Солнечные коллекторы для отопления дома – максимум экономии. Солнечный коллектор для отопления

принцип работы и типы гелиосистем

Содержание статьи:

Каждый хоть раз в жизни пользовался летним душем. В жаркие солнечные дни вода в чёрной ёмкости наверху может оказаться очень горячей. Энергия впечатляющая, причём достаётся по нулевым тарифам. Смекалистые домовладельцы всерьёз задумываются о том, как более продуктивно использовать этот мощный источник тепла. Некоторым удаётся создать вполне рабочие самодельные гелиосистемы, однако сейчас не проблема приобрести фабричный солнечный коллектор для отопления дома и других целей. О том, насколько эффективны такие решения, и как они реализуются, поговорим далее.

Принцип работы солнечных коллекторов

Немного физики

Солнце – источник тепла. Лучи небесного светила (видимые и невидимые) переносят большое количество энергии, поэтому ультрафиолетовое и инфракрасное излучение ещё называют радиацией. Свет, попадающий на предметы, «впитывается» материалами, молекулы в них начинают двигаться быстрее, поверхности нагреваются. Это явление и применяют в системах отопления солнечными коллекторами.

Перспективы отопления гелиосистемами в течение года

Объекты по-разному воспринимают солнечное облучение. Они могут быть прозрачными для одного вида радиации, собирающими для другого, и наоборот. Некоторые материалы одновременно впитывают и отражают солнечные лучи. Негладкие матовые поверхности чёрного цвета улавливают энергию интенсивнее, чем светлые, блестящие и гладкие. Больше лучей – больше потенциального тепла.

Как гелиосистема «снимает» и использует солнечную энергию

В отличие от фотоэлектрических панелей (солнечных батарей), гелиосистема не вырабатывает электроэнергию. Солнечные коллекторы для отопления дома сами греют теплоноситель, без вспомогательных электрических приборов. Горячий теплоноситель попадает в специальную ёмкость, где через теплообменник передаёт тепло воде из системы отопления (получается своеобразный первичный замкнутый контур с независимой циркуляцией носителя). Накопительный бак, в свою очередь, интегрируют в отопительную систему с твердотопливным, дизельным или электрическим котлом в качестве основного теплогенератора.

Принципиальное устройство воздушного солнечного коллектора

Есть модели, в которых теплоносителем выступает воздух, прокачиваемый вентиляторами по системе каналов в заданные зоны. Они не так продуктивны, как водяные, но пригодятся для отопления технических помещений, теплиц, подготовки воздуха системы вентиляции или сушки сельхозпродукции. Главное достоинство – всесезонность (нет жидкостей – нет проблем с их замерзанием).

Важно! Отопление от солнечных коллекторов – не единственный вариант применения солнечной энергии в быту. Тепло, «произведённое» гелиосистемой, используют для запитки контура ГВС, подготовки воды в бассейнах и других нужд.

Виды солнечных коллекторов

По используемому теплоносителю:

• Водяные (в основном применяют антифриз).
• Воздушные.

Водяные системы в зависимости от способа использования теплоносителя разделяют на:

• Пассивные. По сути, это просто водонагревателями с баком, установленным на крыше или фасаде дома. Пассивные устройства в основном предназначены для получения горячей воды.
• Активные («сплит»). Посредством трубопроводов соединены с отдельно стоящим аккумулирующим баком, расположенным внутри здания, поэтому теряют меньше тепла и не боятся морозов. Для обеспечения циркуляции в систему устанавливают насосы. Чтобы активное отопление на солнечных коллекторах работало круглый год, накопитель доукомплектовывают ТЭНами для догрева.

Пассивный вакуумный моноблок для сезонного использования

Виды водяных коллекторов по принципу передачи тепла:

• Косвенного действия. Используют аккумулирующий бак, подключенный к контуру отопления или ГВС.
• Прямоточные («под давлением»). Посредством кранов и клапанов модуль подключают к водопроводу, то есть холодная вода выталкивает горячую, как в бытовом электрическом бойлере.

По типу конструкции водяные коллекторы бывают:

• Плоские – представляют собой коробчатую панель, дно покрыто теплоизоляционным материалом, чтобы не терять энергию через тыльную сторону. На этом слое по всей площади располагается пластина, которая поглощает солнечный свет и нагревается. В штампованных углублениях адсорбирующей пластины (под ней) проходят трубки с теплоносителем. Сверху панель покрыта защитным стеклом.
• Вакуумные – батареи из параллельных стеклянных труб, в которых циркулирует теплоноситель.

Начинка плоского солнечного коллектора

Устройство вакуумного солнечного коллектора для отопления

Рассмотрим функциональную нагрузку основных комплектующих вакуумного солнечного коллектора для отопления.

1. Вакуумная трубка – первичный теплообменник. Наружный слой выполнен из прочного прозрачного боросиликатного стекла. Внутри каждой колбы – адсорбер с многослойным покрытием, усиливающим поглощение солнечной энергии. Между стеклом и адсорбером воздух выкачан, вакуумная прослойка сохраняет тепло, создавая эффект термоса. В колбе установлены U-образные или Н-образные трубки с рабочей жидкостью.

2. Бак-аккумулятор выступает вторичным теплообменником. Через змеевик тепло передаётся теплоносителю из основного контура водяного отопления. В пасмурные дни данный элемент позволяет пользоваться накопленным теплом. У бака двойной корпус (внутренний кожух из нержавейки), пространство между стенками заполнено полиуретаном. Часто бак комплектуют нагревательными элементами для искусственного подогрева теплоносителя.

3. Контроллер предназначен для автоматизации работы коллектора. Он принимает показания датчиков и отдаёт команды: на подпитку системы, на включение ТЭНа или циркуляционного насоса.

4. Циркуляционный насос обеспечивает транспортировку теплоносителя между тепловой трубкой коллектора и выносным накопительным баком, благодаря чему на 20-25% повышается эффективность установки. Иногда для достижения автономности насосы снабжаются фотоэлектрической панелью, небольшое гидравлическое сопротивление позволяет использовать маломощные напорные устройства. Встречаются также конструкции с естественной циркуляцией.

Схема подключения гелиосистемы в частном доме

Элементы вакуумной трубки солнечного коллектора

5. Трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой (подающий и обратный) соединяют аккумулирующую ёмкость с коллектором.

Важно! Чтобы сократить теплопотери, трубы контура гелиосистемы обязательно утепляют рукавами из вспененного каучука с толщиной стенок от 20 мм.

6. Расширительный бак должен компенсировать расширение нагретого теплоносителя, поскольку контур солнечного коллектора замкнут. Обычно используют модели, рассчитанные на 6-10 атмосфер.

7. Опорные металлоконструкции позволяют выставить коллектор под необходимым углом к солнцу. Раму изготавливают из стали или алюминия, она должна выдерживать порывы ветра до 30 м/с.

Производительность отопления солнечными коллекторами

Ключевую роль играет характер инсоляции в конкретной местности, например, важным показателем может оказаться высота над уровнем моря. Пользователи из южных регионов, где более трёхсот солнечных дней в году, по достоинству оценят работу гелиосистемы. Больше всего тепла можно получить в ясную погоду, когда солнце в зените. Вечером и утром, а также в пасмурные дни производительность системы неизбежно падает. Чтобы «поймать» максимум лучей, нужно правильно установить коллектор: выдержать угол наклона, ориентировать модули на юг, устранить возможность затенения (высокие соседние здания, деревья).

Выбор оптимального угла установки коллектора в зависимости от времени года и направления

Важно! Для отопления при помощи гелиосистемы лучше отказаться от радиаторной разводки и отдать предпочтение системе тёплых полов, так как для их работы нужен теплоноситель с гораздо меньшей температурой.

Расчет солнечного коллектора для отопления основывается на киловаттах, которые нужно компенсировать, и реальных технических условиях. Пользователь может собрать систему из нескольких модулей, таким образом увеличив ее производительность. Для заводских изделий всегда указывается удельная полезная мощность (кВт/м2), но фактически она зависит от способа соединения коллекторов, от расхода теплоносителя и других нюансов. Чтобы капиталовложения не пропали даром, для расчётов и монтажа обратитесь к специалистам.

Видео: как работает солнечный коллектор

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:

teploguru.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:

1. Средства альтернативной энергетики
2. Расчет отопления на солнечных коллекторах
3. Типы солнечных коллекторов для отопления
4. Солнечные коллекторы для отопления зимой

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.

nashprorab.com

Солнечный коллектор для отопления: особенности устройства

Содержание:

1. Принцип работы коллекторов 2. Виды коллекторов 3. Как выбрать солнечный коллектор для нагрева воды

Сегодня солнечные тепловые коллекторы являются лучшими среди подобных устройств. Они специально приспособлены для отопления и позволяют увеличить КПД в несколько раз. К примеру, используя солнечную батарею для отопления дома, задействуется лишь около 15-18% полученной энергии, тогда как коллектор позволяется повысить этот коэффициент до 95%.

В нашей статье мы рассмотрим, по какому принципу работают солнечные коллекторы для нагрева воды, какие существуют виды коллекторов и как из этого многообразия выбрать один самый подходящий.

Принцип работы коллекторов

Если обобщить принцип работы, то можно выделить следующую последовательность действий: солнечная энергия захватывается фотоэлементами, концентрируется в определённых местах коллектора, после чего используется для повседневных нужд. В этом случае тепловой насос (детальнее: "Тепловой насос: принцип работы - особенности и виды") и солнечный коллектор имеют практически одинаковую схему поведения (прочитайте также: "Расчет насоса для отопления: основные правила").

Если же подробно рассмотреть процесс, то можно заметить, что вся работа базируется на 5 основных действиях:

1. Внутри панелей циркулирует жидкость-теплоноситель для солнечного коллектора, который аккумулирует в себе полученное тепло.
2. Вмонтированный теплообменник забирает энергию из теплоносителя в аккумулирующий бак.
3. Вода хранится в баке до тех пор, когда понадобится использование. Именно поэтому так важна качественная теплоизоляция окружающего пространства.
4. Насос доставляет новую порцию холодной воды, которая затем опять нагревается и используется.
5. Для страховки может использоваться вмонтированный электронагреватель для отопления, который при продолжительном отсутствии солнечной энергии самостоятельно нагревает воду за счёт электроэнергии.

Виды коллекторов

Расчёт солнечных коллекторов для отопления происходит исходя из конкретного их вида, поэтому очень важно правильно выбрать тип используемого устройства. Существует три основных типа коллекторов: плоские, вакуумные и воздушные. Подробно рассмотрев каждый из них, вы наверняка сможете произвести точный расчёт солнечного коллектора для отопления. Также это поможет подобрать солнечный нагреватель воды подходящего типа.

Именно принцип работы плоского коллектора больше всего похож на описанный нами выше. Этот коллектор состоит из плоской коробки, покрытой защитным стеклом, и внутри которой в медных трубках циркулирует пропилен-гликоль, передающий тепло в бак.

Вакуумный солнечный коллектор для отопления вместо плоского листа составлен из больших трубок с полостью и несколькими меньшими трубками внутри. В этих небольших трубках находится вещество, аккумулирующее тепловую энергию. Затем этот своеобразный аккумулятор передают энергию теплоносителю, после чего всё идёт по стандартному принципу работы. В качестве теплоизолятора внутри больших трубок выступает вакуум, откуда и пошло название этого типа.

Воздушный солнечный коллектор для отопления используется реже остальных, так как его КПД значительно ниже. Причина этого кроется в том, что в роли теплоносителя выступает воздух, а он хуже переносит тепло, чем жидкости. С другой стороны, на его перенос тратится гораздо меньше энергии. В некоторых случаях этот процесс протекает естественным образом, что не только экономит электричество, но и уменьшает количество производимого шума.

Как сделать солнечный коллектор своими руками, смотрите на видео:

Как выбрать солнечный коллектор для нагрева воды

Как и в других случаях, нельзя дать однозначный ответ на все случаи жизни. Но вы сможете и сами определить подходящий вариант, ознакомившись с нашими советами. Будьте внимательны, чтобы не ошибиться на этом важном этапе. Плоский солнечный тепловой коллектор считается самым надёжным и прочным. В основном это объясняется простотой конструкции. Вакуумные коллекторы более уязвимы к внешним воздействиям и случайным ударам.

Хотя воздушные солнечные коллекторы для горячей воды далеко не самые эффективные, именно они могут спасти ситуацию в холодное время года. Так как в них не содержится жидкостей, в трубках априори ничего не может замёрзнуть. Именно поэтому воздушный солнечный коллектор для отопления зимой подойдёт лучше любого другого.

В случае повреждения плоского коллектора, что случается довольно редко, будет необходимо заменить всю конструкцию, тогда как для восстановления работоспособности вакуумного достаточно заменить пострадавшие трубки на новые. Но делать это придётся немного чаще, так что запаситесь трубками и терпением.

Плоские коллекторы наиболее эффективны для нагревания воды на 25-30 градусов выше температуры окружающей среды, тогда как вакуумные могут повышать температуру на несколько десятков градусов по Цельсию независимо от времени года.

Вакуумные коллекторы эффективны в пасмурное время и зимой, так как их КПД в этот период выше, чем у других видов. С другой стороны, их срок службы меньше стандартного для всех коллекторов — при активном использовании вакуумные коллекторы навряд ли смогут прослужить дольше 15 лет. Интересно, что чем толще и длиннее у них трубки, тем больше тепла они смогут выделить, и наоборот. Нормальной считается длина 1-2 м и диаметр 5,8 см.

Малые трубки вакуумных коллекторов могут быть разными. Раньше часто применялись обычные медные, но сейчас наиболее популярны и эффективны U-образные. С одной стороны подаётся холодная жидкость, которая после прохождения через трубку становится теплее.

Стоит учесть, что в этой сфере, как и в любой другой, очень важна помощь квалифицированных специалистов. Но так как их наём стоит дорого, гораздо выгоднее собрать солнечный коллектор для отопления своими руками. Обычно в комплекте с техникой прилагается подробная инструкция по сборке, благодаря которой не останется ни одного непонятного момента в этом процессе. Если внимательно следовать указанному порядку действий, то вы поймёте, насколько легко самому собрать коллектор. Впоследствии вы будете приобретать опыт, и следующие элементы дадутся легче. Поэтому во многих случаях есть смысл в конце работы заново собрать первый элемент, применив полученные навыки.

Итак, мы смогли увидеть, что солнечные коллекторы могут стать огромной помощью в хозяйстве, экономя много электроэнергии и других ресурсов, используемых для отопления. Также их можно использовать не только для традиционного отопления дома, но и в других случаях. К примеру, на обогрев бассейна солнечные коллекторы могут тратить только часть основной энергии, но это будет огромной помощью, особенно в прохладное время года. Пробуйте, экспериментируйте, и у вас всё получится!

teplospec.com

воздушные, вакуумные, видео-инструкция по монтажу своими руками, фото и цена

Человек всегда старался по максимуму использовать возобновляемые источники энергии. На реках строятся плотины, используется энергия ветра, а в солнечных регионах и солнечный свет может стать неплохим источником энергии. Многих привлекает то, что такая энергия практически бесплатна – потратиться придется только на установку соответствующего оборудования и периодическое техобслуживание.

Дом с солнечными коллекторами

Виды солнечных коллекторов

Достоверно известно, что за день Земля в среднем получает столько же солнечной энергии, сколько все человечество потратит в лучшем случае за год. К сожалению, большая часть этой энергии уходит впустую. Использование коллекторов позволяет перенаправить хотя бы часть абсолютно бесплатной энергии на свои нужды.

Таблица позволит представить объем солнечной энергии, который получает Земля

Такие устройства могут использоваться, например, для простого подогрева воды в бассейне на улице, но и отопление дома солнечными коллекторами становится все более реальным.

Обратите внимание! На 100 % обеспечить потребность дома в тепле коллекторы пока не в состоянии, особенно если дом находится в суровых климатических условиях. Поэтому они чаще всего используются в связке с более привычными отопительными системами.

Перед тем как думать о коллекторной системе отопления не лишним будет ознакомиться с их основными видами.

Выделяют:

• вакуумные коллекторы на тепловых трубках – считаются самыми совершенными представителями этого класса устройств. В конструкции используются полые герметичные трубки с залитой внутрь легкокипящей жидкостью. При нагревании солнечным светом жидкость вскипает, испаряется и переносится в верхнюю часть трубки, где отдает тепло теплоносителю. При этом газ вновь переходит в состояние жидкости и стекает вниз, цикл повторяется;

Схема работы теплотрубки

Обратите внимание! Вакуумный коллектор на теплотрубках стоит немало, но это того стоит. Помимо высокой эффективности он отличается еще и устойчивостью к повреждениям, дело в том, что трубки работают независимо друг от друга и если произойдет разгерметизация одной из них, то остальные все равно будут работать.

Устройство вакуумной трубки

• плоский коллектор – асборбер (поглощающий элемент) в этом случае выглядит как пластина, соответственно, от размеров пластины зависит и мощность устройства. Светопоглощающий элемент передает накопленную энергию теплоносителю. Самым эффективным режимом работы считается тот, при котором теплоноситель нужно нагреть до температура на 20-40ᵒС больше, чем температура снаружи.

Устройство плоского солнечного коллектора

Отопление на солнечных коллекторах будет более эффективным в случае использования вакуумных моделей. Дело в том, что конструкция трубок позволяет направить солнечные лучи под углом 90ᵒ к внутренней трубке даже в утренние и вечерние часы. Плоские коллекторы в это время работают в разы менее эффективно.

Единственным минусом вакуумных устройств можно считать стоимость. В таком случае разовые затраты на монтаж отопительной системы будут выше, с другой стороны, ремонт плоских коллекторов обойдется намного дороже, ведь менять придется всю пластину целиком, а не отдельную трубку.

Отдельно стоит упомянуть об устройствах, в которых в качестве теплоносителя используется воздух. Воздушный солнечный коллектор для отопления больших площадей не подойдет, ведь у воздуха по сравнению с водой плохая теплопроводность.

Максимум на что такие коллекторы способны – создать комфорт в небольшом помещении, например, небольшой мастерской. В таком случае вентиляторы подают подогретый воздух в помещение и нет нужды тратиться на монтаж традиционной отопительной системы.

Схема работы воздушного коллектора

Использование солнечного коллектора для отопления дома

Несмотря на различия в конструкции все коллекторы используются для одной и той же цели. Принцип работы у отопительных систем, использующих энергию Солнца также не сильно отличается – солнечная энергия передается теплоносителю (чаще всего используется вода) и подогретая жидкость подается дальше, в отопительный контур.

Принцип действия отопительной системы с использованием солнечных коллекторов

Отопление солнечными коллекторами может быть, как с естественной, так и с принудительной циркуляцией. В первом случае теплоноситель движется за счет разницы температур в подающем и отводящем трубопроводе, во втором – циркуляционный насос решает все вопросы с движением воды по контуру.

Обратите внимание! Система с естественной циркуляцией абсолютно независима от электропитания. Это может стать решающим фактором для загородных домов в труднодоступной местности.

Один из вариантов отопительной системы с использованием солнечной энергии

Для систем с естественной циркуляцией характерны такие особенности:

• накопительный бак устанавливается обязательно выше уровня самого коллектора;
• верхний вывод теплообменника – точка подключения подающей трубы, нижний – обратка;
• помимо слабой циркуляции отметить можно и то, что в таком случае велик риск возникновения воздушных пробок.

Если с питанием нет проблем, то солнечный коллектор для отопления своими руками можно использовать в системе с принудительной циркуляцией. Работа такой системы отличается тем, что по достижении определенной температуры теплоносителя она просто отключается.

Для этого в местах где к теплообменнику подключаются подающий трубопровод и обратка обязательно устанавливаются датчики для контроля температуры воды. Вне зависимости от того, используются вакуумные солнечные коллекторы для отопления или обычные плоские модели, такая система неспособна обогреть жилище, поэтому рекомендуется ее использовать как дополнение к, например, газовому или электрическому обогреву.

Рекомендуется дополнительный источник тепла, чтобы не зависеть от погодных условий

Самодельный коллектор

Строго говоря, даже выкрашенная в черный цвет бочка с водой может считаться простейшим коллектором, ведь она преобразовывает солнечную энергию в тепловую и передает ее теплоносителю. Понятно, что в этом случае КПД будет минимальным и такое решение подойдет разве что для душа на дачном участке.

Тем не менее, любому по силам самостоятельно изготовить коллектор, который можно использовать для обогрева жилья и подачи горячей воды. Особых навыков не потребуется, разве что умение работы со сварочным аппаратом.

Солнечный коллектор своими руками для отопления будет состоять из таких элементов как:

• теплоизолированный короб, в нем разместится радиатор;
• аквакамера – понадобится для создания давления в системе;
• бак для воды – накопитель;
• трубы.

Система собирается в такой последовательности:

• сперва изготавливается короб, для него подойдут обычные доски, а дно можно усилить несколькими брусьями. Щели теплоизолируются любым доступным способом. На дне ящика должен находиться металлический лист черного цвета, на него ставится радиатор (также окрашенный в черный цвет), все это накрывается прозрачным куском стекла и размещается на крыше;

Основа – обычный деревянный ящик

• на чердаке размещается накопительный бак и аквакамера, которая располагается примерно на 1 метр выше бака;
• затем система соединяется трубами.

В этом примере использованы пластиковые трубы, но для большей долговечности лучше все-таки остановиться на металлическом трубопроводе

Во время работы подогретая вода в радиаторе поднимается вверх и по трубам поступает в бак, вытесняя холодную. Холодная вода наоборот – попадает в радиатор.

Обратите внимание! Аквакамера выполняет еще одну функцию – не дает смешиваться теплой и холодной воде.

Такой солнечный коллектор зимой для отопления вряд ли может использоваться. Это скорее неплохой способ существенно снизить затраты на оплату горячей воды, при желании он может использоваться для того, чтобы немного разгрузить основную отопительную систему.

Подведение итогов

Солнечные коллекторы – попытка человека использовать возобновляемый источник энергии в повседневной жизни. Такие решения пока что не способны обеспечить на 100%, например, обогрев жилья, но могут использоваться для снижения расходов на отопление примерно на 40-60%. Учитывая то, что тепловая энергия абсолютно бесплатна, неудивительно, что солнечные коллекторы пользуются популярностью (см.также статью «Ремонт вентиляции: некоторые особенности и рекомендации мастеров»).

На видео показана работа самодельного коллектора.

gidroguru.com

Солнечные коллекторы для отопления дома: устройство, схема и виды

Современная концепция «энергоэффективного» или «экодома» предполагает установку оборудования, позволяющего использовать нетрадиционные, т.н. возобновляемые источники энергии. Вы уже догадались, что речь идет о солнечных батареях, которые еще совсем недавно казались чем-то диковинным. Эффективность использования возобновляемых источников энергии признана во многих странах Европы, сейчас она активно пополняет ряды своих поклонников в России.

Популярность системы во многом обязана постоянному совершенствованию гелиосистем и существенному их удешевлению. Цена на солнечные коллекторы, применяемые для отопления жилища, сегодня соизмерима со стоимостью привычных для нас отопительных систем. Привлекательным моментом является возможность получать экономию на протяжении всего периода эксплуатации.

Наиболее интенсивно возобновляемые источники питания используются в Китае, количество гелиосистем, которые вводятся в эксплуатацию, достигает 78% от мирового объема, тогда как на европейские страны приходится всего 9%. Китай также является крупным производителем солнечных коллекторов, причем неплохого качества и по приемлемым ценам.

Рациональность использования в средней полосе России

Если в европейских странах, расположенных на юге, отопление дома солнечными коллекторами — дело привычное, то до недавнего времени эффективность использования этих устройств России (в связи с неблагоприятными погодными условиями и географическим расположением), ставилась под сомнение.

Но проведенные в РАН расчеты доказывают обратное. В средней полосе России мощность солнечного потока, излучаемого Солнцем, составляет от 100 до 250 Вт на квадратный метр площади. Максимальное значение равняется 1000 Вт, при условии ясного неба, в полдень.

Эти расчеты дают возможность предположить, что при установке солнечного коллектора площадью 2 м.кв вода в баке емкостью 100л будет ежедневно прогреваться до температуры не ниже, чем 37° (вероятность 50-90%), до температуры 45° (вероятность 30-70%), до 55° (вероятность 30-60). Более высокие значения показателя вероятности относятся к более солнечным весенним и летним месяцам.

Сегодня деятельность конструкторов, работающих над совершенствованием гелиосистем, направлена на максимальную их эффективность и снижение себестоимости. На сегодняшний день наиболее эффективными и простыми по конструкции считаются плоские солнечные коллекторы для отопления дома.

В теплое время года такое устройство позволит пользоваться горячей водой всем обитателям дома, в зимний период — позволит экономить до 50% энергии, затрачиваемой на обогрев дома. При установке солнечных коллекторов площадью в 30 м.кв хозяева получат возможность экономить до 7,7 тонн угля ежегодно. Привлекательным моментом является экологичность системы — при своей работе она не выделяет в атмосферу никаких вредных продуктов.

Устройство

Центральной частью установки для подогрева воды, является солнечный коллектор. Площадь солнечных коллекторов может быть разная, но наиболее часто встречаются устройства площадью от 2 до 8 метров квадратных. В состав системы также входит аккумулятор. Под воздействием солнечного тепла происходит нагрев теплоносителя, затем тепловая энергия через теплообменник, расположенный в баке аккумулятора передается к воде.

Естественная конвекция, которая наблюдается в первом контуре, позволяет обходиться без принудительной циркуляции воды. Такой вариант приемлем для небольших частных домов, бак-аккумулятор при монтаже системы располагают выше коллектора.

Схема работы солнечного коллектора

При обустройстве более крупных гелиосистем используются циркуляционные насосы. Такой коллектор можно использовать как для нагрева воды, так и для отопления. В бак-аккумулятор встраивают дублирующее устройство, к примеру, автоматически включающийся электронагреватель. При охлаждении воды до температуры ниже заданной, что может быть в случае продолжительной непогоды или слабой освещенности, электронагреватель автоматически включается и доводит воду до требуемой температуры.

Виды

Изо всех видов выпускаемых промышленностью солнечных коллекторов наибольшее распространение получили коллекторы с вакуумными трубками и плоские. Плоские коллекторы представляют собой элемент, способный поглощать излучение солнца, имеющий прозрачное покрытие и термоизолирующий слой. Привлекательной является низкая цена устройства и отличная эффективность в летний период. Из недостатков следует отметить сложный монтаж, невысокую эффективность в холодное время года, большие потери тепла.

Работа вакуумных солнечных коллекторов для отопления дома построена по принципу термоса. Попадающее на прозрачную внешнюю стенку вакуумной трубки излучение не находит препятствий и проходит к внутренней трубке. Вакуумная прослойка между трубками сохраняет около 95% поступающей в нее энергии. Нижняя часть внутренней трубки заполнена жидкостью, которая при нагревании образует пар, который поднимается вверх и, конденсируясь, передает свое тепло коллектору.

Из преимуществ коллекторов этого типа можно отметить высокий КПД как в летнее, так и в зимнее время, даже в условиях сильного (до-30″) мороза и плохой освещенности. Основные недостатки — высокая стоимость, сложности при монтаже, проблемы с очисткой от снега.

udobnovdome.ru

Солнечные коллекторы для отопления | Блог SolarSoul

В Европейских странах солнечные коллекторы для отопления используют в 50% от общего количества установленных гелиосистем. Однако следует понимать, что гелиосистемы используют лишь для поддержки отопления и экономии основного энергоресурса, поскольку теплопотребление значительно превышает выработку энергии солнечными коллекторами в отопительный период в нашей климатической зоне.

Основными предпосылками для использования гелиосистемы для отопления являются:

• Развитие технологий энергоэффективного строительства. Благодаря этому снижается тепловая нагрузка здания и вклад солнечной энергии может быть более ощутим.
• Постоянно растущие тарифы на традиционные энергоносители.
• Всё большая доступность и популярность солнечных систем. По сравнению с предыдущими годами установка гелиосистем становится всё более рентабельна.
• Экологическая ответственность. Всё больше людей задумываются об сокращении вредных выбросов при использовании ископаемых видов топлива.
• Появление новых технологий. Множество компаний предлагают решения благодаря которым можно оптимизировать первоначальные затраты и увеличить срок службы гелиосистем.

Наиболее распространенным является использование гелиосистем с суточной аккумулированием тепловой энергии. Недостатком солнечных систем для поддержки отопления с суточным аккумулированием теплоты являются невозможность использовать излишки теплоты в летнее время. Выходом из данной ситуации может быть использование сезонного аккумулирования. Однако такую систему крайне сложно реализовать на практике из-за необходимости установки огромных накопительных емкостей (объемом от 10 м³). Как правило, такие емкости закапывают под землю или строят специальный резервуар из бетона.

Пример: солнечные коллекторы для отопления дома 200 м² в г. Киев

Рассмотрим пример, когда солнечные коллекторы для отопления устанавливаются в доме с отапливаемой площадью 200 м². Система распределения энергии: радиаторы и теплые полы. Все расчеты горячего водоснабжения проводятся с учетом потребностью 200 литров воды с температурой 55 °С в сутки.

Количество затраченного тепла сильно зависит от качества утепления дома. К примеру для энергопассивного дома необходимо затратить всего 30 кВтч на один метр квадратный площади за отопительный сезон. А для неутепленного дома может понадобиться более 250 кВтч тепла на один метр квадратный площади дома за сезон.

Удельные тепловые потери здания

Предположим, что дом построен по современным технологиям и отвечает требованиям по энергосбережению. Средние затраты энергии на отопление — 100 кВтч/ м². Соответственно в среднем за сезон для системы отопления дома понадобится приблизительно =  200 м² * 100 кВтч/ м² = 20 000 кВтч тепла.

Для расчетов были выбраны плоские солнечные коллекторы фирмы Vaillant auroTHERM VFK 145V со следующими параметрами:

•  Площадь абсорбера – 2,35 м²;
•  Оптический КПД – 0,79;
•  Коэффициент тепловых потерь К₁ — 2,41 Вт/м²К;
•  Коэффициент тепловых потерь К₂ — 0,049 Вт/м²К.

Внешний вид солнечных коллекторов

Рассмотрим три варианта гелиосистем. В первом варианте установлено 5 солнечных коллекторов  с общей площадью абсорбера 11,75 м², во втором 10 коллекторов (23,5 м²) и 15 панелей с площадью 35,25 м².

Расчеты приведены для г. Киев с учетом усредненной базы данных солнечного излучения и окружающей температуры.

График выработки тепловой энергии солнечными коллекторами на отопление

Как видно из графиков максимальная выработка солнечной энергии гелиосистемой приходится в летний период  года. Энергия, выработанная солнечной системой, лишь частично покрывает отопительную нагрузку и практически полностью покрывает нагрузку по горячему водоснабжению.

В большей мере максимальная экономия приходится на межсезонье и незначительна в зимние месяцы года. Чем больше площадь гелиосистемы, тем больше значение экономии энергоресурсов.

Диаграмма покрытия отопительной нагрузки за счет солнечных коллекторов

В каждом из вариантов солнечные коллекторы для отопления вырабатывают различное количество тепловой энергии в процентном соотношении относительно общей потребности в тепле. Основной задачей проектирования таких солнечных систем является подбор оптимального значения замещения основного источника энергии.  Для этого необходимо сопоставить затраты на установку гелиосистемы и ожидаемый эффект. В некоторых случаях даже экономия в 10% может быть выгодной например для того чтобы сократить потребления газа и перейти в более низкую тарифную сетку.

Варианты реализации гелиосистемы для поддержки отопления

Для реализации солнечных систем с частичным покрытием отопительной нагрузки необходимо использовать комбинированные баки аккумуляторы. Или отдельные баки, которые бы могли максимально накопить солнечную энергию за время работы гелиосистемы в течении дня.

Варианты схем реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии

Объем таких емкостей рассчитывается исходя из количества солнечных коллекторов, и ни в коем случае не определяется от объема теплоносителя в отопительной системе. В среднем это значение равно 75 л на один метр квадратный площади абсорбера солнечных коллекторов.

Следует так же отметить, что для максимального эффекта применения солнечных коллекторов для отопления, необходимо использовать теплые полы, так как они являются низкотемперурной системой отопления. Чем ниже рабочая температура гелиосистемы, тем выше КПД системы.

КПД гелиосистемы в зависмости от типа системы отопления

Оптимальный рабочий диапазон для поддержки отопления составляет 30–40 °C (соответствует температурному графику теплых полов).

Поделиться "Солнечные коллекторы для отопления помещений"

Рекомендуемые статьи

solarsoul.net

---

• 
  Угловая струбцина для сварки
• 
  Как выбрать заклепочник ручной
• 
  Металлизированные отверстия в домашних условиях
• 
  Лента для ремонта глушителя
• 
  Аренда дизель генераторов
• 
  Струбцина угловая для сварки
• 
  Заклепочник ручной как выбрать
• 
  Ремонт рамы грузовых автомобилей
• 
  Упс для компьютера
• 
  Средство для удаления ржавчины
• 
  Вд 306