного солнечного коллектора

Компания Oventrop предлагает вакуумные солнечные коллекторы с тепловой трубкой. Системы с тепловой трубкой конструктивно напоминают термос: в стеклянную/металлическую трубку большего диаметра вставлена другая, меньшего диаметра. Пространство между ними вакуумированно, что обеспечивает максимально эффективную теплоизоляцию от воздействия внешних температур и минимальные потери на излучение. Вакуумная прослойка позволяет сохранить до 95% поглощенной тепловой энергии.

Все вакуумированные трубки оборудованы внутри медными пластинами поглотителя с эффективно собирающим солнечную энергию гелиотитановым покрытием. Заполненная специальной эфирной жидкостью тепловая труба установлена под поглотителем и присоединена к расположенному в теплообменнике конденсатору. Полученная поглотителем солнечная энергия превращает жидкость в пары, которые поднимаются в конденсатор и отдают тепло коллектору, конденсируется и возвращается в нижнюю часть колбы. Благодаря цикличности создается непрерывный процесс теплообмена.

Система способна вырабатывать значительные температуры и обеспечивает высокий КПД даже при слабой освещенности и t -30 – -45 0 С (в зависимости от вида коллектора с трубками из стекла или металла). Вакуумные солнечные коллекторы просты и недороги в эксплуатации. Специальные соединения конструкции позволяют заменять либо поворачивать трубки в заполненной находящейся под давлением установке.

В компании Oventrop представлены в наличии плоские и вакуумные (трубчатые) солнечные коллекторы и системы для гелиоустановок. Для дополнительной консультации по техническим характеристикам товара Вы можете связаться с нашим менеджером по телефону, указанному в разделе “Контакты”.

Солнечный коллектор для отопления дома

Солнечный коллектор – это техническое устройство, служащее для преобразования солнечной энергии в тепловую. По типу теплоносителя, солнечные коллекторы подразделяются на воздушные и жидкостные, в которых теплоносителем служит вода или иное жидкое вещество (антифриз, этиленгликоль и подобные). По конструкции, данные устройства, бывают плоские и вакуумные.

Принцип действия

Для отопления жилого дома или иного объекта могут быть использованы все виды солнечных коллекторов, однако принцип их работы, вне зависимости от конструкции и вида теплоносителя, является единым.

Принцип работы солнечного коллектора основан на способности материалов поглощать энергию солнца в видимом и невидимом, человеческому глазу, диапазонах, в связи с чем, внутри данного материала, начинаются физические процессы, молекулы начинают быстрее двигаться, материал (вещество) – нагревается. Тепло выделяемое материалами, на которые воздействуют солнечные лучи, передается теплоносителя для последующего использования.

Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:

  1. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя:
  2. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха:
  3. Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем:

В соответствии с конструкцией, видом теплоносителя и способу его использования и передачи тепла, солнечные коллекторы бывают:

По типу конструкции:

  • Плоские – представляют из себя конструкцию в виде прямоугольника (коробки), выполняемую из прочного материала и служащую корпусом устройства. Во внутренне пространство корпуса укладывается изоляция, по поверхности которой монтируется абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В специальные углубления абсорбера, укладываются трубки (как правили изготовленные из меди), в которые, в дальнейшем, подается теплоноситель. С наружной стороны корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом.
  • Вакуумные – в устройстве данного типа, определенное количество вакуумных трубок, объединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию, теплоносителю наружного контура.

По типу теплоносителя:

По способу использования теплоносителя:

  • Пассивные – солнечный коллектор используется в паре с баком накопителем, и служит для горячего водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
  • Активные – система, кроме монтажа коллектора, комплектуется техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.

По способу передачи тепла:

  • Косвенного действия, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), присутствует бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит передача тепловой энергии, полученной, наружным контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
  • Прямого действия, прямоточные – данный способ используется в системах ГВС, при этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т. д.).

Как работает зимой?

В системах отопления, как правило, используются вакуумные коллекторы, это определяется их техническими характеристиками и условиями эксплуатации.

Основной элемент вакуумного солнечного коллектора – это вакуумная трубка, которая состоит из:

  • Изоляционной трубки, выполненной из стекла или иного материала, пропускающего солнечные лучи с минимальными потерями их мощности;
  • Медной, тепловой трубки, помещенной во внутреннее пространство изоляционной трубки;
  • Алюминиевой фольги и поглощающего слоя, расположенных между трубками;
  • Крышкой изоляционной трубки, являющейся уплотнительной прокладкой, обеспечивающей вакуум во внутреннем пространстве устройства.

Работа системы осуществляется следующим образом:

  1. Под воздействием солнечной энергии, теплоноситель контура трубки, испаряется и поднимается вверх, где в теплообменнике коллектора конденсируется, передает свое тепло теплоносителю наружного контура, после чего стекает вниз, и процесс повторяется.
  2. Теплоноситель наружного контура, из теплообменника солнечного коллектора, подается на бак-аккумулятор, где происходит передача полученной тепловой энергии теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения.
  3. Циркуляция теплоносителя наружного контура осуществляется путем установки циркуляционного насоса и систем автоматики, обеспечивающей работу системы в автоматическом режиме.
  4. В комплекс системы автоматики входит контроллер, датчики и элементы управления, обеспечивающие установленные параметры работы системы (температура, расход жидкости в системе ГВС и т. д.)

Для того, чтобы данная система была эффективна и справлялась с выполнением поставленных задач, в том числе и в зимний период, системой предусматривается установка дублирующих источников энергии. Это может быть дополнительная система нагрева, с использованием теплоносителя, как на приведенной схеме, когда теплоноситель дополнительного контура нагревается путем использования различных видов топлива (газ, биотопливо, электричество). Также, с подобную задачу можно выполнить путем установки электрических ТЭНов, непосредственно в бак-аккумулятор. Работу дублирующих источников энергии контролирует система автоматики, включая в работу данные устройства, по мере необходимости.

Выгодно ли это

Определить, выгодно ли использовать солнечные коллекторы, каждый определяет для себя индивидуально, в зависимости от региона проживания, потребности в тепловой энергии и в зависимости от финансовых возможностей.
Регион проживания – это важный критерий, при определении эффективности использования устройств, служащих для преобразования энергии солнца в другие виды энергии. Солнечная активность (продолжительность солнечного сияния), в разных регионах нашей страны разная, что видно на приведенной ниже схеме.
Из данной схемы видно, что наиболее благоприятные регионы, для использования солнечной энергии, с продолжительностью солнечной активности более 2000,0 часов в год, расположены в южных районах страны. В этих районах также не бывает холодных и продолжительных зим, что определяет возможность успешного использования солнечных коллекторов в системах отопления и горячего водоснабжения, именно в этих областях России.

Читать еще:  Спальня в английском стиле

При необходимости создать абсолютно автономную систему, от внешних, традиционных поставщиков тепловой энергии, следует помнить, что, установив только коллектор, создать подобную систему не получится, т. к. для создания циркуляции теплоносителя, работы системы автоматики, необходима электрическая энергия. Поэтому, для полной автономии, необходимо проработать вопрос по независимому электроснабжению подключаемого объекта. Следовательно, для того, чтобы сделать абсолютно независимую систему, потребуются дополнительные финансовые затраты, что увеличит срок окупаемости оборудования.

Как сделать своими руками

Наиболее простой, но тем не менее эффективный вариант, это плоский солнечный коллектор, в котором в качестве теплоносителя используется вода.
Из имеющихся под рукой материалов, изготавливается корпус устройства. Это может быть дерево, профильный черный или цветной металл. Размеры каркаса определяются местом установки солнечного коллектора, его назначением и наличием требуемых материалов.

Во внутреннее пространство корпуса укладывается утеплитель, поверх которого укладывается медная трубка. Для создания большей поглощающей площади, трубку укладывают в форме змеевика. Чтобы увеличить КПД устройства, под трубку можно положить слой фольги (на схеме не показано), это позволит снизить тепловые потери в нижнюю сторону устройства и увеличит температуру во внутреннем пространстве корпуса.

С наружной стороны корпус закрывается защитным стеклом, щели герметизируются. В местах ввода и выхода труб, монтируются патрубки холодной и горячей воды.
Изготовленной таким образом устройство, можно использовать для горячего водоснабжения летнего душа и подогрева воды в бассейне, для этого патрубки коллектора подключаются к выбранным системам, после чего устройство готово к работе.

Плюсы и минусы

Как у любого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по возможности использования и эксплуатации, так и по иным параметрам и показателям. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, поэтому необходимо их рассмотреть в отдельности друг от друга.

Плоские солнечные коллекторы.

Достоинства использования:

  1. При использовании в южных регионах с теплым климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
  2. При осадках в виде снега, имеют способность к самоочищению;
  3. Обладают высоким КПД, при использовании в летний период;
  4. Относительно низкая стоимость, в сравнении с аналогами другой конструкции.

Недостатками являются:

  1. Значительные тепловые потери, вызванные конструктивными особенностями устройства;
  2. Низкий КПД при работе в осенне-весенний период;
  3. Сложность транспортировки и монтажа готовых изделий;
  4. Высокая парусность конструкции, создает опасность повреждения ее элементов, в процессе эксплуатации;
  5. Сложность и трудозатратность выполнения ремонтных работ.

Вакуумные солнечные коллекторы.

Достоинства использования:

  1. При использовании в регионах с холодным и умеренным климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
  2. Незначительные тепловые потери, в процессе эксплуатации, в сравнении с аналогами другой конструкции;
  3. Способность работать при низких и отрицательных температурах окружающего воздуха;
  4. Способность работать при низкой солнечной активности в утренние и вечерние часы, а также при отсутствии прямых солнечных лучей (пасмурная погода);
  5. Легкий и удобный монтаж, транспортабельность конструкций;
  6. Надежность в процессе эксплуатации.

Недостатками являются:

  1. Относительно высокая стоимость;
  2. Жесткие требования к монтажу, определяющие расположение коллектора в пространстве по отношению к поверхности земли.

Солнечные коллекторы для отопления дома: монтаж и цены

С каждым годом на рынке появляется все больше новых приборов для обогрева. Еще несколько лет назад для многих в новинку были солнечные коллекторы, хотя в Европе они использовались уже несколько десятилетий. Сегодня же такое оборудование является неотъемлемой частью любого из так называемых экологичных домов. Это оборудование имеет немало преимуществ. Самым главным является то, что оно безопасно при использовании. Кроме этого, солнечные коллекторы позволяют экономить средства на обогрев помещении дома.

Насколько эффективно солнечное отопление?

В южных странах использование для обогрева солнечных коллекторов ни у кого не вызывает удивления, поскольку количества солнца там достаточно, а вот насчет использования этих установок в российских условиях у многих специалистов есть большие сомнения, так как зима на территории нашей страны довольно длительная. К тому же количество пасмурных дней тоже значительное. Однако это нельзя рассматривать в качестве серьезных препятствий для использования солнечных коллекторов. В средней полосе в зимнее время мощность, получаемая от солнечных лучей, доходит до 250 Вт на один квадратный метр площади коллектора. Что касается летнего периода, в жаркие дни этот показатель может доходить до 1000 Вт.

В летнее время владельцы частных домов, используя солнечный коллектор, получают горячую воду, а в зимнее время — тепло, при этом серьезно экономят на этом. Установка таких приборов позволяет снизить затраты на создание комфортной атмосферы на 30%. Чтобы в доме было тепло, необходимо не только подобрать коллектор достаточной мощности. Не менее важно и наличие утепления в жилище. В этом случае можно только за счет одних солнечных коллекторов создать атмосферу тепла и уюта в своем доме.

Например, если для решения проблемы отопления частного дома владелец сделал выбор в пользу коллекторов общей площадью 30 кв. м., то, используя это оборудование, он ежегодно будет экономить до 7,7 тонны угля. При этом цена на установку подобных систем почти такая же, как и на монтаж других систем обогрева.

Преимущества солнечной системы

Для отопления солнечные коллекторы подходят лучше всего, так как этому оборудованию присущи определенные преимущества. Основным следует считать то, что владелец, установив у себя в доме солнечные коллекторы, получает тепловую энергию в течение всего года. Если ответственно подойти к выбору и монтажу этого оборудования, заранее произвести расчеты площади, то такая система обеспечит тепло зимой, а в течение всего года — горячую воду.

В настоящий момент солнечные коллекторы выступают в качестве дополнительного источника отопления. Обычно они дополняют традиционное радиаторное отопление. Однако ученые продолжают проводить исследования с целью дальнейшего совершенствования этих систем, поэтому можно рассчитывать, что в ближайшее время эти коллекторы станут основным источником энергии в жилищах наших сограждан.

На самом деле у солнечных коллекторов имеется немало плюсов. Кроме экономии и эффективного обогрева, их применение позволяет улучшить экологическую ситуацию. Ведь они безопасны и не наносят вред окружающей среде. Установка такого оборудования позволяет решить проблему создания теплой атмосферы в жилище и при этом позаботиться об экологической обстановке в месте проживания.

Принцип работы солнечных коллекторов

В большинстве случаев площадь одной установки составляет от 1 до 8 кв. м. В состав этой системы входит аккумулятор. Под воздействием солнечных лучей происходит процесс нагрева теплоносителя, потом через такое устройство, как теплообменник в баке-аккумуляторе накапливается тепловая энергия, а затем уже передается воде, которая поступает в радиаторы отопления.

Процесс естественной конвекции происходит в первом контуре. Благодаря этому не возникает потребность в использовании принудительной циркуляции воды. Создаваемого такими установками количества тепловой энергии вполне хватает батарее для обогрева дома небольшой площади.

Для более крупных моделей необходимо дополнительно выполнять монтаж циркуляционного насоса. В этом случае появляется возможность для использования коллектора не только для обогрева дома, но и для подогрева воды. Если вы решите сделать выбор в пользу такой установки, следует знать, что стоят они намного дороже простых моделей.

Размещая в своем жилище солнечные коллекторы, нужно позаботиться об установке бака-аккумулятора с автоматическим электронагревателем. Когда на улице пасмурно или освещение будет меньше обычного, он начнет включаться в автоматическом режиме и прогревать воду до заданной температуры.

Виды солнечных коллекторов

На рынке для потребителей доступно большое количество видов этого оборудования. Наиболее распространенными являются:

Плоские приборы обогрева

Особенность плоских коллекторов состоит в наличии прозрачного покрытия, которое поглощает солнечную энергию. Кроме этого, они имеют термоизолирующий слой. При использовании этого оборудования в зимнее время оно не демонстрирует высокую эффективность. Цена на плоские коллекторы невысокая, поэтому позволить себе купить такое оборудование может каждый. Однако если вы решите использовать его для обогрева дома в зимнее время, то обойтись только одним солнечным коллектором у вас вряд ли получится.

В этом оборудовании иногда используется поликарбонат в качестве светопропускающего покрытия. Для солнечного коллектора из этого материала характерна высокая эффективность. Чтобы выбор этого оборудования оказался правильным, необходимо обратить внимание на то, что крышка должна быть выполнена из поликарбоната, а не из стекла.

Вакуумные приборы обогрева

Эта разновидность солнечного оборудования для обогрева помещений по принципу работы схожа с термосом. Когда излучение попадает на нижнюю стенку вакуумной трубки, не встречая на своем пути никаких препятствий, оно движется по внутренней трубке. Между этими трубками располагается вакуумная прослойка, которая обеспечивает сохранение до 95% поступающей энергии.

Цена на эти установки выше, чем на плоские солнечные коллекторы. Однако установка этого оборудования дает возможность для отопления дома в зимнее время. Высокую эффективность это оборудование демонстрирует даже в условиях низкой освещенности и при температуре минус 30 градусов.

Подключение солнечных коллекторов

Тип циркуляции — важный фактор, который оказывает влияние на способ подключения солнечного коллектора. Более простой задачей является монтаж оборудования с естественной циркуляцией теплоносителя.

Во время установочных работ накопительный бак подключают выше уровня коллектора. К входу в систему отопления горячей воды необходимо подсоединить верхний вывод. Нижний же подключают к обратной трубе. При входе солнечные коллекторы могут располагаться воздушные трубки, поэтому стоимость оборудования с естественной циркуляцией ниже, чем на коллекторы, предполагающие использование насосного оборудования.

Система отопления на основе солнечных коллекторов принудительной циркуляции теплоносителя имеет свои особенности:

  • управление насосом осуществляется при помощи контроллера на основании показаний датчиков;
  • обогрев прекращается, когда температура достигает необходимого значения.

Установка датчиков является обязательным условием при монтаже солнечных коллекторов. Они размещаются в баке-накопителе, на обратной трубе и в месте выхода коллектора.

Если вы живете на территории с продолжительной зимой и небольшим количеством ясных дней, то, разместив в своем жилище солнечный коллектор, не будет лишним дополнить его другими источниками тепла, например, котлами, работающими на твердом топливе или газе.

Как было сказано выше, солнечные коллекторы могут использоваться для нагрева воды. Для обеспечения максимальной эффективности оборудования необходимо правильно выбрать место его расположения относительно солнца. Во внимание необходимо принимать угол наклона коллектора. Специалисты рекомендуют выполнять установку этого оборудования таким образом, чтобы большую часть дня аппарат находился под прямыми лучами солнца.

Если для обогрева жилища владелец не планирует использовать другие источники тепла, то необходимо устанавливать заодно бак объемом не менее 40 куб. см. Если он будет иметь меньшую емкость, то система будет неэффективной.

Еще один важный момент — расчет площади оборудования. Выполнение этой работы – крайне сложная задача. Во время вычислений необходимо принимать во внимание много факторов:

  • наклон крыши;
  • сторону света;
  • объем накопителя;
  • уровень радиации.

При выполнении расчетов прибегают к использованию сложных формул. Поэтому, чтобы они были правильными, лучше обратиться к специалистам.

Стоимость установки солнечной системы обогрева

Если говорить о цене, то, заметим, что она невысокая. Средний ценник на солнечный коллектор составляет 400 долларов. Он может варьироваться в меньшую или большую сторону в зависимости от технических характеристик оборудования. Однако необходимо знать: чтобы в доме теплую атмосферу обеспечивали только солнечные установки, придется потратиться не на один, а примерно на десять коллекторов. Их общая площадь составляет 30 кв. м., что, по мнению специалистов, вполне достаточно для обогрева жилища. Также не стоит забывать, что придется оплатить и услуги специалистов, которые будут выполнять установку. На это придется потратить несколько сотен долларов.

Читать еще:  Как украсить комнату белым туалетным столиком?

Заключение

Если вы хотите иметь эффективную систему обогрева и на создание теплой атмосферы в доме нести небольшие затраты, то в этом случае лучшее решение – покупка и установка в свой дом солнечных коллекторов. Для создания тепла они используют энергию солнца, что делает их экологически безопасным оборудованием. Приобрести эти установки можно без больших проблем. Монтаж лучше всего производить силами специалистов.

Особенности солнечных коллекторов для отопления дома

При постройке частного дома важно выбрать, как он будет отапливаться. Традиционные способы — дровяные камины, печи, электрические батареи — потребляют много ресурсов в процессе эксплуатации и не всегда удобны.

Всё более популярными становятся солнечные коллекторы для отопления домов. Это качественный инновационный способ нагрева воды и поддержания тепла во всём здании.

Современный технический прогресс позволяет использовать тепловые коллекторы для отопления. Они представляют собой климатическую технику с возобновляемым ресурсом энергии. Потратиться придётся только на приобретение оборудования (или его составных частей, если делать аппарат самостоятельно).

Каждый квадратный метр коллектора позволяет сэкономить 800 киловатт в год. Это составляет 30−40% общего потребления тепла в доме, а в некоторых случаях эта цифра доходит до 50%.

Принцип работы солнечных тепловых коллекторов почти ничем не отличается от функционирования обычных бытовых водонагревателей. Энергия воздействует на тепловой элемент, тем самым повышая температуру жидкости внутри: вода, антифриз или воздух.

Погода не всегда позволяет использовать только солнечное тепло, поэтому были изобретены модели, использующие в своей работе одновременно и энергию солнца, и электричество. Когда на улице стоит холодная погода, а освещение низкое, солнечные лучи используются лишь для того, чтобы прогреть устройство, а дальше в дело вступает электричество. Такие модели менее экономичны, чем их собратья, нацеленные только на сбор тепла из окружающей среды. Эта технология была названа принудительной циркуляцией и чаще применяется в наиболее крупных солнечных коллекторах.

Подобное совместное функционирование применяется чаще, чем автономное. Однако в регионах, где количество солнечных дней значительно превышает количество пасмурных, не исключается полное переключение на энергию природы без задействования электричества. Чтобы использовать её максимально, нужно учесть этот вариант ещё на этапе постройки здания и грамотно его теплоизолировать.

Гелиоустановки можно разделить на несколько типов, зависящих от их конструкции. Самые популярные — плоскопластинчатые солнечные коллекторы для дома. Их основные составные части:

  • абсорбер — пластина, улавливающая солнечные лучи;
  • прозрачное покрытие;
  • теплоизоляция, находящаяся на нижней поверхности.

Предпочтительнее выбирать абсорберы, которые сделаны из меди, прекрасно проводящей тепло. Сверху пластины покрывают специальным покрытием на основе чёрного никеля или оксида титана, хотя в самых дешёвых вариантах может использоваться и обычная чёрная краска.

Покрытие, пропускающее свет, изготавливают из закалённого стекла, в котором почти нет металлических примесей, или из профильного рифлёного листа из поликарбоната.

Чтобы конвекция не вызывала теплопотери, все щели между корпусом коллектора и прозрачным покрытием нужно тщательно загерметизировать. Существует два типа таких конструкций:

  1. 1. Воздушные — в качестве теплоносителя используют воздух, который непосредственно примыкает к абсорберу с одной или двух сторон.
  2. 2. Жидкостные (с применением воды, антифриза, масла) — в них теплоноситель подаётся при помощи специальных трубок, сделанных из меди или алюминия.

Чтобы повысить эффективность установки, можно использовать материалы, которые не излучают инфракрасное излучение и применяют большее количество собранного тепла для обогрева.

Второй распространённый тип тепловых коллекторов для отопления — вакуумные. Они куда дороже, но эффективнее собирают энергию. Абсорбером в таких устройствах является трубка, внутри которой протекает теплоноситель. Множество этих элементов собрано и находится в круглом прозрачном кожухе, в котором поддерживается вакуум.

Чтобы повысить производительность таких устройств, можно использовать отражатели света с вогнутой зеркальной поверхностью, которые собирают непойманные лучи и направляют их в сторону коллектора. Дополнительным способом увеличения производительности может стать установка системы слежения за солнцем.

Отопительная система наиболее актуальна в зимний период, поэтому потенциальных покупателей солнечных коллекторов для отопления дома интересует, будут ли эти устройства столь же эффективны зимой. Есть несколько главных опасений, которые озвучиваются людьми:

  1. 1. Панель засыплет снегом, и она не будет работать.
  2. 2. Холодный воздух приведёт к полному улетучиванию тепла с абсорбера.
  3. 3. Повреждение панели градом.

Эти конструкции вполне работоспособны даже зимой, поэтому все опасения беспочвенны. Да, снег может задерживаться на коллекторах, но только на панелях, выполненных в форме плоской пластины. На трубках вакуумных приборов иногда образуется изморозь, но такие случаи редки. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер, то он сдует весь снег и абсорбер останется чистым.

Теплопотери из-за зимнего холода куда более актуальны для плоских моделей. Их эффективность зимой может стать в пять раз ниже первоначальной. Вакуумные варианты более совершенны и обладают прослойкой, которая сберегает до 95% тепла. Современные оптимизированные коллекторы могут даже в самые сильные холода довести воду до кипения.

Насчёт ударопрочности панелей тоже не стоит волноваться: они, как правило, сделаны из хорошо защищённых от внешнего воздействия материалов. Существуют видео, на которых заснят процесс бомбардировки стальными шариками и другими прочными предметами. После их просмотра становится понятно, что бояться воздействия града не нужно.

Плюсов у таких систем немало. Особенно рады их применению экозащитники — такие панели абсолютно безопасны как для человека, так и для окружающей природы. Внешний вид любого коллектора довольно эстетичен и облагораживает общий облик здания. Но это не единственные положительные стороны, немало и других:

  • автономность использования — коллекторы обеспечивают бесперебойное снабжение горячей водой в любое время года и независимо от выполняемых ремонтных работ на водоканале или в теплосетях;
  • солнечные панели легко интегрируются в уже установленную систему отопления;
  • использование коллекторов снижает затраты на электроэнергию и отопление;
  • они легко оптимизируются под те нужды, которые имеются у хозяина дома;
  • при их эксплуатации не образуется грязи или отходов;
  • их КПД более высок, чем у ветрогенераторов или фотоэлектрических элементов;
  • можно обогревать не только весь дом, но и теплицу, бассейн или хозяйственное помещение;
  • платить за энергию, собранную коллекторами, никому не надо, и даже если повысят цены за отопление или электричество, это никак не повлияет на их использование;
  • они служат до 30 лет, а окупаются и начинают приносить выгоду уже через 3−4 года.

Однако есть у этих систем и некоторые минусы, список которых куда менее обширен. В их число входят:

  • высокая стоимость покупки и установки — даже самые простые модели стоят немало, а в зависимости от размера помещения, масштабности системы, комплектации и производителя можно выложить за систему коллекторов сумму до десяти тысяч долларов;
  • неодинаковая эффективность работы не только в зависимости от времени года и климатических условий — в число факторов, влияющих на неё, входит форма крыши, особенности ландшафта, длина светового дня и многие другие.

Для средней полосы отлично подходят модели с принудительной циркуляцией, обеспечивающие более эффективный расход энергии и воды. Для южных регионов подойдут и устройства с пассивной циркуляцией.

У всех видов таких устройств есть свои достоинства и недостатки. Выбирая подходящий для конкретных нужд коллектор, нужно обращать внимание на следующие нюансы:

  • Выгоднее всего размещать панели на южной стороне дома или с отклонением от неё на 30 градусов или менее. Если планируется круглогодичное пользование тепловым отоплением, лучше подобрать угол установки, равный географической широте местности.
  • Если поставить устройство вертикально, с него не придётся счищать снег, но КПД может значительно понизиться.
  • Перед тем как коллектор приобретён, нужно составить проект всей схемы отопления, а также предусмотреть оптимальный способ крепления к крыше. Нередко для этого требуются дополнительные каркасы. Желательно предоставить все работы по составлению планов специалистам в этой области.
  • Использование плоских моделей не всегда оправдано. Они куда более прочны, чем прочие разновидности, но при поломке их нужно менять целиком. Этот тип коллекторов может нагревать воду на 20−40 градусов выше температуры за окном.
  • Вакуумные коллекторы куда более хрупкие, чем плоские: отдельные трубки повреждаются довольно легко. Но, заменив одну колбу, можно полностью вернуть функциональность всему устройству, именно поэтому их ремонт требует меньших финансовых затрат. Зимой они куда эффективнее плоских, так как лучше собирают солнечную энергию и дольше её сохраняют.
  • Коллекторы с воздухом в качестве теплоносителя куда хуже прогревают дом, чем остальные варианты. Однако они отличаются долгим сроком службы и куда реже выходят из строя, практически не требуя ремонта.
  • У вакуумных коллекторов количество энергии, преобразованной в тепло, прямо пропорционально размерам их трубок. Лучше использовать трубки с шириной 6 сантиметров и длиной 2 метра. Если они будут уже и короче, это увеличит расход энергии. Чтобы производство тепла было более эффективным, внутри должна быть специальная вставка — прямая или в виде буквы U.

Следует также учесть, что мощность, указанная производителем, является номинальной и рассчитывается при ярком солнце, находящемся в зените. Ранним утром и вечером она будет падать, а ночью должна использоваться энергия, накопленная за день. Поэтому важна и мощность всей системы, и количество тепла, которое она сохраняет. Особенно это существенно для моделей с водой в качестве теплоносителя.

Так как солнечный коллектор стоит немало, многие люди принимают решение изготовить его своими руками. Это вполне реально, но требует точного следования всем правилам. Наиболее прост в изготовлении прибор, работающий на воде.

Сначала нужно изготовить корпус устройства. Можно использовать один из материалов, который есть в наличии: дерево, чёрный или цветной металл. Деревянный каркас — самый бюджетный вариант. Размеры стоит подбирать исходя из запланированного места установки и назначения прибора.

Затем внутрь корпуса кладут утеплитель, а сверху него — медную трубку в форме змеевика. Для увеличения КПД под трубку можно положить слой фольги. Она повысит температуру внутри корпуса, а также понизит теплопотери в нижнюю сторону коллектора.

Снаружи аппарата кладётся защитное стекло, а все щели тщательно промазываются герметиком. После этого нужно установить патрубки для воды в местах входа и выхода труб. При помощи такого устройства можно легко сделать летний душ на даче либо подогревать воду в бассейне.

Использование солнечных коллекторов может стать одним из лучших решений в выборе системы отопления для частного дома. Потратиться нужно лишь на планирование и на установку самого устройства, а дальше уже природа предоставит энергию для отопления. Это позволит существенно снизить общие затраты на обслуживание здания, к тому же будет эффективно в любое время года.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector