Солнечный коллектор для отопления дома


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: 

Виды

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.

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.

alter220.ru

Выбираем оптимальный вариант солнечного отопления дома своими руками: обзор коллекторов, батарей и инструкции по изготовлению

Насколько целесообразно использовать альтернативные источники тепловой энергии для организации отопления? В настоящее время получили широкое распространение два типа теплоснабжения – геотермальная и гелиосистема. Последняя наиболее популярна. Как сделать солнечное отопление дома своими руками: коллекторы, батареи и схемы монтажа?

Использование солнечной энергии для теплоснабжения

Пример солнечного отопления

Одним из определяющих принципов построения любой отопительной системы является целесообразность. Т.е. все капиталовложения должны окупиться за определенный промежуток времени. В этом плане отопление дома солнечной энергией является наиболее эффективным и финансово выгодной инвестицией.

Солнечная энергия по сути является бесплатным источником для получения тепла. Его можно использовать несколькими способами – обустроить систему отопления или сделать автономную систему горячего водоснабжения. Если внимательно изучить отзывы об отоплении от солнечных батарей – можно выявить интересную зависимость. Чем профессиональнее сделано отопление (заводские коллекторы, дополнительное обогревание, электронное управление) – тем выше эффективность работы теплоснабжения.

Какими способами может происходить трансформация солнечной энергии в тепловую?

  • Солнечная батарея отопления – как один из способов получения электрической энергии. Излучение воздействует на матрицу из резисторных фотоэлементов, в результате чего в цепи возникает напряжение. В дальнейшем этот ток можно использовать для подключения к электроприборам отопления;
  • Современное отопление частного дома солнечными коллекторами. В этом случае происходит прямая передача тепловой энергии от солнечного излучения теплоносителю. Последний располагается в системе трубопроводов, расположенных в специальном герметичном корпусе.

Наиболее эффективным является отопление с помощью солнечной энергии последним способом. Таким образом можно избежать дополнительного преобразования энергии. Солнце будет напрямую воздействовать на теплоноситель, повышая его температуру. Однако отопление солнечной энергией своими руками с помощью электрических батарей более универсальное, так как электроэнергия может использоваться для работы других электроприборов в доме. Выбор определяется бюджетом и требуемой мощностью системы.

Во время установки солнечной батареи необходимо соблюдать определённый угол наклона. В зависимости от времени года он должен составлять 30° (лето) и 70° (зима).

Актуальность организации гелиосистемы

Перед приобретением или самостоятельным изготовлением преобразователя следует узнать – будет ли отопление частного дома солнечными батареями достаточно эффективным. Для этого необходимо провести детальный анализ всех факторов, влияющих на КПД будущей системы.

Для начала определяется показатель солнечной инсоляции. Это количество солнечной энергии, падающей на поверхность земли в конкретном регионе. От этого будет зависеть степень нагрева теплоносителя или объем генерируемого тока. Солнечные радиаторы для отопления дома в идеальном варианте должны работать независимо от сезона. Однако фактически это получается далеко не всегда.

Также пассивная система солнечного отопления может изменять свою эффективность работы из-за угла наклона панели. Он же зависит от сезона. Для определения теоретически возможной энергии можно воспользоваться данными из таблицы.

Уже на основе этих данных можно сделать расчет солнечного коллектора для отопления с учетом его технических и эксплуатационных характеристик. Но кроме этого следует учитывать такие факторы:

  • Местонахождение дома. Падению солнечных лучей не должны препятствовать природные или искусственные объекты – горы, высокие дома, высокий лес и т.д;
  • Место для установки. Комбинированное солнечное отопление потребует большого пространства – от 2 до 10 м². Чаще всего для этого используют крышу дома. При этом она должна быть адаптирована для монтажа коллекторов или солнечных батарей;
  • Требуемая тепловая мощность. Зачастую солнечные системы отопления частного дома используются в качестве вспомогательных.
Значения солнечной энергии (кВт/ч) для регионов России

Только после этого анализа можно приступать к выбору определенной схемы альтернативного теплоснабжения дома. Предварительно рассчитываются тепловые потери в доме, определяется оптимальный тепловой режим работы отопления. Если солнечный коллектор в системе отопления будет вспомогательным – к его номинальной мощности прибавляется этот же показатель основной системы теплоснабжения.

При расчете нужно учитывать массу оборудования. Поверхность кровли должна выдержать эту нагрузку.

Солнечные батареи для отопления

Конструкция солнечных батарей

Нередко происходит путаница — солнечные коллекторы также называют батареями. Но на практике для организации отопления дома солнечной энергией чаще всего используют именно первый вид оборудования.

Принцип работы отопления частного дома солнечными батареями заключается в преобразовании тепловой энергии в электрическую. Для этого в конструкции панелей предусмотрены следующие компоненты:

  • Фотоэлементы. При попадании на них солнечного света происходит формирование так называемого фототока;
  • Защитный прозрачный корпус. Предотвращает повреждение фотоэлементов;
  • Преобразователи электрического тока – инверторы, трансформаторы , аккумуляторы и т.д.

Т.е. фактически солнечная батарея отопления является большим зарядным устройством. В первую очередь она предназначена для получения дешевой электрической энергии. Применение ее в качестве одного из элементов отопления нецелесообразно. Для теплоснабжения дома площадью 60 м² с нормальным показателем утепления потребуется 6 кВт тепловой энергии в час. У стандартной солнечной батарея отопления размером 284*254 мм удельная мощность равна 5 Вт/ч. Т.е. для обеспечения теплоснабжения потребуется площадь покрытия батарей 82 м².

Как видно из расчетов это более чем нецелесообразно. Именно поэтому предпочитают делать солнечный коллектор для отопления своими руками или приобретать заводские установки.

Вместо отопления частного дома солнечными батареями их можно использовать в качестве источника дешевой электроэнергии для работы маломощных бытовых приборов.

Выбираем солнечный коллектор

Конструкция солнечного коллектора

Для эффективной работы отопления с помощью солнечной энергии рекомендуется установка коллекторов. Они представляют собой систему трубопроводов, по которым протекает теплоноситель. Для защиты и лучшего фокусирования солнечной энергии конструкция защищена прозрачной стеклянной панелью.

Для повышения эффективной работы оборудования в нем можно использовать различные типы теплоносителя, которые не изменят своих свойств под воздействием отрицательных температур. Это важно для регионов с холодной зимой. Кроме этого необходимо тщательно проанализировать предложения на рынке и выбрать оптимальную конструкцию.

В настоящее время производители предлагают несколько способов организации отопления частного дома солнечными коллекторами:

  • Вакуумные коллектора. Оптимальный вариант для организации пассивной системы солнечного отопления. Характеризуются практически полным отсутствием тепловых потерь;
  • Плоские коллектора. Экономный вариант солнечного отопления. Представляют собой систему труб, защищенных прозрачным материалом. Чаще всего используются для горячего водоснабжения в летний период. Применение для комбинированного солнечного отопления требует учета графика температур в зимний период и тщательный выбор теплоносителя.

Выбор во многом определяется предварительными расчетами – требуемой мощности и периодичностью работы теплоснабжения. В качестве эконом варианта можно рассматривать возможность самостоятельного изготовления плоских коллекторов для отопления солнечной энергией своими руками.

Во время выбора монтажной схемы необходимо учитывать площадь конструкции. Она будет обладать определенным показателем парусности.

Вакуумные коллекторы для отопления

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Одной из проблем эксплуатации солнечных радиаторов для отопления дома являются большие тепловые потери. Они обусловлены особенностями эксплуатации – панель должна находиться вне отапливаемого помещения для поглощения солнечной энергии. Для решения этого вопроса был разработан вакуумный солнечный коллектор для системы отопления.

Конструкция вакуумных коллекторов состоит из внешнего корпуса и внутренней системы стеклянных труб. Для лучшей изоляции трубопроводы отделены от внешней среды вакуумной прослойкой с разряженным воздухом. Фактически вся установка представляет собой большой прозрачный термос.

Специфика вакуумного солнечного коллектора в системе отопления заключается в следующем:

  • Использование в качестве теплоносителя специальной жидкости с низким порогом закипания. При этом происходит более эффективная передача тепловой энергии через теплообменник основному теплоносителю отопления – воде;
  • Нанесение на внутреннюю поверхность специального покрытия, увеличивающего поглощательную способность тепловой солнечной энергии;
  • Независимость работы от внешней температуры воздуха.

Для нормального функционирования системы потребуется обеспечить надежную теплоизоляцию теплообменника. Также следует утеплить трубопровод в местах прохождения через неотапливаемые помещения – чердак, кровельный пирог. Для расчета солнечного коллектора для отопления можно применять стандартные схемы. Но нужно учитывать, что его работа будет неэффективной при снижении температуры теплоносителя в контуре до +22°С.

В зимний период необходимо очищать поверхность коллектора от снеговой шапки. Поэтому нужно заранее продумать способ для выполнения этого мероприятия.

Плоские солнечные коллекторы для отопления

Плоский солнечный коллектор

Для создания солнечной системы отопления частного дома с минимальными затратами чаще всего устанавливают плоские коллектора. Они отличаются от вакуумных упрощенной конструкцией. Однако при этом увеличиваются требования к их эксплуатации.

Плоский коллектор также имеет внутреннюю систему трубопроводов. Однако она изготавливается из медных или полимерных труб. Для защиты используется поликарбонат или каленое стекло. Внутренняя поверхность изолируется утеплителем – минеральной ватой или пенопластом. Под воздействием солнечных лучей происходит нагрев трубок и как следствие – повышение температуры теплоносителя.

Для плоского солнечного коллектора в системе отопления существуют жесткие эксплуатационные ограничения:

  • В качестве теплоносителя можно использовать только антифриз. В противном случае произойдет замерзание воды и разрушение трубопровода;
  • Для лучшей циркуляции при передаче тепла необходим монтаж насоса;
  • При температуре ниже -10°С эффективность работы системы сильно падает.

Из-за последнего фактора не рекомендуется организация теплоснабжение дома солнечной энергией с помощью плоских коллекторов в регионах с низкими температурами в зимний период. Поэтому чаще всего делают плоский солнечный коллектор для отопления своими руками для горячего водоснабжения летом, весной или осенью.

Специалисты рекомендуют делать теплоснабжение с помощью солнечной энергии на основе плоских коллекторов только в южных регионах страны с относительно теплой зимой.

Солнечный коллектор своими руками

Солнечный коллектор из поликарбоната

Необходимо сразу отметить, что для обеспечения отопления солнечной энергией коллектор своими руками не подойдет. Для этого следует воспользоваться схемой производства вакуумной конструкции, рассмотренной выше. Но в домашних условиях сделать ее практически невозможно из-за отсутствия необходимого оборудования и расходных материалов. Поэтому рассмотрим один из самых простых способов изготовления солнечная батарея отопления для горячего водоснабжения.

Для производства потребуются следующие расходные материалы:

  • Лист сотового поликарбоната. Для горячего водоснабжения дачи или небольшого дома с помощью солнечного коллектора для отопления своими руками достаточно будет листа размером 2*1 м;
  • Труба ПВХ, фитинги и гибкие шланги. С их помощью будет сделана система циркуляции нагретой воды и подача ее потребителю;
  • Профиль каркасный для гипсокартона и листы пенопласта. Они необходимы для создания защитного корпуса в пассивной системе солнечного теплоснабжения.
Изготовление солнечного коллектора

Соты должны располагаться горизонтально для лучшего нагрева воды. Затем в трубах ПВХ делают продольные разрезы. Через них будет поступать нагретая воды из листа поликарбоната. В полученные разрезы устанавливается лист. Он не должен заходить в трубу до упора.

С помощью термопистолета выполняется изоляция швов. Без этого инструмента велика вероятность возникновения протечек в отопление и ГВС дома солнечным коллектором. Перед установкой в каркас обязательно следует провести испытания герметичности конструкции. Для этого ее следует заполнить водой и визуально проконтролировать отсутствие протечек.

Для изготовления каркаса потребуются оцинкованные профили для гипсокартона. Они будут выполнять защитные функции, аналогичные корпусу солнечного радиатора для отопления дачи. Под лист поликарбоната устанавливается слой утеплителя, затем ложится солнечный коллектор, изготовленный самостоятельно. Для более эффективного нагрева рекомендуется покрасить лист в черный цвет.

При расчете солнечного коллектора для теплоснабжения учитывается положение солнца в определенный момент дня. Наибольшая эффективность достигается, когда угол падения лучей строго перпендикулярен поверхности конструкции.

Оптимальным вариантом является использование солнечных систем теплоснабжения частного дома в качестве вспомогательных. Для лучшей эффективности рекомендуется установить тепловой аккумулятор. Вода в нем будет от коллектора нагреваться днем, а в темное время суток накопленная тепловая энергия передастся основному теплоносителю в системе.

В видеоматериале показан пример изготовления солнечного коллектора из полимерных труб:

strojdvor.ru

Солнечные коллекторы для отопления дома: особенности устройства

Солнечные коллекторы являются на сегодняшний день наиболее эффективными устройствами, использующими энергию солнца. Для примера, коэффициент полезного действия фотоэлектрических панелей составляет всего около 14-18%, тогда как на солнечных коллекторах эффективно используется приблизительно 80-95% поглощенной солнечной энергии.

Рассмотрим, каков принцип действия солнечных коллекторов, какие их виды существуют и для каких целей используются.

Система отопления на основе солнечного коллектора вакуумного типа

Принцип работы солнечных коллекторов

Если кратко, то солнечные коллекторы направлены на захват тепловой солнечной энергии, ее концентрацию и последующее направление на человеческие нужды.

Рассмотрим, из чего состоит солнечный коллектор:

  • Коллекторная система состоит, собственно, из коллектора, контура для теплообмена и теплового аккумулятора (обычного водяного бака).
  • По солнечному коллектору происходит циркуляция теплоносителя (жидкости). В нем теплоноситель нагревается от солнечной энергии. Затем передают добытую энергию посредством теплообменника, вмонтированного в бак-аккумулятор, воде в баке.

    Так выглядит простейшая схема устройства бытовых солнечных коллекторов

  • В баке нагретая вода хранится вплоть до ее использования, к примеру, на отопление дома солнечными коллекторами, а также другие хозяйственные нужды. Для более продолжительного сохранения воды в нагретом состоянии, бак должен обладать качественной теплоизоляцией.
  • Циркуляция воды в солнечном коллекторе может производиться как естественным, так и принудительным способом.
  • В бак-аккумулятор также может быть вмонтирован дублирующий электронагреватель, который при необходимости будет автоматически включаться, чтобы нагреть воду до заданной температуры при устоявшейся пасмурной погоде либо непродолжительном солнцестоянии в зимний период.

Виды солнечных коллекторов

Если вы планируете установить в своем доме солнечный коллектор для отопления своими руками, следует для начала определиться с подходящим типом конструкции.

Основных видов солнечных коллекторов существует два – вакуумные и плоские. Также имеется менее используемая альтернатива – воздушные коллекторы.

Особенности солнечных коллекторов различных типов

Рассмотрим особенности каждого вида более подробно:

  • Плоский коллектор наиболее схож по принципу действия с выше описанной моделью. Он представляет собой плоскую коробку, закрытую стеклом и содержащую особый слой, абсорбирующий тепло. Этот слой соединен с трубками, по которым ведется циркуляция теплоносителя, в роли которого, как правило, выступает пропилен-гликоль.

    Схема плоского солнечного коллектора

  • Вакуумный коллектор вместо одной коробки, покрытой стеклом, обладает рядом габаритных полых трубок, выполненных из стекла. Внутри них располагаются одна или несколько трубок меньших размеров, содержащих абсорбер тепловой энергии.

    Внутренние трубки сообщаются с магистралью теплоносителя, тогда как в пространстве между наружной и внутренними трубками находится вакуум, выступающий в роли теплоизолятора.

    Схема вакуумного солнечного коллектора

  • Воздушный солнечный коллектор для отопления применяют реже, поскольку воздух в сравнении с жидкостями хуже проводит тепло, поэтому КПД таких коллекторов обычно ниже. Такой коллектор (батарея) для отопления дома чаще всего являет собой плоскую конструкцию, в которой воздух, контактируя с поглотителем солнечной энергии, нагревается и естественным образом либо при помощи вентилятора подается в отапливаемое помещение.

    Схема воздушного солнечного коллектора

Совет!

При использовании систем с принудительной подачей воздуха потребность в энергии на работу вентилятора понизит эффективность воздушных коллекторов еще больше.

Какой солнечный коллектор лучше выбрать

Однозначного ответа на данный вопрос нет, поскольку каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками:

  • Например, плоские коллекторы считают более прочными и надежными благодаря более простой конструкции, тогда вакуумные солнечные коллекторы для отопления потенциально более хрупки.
  • Несмотря на то, что воздушный коллектор обладает меньшим КПД, он более прост в управлении и не боится проблем, связанных с замерзанием теплоносителя и воды.
  • Если плоский коллектор выходит из строя, то замене подлежит вся абсорбирующая система. При повреждении коллектора вакуумного типа, необходимо заменить лишь вышедшие из строя трубки.

Отопление солнечными коллекторами зачастую имеет следующую принципиальную схему работы

  • Эффективность плоских коллекторов выше при необходимости нагрева воды на 20-40 градусов свыше температуры наружного воздуха, тогда как вакуумные коллекторы эффективней справляются с задачей нагрева до более высоких температур, что весьма актуально, если преимущественно используется солнечный коллектор зимой для отопления.
  • Также вакуумные коллекторы вырабатывают больше энергии при пасмурной погоде и меньше ее теряют в зимний период от контактов с холодным окружающим воздухом.
  • Если средний срок службы коллекторов составляет около 15-30лет, то этот показатель отдельно для вакуумных систем несколько ниже.

Дополнительные особенности выбора вакуумных коллекторов

Необходимо знать, что величины трубок вакуумных коллекторов напрямую влияют на показатель выработки энергии. Так, чем они тоньше и меньше, тем меньше тепловой энергии сможет приносить такая система. Нормальным считается диаметр трубок в 58 мм при длине 1,2-2,1 м.

Кроме того, такие коллекторы могут быть с обычными медными нагревательными трубками, передающими тепло, и с U-образными трубками, образующими миниконтуры передачи тепла в внутри каждой стеклянной трубки. Именно последние считаются наиболее продвинутыми в технологическом плане на сегодняшний день.

U-образная трубка вакуумного коллектора

Совет!

Установить солнечный коллектор своими руками для отопления достаточно сложно, однако намного дешевле, чем с привлечением сторонних специалистов.

Обычно при покупке комплекта оборудования прилагается подробная инструкция по монтажу системы и по выбору места монтажа.

Подробное следование инструкции несколько упростит задачу.

Мы рассмотрели особенности различных видов солнечных коллекторов отопления и надеемся, что наши рекомендации позволят вам существенно сэкономить на использовании природных теплоносителей. Смело используйте альтернативные источники энергии, поскольку именно за ними наше будущее.

Но если Вы сторонник традиционных систем отопления. то см. газовые котлы отопления для частного дома.

загрузка...

Page 2

В зимний период обогреть частный дом весьма хлопотно и достаточно дорого. Однако существует действенный способ снизить расходы на отопления – создать своими руками солнечное отопление. Естественно, альтернативный метод не сможет полностью заменить традиционные системы отопления, но будет довольно эффективным в сочетании с ними.

Существуют различные современные гелиосистемы, однако в данной статье будет рассмотрено именно самостоятельное устройство солнечного коллектора для отопления.

Дом с солнечной системой отопления

Схема системы солнечного отопления

Представим сначала схему, согласно которой будет сооружена коллекторная система отопления дома от солнца, а после более подробно рассмотрим процесс ее монтажа.

Конструкция короба и солнечного коллектора

Каждый из элементов системы водонагрева, которая затем будет сообщаться с системой отопления дома, вполне доступен для собственноручного изготовления либо же представляет собой полуфабрикат, доступный в продаже.

Конструктивные особенности системы

Рассмотрим принцип действия данной конструкции в целом и в отдельности каждого из ее элементов:

  • Солнечные лучи, которые в нашем случае являются основным источником энергии, попадают на солнечные панели для отопления, представляющие собой трубчатые радиаторы, заключенные в короб, верхняя часть которого остеклена и обращена к солнцу. Именно в этих коллекторах (солнечных батареях для отопления дома) абсорбируется тепловая энергия и передается дальше по системе. Примерно по аналогичному принципу обычно организуется обогрев теплицы.
  • Каждый из радиаторов может быть сварен самостоятельно из стальных труб. В этом случае в качестве подводящей и отводящей труб лучше использовать трубу 3/4-1 мм, тогда как для решетки следует подготовить трубы с тонкими стенками и меньшим диаметром, к примеру 16*1,5 мм. Для сооружения решетки радиатора потребуется 15 труб данного типа 1,6м длиной.
  • Стенки короба солнечного коллектора можно соорудить из досок 25-30 мм толщиной и 120 мм длиной. Дно короба изготавливается из фанеры либо оргалита и усиливается рейками 30*50 мм сечения. Короб должен быть тщательно теплоизолирован, чтобы отопление от солнца не расходовалось на нагрев окружающего воздуха.

    Утепление может быть выполнено пенопластом, который укладывается на дно короба и укрывается листом белой жести либо оцинкованным белым железом. Поверх жести, собственно, располагается радиатор. Радиатор должен быть неподвижно закреплен с помощью хомутов.

    Конструкция короба и солнечного коллектора

Совет!

Лист жести на дне короба и трубы радиатора необходимо окрасить в черный цвет, причем матовой краской.

Черный цвет лучше притягивает тепло. Стекло короба также должно быть качественно загерметизировано.

Снаружи короб рекомендуется выкрасить серебрянкой, что также позволит снизить теплопотери.

  • Соединения гидравлической системы предусматриваются сварные и резьбовые – при помощи муфт уголков и тройников с дополнительной герметизацией пеньковой подмоткой и краской.
  • В качестве накопителя теплоносителя под солнечное отопление частного дома можно использовать бак на 200-300 л.  Это может быть любая бочка подходящих размеров. Бак затем подлежит теплоизоляции, для чего его следует поместить в отдельный дощатый короб и заполнить межстеночное пространство любым утеплителем – пенопластом, ватой, сухими опилками и т.п. Кроме того, бак рекомендуется снаружи и изнутри окрасить серебрянкой.

Альтернативное водяному солнечное воздушное отопление своими руками можно организовать, используя подобную схему

  • Самостоятельно изготавливаемое солнечное отопление дома предполагает наличие в гидросистеме постоянного давления, которое создается в нашем случае устройством аванкамеры. Это, своего рода, расширительный бачок, который выполняется из любого герметичного сосуда на 30-40 л. Аванкамеру необходимо оснастить подпитывающим устройством, которое позволит ей функционировать в автоматическом режиме. Основой устройства служит поплавковый клапан, используемый, к примеру, в сливных бачках унитазов.

Самостоятельная сборка отопительной системы на солнечной энергии

Итак, рассмотрим, как устроить из выше озвученных конструктивных элементов полноценное отопление солнцем.

Собираются солнечные водонагреватели для отопления по следующему принципу:

  1. Первым делом на чердаке дома располагают накопительный бак в теплоизоляционном коробе и аванкамеру. Последняя относительно бака размещается так, чтобы ее уровень воды превышал уровень воды в баке на 0,8-1м.
  2. Далее выполненные ранее солнечные коллекторы размещают на южной стороне дома, как правило, на крыше под углом относительно горизонта в 35-45 градусов.

    Уже готовые современные солнечные отопительные системы будут иметь более высокий КПД

  3. Для соединения элементов системы в единую конструкцию используют два вида труб: 1/2 дюйма для монтажа высоконапорной части гидросистемы – от водопровода к аванкамере и вывода из накопителя нагретой воды; дюймовые для низконапорного участка. Все трубы и их соединения должны быть герметичны и подлежат теплоизоляции.
  4. Далее солнечные системы отопления, подобные нашей, заполняются водой.

Совет!

Заполнение рекомендуется производить посредством дренажных вентилей в нижней части радиаторной системы.

Это предотвратит образование воздушных пробок в гидросистеме. Подача воды прекращается при появлении воды в дренажной трубе аванкамеры.

  1. Далее аванкамеру следует соединить с вводом водопровода и открыть расходный вентиль. Уровень воды в ней начнет снижаться, пока не заработает поплавковый клапан. Изгибом держателя поплавка можно настроить в аванкамере оптимальный уровень воды.

Принципиальная схема, посредством которой можно своими руками организовать отопление солнечное

Принцип работы системы

После наполнения водой системы тут же начнется отопление солнечной энергией. Нагреваемая вода начнет подниматься вверх и заполнять собой накопительный бак, вытесняя холодную воду в радиатор. Подобный процесс будет проходить непрерывно, пока показатели температуры воды, выходящей из радиатора и поступающей в нее, не сравняются.

При расходовании воды из системы на бытовые нужды – душ, мытье посуды и т.д., в аванкамеру будет добавляться вода из водопровода. Поскольку аванкамера будет сообщаться с накопительным баком в нижней части, перемешивания теплой и холодной воды происходить практически не будет. Теплая вода подлежит забору из верхней части накопительного бака.

В завершение подобную конструкцию подсоединяют к отопительной системе дома и предусматривают возможность донагрева воды до необходимой температуры посредством электронагревателя и температурного датчика. Датчик будет отключать электронагрев, если солнечная система нагреет воду достаточно сильно, и включать, если на улице, к примеру, ночь или пасмурная погода. После этого солнечное отопление загородного дома можно считать обустроенным и оно гораздо эффективнее газовых котлов отопления для частного дома.

загрузка...

Page 3

Современные технологии заставляют нас идти в ногу со временем. Извлечение энергии от природных явлений – одно из самых значимых достижений нашей науки.

Мы научились использовать воду, ветер, теперь пришло время солнца. Солнечная энергия неиссякаема, так почему не применить ее во благо?

Солнечные батареи – эффективный источник тепла

Что они представляют собой

Устройства, подзаряжающиеся от света, изобретены достаточно давно. Солнечные батарейки для зарядки калькуляторов, часов и прочего, мы имели удовольствие наблюдать еще в начале 90-х годов. Однако наши зарубежные друзья научились использовать энергию солнца во благо гораздо раньше.

Поэтому, стоит поучиться на уже пройденном опыте, и усовершенствовать достигнутые результаты. Одним из удачных достижений можно назвать энергию, где используются лучи  солнечные для отопления батареи для дома, в котором мы живем. Всем известно, что отопление стоит недешево, и платить по счетам приходится часто и помногу.

Многие страны, особенно те, где солнце — частый гость на небе, давно перешли на альтернативную систему отопления. То есть – на обогрев жилья с помощью солнечных батарей.

Если вы не хотите зависеть от жилищно-коммунальных контор, если вам важно тепло в доме в любое, удобное для вас время, давайте поговорим подробнее про отопление от солнечных батарей, которое доступно уже многим, и многие это оценили по достоинству.

Преимущества

  1. Вы живете в тепле столько времени в год, сколько хотите.
  2. Вы имеете возможность регулировать температуру в квартире на нужном вам уровне.
  3. Вы полностью независимы от коммунальных служб, теперь не придется платить за общее отопление.
  4. Вы имеете собственный запас энергии, который можно израсходовать на любые бытовые нужды.
  5. Большой срок службы батарей надолго избавит вас от хлопот по их замене или ремонту.

Однако есть небольшие детали, которые не мешает рассмотреть подробнее, прежде чем приобретать и устанавливать автономное энергообеспечение в своем жилье.

Нюансы

Разновидности солнечных батарей

  1. Конечно, есть известная всем истина, что чем ближе к экватору – тем больше солнца. Если вы живете в регионе, где количество солнечных дней невелико, батареи будут не слишком эффективны.
  2. Достаточно высокая стоимость батарей. К примеру, чтобы снабдить семью достаточным количеством электроэнергии, вам понадобятся солнечные батареи площадью около 15 – 20 м². Учитывая, что 1 м² дает энергии в среднем 120 Вт, то на семью из трех-четырех человек придется установить достаточно много элементов.
  3. Батареи нужно устанавливать на южную сторону крыши. В тех местах, где солнце светит больше всего. Площадь крыши должна составлять не менее 40 м2, только в этом случае вы сможете получать достаточное для семьи количество энергии.
  4. Для получения энергии около 500 кВт в месяц и полноценной работы системы в вашем регионе должно быть до 20 солнечных дней.
  5. Чтобы снабдить себя электричеством и приобрести установку мощностью около 7 квТ, сделать отопление на солнечных батареях, вам придется потратить не менее 200000 рублей на их приобретение и установку. Однако это окупится уже в первые годы использования. Мощности такой установки хватает для снабжения отопления дома средней величины.
  6. Для эффективной работы установки угол наклона вашей крыши должен быть около 45⁰. Не должно быть больших деревьев и высоких зданий рядом, они будут создавать тень, и мешать работе установки.
  7. Система стропил вашего дома должна иметь запас прочности. Батареи имеют определенный вес, который нужно учитывать, чтобы обезопасить кровлю от обрушения. Особенно вероятно это в зимнее время, когда на крыше скапливается снег.

Конечно, батареи обходятся недешево, однако они пользуются большой популярностью уже во многих странах. Даже там, где не самый жаркий климат, их охотно используют. Дело в долговечности, и большой эффективности такого рода установок.Они лучше всего работают в летнее время, когда солнечных дней много. Но отопление нужно зимой, поэтому, чтобы система работала, на крыше нужно собрать достаточно большую конструкцию.

Обратите внимание!

Если вы планируете отопление солнечными батареями, такую систему лучше предусмотреть на стадии проектировки жилья, до его строительства.

Нужно учитывать под их расположение сторону света, площадь крыши, покрытие и стропильную систему.

Виды батарей и комплектация

Схема отопления при помощи гелиосистемы

Существуют батареи двух типов – малые и большие фотоэлектрические системы. К типу малых относятся панели с аккумуляторами напряжением от 12 до 24 вольт.

Такие батареи способны дать энергию, которой хватит на обслуживание телевизора и освещения в доме. Большие системы способны полностью обеспечить электроэнергией и отоплением дом средних размеров.

Что касается комплектации, стандартная батарея состоит из:

  1. солнечного вакуумного коллектора;
  2. контроллера, следящего за эффективной работой системы;
  3. насоса, который подает теплоноситель к накопительному баку от коллектора;
  4. емкости объемом 500 – 1000л для горячей воды;
  5. теплового насоса или электрического тэна.

Оборудовав мощное отопление частного дома солнечными батареями, вы можете пользоваться горячей водой, а также оборудовать систему теплого пола. Следует особо отметить, что перед установкой системы обязательно нужно просчитать ее мощность.

Необходимо учесть количество проживающих, площадь жилья, а также расход потребляемой энергии. На бытовые приборы семья из трех человек расходует в среднем 200 – 500 кВт в месяц.

Плюс к этому количеству энергии необходима мощность для подогрева воды. Легче всего площадь будущей системы солнечного отопления рассчитывается из учета 1 м² площади батареи на одного человека.

Для системы обогрева «теплый пол» на каждые 10м 2 такого пола потребуется 1 м² солнечной батареи.

Если вы планируете,отопление загородного дома солнечными батареями, учитывайте:

  • угол ската крыши (не менее 30⁰);
  • сторону света (выбирается самая солнечнаясторона);
  • количество солнечных дней в году;
  • наличие рядом высоких деревьев, которые могут помешать работе системы.

Инсоляция рассчитывается, исходя из учета в 1000 кВт/ч на 1 м² за год. Полученная энергия в этом случае равняется энергии, как от использованных 100 л газа.

Некоторые мощные солнечные коллекторы для отопления дома могут обеспечить горячей водой среднюю семью, имея площадь чуть больше 4 м². Они дают энергию около 2000 кВт/ч в год.

Если у вас установлена система отопления на солнечных батареях, учитывайте, что низкая солнечная активность в зимнее время может подвести. Поэтому, рекомендуется не отказываться полностью от других видов отопления.

Самым эффективным можно считать комбинированный способ отопления. В этом случае вы сможете подстраховаться в любой момент, если батареям будет недостаточно света для выработки энергии.

Выбор и установка

Монтаж солнечных батарей

Если вы хотите долговечную и работоспособную отопительную систему, очень тщательно подойдите к ее выбору. Обязательно просчитайте необходимую мощность и, соответственно площадь системы.

Выберите место для ее установки, желательно все эти действия проделывать с помощью специалистов. Ведь солнечные батареи стоят недешево, а приобретаются надолго. К примеру, средний срок службы грамотно установленной системы – от 25 лет и выше. Окупятся они через 2-3 года, зато вы будете абсолютно независимы от коммунальных служб, частых отключений воды и электричества, как в случае с настенными электроконвекторами отопления .

Коллектор устанавливают на максимально освещенной солнцем территории. Угол отклонения от юга допустим в пределах 30⁰навостокилизапад. Возможны варианты установки коллектора на соседнем здании, если основное не подходит по многим показателям.

Накопитель допустимо разместить в подвале, если нет других вариантов. Его можно доставить в виде деталей, и собрать уже на месте установки. Нередко собирают систему из нескольких накопителей небольшого размера.

Обратите внимание!

Гелиосистема будет тем эффективнее, чем ниже температура отопления.

Панельное отопление в этом случае можно назвать оптимальным.

В этом случае удачным решением будет стеновое отопление в совокупности с надежным утеплением здания.

Если вы выбрали для себя отопление дома солнечными батареями, ваш выбор можно назвать разумным и удачным. Энергия солнца бесконечна и бесплатна. Немного вложений в оборудование, и гарантированная независимость от многих факторов вам надолго обеспечена.

загрузка...

Page 4

Так складывается ситуация, что цена на природный газ с каждым годом стремительно растет. А так как большинство котлов у потребителей работает именно на таком виде топлива, то это приводит к тому, что люди платят все больше и больше своих кровных денег. Хотя у другие энергоресурсы дорожают, но не с такими темпами.

Частный дом с солнечным коллектором

В последнее время появился вариант для экономии – гелиоотопление. Но в большинстве случаев люди переоценивают возможности таких установок, потому что они хороши лишь для экономии, а работать только самостоятельно они не могут. При этом такая установка предъявляет много требований к объекту проектирования и прочим составляющим системы отопления. С этими требованиями мы и ознакомимся в этой статье.

Объект установки и требования к нему

Как вы уже поняли из всего вышесказанного, гелиосистемы работают совместно с обычными источниками теплоты:

В результате такого симбиоза гелиосистема для отопления помогает сэкономить часть топлива благодаря энергии Солнца. Нужно отметить, что наибольшая эффективность такой системы в наших широтах в летний период, когда Солнце находится под оптимальным углом и максимальное время. Увидеть подробности этого явления вы можете на фото внизу.

Производительность по месяцам

Где:

  • Е – производительность плоского коллектора при площади пятнадцать квадратных метров;
  • D – тоже самое при площади пять квадратных метров;
  • С – нагрузка на ГВС;
  • В – нагрузка на отопление постройки нового образца;
  • А – тоже, но постройки старого образца.

Проанализировав эту картинку можно прийти к выводу, что отапливать лишь гелиосистемой можно, но крайне сложно. Главные трудности (соответствие дома требованиям) можно минимизировать за счет идеальной теплоизоляции и небольшой площади. В таком случае гелиосистемы могут взять на себя нагрузку порядка тридцати процентов. Помимо этого необходимо учитывать требования к характеристикам и параметрам самой системы обогрева.

Принцип работы

Требования к характеристикам и параметрам солнечных систем

В этом разделе мы рассмотрим основные требования к гелиосистеме:

  • Общих особенностях;
  • Площади гелиополя;
  • Угла наклона самих коллекторов;
  • Объёма емкостного водонагревателя.

Коллектор, установленный под углом тридцать градусов

Общие особенности

Если вести диалог о таких системах, то для поддержания ними обогрева нужно помнить, что:

  • гелиосистема для отопления не может заменить основной источник теплоты, а также уменьшить его мощность;
  • она не должна рассматриваться как основной компонент теплоснабжения. В последнем большую роль играет качество работы основного генератора теплоты. Применение солнечных коллекторов позволит только повысить эффективность всей системы обогрева, но никак не полностью её заменить;
  • Возможности поддержания отопительных систем без аккумулирования теплоты сильно ограничены;
  • В летние периоды, когда нет потребности в обогреве, такая гелиосистема будет простаивать, если к ней не подключить контур горячего водоснабжения.

Несколько последовательно установленных солнечных установок

Площадь

Инструкция для нахождения параметров в целях поддержания обогрева декларирует, что берется во внимание тепловая нагрузка в летние месяцы. Она в себя включает нагрузку на ГВС и нагрузки прочих потребителей, работающих от гелиосистемы, к примеру, поддержание заданной температуры в подвальных помещениях, чтобы предотвратить конденсационные процессы.

Для таких потребностей специалисты выполняют расчет коллектора на нужды ГВС, целью которого является нахождение площади. Полученный результат умножают на два или два с половиной и находят диапазон площади коллектора для нужд отопления. Более точные вычисления выполняют, учитывая строительные размеры и монтажные работы гелиополя.

Устройство коллектора

Существует также и альтернативный способ подсчета, который производится на основании площади постройки и не является объективным. Если проанализировать потребности в тепловой нагрузки в течение всего года то становиться очевидным тот факт, что площадь коллектора на квадратный метр находится в пределах 0,1-0,2. Это говорит о том, что площадь будет изменяться в два раза! Этот факт сильно усложняет возможность четкого определения площади.

Помимо этого недостатка есть еще один – потребности в горячей воде не берутся должным образом, потому что нет четкого соотношения между площадью помещения и расходом воды для нужд ГВС.

Водонагреватель емкостного типа

Важно! Если в вашем доме есть бассейн, который обладает подогревом, то температура в нем может поддерживаться за счет избытка теплоты в летние месяцы. Такое решение никак не повлияет на площадь самого коллектора.

Угол наклона

Если гелиосистема обладает возможностью выбора угла наклона, то необходимо установить её на угол шестьдесят градусов. Такой угол позволяет, если сравнивать с коллекторами ГВС, достигнуть большей производительности в переходные периоды, а в летние получить меньше излишков теплоты. Такие установки можно ставить на грунте или плоской крыше.

Если место для монтажа это горизонтальная крыша с наклоном порядка тридцати градусов, то плоские тип оборудования не подойдет, нужно устанавливать трубные коллекторы вакуумированного типа с горизонтальной установкой.

Движение жидкости в коллекторе

Емкостный водонагреватель и его объем

Для случаев, когда в летние месяцы наблюдается плохая туманная погода, устанавливают емкостные водонагреватели.

Идеальные объемы таких элементов относительно одного метра квадратного гелиополя:

  • Для плоских типов находятся в пределах пятидесяти — семидесяти литров;
  • Для вакуумированных в диапазоне семьдесят – восемьдесят литров.

Требования к конструкции

При проектировании теплоснабжающей системы есть два варианта получать энергию Солнца:

  • направить её в контур отопления (выполняет нагрев обратки отопления). В таких установках подогретая солнечной энергией вода выполняет работу, когда в баке температура воды больше чем в трубопроводе обратки. Если температура в подаче недостаточна, то вступает в работу основной источник теплоты;

Установка с нагревом воды в аккумуляторе

  • направить на нагрев бака аккумулятора. В таких установках вода в баке доводится до температуры равной подаче благодаря котлу отопления или солнечному коллектору. В таком случае отопительный контур подключается через этот бак.

Установка с нагревом обратки

Требования к основному генератору теплоты

В народе есть распространенное мнение, что старые котлы имеющие малый коэффициент КПД, нужно включать в работу так, чтобы они нагревали воду с запасом по температуре. Делается это для того чтобы уменьшить частоту включения горелок, именно из-за них уменьшается эффективность работы системы. Специалисты не рекомендуют применять старые котлы с гелиосистемами, а заменять их современными источниками теплоты. Видео с такими моделями вы можете увидеть в нашей галерее сайта.

Совет. Не стоит экономить деньги на расчетах и монтаже, потому что, выполняя эти работы своими руками, вы можете допустить критические ошибки. Это не тот компонент, на котором можно сэкономить.

В отличие от «допотопных» источников теплоты, новые модели вырабатывают количество теплоты, которое требуется на данный период времени, чтобы получить необходимую температуру теплоносителя. Если происходит нагрев водонагревателя за счет генератора теплоты, то ухудшается КПД системы. Помимо этого, увеличивается температура воды на входе в установку, а, следовательно, качество работы гелиосистемы уменьшается в разы.

Современные источник теплоты Viessmann

Именно по этой причине ведущие специалисты рекомендуют применять нагрев обратки отопления. К тому же эти специалисты советуют использовать конденсационные котлы, при их применении возрастает КПД всего механизма теплоснабжения.

Требования к приборам обогрева

Самым оптимальным решением при функционировании гелиосистемы является установка теплых полов. Сама установка выдает теплоноситель с температурой не более пятидесяти градусов, что вполне устраивает «теплый пол», так как он имеет температурный режим 40/30.

Прибор обогрева

Если же говорить о радиаторах отопления, то они эффективно работают в большем режиме – 90/70. Поэтому воду придется догревать в котле, после чего увеличиться температура теплоносителя на входе в коллектор (читайте также о том, как рассчитать отопление).

Важно.  Повышение температуры на входе в гелиосистему приводит к снижению её КПД. Это неоспоримый факт, который делает использование теплых полов более экономически выгодным. Большое значение также играет правильность гидравлического увязывания трубопроводов и батарей. Теплый пол

Итоги

Предлагаю совместно с вами подвести итоги этой статьи и выделить основные пункты, которые мы рассматривали:

  • Коллекторы хорошо подойдут для построек небольшой квадратуры и с хорошей изоляцией;
  • При правильном монтаже и расчете такая установка покрывает тридцать процентов нагрузки;
  • Обязательно применение традиционных котлов, предпочтительнее конденсационных;
  • Необходимая площадь установки для ГВС минимум в два раза больше чем для отопления;
  • Идеальный угол монтажа – шестьдесят градусов;
  • Объем емкостного водонагревателя должен быть в диапазоне пятидесяти – девяноста литров;
  • Эти гелиосистемы хорошо работают как с теплыми полами, так и с батареями.

загрузка...

Page 5

Приветствую, камрады! Как вы думаете, насколько выгоден солнечный коллектор для отопления? Я познакомлю вас с устройством и разновидностями коллекторов, а затем выполню несложный расчет эффективности солнечного отопления, который позволит дать ему однозначную оценку. Итак, в путь.

Вакуумные коллекторы отопления и солнечные батареи на крыше частного дома.

Что это такое

Солнечный коллектор — это несложное устройство, использующее видимый свет и инфракрасное излучение Солнца для нагрева рабочей среды. Принцип его работы основан на поглощении тепла поверхностью с низкой отражающей способностью.

От ближайшего собрата — фотоэлектрической солнечной батареи, коллектор отличает куда более высокая эффективность: если фотоэлектрические элементы преобразуют в электроэнергию не более 15% солнечной энергии, то коллекторы позволяют утилизировать до 80%.

Основная проблема, мешающая использовать солнечные коллекторы для отопления дома в качестве основного источника тепла — непостоянная тепловая мощность. Она связана:

  • С суточными циклами освещенности. Ночью по понятным причинам выработка тепла падает до нуля. Больше того: поддержание положительной температуры циркулирующей через коллектор воды требует дополнительных энергозатрат;
  • С погодой. При плотной облачности освещенность (и, соответственно, тепловая мощность прибора) снижается.

Солнечные коллекторы востребованы в областях страны с максимальной инсоляцией. На снимке — крыша коттеджа в Ялте.

Зимой , когда работает отопление, преобладает пасмурная погода. Кроме того, зимой выработка тепла коллектором падает примерно на четверить даже в ясные дни. Это происходит из-за изменения угла падения солнечных лучей, вызывающего зимнее похолодание.

Разновидности

В продаже можно встретить две разновидности приборов для утилизации солнечной энергии:

Изображение Разновидность прибора
Плоский имеет форму прямоугольной коробки с прозрачным защитным стеклом и зачерненной для максимального поглощения солнечной радиации подложкой.
Вакуумный выглядит как группа стеклянных колб, объединенных общим конденсатором.

Плоский

Плоские коллекторы конструктивно проще вакуумных, но несколько менее эффективны. Теплоноситель нагревается, проходя через трубки, закрепленные на теплопроводной металлической подложке — медном или алюминиевом листе.

Снизу подложка теплоизолирована, сверху — защищена прозрачным для солнечной радиации материалом (закаленным стеклом с низким содержанием металлов или поликарбонатом).

Устройство плоского солнечного коллектора.

Наиболее эффективен плоский коллектор с медными трубками, припаянными к формованной медной подложке. Коллектор с трубками из сшитого полиэтилена поглощает меньше тепла за счет их более низкой теплопроводности.

Ключевые характеристики плоских коллекторов выглядят так:

  • Максимальная температура нагрева теплоносителя — 200-210 °С;
  • Поглощение солнечного тепла — до 70%;
  • Падение эффективности в снежную погоду — минимально. Прозрачный лист, защищающий абсорбер (подложку с трубками), нагревается при работе, и снег быстро тает;

Плоский коллектор самоочищается при нагреве: снег быстро тает на поверхности защитного стекла.

  • Теплопотери — до 30% за счет непосредственного контакта нагретого в коллекторе воздуха с защитным стеклом;

Потери тепла плоским коллектором увеличиваются по мере падения уличной температуры. При -20 °С и ниже прибор полностью прекращает вырабатывать тепло.

  • Парусность — высокая, что может привести к проблемам с установкой в регионах с ветреными зимами;
  • Установка — под произвольным углом к горизонту. Положение прибора должно лишь обеспечить его максимальную освещенность в течение светового дня.

Коллектор можно установить на плоской или скатной кровле, а также смонтировать на раме во дворе дома.

Вакуумный

Вакуумный коллектор объединяет несколько трубок — термосов. Внутренняя колба каждой трубки покрыта высокоселективным (поглощающим максимальное количество тепла) покрытием, внешняя колба прозрачна. Благодаря вакууму между ними теплопотери за счет непосредственного контакта с воздухом минимальны — не более 5%.

Быстрый нагрев теплоносителя обеспечивается переносом тепла по принципу тепловой трубки. Теплоноситель испаряется в нижней части колбы и в виде пара поднимается вверх в конденсатор, где при возвращении в жидкое состояние отдает накопленное тепло, а потом самотеком опускается вниз.

Каждая колба вакуумного коллектора представляет собой тепловую трубку и обеспечивает быструю передачу тепла теплоносителю.

Чем вакуумный коллектор отличается от плоского в практическом плане?

  • Максимальная температура теплоносителя: до 300 °С;
  • Поглощение солнечного тепла: до 80%. Высокая эффективность обеспечивается максимальным поглощением тепла адсорбирующим слоем на внутренних стенках колб и вакуумом между стенками, исключающим перенос энергии за счет конвекции;
  • Падение эффективности в снег — есть, поскольку благодаря минимальным теплопотерям поверхность колб почти не нагревается;
  • Парусность: минимальна, поэтому приборы подходят для регионов с сильными ветрами;
  • Установка: под углом не меньше 15-20 градусов к горизонту. При меньших углах наклона колбы перестанут выполнять роль тепловых трубок: конденсирующийся теплоноситель перестанет самотеком возвращаться в их нижнюю часть.

Исследование образцов

Давайте ближе познакомимся с несколькими образцами коллекторов обоих типов.

ЯSolar

Плоский коллектор российского производства ЯSolar.

Параметр Значение
Материал абсорбера Медь
Площадь светопоглощающей поверхности 2 м2
Номинальная тепловая мощность 1,5 кВт при интенсивности освещения 900 Вт/м2 и уличной температуре 20 °С
Габаритные размеры 2065х1073х105 мм
Масса пустого коллектора 37 кг
Внутренний объем 1,4 л
Стекло Антибликовое, толщина 3,2 мм, светопрозрачность 92%
Толщина теплоизоляции 60 мм
Страна-производитель Россия
Цена 21700 рублей

СОКОЛ-ЭФФЕКТ-А

Солнечный коллектор Сокол-Эффект-А.

Параметр Значение
Номинальная тепловая мощность 1,5 кВт при интенсивности освещения 900 Вт/м2 и уличной температуре 20 °С
Размеры 1093х2008х76,7 мм
Внутренний объем 1,4 л
Масса пустого коллектора 32 кг
Стекло Антибликовое, толщина 3,2 мм
Площадь поглощающей поверхности 2,06 м2
Материал абсорбера Алюминий
Страна-производитель Россия
Цена 21900 рублей

KAIROS VT 15B ARISTON

Вакуумный итальянский коллектор KAIROS VT 15B ARISTON.

Параметр Значение
Количество трубок 15
Размеры 1910х1840 мм
Масса 51 кг
Площадь поглощающей поверхности 1,5 м2
Внутренний объем 4,6 л
Внешний диаметр вакуумных трубок 70 мм
Температура стагнации (прекращения нагрева) 206 °С
Рабочее давление 6 атмосфер
Цена 77965 рубля

Очумелые ручки

Трудно ли сделать своими руками коллектор для обогрева дома или для его обеспечения горячей водой?

Простейшая конструкция представляет собой уложенную в деревянную раму и накрытую полиэтиленом полиэтиленовую трубу для водоснабжения, уложенную спиралью. Сверху для уменьшения теплопотерь абсорбер укрывается полиэтиленовой пленкой.

Простейший коллектор из полиэтиленовой трубы.

Однако у такого импровизированного коллектора есть ряд недостатков:

  • Низкий КПД, поскольку теплообменник не контактирует с подложкой по всей ее площади, и много тепла бесполезно рассеивается;
  • Энергозависимость. Без циркуляционного насоса теплоноситель будет нагреваться вплоть до разрушения обладающих низкой температурой размягчения трубок;
  • Слабая защищенность от ветра и случайных механических повреждений.

Если вы хотите изготовить прибор, который можно длительное время использовать для отопления частного дома — вот пошаговая инструкция.

Изображение Этап работ
Свариваем каналы для теплоносителя с верхним и нижним коллекторами. В качестве материала лучше использовать профильную трубу размером от 20х20 мм: ее плоские кромки обеспечат тепловой контакт с подложкой абсорбера.

К коллекторам нужно приварить патрубки с резьбами размером 1/2-3/4 дюйма для выводя теплоносителя.

Привариваем к трубкам подложку — стальной лист толщиной 3 мм. Шаг между прихватками — не больше 20 см. Такой шаг исключит прогиб листа и нарушение его теплового контакта с трубками.
Собираем вокруг готового абсорбера деревянную раму. С обеих сторон между листом абсорбера и кромками рамы должны остаться зазоры, обеспечивающие укладку утеплителя и установку стекла. Не забудьте пропитать древесину антисептиком.
Сверлим в раме отверстия под патрубки для выводя теплоносителя.
Утепляем адсорбер с тыльной стороны минеральной ватой, затем зашиваем утепление фанерой, ОСП или досками.
Красим адсорбер черной кремнийорганической жаростойкой краской. Обычные краски для наружного применения (ПФ, НЦ и так далее) при высокой температуре быстро начнут шелушиться.

Затем проклеиваем края рамы резиновым оконным уплотнителем и закрываем обычным оконным стеклом толщиной 4 мм.

Если остекление собирается из нескольких листов, герметизируем стыки силиконовым герметиком.

Прижимаем стекло к раме алюминиевым или оцинкованным уголком, предварительно проклеив его фронтальную сторону оконным уплотнителем.

Схема подключения

Как подключить коллектор к системе отопления?

Схема отопления и приготовления горячей воды с помощью солнечного коллектора.

В качестве накопителя тепла используется теплоаккумулятор, или буферная емкость — большой теплоизолированный бак с водой.

Теплоаккумулятор накапливает энергию, которая затем используется для обогрева дома.

В системе отопления формируется два контура:

  1. Между коллектором и буферной емкостью;
  2. Между буферной емкостью и отопительными приборами.

Днем тепло гелиосистемы используется для нагрева теплоносителя в теплоаккумуляторе, ночью и в пасмурную погоду оно расходуется на поддержание постоянной температуры в доме. Для приготовления ГВС используется бойлер косвенного нагрева, в теплообменнике которого теплоноситель отдает тепло воде для хознужд.

По мере охлаждения воды в теплоаккумуляторе температура батарей будет снижаться. Поддерживать ее постоянной поможет узел смешения, состоящий из трехходового термостатического клапана и дополнительного циркуляционного насоса.

Схема узла смешения, обеспечивающая постоянную температуру теплоносителя на отоплении.

Оценка эффективности

А теперь давайте попробуем оценить, насколько выгодно и эффективно отопление солнечными коллекторами. В качестве примера я использую собственный дом. Его отапливаемая площадь равна 155 квадратным метрам, что с учетом севастопольского климата и качества утепления дает потребность в суммарной мощности системы отопления в 15 кВт. Энергопотребление за сутки составит 15х24=360 кВт·ч тепла.

Расчет площади коллекторов

С учетом сезонных колебаний инсоляции квадратный метр земной поверхности на широте Севастополя получает в среднем 5 киловатт-часов тепла в сутки. В холодное время года, во время отопительного сезона, инсоляция снижается примерно на четверть — до 4 кВт·ч/м2. С учетом реального КПД коллектора с квадратного метра его площади можно получить не более 4*0,8=3,2 киловатт-часа тепловой энергии в сутки.

Уровень инсоляции для разных областей России.

Стало быть, полная площадь коллекторов должна быть не менее 360/3,2=112,5 м2. При стоимости одного источника тепла площадью 2 квадрата в 20000 рублей (типичная цена недорогого плоского коллектора) расходы только на покупку коллекторов составят (112,5/2)х20000=1125000 рублей.

Дорого?

Не то слово.

Кроме того:

  • Расходы дополнительно увеличатся, поскольку тепло нужно будет накапливать. Теплоаккумулятор, узел смешения и разводка отопления будут отнюдь не бесплатными;
  • Система не будет энергонезависимой. Энергию будут круглосуточно расходовать циркуляционные насосы, а в сильные холода по ночам понадобится использование дополнительных источников энергии (ТЭНов, электрокотла, твердотопливного котла и т.д.), которые не позволят теплоносителю замерзнуть.

Примерно так должна выглядеть крыша дома с автономным солнечным отоплением.

Расчет периода окупаемости

Быть может, дорогостоящий солнечный коллектор для дома быстро окупится?

Давайте подсчитаем период окупаемости того же плоского коллектора площадью два квадрата, производящего 6,4 кВт·ч тепла в сутки. В качестве отправной точки возьмем источники самого дорогого (электрокотел) и самого дешевого (газовый котел) тепла.

Произведенный электрокотлом киловатт-час энергии обходится в ценах начала 2017 года примерно в 5 рублей. Ежесуточная экономия на электричестве при использовании одного плоского коллектора составит 6,4*5=32 рубля, период окупаемости — 20000/32=625 дней, или чуть меньше двух лет.

Электрокотел — источник самого дорогого тепла. Киловатт-час обходится более чем в 5 рублей.

Если основной источник тепла — газовый котел, то киловатт-час энергии будет обходиться уже в 70 копеек (0,7 рубля). Суточная экономия от одного коллектора будет равной 6,4*0,7=4,48 рубля, а период окупаемости вырастет до 20000/4,48=4464 дней, или 12 лет. С учетом среднего срока службы коллектора в 10-15 лет это означает «никогда».

Выводы

Вот какие выводы я сделал лично для себя:

  1. Отопление дома только от солнца обойдется непомерно дорого на фоне альтернатив. Тепловые насосы и их разновидность — инверторные кондиционеры — в качестве источника тепла выглядят куда интереснее;

Основной источник тепла в моем доме — инверторные кондиционеры. Они работают на обогрев при уличной температуре до -25 °С, чего вполне достаточно для Крыма.

Тепловой насос на каждый киловатт тепловой мощности перекачивает в дом до 5 киловатт тепла. Источником энергии для него служат низкопотенциальные источники с относительно низкой температурой — грунт, вода в незамерзающих водоемах и уличный воздух.

Тепловая мощность бытового теплового насоса на фото — 4100 ватт, потребляемая — 980.

  1. В качестве дополнительного источника тепла солнечный коллектор можно использовать только в том случае, если у вас нет магистрального газа. Он действительно несколько сократит ваши расходы на отопление, но не сделает его бесплатным.

Солнечные коллекторы вполне могут использоваться в качестве дополнительного источника тепла, уменьшая расходы на энергоносители.

Заключение

Надеюсь, что этот материал поможет уважаемому читателю избежать ошибок при проектировании отопления. Как обычно, дополнительную информацию вашему вниманию предложит видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!

загрузка...

otoplenie-gid.ru

Солнечный коллектор как альтернативное отопление дома

В настоящее время все большую популярность приобретает бытовое оборудование, работающее на возобновляемых источниках энергии. Солнечные коллекторы для отопления дома стали частью современной концепции «экодом», подразумевающей эффективное использование природных ресурсов и сведение к минимуму негативного влияния человека на окружающую среду. Устройство, работающее за счет аккумулирования лучистой энергии, отличается высокой степенью экологичности и надежности.

Оглавление:

Разновидности коллекторов

1. Вакуумный – основной функциональной единицей является колба, внутри которой располагаются 2 боросиликатные трубки разного диаметра. Их устанавливают друг на друга, запаивают, а в пространстве, образовавшемся между ними, создают вакуум. В середину конструкции монтируют тепловую трубку. Нагретый антифриз, поступая к теплообменнику, обеспечивает эффективную передачу энергии. Температура вакуумной трубки достигает 250 °C. Коэффициент поглощения воздушного коллектора для системы отопления составляет 90-95%. В зимнее время мощность можно увеличить путем установки специальных баков-аккумуляторов тепла. Срок службы – не менее 25 лет.

Технические характеристики солнечного коллектора с аккумулятором тепла для отопления дома позволяют использовать его для обогрева жилых домов, коттеджей, гостиниц, производственных помещений. К достоинствам относят возможность функционирования в пасмурные дни за счет поглощения вакуумными трубками инфракрасного излучения, проходящего через облака. Благодаря высокой теплоизоляции прибор способен работать при температуре окружающего воздуха до -30 °C. Солнечный коллектор как альтернативное отопление дома может применяться в регионах, где нередки сильные ветры и ураганы, так как он обладает низкой парусностью. К недостаткам можно отнести стоимость и сложность эксплуатации.

2. Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, который помещается в теплоизолированную остекленную панель. В среднем площадь поверхности, принимающей излучение, составляет 1,76 м2. КПД не превышает 75 %, а коэффициент поглощения – 95 %. Коллектор можно использовать как основной источник тепла только в регионах с мягким климатом или в межсезонье. Организовать автономный обогрев частного дома в зимний период не удастся вследствие высоких потерь энергии.

К достоинствам относят малую начальную стоимость, способность к самоочищению и хорошую производительность в летнее время года. Недостатками считаются сложность транспортировки и ремонта. Применение коллектора для автономного отопления актуально при ограниченном доступе к централизованному газоснабжению и перебоях в работе питающих электросетей. Подробнее о солнечных батареях в системе отопления дома.

Рекомендации по выбору

Перед приобретением вакуумного аппарата следует обратить внимание на стеклянную трубку: на ней не должно быть повреждений или дефектов. Важным аспектом при выборе является толщина теплоизолирующего слоя, покрывающего верхнюю часть. При покупке плоского аппарата следует обращать внимание на материал пластины — лучше отдать предпочтение меди, поскольку она имеет высокие показатели теплопроводности и устойчива к коррозии.

Солнечный коллектор может успешно поддерживать систему отопления в частных домах, однако приобретать устройство для обогрева больших промышленных помещений не рекомендуется.

Модельный ряд

  • Известным производителем инновационного климатического оборудования, функционирующего на возобновляемых источниках энергии, является немецкая компания Viessmann. Ярким представителем модельного ряда фирмы является Vitosol 100F, отличающийся высоким КПД, долговечностью и безопасностью в эксплуатации.
  • Коллектор для теплоснабжения дома из Китая Shentai-Solar SCM 20-58/1800 не уступает по техническим характеристикам своим европейским аналогам. Отличается наличием функции «запирания», позволяющей уменьшить потери лучистой энергии в ночные часы.
  • Аппараты плоской конфигурации, произведенные на российском предприятии АНДИ Групп, характеризуются простотой монтажа и износостойкостью.

Нюансы монтажа

Для организации правильной установки солнечного коллектора отопления своими руками потребуются минимальные навыки. Перед началом установки гелиосистемы, заранее позаботьтесь об утеплении дома. Коллектор следует ориентировать на юг. Тень от стоящих рядом деревьев и зданий не должна препятствовать попаданию солнечных лучей на его поверхность. Для обеспечения максимальной эффективности работы угол наклона должен быть равен географической широте местности. Плоские коллекторы можно устанавливать в любом положении.

Как сделать коллектор своими руками

Самодельные солнечные системы отопления пользуются большой популярностью, поскольку по своим эксплуатационным характеристикам они почти не уступают заводским. Изготовить гелиоустройство можно из подручных средств: змеевика от старого холодильника, реечного каркаса, резинового коврика, стекла, небольшой емкости и шланга ПВХ.

  1. На резиновый коврик укладывается лист фольги, на который помещается каркас и змеевик, промытый от остатков фреона.
  2. В рейках проделываются отверстия для вывода трубок змеевика. Для придания собранной конструкции жесткости к ней с обратной стороны прибиваются дополнительные бруски. Для уменьшения теплопотерь и повышения КПД все щели между реечным каркасом и фольгой заклеиваются скотчем. Сверху конструкция накрывается стеклом, которое фиксируется с помощью шурупов. Змеевик затем соединяется с накопительным баком посредством шланга ПВХ.
  3. Устанавливать собранный прибор лучше на крыше, поскольку там он может получить максимальное количество лучистой энергии.

Стоимость

Купить солнечный коллектор Viessmann можно по цене 51 400 рублей. Российский обогревательный прибор от фирмы АНДИ Групп обойдется гораздо дешевле – за него придется отдать 15 820. Доставка в пределах МКАД — 600. Цена солнечного воздушного коллектора Shentai-Solar SCM 20-58/1800 – 24 500 рублей.

Модель (страна-производитель)Цена, рубли
Azuro Shelter (Чехия)8 608
UNISOL NEO 2.1 (Франция)59 400
Meibes MVK 001 (Германия)123 000
ЯSolar (Россия)17 300
POWER15 1.72M2 (Франция)160 999

Отзывы пользователей

«Недавно приобрел загородный дом. Отремонтировав его, озаботился установкой системы для обогрева. Подробно ознакомившись с описанием коллектора, решил остановить свой выбор на солнечной сплит-системе, производства Китай. Установка заняла около 3 часов. Теперь в комнатах тепло даже в пасмурную погоду. Получилось достаточно экономно. Не пожалел, что установил».

Александр, Нижний Новгород.

«Несколько лет назад решил организовать отопление зимой солнечной энергией. Для этого приобрел вакуумный коллектор. Был приятно удивлен тем, что аппарат функционировал при очень низких температурах, например, в -30 °C. Привлекла меня и невысокая стоимость вакуумного коллектора для отопления частного дома – 16 000 рублей».

Алексей Шапошников, Санкт-Петербург.

«Недавно приобрел дом. Сделав ремонт, решил установить современное тепловое оборудование, работающее на возобновляемых источниках энергии. По отзывам многих знакомых солнечный коллектор для нагрева воды и отопления дома от фирмы Viessmann представляет собой качественное устройство, что я готов подтвердить собственным опытом. Устанавливал вместе с сыновьями. Использовал с апреля по сентябрь: отапливал комнаты. В зимнее время планирую применять в качестве дополнительного источника тепла».

Михаил, Краснодар.

«Получили в собственность большой загородный дом. Раньше в нем жили только летом, а мы решили обосноваться и зимой. Встал вопрос об организации обогрева. Прочитав обзор солнечной тепловой системы на основе вакуумного коллектора, выбрали его вследствие возможности функционирования при низких температурах. Используем прибор в качестве основного источника тепла уже не первый год».

Марина Исаева, Саратов.

termogurus.ru


Смотрите также