Солнечные коллекторы для отопления


Самодельный солнечный коллектор для отопления дома

Альтернативные источники энергии с каждым годом получают всё большее распространение. Это и не удивительно, ведь человечество стремится максимально эффективно использовать имеющиеся в наличии ресурсы и при этом не наносить вред окружающей среде.

Внимание! Самым перспективным источником энергии считается солнце.

Именно поэтому всё больше людей задумывается о том, как сделать солнечный коллектор для отопления дома своими руками. Во многом это вызвано открытостью и доступностью данной технологии для широких масс.

Дело в том, что каких-то 20 лет назад о подобном нельзя было даже подумать. Но быстрое развитие технологий подтолкнуло промышленность к оптимизации существующего производства и созданию систем, которые по силам сделать каждому.

Главный плюс солнечной энергии заключается в её бесконечности. Мало того, специальные приспособления позволяют получать достаточно тепла даже в зимний период. Подобного эффекта можно достигнуть, если сделать самодельный солнечный коллектор для отопления дома на вакуумной основе. Но подобная конструкция довольно сложна и требует дорогостоящих материалов.

Виды систем

Перед тем как перейти к созданию самодельного солнечного коллектора, работающего за счёт солнечной энергии необходимо рассмотреть основные виды конструкций, который нашли широкое распространение в системах отопления домов:

  • Воздушные солнечные коллекторы для дома. Пожалуй, это одна из самых простых самодельных конструкций для отопления. Тепло вырабатывается благодаря образованию парникового эффекта. Всё дело в инфракрасном излучении. Оно проникает через специальную плёнку и поглощается теплоприемником. Этот заряд передаётся воздуху. Он же используется для того, чтобы обогревать дом.
  • Мобильные самодельные системы, работающие благодаря аккумуляторам. Это намного более сложные, с технической точки зрения, солнечные коллекторы, которые имеют в наличии механизм, позволяющий пластинам следовать за солнцем. Даная особенность позволяет максимально эффективно реализовать отопление дома. Главным элементом этой системы является зеркало и нагревательный элемент. Основной недостаток — высокая себестоимость и техническая сложность.
  • Плоские самодельные солнечные коллекторы. Представьте себе чёрный ящик, который при помощи специального покрытия собирает ультрафиолетовое излучение и обеспечивает отопление дома. Для нормальной работы системы нужен определённый угол. Продуктивность напрямую зависит от размера пластин и их положения. Главное достоинство — дешевизна.
  • Самодельные солнечные коллекторы на основе труб. Представьте себе устройство, которое состоит из чёрных труб. Внутри циркулирует теплоноситель. Главный плюс такой системы для отопления дома заключается в большой площади принятия световых лучей за счёт круглой формы.
  • Вакуумные самодельные солнечные коллекторы. Об этих системах для отопления дома вскользь уже упоминалось. Если же рассматривать их более подробно, то станет ясно, что они являются некой разновидностью трубчатой конструкции, только гораздо более сложной. Здесь есть две трубы. Одна располагается внутри другой. Первая прозрачная, вторая чёрная. Внутри последней находится теплоноситель. Прослойка между ними — вакуум. Его наличие обеспечивает повышенную теплоизоляцию.
  • Коллекторы-концентраторы. Подобные солнечные системы оборудованы рефлекторами. Они отвечают за фокусировку солнечных лучей. Благодаря этому удаётся добиться лучшего отопления дома. Система зеркал и отражателей позволяет увеличить плотность светового потока. Такие устройства оборудуются датчиками, следящими за положением светила.

Как видите, существует множество видов солнечных коллекторов, которые позволяют обеспечить стабильное отопление дома. Но далеко не все из них можно сделать своими руками. Конечно, в теории это возможно, но в таком случае необходимы специальные знания и дорогостоящие материалы.

Принцип работы

Перед тем как приступать к постройке самодельного солнечного коллектора для отопления дома не помешает разобраться за счёт чего он способен эффективно нагревать воду. Условно устройство можно поделить на три составных части:

  • аккумулятор,
  • световой улавливатель,
  • теплоноситель.

Задача аккумулятора самодельного солнечного коллектора для отопления дома преобразовывать солнечную энергию. В вакуумных конструкциях действует принцип термоса.

Обычно в качестве теплоносителя используется вода. Но для большей эффективности лучше залить внутрь самодельного солнечного коллектора для отопления дома антифриз. Также если вы хотите использовать его и зимой, необходимы дополнительные теплообменники, два контура и большая площадь пластин.

Как сделать солнечный коллектор из старого холодильника

Подготовка

В первую очередь для создания данной системы отопления вам понадобится найти старый холодильник со змеевиком. Потом вам нужно его извлечь. Если же старого холодильника под рукой нет, то змеевик можно сделать своими руками из медных или стальных трубок.

Для создания полноценного самодельного коллектора вам также понадобятся такие материалы:

  • коврик из резины,
  • фольга,
  • рейка,
  • стекло.

Также понадобится ёмкость для воды. Лучше всего использовать бочку достаточной для вашей системы ёмкости. Также нельзя упускать из вида трубы для слива и подачи.

Внимание! Подберите для конструкции надёжные и удобные вентили.

С помощью всех этих нехитрых материалов, которые можно добыть в гараже, вы сделаете надёжный самодельный солнечный коллектор для отопления дома. Он сможет обеспечить необходимую вам температуру внутри помещения.

Делаем коллектор

Чтобы сделать самодельное отопление необходимо чётко следовать инструкции. Это позволит получить ожидаемый результат с наименьшими трудозатратами. Алгоритм создания конструкции состоит из следующих действий:

  1. Промойте змеевик. Внутри конструкции не должно остаться антифриза.
  2. Вокруг самодельного змеевика соорудите каркас. Его основой могут выступить обычные рейки. Габариты конструкции напрямую зависят от параметров устройства.
  3. Коврик должен соответствовать, сделанному вами каркасу. Очень важно, чтобы змеевик был установлен не впритык, а имел некоторое пространство для работы.
  4. На резиновый коврик необходимо положить фольгу.
  5. После того как фольга будет положена самодельный змеевик фиксируется посредством хомутов. Их можно добыть с того же холодильника.
  6. Закрепить хомуты лучше всего посредством винтов.
  7. В самодельной конструкции необходимо сделать несколько отверстий. Через них будут выходить трубки змеевика
  8. Крайне важно укрепить дно. С этой задачей идеально справятся рейки. Лучше всего их зафиксировать с обратной стороны.
  9. Установите сверху стекло. В качество исходного материала можно использовать старое окно. В крайнем случае его можно приобрести в строительном магазине.
  10. Для фиксации стекла подойдёт обычный скотч. Для большей надёжности периметр можно укрепить парочкой шурупов.

Теперь самодельный солнечный коллектор сделан. Как результат вы получаете полноценное отопление дома, позволяющее вам самостоятельно регулировать температуру внутри. Главным его достоинством является высокая степень автономности.

Но чтобы собранная самодельная конструкция для отопления дома показала достаточную эффективность, её ещё необходимо правильно установить. Панель должна быть обращена к югу. Нормальным считается наклон в 15-20 градусов.

Внимание! Идеальным считается угол наклона, составляющий 35 градусов.

Относительно места установки. Идеально для самодельной конструкции подходит крыша дома. Но возможны и альтернативы, к примеру, панели можно установить на участке. Но эффективность такого отопления будет намного ниже.

Если же вы решите установить самодельный коллектор во дворе дома, то необходимо позаботиться о наклонных опорах. В противном случае отопление будет неэффективным. Угол не менее чем в 15 градусов нужен для того, чтобы на стекле не скапливались осадки. Из-за них происходит преломление света, и устройство хуже работает.

Итоги

Создать самодельный солнечный коллектор не так-то уж и сложно. Несмотря на это он позволяет обеспечить отопление дома даже в зимний период при условии внесения некоторых технических модификаций в основное устройство.

bouw.ru

Солнечные коллекторы для отопления: какой лучше

Солнечные коллекторы для отопления: какой лучше

Солнечные коллекторы — системы сбора тепла, поступающего от солнца. Именно эти устройства удобнее использовать для водяного отопления:  в них нагревается теплоноситель. Затем он может подаваться в систему отопления (лучше — в теплый пол)  или горячего водоснабжения.  

Конструктивно любая установка состоит из самой солнечной панели и резервуара для нагретой воды (баки бывают с теплообменником при использовании в качестве теплоносителя антифриза). В местностях с небольшим количеством солнечных дней в бак для воды может быть установлен резервный нагреватель. Чаще всего это ТЭН. Но нужно помнить, что подключать второй источник нужно не параллельно, а последовательно. Только тогда он будет работать лишь в том случае, если солнечной энергии для нагрева до заданных температур не хватает.  В этом случае система будет экономно расходовать платные источники энергии.

Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами

По строению солнечные коллекторы для отопления бывают:

  • плоские;
  • трубчатые;
  • воздушные.

Есть еще коллекторы концентраторы, но это уже системы промышленного типа, состоящие из множества параболических зеркал, установленных на подвижных опорах. Положение зеркал регулируется системой слежения, которая дает команды сервомоторам, изменяющим положение зеркал вслед за движением солнца. Такие системы способны нагревать теплоноситель до 120-250oC, но крайне сложны и дороги. Для бытового отопления подходят мало.

Плоские коллекторы

Плоские гелиоколлекторы — это металлическая рама, на которой, если смотреть снизу-вверх, закреплены:

Схема плоского коллектора

  • пластина корпуса;
  • слой термоизоляции;
  • светоотражающий слой (присутствует не во всех моделях) ;
  • пластина теплосборника (теплопоглотителя или еще называют адсорбирующая пластина), к которой припаяны теплообменные трубки;
  • прозрачная светопропускающая крышка (закаленное стекло с 95% коэффициентом пропускания света или не менее прозрачный поликарбонат).

Также на корпусе имеется выпускной и впускной патрубок — через них циркулирует теплоноситель.

Есть модели открытые — без крышки. Единственное их достоинство — низкая цена, но они очень неэффективны и совершенно неработоспособны при отрицательных температурах. Из-за того, что крышки нет, абсорбционное покрытие быстро разрушается, так что служат открытые коллекторы несколько сезонов, а из-за своих особенностей могут использоваться для подогрева воды в бассейне или в душе. Для отопления они бесполезны.

Внешний вид плоского коллектора

Принцип работы плоского солнечного коллектора следующий: солнечные лучи почти полностью проходят через верхнее защитное стекло. От этих лучей нагревается теплопоглотитель. Тепло, понятное дело излучается, но наружу почти не выходит: прозрачное для солнечных лучей стекло, тепло не пропускает (позиция «в» на диаграммах). Получается, что тепловая энергия не рассеивается, а сохраняется внутри панели. От этого тепла нагреваются теплообменные трубки, а от них тепло передается циркулирующему по ним теплоносителю.

Правила расположения плоских коллекторов

Коллекторы этого типа должны располагаться под углом 90o по отношению к падающим лучам света. Чем точнее выставлен этот угол, тем больше тепла собирает система. Понятно, что на неподвижной крыше постоянно выдерживать этот угол нереально, но расположить панель нужно так, чтобы на нее как можно больше времени падал свет. Есть довольно дорогие устройства, которые изменяют положение панели по отношению к солнцу, поддерживая оптимальный угол падения солнечных лучей. Они называются системами слежения.

Гелиоустановки показывают большую эффективность, если лучи солнца падают под прямым углом

От чего зависит цена

Цена плоского коллектора во многом зависит от использованных материалов. Так корпус может быть алюминиевый или из оцинкованной стали. Корпус из алюминия предпочтительнее, но стоит дороже. Бывают еще корпуса из полимера. Они характеризуются высокой прочностью и надежностью.

Большое влияние на эффективность оказывают  теплообменные трубки и материал пластины-теплосборника. Они бывают алюминиевыми (такие панели стоят дешевле) и медными. Медные более дорогие, но и более долговечные, также они имеют более высокий КПД. Для России, даже для южных ее регионов,  использовать желательно именно их. Так как инсоляция даже на юге редко бывает чрезмерной, скорее ее не всегда хватает для отопления.

Цена на плоский коллектор зависит от материалов, из которых он сделан

Важно также покрытие пластины теплосборника: чем ближе к абсолютному черному цвету оно будет, тем меньше отразится лучей и больше получится в результате тепла. Потому технологи постоянно работают над усовершенствованием этого покрытия. В первых моделях это была обычная черная краска, сегодня же  — напыление черного никеля.

Пластиковые коллекторы

В отдельный вид можно выделить пластиковые солнечные коллекторы. В простейшем варианте это две панели из поликарбоната, которые закреплены на раме из алюминия. Между ними наварены или наплавлены ребра, создающие в панели лабиринт для тока воды. В верхней части панели расположено впускное отверстие, в нижней — выпускное. В верхнее заливается холодная вода, которая, проходя по лабиринту, нагревается и выходит с более высокой температурой через нижнее. Система применяется для нагрева воды в летний период. Из-за малого гидравлического сопротивления очень хорошо функционирует в самотечной системе. Такой вид солнечного водонагревателя — идеальный вариант снабжения горячей водой дачи в огородный сезон.

Пластиковые коллекторы служат для нагрева воды. Отличный вариант для летнего домика или дачи

Но иногда пластиковыми солнечными коллекторами называют полноценные коллекторы для отопления. Просто в них верхняя крышка выполнена не из стекла, а из того же поликарбоната или другого пластика, хорошо пропускающего солнечные лучи. Такие модели меньше подвержены риску: пластики более прочные, чем стекло (даже закаленное).

Трубчатые гелионагреватели

В системах нагрева одна из первостепенных задач — обеспечить сохранность тепла и не допустить его потерь. Для этого используются разные утеплители и среды, предупреждающие рассеивание тепловой энергии. Самый эффективный теплоизолятор — вакуум. Этот принцип и использован в трубчатых или, как их еще называют, вакуумных солнечных коллекторах. Но вакуумные гелиоколлекторы могут быть четырех модификаций. Они имеют разный тип стеклянной трубки и разные тепловые каналы.

Так выглядят трубчатые гелиоустановки

Типы трубок

Сегодня в основном используются два типа трубок: коаксиальная (труба в трубе) или перьевая. Коаксиальная трубка по строению напоминает термос: две колбы герметично спаяны между собой одним из концов, между стенками — разреженное пространство — вакуум. На стенку второй колбы нанесен поглощающий слой. В нем солнечные лучи преобразуются в тепловую энергию. Внутренняя стенка колбы нагревается, от нее нагревается воздух внутри колбы, а от него в свою очередь нагревается теплоноситель, который циркулирует по тепловому каналу. Из-за сложной системы передачи тепла нагреватели с такими трубками имеют не очень высокий КПД.  Но используются они чаще. По тому причине, что работать могут в любое время, даже в сильные морозы и имеют небольшие теплопотери (из-за вакуума), что улучшает их эффективность.

Коаксиальная трубка

Перьевая трубка — это всего одна колба, но с большей толщиной стенки. Внутрь вставляют тепловой канал, который для улучшения теплоотдачи снабжают плоской или чуть извилистой пластиной из адсорбирующего материала.  После чего трубка вакуумируется. Этот тип имеет более высокий КПД, но стоит намного дороже коаксиальных. К тому же более сложная замена при выходе трубки из строя.

Перьевая трубка — внутри пластина, напоминающая перо

Виды тепловых каналов

Сегодня распространены два типа тепловых каналов:

  • Heat-pipe
  • U-type или прямоточный канал.

Схема работы теплового канала Heat-pipe

Система Heat-pipe — это полая трубка с массивным наконечником на одном конце. Это наконечник изготовлен из материала с хорошей теплоотдачей (чаще всего медь). Наконечники соединяются в единую шину — манифолд (manifold). Их тепло отбирает циркулирующий через манифолд теплоноситель. Причем циркуляция теплоносителя может быть организована по одной или двум трубам.

Внутри трубки находится легко кипящее вещество. Пока температура невысокая, оно находится в жидком состоянии в нижней части теплового канала. По мере нагрева начинается его кипение, часть вещества переходит в газообразное состояние, поднимается вверх. Разогретый газ отдает тепло металлу массивного наконечника, охлаждается, переходит в жидкое состояние и по стенке стекает вниз. Затем он снова нагревается и т.д.

В трубчатых коллекторах с прямоточным каналом используется более привычная схема теплообмена: имеется U-образная трубка, по которой движется теплоноситель. Проходя по ней, он нагревается.

Теплообменники U-типа показывают лучшую производительность, но их главный недостаток — они являются неделимой частью системы. И при повреждении одной трубки в солнечной панели менять придется всю ее полностью.

Теплообменники Heat-pipe типа  менее эффективны, но используются намного чаще из-за того, что система получается модульной и любая поврежденная трубка меняется очень просто. Просто из манифолда достается одна, на ее место ставится другая. Как это происходит, вы можете увидеть в видео. Как ни странно, но так собирается вакуумная трубка для солнечных коллекторов. И противоречия тут нет. Просто использована коаксиальная колба и вакуум находится между ее стенками, а не вокруг теплового канала.

Отдельным видом солнечных трубчатых коллекторов являются установки прямого нагрева. Их еще называют «мокрой трубкой». В этой конструкции между двумя колбами циркулирует вода, она и нагревается от их стенок, затем поступает в резервуар. Эти установки просты и дешевы, но не могут работать под повышенным давлением или при отрицательных температурах (вода замерзает и разрывает колбы). Этот вариант для отопления непригоден, можно использовать для нагрева воды в теплый сезон.

Теплоноситель в коллекторах

По внутренним теплообменным трубкам может циркулировать как вода, так и антифриз. Использовать воду можно в регионах, в которых минусовых температур не бывает или предполагается эксплуатация системы исключительно в теплое время года (на дачах, например). Но при сезонном использовании перед консервацией на зиму с панелей необходимо слить всю воду. Во всех остальных случаях и регионах требуется заливка антифриза или его водного раствора (зависит от минимальных температур в регионе).

Нужно помнить, что при использовании антифриза в баке-аккумуляторе будет находиться змеевик, а циркуляция теплоносителя будет обеспечиваться насосом. Такая система называется «замкнутой»: по гелиосистеме движется теплоноситель по замкнутому контуру.

Если через коллектор протекает антифриз, в баке стоит теплообменник

Многих пугает зависимость от наличия электричества. Стоит сказать, что есть модели плоских солнечных коллекторов с естественной циркуляцией. Их КПД ниже из-за меньшей скорости продвижения теплоносителя, но они вполне работоспособны. Правда, для организации полноценного отопления потребуются значительные площади.

Для тех, кого не устраивает снижение эффективности, есть другой выход: обеспечение резервного питания. В самом простом варианте это источник бесперебойного питания с несколькими автомобильными аккумуляторами. Это даст несколько часов работы без электричества в сети. Для  более продолжительной работы потребуется  уже генератор. Есть и третий вариант: насосы, работающие от солнечной энергии. Но они пока редкость. И четвертый способ: поставить солнечную батарею и аккумуляторы, которые и будут резервным источником питания.

При использовании воды в качестве теплоносителя, она из накопительного бака поступает на гелиоколлектор, где нагревается. Нагретая возвращается в резервуар, и затем напрямую идет в систему отопления и горячего водоснабжения. Так как из системы вода расходуется, то она называется «открытой». Вода при такой системе безопасна в бактериальном и биологическом плане: в теплообменных трубках она нагревается до высоких температур, так что погибают все микробы.

Воздушные коллекторы

Не всегда есть возможность или желание устраивать полноценную систему отопления, частью которой являются все гелиосистемы, о которых речь шла выше. Но сэкономить на отоплении помещения можно без устройства системы. И помогут в этом воздушные коллекторы. Полностью заменить традиционное отопление они не в состоянии, но снизить расходы могут.

Принцип отопления воздушными конвекторами

В самом простом случае воздушный солнечный коллектор — это две пластины, между которыми устроен лабиринт, по которому проходит воздух. Наружная пластина имеет отверстия (перфорацию) в которые проходит холодный воздух. Проходя по лабиринту, он нагревается и затем через отверстие в стене дома попадает внутрь. Работать система может с использованием вентилятора (принудительная циркуляция) или без него. Все зависит от конфигурации.

Устанавливается такой солнечный нагреватель воздуха чаще на южной стене (возможна естественная циркуляция за счет восходящих потоков теплого воздуха), но можно сделать и на крыше (с вентилятором).

Еще один вариант отопления с использованием воздушного гелиоколлектора

Сильного нагрева вы в таких устройствах не получите: КПД у них совсем небольшой, но до 30-45oCв прохладные дни или до 50oC в жаркие дни воздух нагреть можно. Только для получения хорошего эффекта воздушные коллекторы должны иметь более чем приличные размеры. Для увеличения КПД вторую стенку делают из теплопоглощающего материала, который используется в плоских коллекторах. Также заднюю стенку утепляют, предупреждая рассеивание тепла. Но эффективность все равно остается низкой: воздух в 4000 раз менее теплоемкий по сравнению с водой.

Какой лучше

Плоские коллекторы применимы в областях с большим количеством солнечных дней и небольшими перепадами ночных температур. Они малоэффективны в облачную или ветреную погоду: велики потери тепла с большой поверхности. Хоть современные плоские гелиоколлекторы и стараются делать герметичными, а некоторые даже вакуумируют, но при отрицательных температурах все равно более эффективными остаются трубчатые солнечные нагреватели.

Самые популярные трубки в разрезе выглядят так

Трубчатые установки имеют более низкую производительность. Но потери тепла при этом небольшие. Плюсом является также их способности улавливать рассеянный солнечный свет, а даже некоторые другие части спектра солнечного света: они немного греются даже ночью. В результате для северных регионов они оказываются более эффективными. Ведь греют даже ночью, не говоря уже о пасмурном дне. Потому однозначно: для центральных, и, тем более, северных регионов, солнечные коллекторы для отопления дома выбирайте только трубчатые. А вот которые — это решайте сами.

Самые эффективные солнечные коллекторы для отопления дома — с перьевой трубкой и U-образным тепловым каналом. Но они — самые дорогие, и ремонту не подлежат. Меняется только вся панель целиком.

Эта трубка более эффективна, но если хоть одна в панели повреждена, приходится менять всю панель

Чуть хуже по эффективности те же перьевые трубки, но  с системой Heat-pipe. Но они все еще дороги, и при выходе из строя нагревателя придется менять трубку целиком, а это недешево.

Итоги

Самые популярные коаксиальные трубки теплообменником Heat-pipe: они стоят меньше, просто меняются, да еще и могут быть отремонтированы. Если повредился теплообменник, его просто достают, устанавливают новый, и трубка после сборки (пара движение) снова готова к работе. Аналогично поступают при повреждении колбы: меняют только ее. В общем, хоть и не самая производительная система (все другие типы имеют большие КПД), но самая ремонтопригодная.

Фотогалерея (16 фото):

06.05.2016

Твитнуть

k-systems.ru

Солнечные коллекторы для отопления своими руками

Запасы носителей энергии неизбежно исчерпываются, а на другом конце планеты арабские шейхи, которые всю жизнь сидят на нефти, уже начали задумываться об альтернативных источниках энергии. Это верный сигнал о том, что пора бы более серьезно подходить к использованию неиссякаемого источника энергии — энергии Солнца. В европейских странах около 60% всего отопления уже переведено на гелиосистемы полностью или частично. С нашей инертностью это произойдет очень нескоро, поэтому пока не соберешь гелиосистему своими руками, никто ее не принесет.

Содержание:

Средства альтернативной энергетики

Поэтому рассматривать этот вопрос глобально для нас с вами не имеет никакого смысла. Только индивидуальный подход поможет эффективно использовать солнечную энергию. В индивидуальных, конечно, целях. В принципе, чтобы реализовать систему отопления Солнцем, можно купить элементы, смонтировать их, настроить и запустить в действие. Только это неимоверно дорого. Рисковать такими суммами мы не можем, поэтому хотя бы в плане эксперимента можно собрать солнечные коллекторы для отопления своими руками. Практически из отходов и мусора.

Конечно, такая система не подойдет для трехэтажной виллы, но для дачи вполне сможет стать вполне рабочим средством отопления, хотя все зависит от объема вложений, материалов, средств автоматизации и грамотности исполнения. Расчет такой системы, кстати, очень непростая штука, поэтому его мы рассмотрим очень приблизительно и для небольшого помещения.

Расчет отопления на солнечных коллекторах

Здесь все очень относительно, поскольку по данным NASA один квадратный метр площади земли в средних широтах получает около полутора киловатт энергии. Параметр этот очень относительный, и вовсе не потому, что агентство скрывает правду от людей, а потому что количество солнечной энергии, которое попадет на наш коллектор, очень зависит от облачности, угла положения Солнца, направления светового потока и массы других параметров, список которых занял бы не одну страницу. Но то, что при грамотном использовании этого вида энергии можно обеспечить теплом и горячей водой полноценный жилой дом, это доказанный факт.

Принцип действия солнечного коллектора прост и основан на элементарных законах физики, а чтобы не вдаваться в доказательную базу, состоящую из формул и сложных расчетов, достаточно сказать, что в наших широтах даже в пасмурную погоду гелиосистема может работать полноценно, а в солнечный полдень выдавать до 1600 кВт энергии. Солнечный коллектор работает очень просто. Вода, которая находится в замкнутом пространстве, принимает тепловую энергию от солнечных лучей. Энергия не имеет возможности выйти наружу, поэтому накапливается в коллекторе. Система, собранная своими руками, может обеспечить очень невысокий КПД, примерно 50-60%, но этого хватит, чтобы полноценно отопить дом.

Типы солнечных коллекторов для отопления

Есть несколько конструктивных решений, которые позволят отапливать помещение солнечной энергией и самые простые из них вкратце описаны ниже:

  1. Воздушные солнечные коллекторы. Такие системы нагревают воздух напрямую без теплоносителя. То есть в системе не задействована вода, а это значит, что КПД у такого коллектора будет выше, поскольку одно звено потери тепла отпадает. Устроены они схематически так: инфракрасные лучи попадают через светопроницаемую пленку или поверхность (поликарбонат, полиэтилен, стекло) на теплоприемник, а он уже распределяет полученное тепло в виде нагретого воздуха по помещениям.
  2.  Плоский солнечный коллектор. Представляет собой емкость черного цвета, установленную под углом в 30 градусов к солнечным лучам. Это самая дешевая и простая система, но у нее есть минус — работает она только на протяжении светового дня.
  3.  Трубчатые солнечные коллекторы. Схема работы такая же, как и у плоских коллекторов, а циркуляция жидкости осуществляется естественным путем. Их преимущество в том, что площадь круглого коллектора равномернее и эффективнее нагревается от солнечных лучей, а объем теплоносителя может быть больше.
  4.  Вакуумные солнечные коллекторы. Принцип действия их немного другой, но они внешне похожи на трубчатые коллекторы. Разница в том, что роль теплоизолятора играет вакуумная стеклянная труба, внутри которой находится черная труба с теплоносителем.

Это базовые виды солнечных коллекторов, но существует множество модификаций всех этих схем, в которые включены отражатели, концентраторы лучей, автоматизированные следящие системы, которые направляют луч непосредственно на коллектор под нужным углом, независимо от угла расположения Солнца.

Солнечные коллекторы для отопления зимой

Зима — совсем не повод забывать о гелиоколлекторах. Они эффективны как зимой, так и летом. Сложность заключается в том, что:

  • зимой световой день короче;
  • солнечный угол сильно зависит от региона;
  • снег закрывает плоскость нагрева коллектора.

Именно проблема с оттаиванием снега на поверхности солнечного коллектора вызывает наибольшие проблемы, особенно в коллекторах вакуумного типа, которые по умолчанию летом имеют более высокий КПД. Плоские же коллекторы справляются с обледенением своими силами и могут растопить наледь и снеговой покров, но в любом случае, при температурах ниже 15 градусов, необходимо ставить контроллер, который бы обеспечивал постоянную температуру теплоносителя в коллекторе. Реализация может быть любая — от подачи нагретой воды из аккумулятора, электроподогреватель. Тогда коллектор запустится сам и сможет работать дальше в штатном режиме.

Конечно, вакуумный коллектор своими руками выполнить едва ли получится, а вот плоский, причем любых размеров, вполне возможно. Поэтому стоит экспериментировать и бороться за тепло в доме при помощи бесценного и бесплатного природного источника — солнечной энергии.

Автор angor58

nashprorab.com

Солнечные коллекторы для отопления: виды, схемы, принцип работы, характеристика, фото и видео

Рейтинг: 409

Все больше людей ищут альтернативные способы отопления своих домов. Таковых методов много – есть теплонасосные установки, электрокотлы, и многое другое, но наиболее распространенными считаются солнечные коллекторы для отопления. Почему это так? Да все просто: солнце – это «вечная» батарейка, и использовать его можно бесконечно.

Правила использования

Экологически коллектор полностью безопасен. Изготовители, используя современные материалы и новые технологии, разработали большой ассортимент качественных моделей, применяемых не только для обогрева, но и для подачи горячей воды.

Чтобы пользоваться такими коллекторами, необходимо, чтобы регион был солнечным. Без выполнения этого условия работа оборудования вряд ли возможно. К тому же, чтобы солнечный коллектор работал более эффективно, учитывают, где именно он будет находиться, какой там климат, ландшафт и т.д. и т.п.

В случае, когда владелец частного дома желает приобрести этот аппарат, но не может этого сделать по ряду причин, то вполне можно изготовить его самостоятельно. При этом материалы, нужные для коллектора, вовсе не являются экзотическими.

Принцип работы

Гелиоустановки представлены на рынке разными моделями. Отличаются они только лишь в особенностях конструкции. Однако работы солнечного коллектора это никак не касается. Используется он для сбора солнечной энергии, а затем трансформирует ее в тепло. Стоит отметить, что приборы очень производительны. В 12 часов дня коллектор способен «скушать» наибольшее количество солнечной энергии, которую потом выдаст в пределах 1500 кВт. Даже если на небе есть облака, и солнце и носу не кажет, то все равно загородный дом будет отапливаться очень хорошо.

Простая схема солнечного коллектора

В основе работы солнечных коллекторов для отопления лежат законы физики. У системы специальная поверхность, ловящая солнечные лучи, как паутина мух. После чего она трансформирует их в тепло и накапливает его. Установлено, что КПД гелиоустановки может достигать 65%. Некоторые люди склонны думать, что есть более мощные системы отопления, с которыми коллекторы вряд ли смогут конкурировать. И это мнение отчасти оправдано тем, что в данной установке происходят некоторые теплопотери. Но люди, которые купили и опробовали систему в действии, утверждают, что она вполне способна обогреть помещение.

В северных странах Европы солнечный коллектор – практически постоянное явление. Этот механизм способен работать также, как половина обычно применяемой системы. А если к коллектору присоединить камин, работающий на дровах, то можно забыть о проблемах с горячей водой в частном доме. Чтобы система работала более эффективно, к ней присоединяется насос. Много энергии он не употребляет – в год всего 400 кВт/часов.

Принцип работы солнечного коллектора

Виды «ловцов» солнца

  • Воздушный. Этот солнечный коллектор, применяемый для отопления, концентрирует энергию по принципу «парникового эффекта». Имеется покрытие – стекло, пленка, поликарбонат. Ультрафиолет проходит через него, и его поглощает окрашенный в черный цвет теплоприемник. Эта деталь нагревает воздух, находящийся под поверхностью, а от него идет и обогрев помещения.

Схема воздушного солнечного коллектора

  • Подвижные. Свет по небу распространяется неравномерно во все стороны. Чтобы уловить его максимальное количество, в системах встроен датчик. Он будет поворачивать поверхность — аккумулятор вслед за солнцем. Коллекторы могут быть ориентированы следующими способами: поворот зеркал, поворот коллектора, поворот зеркала и нагревателя. Такая система очень эффективна, но и стоит она гораздо дороже.
  • Плоские. Такой коллектор состоит из ящика черного цвета, небольшого и неподвижного, имеющего поверхность из стекла. Если день солнечный, то система будет работать около 8 часов. Цена на нее недорогая, поэтому прибор очень распространен.

Схема плоского солнечного коллектора

  • Трубчатые. Состоит из черной трубки, заполненной теплоносителем. Таких трубок может быть много, и лежать они будут рядами. Циркуляция носителя тепла происходит за счет различия температур трубок. Поглощающая поверхность обладает большой площадью, что улучшает КПД коллектора.
  • Вакуумные. Аналогичны предыдущим. Но есть отличие: одна трубка вставлена в другую, а между ними находится вакуум. Во внутреннюю трубку налита вода.

Схема вакуумного солнечного коллектора

  • Концентраторы. Технически сложная система, состоящая из множества рефлекторов, которыми могут быть отражатели либо зеркала. Собирая лучи солнца с больших элементов, они передают их на элемент – поглотитель. Таким образом мощность солнечного света, направленного к поглотителю. Система оснащена датчиками, следящими за движением солнца, что позволяет увеличить эффективность работы гелиоуловителя.
  • Распределительные. Применяются для отопления полов. Коллектор оснащен вентильной вставкой, предназначенной для гидравлической настройки. Снабжен концевыми заглушками, термометром, шаровым краном. Главный плюс распределителей в том, что они выравнивают давление в случае перепад.

Простейшая модель

Кажется, что собрать солнечные коллекторы отопления трудно. Но в действительности это не так. Времени на его изготовление нужно не очень много. Следует приобрести следующее: оцинкованные листы и бочку из стали, объем которой должен быть не менее 150 и не более 200л.  На крыше (южной ее части) устанавливаются листы, а сверху на них – бочку. К ней осуществляется подвод воды.

Такое элементарное устройство может нагреть воду до 600С. Хотя оно и выглядит примитивно, но теплоотдача у него небольшая, практически такая же, как и у приборов, изготовленных на заводе. К тому же и по стоимости выходит гораздо дешевле. Единственно, что если на улице холодно, пасмурно, то вряд ли бочка будет эффективно обогревать. Например, если день ясный, солнечный, но время года – зимнее, то и вода не нагреется.

Польза старого холодильника

Не перевелись еще Левши в русском народе. Иногда какой-нибудь умелец эдакое соорудит из никому не нужно хлама, что другие только диву даются – и додумался же человек. Вот и отдельные мастера берут холодильник, который давно валяется на свалке, и достают из него змеевик. Кроме этой детали для создания коллекторы нужны такие детали:

  • Фольга.
  • Рейки.
  • Вентили.
  • Резиновый коврик.
  • Трубы.
  • Бочка.
  • Стекло.

Сбор «ловца» — шаг за шагом:

  • Взять змеевик. Очистить от оставшегося на нем фреона.
  • Затем смастерить из реек каркас – под размеры змеевика.
  • Исходя из каркаса, коврик обрезают или увеличивают.
  • Прикрепляют его к дну каркаса и покрывают фольгой.
  • Змеевик фиксируется над слоем фольги болтами и хомутами.
  • Когда делают каркас, то размечают в нем отверстия, необходимые для трубок. Если заранее этого не сделать, то потом этот процесс будет более затруднительный.
  • Теперь необходимо закрыть стеклом каркас в верхней части и прикрепить как можно лучше.
  • Как только коллектор готов, его размещают на крыше.
  • Если же там нельзя, то делают опоры и размещают его на некотором расстоянии от земли.
  • Стоит учитывать, что рекомендуется расположить коллектор на стороне юга.
  • При подсчете угла падения лучей было выяснено, что самый оптимальный 30-350.
  • Далее коллектор и бочка соединяются трубами.
  • Одни из них идет от источника холодной воды, которая нагревается и переливается в бочку.
  • На устройстве следует установить вентиль, чтобы можно было самостоятельно следить за уровнем давления.
  • Также есть труба и внизу бочки. По ней вода, остывая, идет в коллектор, где она снова нагревается.

Устройство из змеевика холодильника

Наверное, уже понятно, что устройство системы очень простое. Однако она достаточно эффективна, в частности на дачах, ведь там не нужно огромного количества горячей воды.

Краткая характеристика коллекторов

Выше были указаны типы гелиоуловителей. Стоит отметить, что для каждого из них есть номинальная мощность, указываемая в кВт. Она рассчитывается исходя из той энергии, которую могут выработать коллекторы при условии, если солнце светит ярко и стоит в зените, т.е. где-то в середине дня будет 6 кВт. В утренние и вечерние часы мощность будет ниже. Ночью она фактически на нуле. Энергию можно будет использовать, только если она накопилась. Стоит учитывать, что прибор, состоящий из 20 трубок, вырабатывает столько же энергии, сколько получается из 600 кг угля.

Малая система, предлагаемая к использованию, включает в себя бак на 250л. Она прекрасно подойдет для небольших домиков. Один коллектор будет вырабатывать в среднем 2кВт.

В базовой системе есть 2 бака – на 250 и 500л. Самих коллекторов соответственно 3 и 4 шт. Мощность -6 и 6,7 кВт. Применяют для отопления посезонно, например, только осенью. Зимой воду можно будет догревать электричеством.

Большая – считается самой мощной. Во-первых, с ее помощью можно обогреть площадь до 1000м2. А также в ней соединены 30 коллекторов общей мощностью 60кВт и баки на 4000л.

Плюсов у «ловцов солнца» очень много. Окружающей среде они никакого вреда не наносят. Эффективность их уже доказана. К тому же материалы, используемые для создания наипростейшей модели, можно найти практически везде. Если у человека нет опыта в данном вопросе, но он желает самостоятельно смастерить гелиоустановку, то он может просмотреть различную информацию в Интернете.

Не получили ответ на свой вопрос? Спросите нашего эксперта: Спросить

sdelatotoplenie.ru


Смотрите также