Отопление дома при помощи солнечного коллектора — плюсы и минусы. Вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой
Отопление дома солнечными вакуумными коллекторами зимой: плюсы, минусы, нюансы
Отопление дома солнечными вакуумными коллекторами – самый экономный вариант из возможных. За свет солнца вам не придется платить. Можно будет почти полностью отказаться от газа и полностью – от твердого топлива.
В этой статье мы рассмотрим, как реализовать обогрев дома вакуумными коллекторами и насколько это практично. Вы узнаете, с какими проблемами можете столкнуться и как их решить.
Содержание статьи
Преимущества обогрева дома вакуумными коллекторами
- Потребление электроэнергии минимально, так как она затрачивается только на прокачку теплоносителя;
- Вакуумные трубки не теряют своей эффективности и в принципе, могут служить вечно;
- Солнечный вакуумный коллектор не нуждается в техническом обслуживании;
- Вакуумные трубки способны улавливать рассеянный свет, что делает их эффективными в пасмурную погоду;
- Вакуумные коллекторы имеют более плавный котовой график эффективности, чем плоские солнечные коллекторы.
Особенности отопления солнечными вакуумными коллекторами
Обогрев дома с помощью солнечной энергии имеет два нюанса, которые придется решить. Давайте рассмотрим их.
Недостаток тепла
Солнце не светит ночью и это значит, что система отопления будет остывать в темное время суток. Даже если дом хорошо утеплен, утром в нем будет довольно холодно. Есть два варианта решения вопроса – дополнительный источник (котел, тепловой насос, конвекторы) тепла или накопитель.
Выбор накопителя зависит от типа теплоносителя. Если в системе циркулирует вода, придется обустроить большой резервуар, если пропиленгликоль или аналогичная жидкость – объем резервуара может быть меньше, но температура теплоносителя должна быть выше.
Избыток тепла
В теплое время года солнечный вакуумный коллектор может производить в 6-8 больше тепла, чем зимой. Избавляться от такой энергии хлопотно, проще отключить часть трубок. Для этого нужно будет слить из системы теплоноситель, отсоединить ненужные части от магистрали, оставив только те, которые нужны для ГВС (горячего водоснабжения). Процедура несложная, но хлопотная.
Теплопотери дома
Обязательно нужно учитывать уровень теплопотерь дома. Чтобы правильно рассчитать отопление солнечными вакуумными трубками, нужно знать, сколько кВт тепла понадобится. Для этого есть специальные программы-калькуляторы: http://dokadoma.com/calc/teplo или http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_teplopoter_online.
К полученным данным необходимо добавить расход горячей воды, который часто не принимают во внимание.
Также стоит учитывать климат региона, где находится дом и уровень инсоляции, поэтому для каждого региона нужно делать свой расчет.
На графике показана зависимость теплопотерь от уровня утепления дома. Цифры под графиком — расчетные теплопотери за отопительный сезон.
Усредненный уровень инсоляции по СНГ в зависимости от месяца.
Сравнительный график производительности вакуумных и плоских коллекторов.
Как использовать энергию солнца?
Есть два варианта использования вакуумных солнечных коллекторов – как основной источник тепла и как вспомогательный. Давайте их рассмотрим подробнее.
Основное отопление солнечными коллекторами
Если вы хотите полностью отказаться от других источников тепла, кроме вакуумного коллектора, придется раскошелиться. В таком случае нужно будет установить максимальное количество блоков с трубками, чтобы в холодное время года не испытывать проблем.
Такой сборки вакуумных солнечных коллекторов достаточно чтобы обеспечить основное отопление небольшого дома.
При этом стоит учитывать, что чем ниже температура на улице и выше в доме, тем быстрее тепловая энергия покидает помещение. Например, если разница температур на улице и внутри дома составляет 25 градусов и дом охлаждается на 1 градус за час, то при разнице в 40 градусов он охладится на 2 градуса за час.
Упростить задачу поможет качественное утепление – установка двух- или трехкамерных стеклопакетов, утепление дверей, устранение мостов холода и т.д. практика показывает, что хорошо утепленный дом требует в 8-10 раз меньше тепла для обогрева, чем здание со средним уровнем утепления.
Вспомогательное отопление вакуумными коллекторами
Наиболее удобный вариант – использовать вакуумные коллекторы в комплексе с другим источником тепла. Наиболее выгодный вариант – установка теплового насоса, желательно грунтового или водяного (у них больший КПД). Также можно поставить газовый или твердотопливный котел.
Этот вакуумный коллектор обеспечивает ГВС, а излишки тепла отдает на отопление дома.
При такой реализации обогрева дома солнечный коллектор будет нагревать воду или теплоноситель, который дальше будет подогреваться другим источником тепла. Вакуумный коллектор должен стоять первым в магистрали – так можно будет получить и использовать максимум энергии солнца.
Основную роль коллектор играть не будет, поэтому при выборе дополнительного источника тепла нужно учесть расходную часть – стоимость электричества, газа, угля и т.д. И только после этого принимать решение об установке того или иного оборудования.
Также солнечные коллекторы целесообразно использовать для подогрева воды в бассейне или поддержания минимальной температуры, когда он не используется.
На каком варианте остановиться?
Если вы готовы один раз вложить средства и забыть о затратах на обогрев дома, имеет смысл сделать отопление солнечными вакуумными коллекторами как основное. Если вы стеснены в финансах – выгоднее использовать его как вспомогательное.
Существуют разные виды солнечных коллекторов с разными типами трубок, разной теплопроводностью и уровнем утепления. Выбирать свой вариант нужно в зависимости от нужд, климата региона, условий использования.
Cтоит таким образом реализовать систему, чтобы можно было подключить дополнительные сборки вакуумных трубок, ведь со временем вы поймете, что отопление солнечными вакуумными коллекторами выгоднее, чем любой другой способ обогрева дома.
Конечно, вышесказанного мало чтобы грамотно реализовать обогрев дома за счет солнечной энергии. Но достаточно чтобы понять, с какими проблемами вы можете столкнуться и как их решить. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях 🙂
Похожие записи
vteple.xyz
Отзыв владельца об использовании солнечных коллекторов для отопления (часть 2)
начало отзыва...
Приобретение
Само по себе приобретение прошло без проблем. У Солнечные.РУ нормальная служба логистики. Товар довезли по Москве куда я просил (правда за отдельную плату, но это у многих фирм, не все везут до терминала транспортных компаний бесплатно).
С попутной машиной мне довезли два комплекта коллекторов SCH-30 по 30 трубок каждый. Также приобрёл специальный антифриз — антифроген.
Установка
Как не старался я успеть до морозов, но всё же установка на место коллектора и его трубок пришлась на самые экстремальные условия — начало января.
Дул ветер, температура за бортом была в районе где-то минус 25 гр., а я на крыше беседки самоотверженно вталкивал стеклянные трубки в гнёзда, стараясь не сильно поморозить руки, так как в перчатках вталкивать трубки не получалось вообще. Думаю, что при плюсовой температуре процесс пошёл бы быстрее, а так, только установка трубок у меня растянулась на два дня.
До установки я посмотрел доступные на инете видео об установке коллектора, где всё вроде бы гладко. На практике я сильно помучался, но возможно виной всему мороз в минус 25 гр.
Кроме-того есть нюанс, который я нигде не встречал. Кончик трубки выполнен в виде капли перевёрнутой остриём вниз. Так вот, на некоторых трубках этот кончик смещён в бок и когда пластиковый наконечник внизу закручиваешь, данный кончик просто ломается и трубка становится уже не вакуумная. В результате, я пока это понял, успел потерять 4 или 5 трубок. Благо, что трубки взял сразу с запасом.
Устройство системы отопления
Переходим к самой системе.
Система отопления дома на солнечных коллекторах.
На фотографии видно сам коллектор. Он расположен сверху беседки. Почему именно там, а скажем не на доме? Ведь если бы я разместил коллектор над домом, то капитально сократились бы все затраты на магистраль по которой функционирует теплоноситель от коллектора к бойлеру.
Дом у меня расположен в продольной оси юг–север, то есть один скат крыши выходит на восток, другой на запад. На юг выходит фронтон. Теоретически коллектор можно было бы разместить там. А на практике дом у меня двухэтажный. Поэтому обустройство эстакады на фронтоне над вторым этажом задача крайне сложная и затратная. Лично у меня проводить сварочные и прочие работы на такой высоте нет никакого желания. А нанимать других я не люблю. Однако предположим, что я потратившись нанял бы бригаду и установил коллектор в районе фронтона. Как мне его потом обслуживать? Это каждый раз нужно подниматься на такую высоту! Хочется, чтобы это было как-то пониже. Более того, летом утром и вечером солнце на фронтон не попадает (в это время оно либо на западе либо на востоке).
После долгих раздумий я остановился на беседке. На её крыше и солнце попадает на коллектор с утра и до самого вечера и расположена она не так уж высоко. Для удобства расположения и обслуживания коллектора я сварил целую площадку. Вбетонировав дополнительно два столба. Минусом такого расположения стало значительное удлинение магистрали. Однако этого было и так не миновать ввиду сложности самой системы.
Солнечные коллекторы SCH-30, установленные на крыше беседки.
Итак, на фото видно, как магистраль уходит от коллектора в сторону жилых построек. Затем первоначальная труба, нержавеющая гофра на 25 мм раздваивается. В дальнейшем идёт две магистрали из гофры на 20 мм. Одна магистраль идёт в первый этаж дома, где теплосъём для целей нагрева системы отопления обеспечивает двухконтурный бойлер на 150 литров, интегрированный в систему отопления. На следующем фото он виден.
Двухконтурный бойлер на 150 литров в доме.
Вторая магистраль уходит внутрь бани и подсоединена к такому же двухконтурному бойлеру на 150 литров, в котором обеспечивается теплосъём для целей нагрева воды в бане. Там же, на данном бойлере установлен один из датчиков контролера.
Двухконтурный бойлер на 150 литров в бане.
Баланс поступления теплоносителя между двумя магистралями осуществляется вручную с помощью системы байпасов, обычных шаровых кранов и регулировочных кранов (от радиаторов).
Проще говоря, я могу :
- Направить всё тепло в дом перекрыв шаровый кран на магистрали в баню,
- Направить всё тепло в баню перекрыв шаровый кран на магистрали в дом,
- Открыть оба крана и пустить тепло равномерно в дом и баню,
- Перекрыть шаровый кран, а теплоноситель пустить через байпас и регулировочный кран, распределив потоки в любой пропорции, которая мне нужна. Ну например, 80 % в баню, а 20 % в дом или наоборот.
Далее перейдём в дом.
Двухконтурный бойлер с термодатчиком на входной магистрали.
На фото видно, если приблизить, что на входной магистрали (она с изоляцией) установлен термодатчик. При нагреве до определённой температуры он включает циркуляционный насос, который включает циркуляцию в системе отопления. Начинается съём тепла с данного бойлера системой отопления. В результате начинается нагрев воды в буферной ёмкости объёмом на 350 литров, которая встроена в систему отопления (на фото её не видно). Таким образом общая ёмкость нагреваемой от коллектора воды составляет в доме 150+350, итого 500 литров. Это система отопления. И в бане 150 литров. Это вода на расход. Да в самой системе антифрогена литров около 100. Всего 750 литров.
Это немало. Но нужно учитывать, что как бы в доме бойлеры не были теплоизолированы, теплопотери есть всегда и очень даже немалые. Те же бойлеры пропускают тепло не только через теплоизоляцию, но главным образом через металлические краны и прочие вкрученные в них фитинги. В общем, если у вас за бортом плюс 30, а вы нагрели воду дома в бойлерах градусов скажем до 50, то температура у вас в комнате легко может подскочить до тех же 30 гр., если не выше.
Поэтому, изначально летом в жару основной теплосъём я предполагал производить в бане.
Итак, переходим к бане.
При проектировании магистрали в бане я изначально ставил перед собой определённую цель. А именно — теплосъём и отвод из магистрали лишнего тепла летом.
Предложения разные:
- Одни предлагают — греть бассейны. Но бассейна у меня нет и мне его не надо. Кроме того, это значительное удлинение магистрали.
- Другие предлагают греть воду на полив. Лично у меня цистерна на 11 кубов хорошо нагревается от солнца. И вести магистраль до неё ну очень далеко.
- Самое кардинальное предложение — закрывать СК тентом, лично мне также не очень нравится.
У нас в предуралье погода скачет очень сильно. Сегодня плюс 30 и нужно избавляться от излишков, а завтра уже ниже 10 гр и нужно отапливать дом. Что же, каждый раз бегать наверх расшнуровывать тент, а потом снова одевать. Нет. Это не по мне. Кроме того, в моей системе тепло всегда может понадобиться для нагрева бани.
Поэтому я подумал и мне в голову пришла следующая мысль.
Где излишки тепла никогда не будут лишними? Даже летом в самую жару? В бане!!! Именно там! Баня по своему назначению ИЗНАЧАЛЬНО предполагает повышенную температуры по сравнению с улицей. В доме плюс 30 или 40 — это не кому не нужная духота, а в бане это самое-то.
В общем, я решил лишним теплом греть воздух в бане.
Однако тут есть проблемы. Дело в том, что мощность теплового излучения приборов, к примеру радиаторов отопления, рассчитывается исходя из разницы температур примерно в 70 гр., то есть температура радиатора берётся в 90 гр, а температура воздуха в помещении 20 гр. Если температура в помещении, к примеру, 40 гр., а температура радиатора 60 гр., то разница в температуре будет всего 20 гр. Что меньше разницы в 70 гр примерно в 3.5 раза. Значит и теплоотдача радиаторов в этом случае будет в 3.5 раза меньше расчётной.
Температуру теплоносителя в системе СК не желательно поднимать выше 80 гр. Следовательно при нагреве воздуха в бане до 60 гр разница в температуре будет ВСЕГО 20 гр! Следовательно, для обеспечения хорошего теплосъёма нужны мощные установки, иначе бойлер в бане уже закипит (так как тепло воде передается быстрее, чем воздуху), а температура воздуха будет ещё низкая.
Первоначально я пустил магистраль из гофры 20 мм по стенам бани. Всего намотал около 40 метров. В переводе на чугунные радиаторы это примерно 26 секций. На фото видно.
Гофра в качестве радиатора, установленная на стене бани.
Когда запустил СК понял, что это ни о чём. Затем мне на заказ сделали змеевик из нержавейки (также на фото) труба диаметром 50 мм общей длинной около 10 метров.
Змеевик из нержавейки.
Немного эффекта ощутил. И только когда ещё плюсом навесил 30 секций биметаллических радиаторов, а также снял почти всю изоляцию с бойлера, я достиг желаемого результата.
Все радиаторы и бойлер внутри бани.
В заключение хотел сказать о контролере в моей системе. Я не стал покупать китайский контролер. Он хотя и специально создан для системы СК, но он КИТАЙСКИЙ (знаю, у Солнечные.РУ по этому поводу своё мнение, но у меня своё). Тем более ценник у него был за 20 тысяч.
Для себя я решил, что контролер буду покупать только европейский.
Контроллер солнечных коллекторов с обвязкой.
Контроллер солнечных коллекторов ТЭР 9.
Я купил европейского производства (чешский) ТЭР 9 - термостат с функцией дифференциального термостата. По функциям и настройке он практически не отличается от китайского. Но он ЕВРОПЕЙСКИЙ и стоит 7 тысяч. В нём просто нет одной-двух дополнительных функций. К примеру в китайском есть такая функция - при перегреве системы он направляет теплоноситель в резервную систему поглощения тепла (тот же бассейн ).
Из описания моей системы ясно, что мне такая функция ни к чему. Кстати, пресловутый инженер со стажем с первого сайта очень потешался на до мной, когда услышал, что я хочу использовать не специальный контролер, а просто выбрать любой подходящий по функциям. Ох уж, как он многозначительно хмыкал по данному поводу. На деле, подобрать контроллер оказалось делом не таким уж и сложным.
Полученные результаты
В марте я тепло от коллектора в дом не пускал, так как экспериментировал с баней.
В апреле от работы солнечного коллектора в доме в среднем было 20 гр тепла. Для меня это мало. Мне нужно 25. Но нынешний апрель был пасмурный (система установлена в городе Ижевск). В мае тепла от коллектора хватало на отопление дома площадью 100 кв.м., на постоянную температуру 25 гр. Иногда даже с избытком, поэтому хватало и на баню.
В конце мая, при полностью солнечном дне я пускал всё тепло в баню площадью 4.5 кв.м., отключив дом. И примерно к обеду температура в бане С ЗАКРЫТОЙ ДВЕРЬЮ достигает 55-58 гр тепла! А температура в бойлере около 75 гр. При этом теплоноситель в самом коллекторе около 80 гр. После этого процессы теплообмена стабилизируются и дальше температура воздуха и теплоносителя не меняются до самого вечера. Вечером, часов с 19 температура начинает постепенно падать.
Предполагаю, что летом в самый пик можно нагреть воздух и до 60 гр. Также предполагаю, что ПРИ ОТКРЫТОЙ двери в баню даже при 30 градусной жаре будет обеспечен нормальный теплосъём и теплоотведение, поэтому обойдусь без тентов (но один лежит на запасе, сшит на заказ, закрывает 1/4 коллектора).
В полностью пасмурную погоду температура теплоносителя в системе нагревается градусов до 40-45 летом и до 20-30 гр зимой, что уже достаточно к примеру для-того, чтобы в бане температура воздуха не пошла на минус. В частности, я воду в бане не сливал с самого января, как запустил СК.
Предварительные расчёты, которые я делал, на практике в общем и целом подтвердились. Так, я насчитал, что мне нужен будет солнечный коллектор от 60 до 90 вакуумных трубок. Сейчас у меня 60 трубок и я подумываю о том, не взять ли ещё 30.
Как будет далее, покажет время. Окончательные выводы делать рано.
Вот вроде и всё, весь опыт более менее вкратце изложил.
Считаю, что использование солнечного коллектора в целях отопления в средней полосе России возможно, но нужно чётко понимать что мы хотим от системы, не требуя от коллектора слишком много, поменьше слушать манагеров с их небылицами, а брать в руки калькулятор и считать самим.
С уважением,
Дмитрий.
www.solnechnye.ru
Отопление дома при помощи солнечного коллектора — достоинства и недостатки
Содержание:1. Достоинства и недостатки использования2. Виды3. Полезное видео
Проблемы энергосбережения сегодня волнуют многих людей. В европейских странах для отопления домов уже давно применяются солнечные коллекторы http://solar-tech.com.ua/solar-power-system/solar-collectors/ – устройства, которые поглощают тепловую солнечную энергию.
Это в настоящее время самый экологичный и экономичный ресурс.
Исследования ученых показали, что по количеству солнечной энергии в России первенствуют Ставропольский, Краснодарский края, а также Приморский край, Забайкалье и юг Сибири. В этих регионах оказывается наиболее эффективным применение солнечных коллекторов.
Достоинства и недостатки использования
Несомненным плюсом от эксплуатации солнечных коллекторов для зимнего отопления дома является то, что это чистый и безопасный источник энергии. К тому же, энергия солнца абсолютно бесплатна.
Но существуют и недостатки. Количество поступающего от солнечного коллектора тепла зависит от региона и от погоды. Коллекторы необходимо постоянно чистить от мусора и пыли, а зимой – еще и от снега.
Не каждый коллектор может работать при низких минусовых температурах.
Понятно, что прямая зависимость от солнечной погоды говорит о том, что получение тепла таким способом нестабильно, и пользоваться солнечным коллектором как единственным источником для обогрева дома не получится. Приходится действовать по такой схеме: светит солнце – теплоноситель греет коллектор, наступила ночь или погода ненастная – включается твердотопливный или газовый котел.
Виды
По конструкции все солнечные коллекторы для отопления делятся на две основные группы: плоские и трубчатые.
Плоские коллекторы – это панели, поглощающие энергию солнца. Они покрыты закаленным стеклом, бывает также и поликарбонатное покрытие. На слое адсорбера черного цвета, поглощающего энергию солнца, проложены трубки, по которым циркулирует теплоноситель.
Летом такая установка работает с высокой производительностью, но при низких температурах плоский коллектор имеет большие теплопотери. Специалисты считают, что их лучше использовать в южных регионах.
Процесс монтажа плоского коллектора на крышу дома осложняется тем, что он прикрепляется лишь в собранном виде. Ремонтопригодность такого устройства невысока. Если что-то отказало, то чаще всего менять приходится всю панель.
Лишены этих недостатков трубчатые коллекторы (их еще называют вакуумными). В них также по трубкам идет теплоноситель, а конструкция самих этих трубок походит на термос. Между двумя слоями трубки создан вакуум, а внутри — проходит медный стержень, который сохраняет тепловую энергию. Кроме того, там содержится жидкость, которая, нагреваясь, переходит в газ и поступает в конденсатор, где нагревается теплоноситель.
Вода забирает тепловую энергию, при этом температура уменьшается, и газ снова конденсируется, затем процесс повторяется.
Трубчатый коллектор вполне может использоваться в регионах с пониженными температурами – это еще одно его отличие от плоского солнечного коллектора. Секции его легко установить, а поврежденную трубку без труда можно заменить. Правда, один минус: при снегопаде вручную придется очищать устройство от снега.
Обычно солнечные коллекторы осуществляют начальный нагрев теплоносителя и включаются в имеющуюся систему дома. При достаточной температуре воды система отопления будет работать на солнечной энергии, а если вода нагревается недостаточно, включается другой источник.
Полезное видео
otopleniedomov.com
солнечный коллектор для дома зимой, водяной и вакуумный, принцип работы гелиосистемы
Гелевая система отопления представляет собой особенную климатическую техникуСолнечные коллекторы сегодня пользуются все большей популярностью. Это техника, которая позволяет нагревать воду без использования электричества. Гелевая система отопления отличается от всех остальных возможностью внедрения бесплатных энергетических источников. Их работа основана на том, что они изменяют плотность воды, что приводит к движению воды наверх, там она прогревается за счет того, что выталкивается холодная вода. Примечательно то, что в использовании насоса нет необходимости.
Принцип работы солнечного коллектора
Чтобы гелиосистема работала, используют воду или же антифриз. Температура воды постоянно сравнивается с коллектором: если вода в нижней части холоднее, устройство мгновенно начинает ее подогревать. Вода двигается по системе при помощи встроенного насоса.
Вода, которая находится в накопителе, нагревается при помощи теплообменника, который обычно нагревает коллекторы до определенного температурного режима.
Если воду в движение воды в системе нужно поменять, используют смеситель. Принцип работы системы базируется на том, то вода, которая остывает, сменяется теплой водой. Замена жидкости в системе происходит благодаря расширению подогретой воды, которая направляется вверх. Чтобы обеспечить стабильность работы системы, необходимо позаботиться об укладке теплоизоляционного слоя (минимальная толщина должна составлять 25 см).
Принцип работы солнечного коллектора
Особенности работы солнечных коллекторов:
- Контролер анализирует показания специальных датчиков и управляет работой насоса.
- Когда датчики показывают определенного значения, система прекращает обогрев воды.
- Датчики необходимо устанавливать в баке-накопителе, обработке и на выходе коллектора.
- Желательно дополнить работу солнечной системы дополнительными источниками тепла.
На уровень температурного режима воды влияет то, как и где установлен коллектор, с какой стороны на него светит солнце. Лучше всего, когда прямые солнечные лучи светят на коллектор в течение большей части дня. Важно заметить, что в зимние периоды коллектору нужно обеспечить особые условия для работы, иначе он будет не очень эффективным.
Солнечные коллекторы для отопления дома зимой
Сегодня довольно популярным и востребованным становится использование альтернативных источников энергии. Самым простым в устройстве можно назвать солнечный коллектор, что увеличивает его роль для использования устройства в бытовых условиях. Покупка гелевых систем отопления довольно затратная.
Многие потребители избегают использования солнечных коллекторов для отопления, так как считают, что, если летом они работают хорошо, но не особой нужны, а зимой толку от них нет, так как солнечные лучи очень слабые.
Потребители также высказывают о том, что зимой установка постоянно покрыта снегом. К тому же, если коллектор накапливает достаточно тепла, то морозный воздух обирает его. Гелиустановка также подвержена механическим повреждениям, например, может значительно пострадать от града.
Современные модели солнечных коллекторов настолько мощные, что доводят воду до кипения в самую холодную погоду
Аргументы против зимних коллекторов и их опровержение:
- Проблема засыпки снегом. Ее актуальность касается только коллекторов с плоско-пластинчатой системой. Вакуумные установки устроены так, что снег на них накапливается очень редко, только если на это повлияют особые погодные условия: изморозь и т.д. Если снегопад сопровождается ветром, то панель будет чистой.
- Холодный воздух отнимает тепло коллектора. Плоско-пластинчатые коллекторы действительно теряют много тепла. Вакуумные модели считаются более совершенными: вакуумная прослойка в них способствует тому, то коллектор усвояет до 95 процентов накопленного тепла.
Некоторые современные модели настолько мощные, что доводят воду до кипения в самую холодную погоду. Град не может повредить коллекторы, так как для их изготовления используют высокопрочные материалы. Конечно, летом коллекторы отличаются большей производительностью, но правильно подобранный коллектор, будет эффективен и в зимний период.
Принцип работы вакуумного солнечного коллектора
Теплоноситель в вакуумном коллекторе движется по специальной трубке. Сама трубка окружена вакуумом: именно это делает отопительную систему очень эффективной. Вода в таком коллекторе может нагреться до 300 градусов.
Вакуумный коллектор, дополненный параболоцилиндрическими отражателями, может нагревать масло до 390 градусов.
Производительность коллектора увеличивают благодаря установке системы слежения за солнцем. Таки коллекторы используют в быту и в промышленной сфере. Вакуумный коллектор отлично справляется с нагревом теплоносителя даже в холодные периоды.
Вакуумный солнечный коллектор - высокоэффективная система отопления
Типы гелиустановок:
- Плоскопластинчатые. Их легко монтировать и использовать. В их состав входят пластины, которые улавливают солнечные лучи, прозрачное покрытие и теплоизоляция, которая закрывает нижнюю поверхность коллектора. Ту сторону пластины, которая обращена к солнцу, покрывают черной краской или особым покрытием (оксидом титана или черным никелем). Лучше всего покрывать пластины медными абсорберами. Покрытие, которое пропускает свет, изготовляют из поликарбоната или закаленного стекла. Зазоры должны быть обязательно загерметизированы.
- Вакуумные. Абсорбером в этом типе коллектора выступает поверхность трубы, по которой движется теплоноситель. Сама труба находится в круглом прозрачно кожухе, из которого полностью выкачивают воздух. Каждая трубка находится в вакууме. Вакуумный коллектор стоит довольно дорого, но его эффективность оправдывает такую цену. Эффективность коллекторов повышают парабоцилиндрическими отражателями. Они состоят из продолговатых элементов, имеющих вогнутую зеркальную поверхность. Отражатели монтируют за трубками, чтобы на них фокусировался солнечный свет, который не был усвоенным.
Система также состоит из накопительного бака, наполненного водой. Система отопления может быть циркуляционной и принудительной. Главная задача всех гелиосистем – экономия основного энергетического ресурса.
Тепловые коллекторы для отопления: преимущества
Развитие технологий привело к широкому применению гелиосистем для отопления. Использование таких систем снижает тепловую нагрузку на здание, к тому же становится ощутимым вклад энергии солнца. Гелиосистемы обязаны своей популярностью тем, то они позволяют экономить на оплате за пользование традиционными энергоносителями.
Использование солнечных систем отопления позволяют заботиться об окружающей среде, снижая уровень вредных выбросов.
Самый распространенный на сегодня вид гелиосистем – устройства суточного аккумулирования тепловой энергии. Их недостаток – невозможность сделать то-либо с излишками тепла в летний период. Выход – следование методу сезонного аккумулирования.
Тепловые коллекторы для отопления имеют массу достоинств
Преимущества системы:
- Экологичность;
- Экономичность;
- Эффективность;
- Легкий монтаж и использование.
Солнечные водяные системы отопления можно подключить самостоятельно, если есть схема подключения и понимание процесса. Установку можно выполнить с помощью профессионального мастера, который также поможет выбрать эффективную систему. Установка такой системы экономически оправданна, так как расчет электроэнергии значительно изменятся.
Как работает гелевая система отопления (видео)
Гелиоколлектор – современное устройство, которое способствует нагреванию воды в котле от солнечной энергии. Бойлер работает по принципу беспрерывного движения теплоносителя по трубам без использования насоса. Такие системы стоят довольно дорого, но очень скоро оправдывают себя.
Добавить комментарий
teploclass.ru
виды, плюсы и минусы, подключение
В настоящее время все большей популярностью начинают пользоваться альтернативные источники энергии. Одними из наиболее простых считаются солнечные коллекторы.
В этой статье мы расскажем, что представляет собой солнечный коллектор для отопления дома, отметим его ключевые особенности и рассмотрим разновидности.
Принцип работы
Обычно гелиосистемы функционируют на обычной воде или антифризе. Если температура в нижней части ниже, чем в коллекторе, то включается обогрев. Вода циркулирует по системе посредством циркуляционного насоса.
Нагрев воды в накопителе осуществляется через теплообменник, коллекторы обычно нагреваются только до определенного температурного режима. При необходимости, направление воды в системе меняется благодаря смесителю.
В итоге, теплая и холодная вода время от времени сменяют друг друга. Из-за расширения теплой воды жидкость в системах с естественной циркуляцией заменяется.
В процессе нагрева теплая вода поднимается вверх, а холодная вытесняется в нагревательный бак. Важно, чтобы был обеспечен теплоизоляционный слой, толщиной 25-30 см.
Если не соблюсти это требование, систем будет функционировать нестабильно. Резервуар лучше использовать прямоугольной формы, это поспособствует равномерному распределению воды по всем имеющимся участкам.
Солнечный коллектор для отопления дома
Отопление зимой
По статистике на 1 тысячу россиян приходится около 0,2 м² используемых у нас солнечных коллекторов, в то время как в Германии этот показатель равен 140 м², а в Австрии — 450 м² на 1 тысячу жителей.
Некоторое отставание России в этом плане обусловлено сравнительно низкими доходами жителей, наличием собственных крупных газовых месторождений, что способствует доступности голубого топлива.
Немаловажную роль отыгрывает и то, что многие потенциальные пользователи с недоверием относятся к отоплению с помощью солнечных коллекторов, полагая, что установка подобного оборудования будет нецелесообразной.
В любом случае, каждый для себя решает сам, И для того, чтобы определиться в том, подходит ли такой источник обогрева для вас, необходимо узнать об устройстве и разновидностях солнечных коллекторов.
Что представляет собой солнечный коллектор и как осуществляется его подключение к отопительной системе
Очень часто владельцы отдают предпочтение солнечным коллекторам, выбирая их как вспомогательный источник обогрева. В качестве автономного отопления они также выступают, однако, здесь важно, чтобы теплоизоляция помещения была выполнена верно, согласно требованиям.
Естественная циркуляция воды посредством конвекционных потоков — это один из принципов, согласно которому может быть организована гелиосистема. Из-за пассивного движения воды такой вариант считается наименее эффективным в сравнении с другими. Бак обязательно соединен с коллектором, но располагается выше его.
Вспомогательные электрические циркуляционные насосы нашли свое применение в системах с принудительной циркуляцией. Здесь коллекторы становятся наиболее эффективными, т.к.вода используется более эффективно. Однако стоит сказать, что и в обслуживании такие агрегаты более требовательны, все зависит от электроэнергии, благодаря которой все функционирует.
В зависимости от типа циркуляции, используемой в системе, будет и зависеть то, каким образом осуществляется подключение к системе отопления. Наиболее доступным и нетрудоемким способом считается подсоединение к системе с естественной циркуляцией. Здесь ключевой принцип — нагрев воды в отопительной системе.
Выше уровня коллектора подсоединяется накопительный бак. Верхний вывод должен подсоединяться ко входу горячей воды в систему, а нижний — к обратке. Используя такой вариант подключения, нужно быть готовым к тому, что на входе в солнечный коллектор могут возникнуть воздушные пробки. Этим обусловлена более низкая стоимость таких систем, по сравнению с теми, где применяются насосы.
Применяя автоматику можно подсоединить солнечный коллектор к системе с принудительной циркуляцией, которая имеет свои характерные черты:
- Контроллер управляет насосом исходя из показаний, появляющихся на специальных датчиках.
- В момент, когда по датчикам температурный режим доходит до заданного значения, обогрев прекратится.
- Бак-накопитель, обратка и выход коллектора — это участки, где обязательно монтируется данные датчики.
- Совместно с такой системой лучше применять вспомогательные источники тепла. Например, можно установить твердотопливный и газовый котел.
На степень нагрева воды оказывает влияние то, в каком месте размещен коллектор по отношению к солнцу, а также уровень его наклона. Оптимально изначально устанавливать коллекторы таким образом, чтобы под прямыми лучами солнца они располагались как можно дольше на протяжении дня. Если вы не собираетесь подключать вспомогательные источники обогрева, то объем бака в зимний период следует выбирать около 40 м³.
Выполнить расчет солнечного коллектора для отопления достаточно трудно. Чтобы выявить сколько квадратных метров требуется нужно для конкретной коллекторной системы, важно учесть не только наклон крыши и сторону, также следует принимать во внимание на уровень солнечной радиации в конкретном регионе, объем накопителя.
Чтобы не допустить погрешностей, лучше расчет доверить специалистам.
Схема подключения вакуумного коллектора к системе отопления дома
Разновидности
Сегодня используются плоскопластинчатые и вакуумные типы гелиоустановок.
Плоскопластинчатые
Такие приборы отличаются простой конструкцией и дешевизной. Конструкция их следующая: пластина, которая улавливает солнечное излучение (абсорбера), прозрачное покрытие, теплоизоляция. На ту поверхность, которая находится на солнечной стороне, наносится черная краска или особое покрытие, например из оксида титана или черного никеля. Такой вид покрытия называется селективным.
Светопропускающее покрытие изготавливается из специального профильного поликарбонатного листа или закаленного стекла, которое практически полностью очищено от примесей из металла. Все зазоры и просветы между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что приводит к снижению теплопотерь вследствие конвекции.
В воздушных коллекторах воздух, выступающий в качестве теплоносителя, омывает непосредственно абсорбер — с одной или двух сторон. В приборах, которые работают на жидкостном теплоносителе (воде, масле, антифризе), к абсоберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.
Если не отбирать накапливаемое плоскопластинчатым коллектором тепло, то он сможет осуществить нагрев воды до температуры 190-210°С.
Для того, чтобы эффективность таких установок была выше, используются покрытия из особых материалов, не излучающих тепло в виде инфракрасных волн.
Вакуумные
В качестве абсорбера в таком коллекторе отыгрывает поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она помещена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Получается, что каждая трубка с теплоносителем окружена вакуумом.
По цене вакуумные коллекторы дороже, но и эффективность их выше. Посредством такого устройства можно осуществить нагрев воды до 250-300°С.
Достоинства и недостатки
У солнечных коллекторов имеется ряд плюсов:
- высокая производительность, их КПД намного выше по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами;
- энергия, которую они усваивают — полностью бесплатна;
- функционируют они без вреда для окружающей среды.
Минусы:
- высокая стоимость;
- из-за переменчивости погоды, производительность солнечного коллектора не может похвастаться стабильностью.
Отзывы пользователей, установивших у себя в доме солнечные коллекторы, свидетельствуют о высокой эффективности таких приборов. Одни считают, что цена для них — завышена, другие же считают ее абсолютно оправданной. В среднем, стоимость такого оборудования окупается за 7-10 лет.
teplofan.ru
Солнечный коллектор для отопления дома: тепловой, водяной теплообменник, вакуумный
Содержание:
Солнечные коллекторы относятся к особому виду климатической техники. Их основное назначение – нагревание воды для использования во всех сферах жизнедеятельности человека. Отличительной особенностью коллекторов является производство на основе возобновляемых бесплатных источников энергии. Функционирование таких устройств основано на принципе изменения плотности воды в процессе нагревания. Следовательно, вода с более высокой температурой выталкивает участки с холодной водой, что избавляет от необходимости включать в процесс насосное оборудование.
Принцип работы коллектора
Гелио системы работают с использованием обычной воды или антифриза. Более низкая, чем в коллекторе, температура воды в нижней части приводит к включению обогрева. За перемещение жидкости отвечает встроенный насос. Вода в накопителе нагревается посредством теплообменника, в этом случае температура коллектора поднимается до определенных значений.
Благодаря смесителю вода в системе может перемещаться в разных направлениях, в результате происходит смена теплой и остывшей воды. Нагревающаяся жидкость расширяется, что приводит к ее замене в системах с естественной циркуляцией. Теплая жидкость поднимается вверх, выталкивая охлажденную воду в бак для нагревания.
Для стабильной работы системы необходим теплоизоляционный слой толщиной 0,25-0,3 метра и резервуар прямоугольной формы. Это способствует равномерному распределению воды по всем участкам, делая работу всей системы более эффективной.
Использование солнечных коллекторов для отопления домов
Правильный монтаж солнечных тепловых коллекторов помогает снизить расходы, связанные с отоплением частного жилья, на 50-90%. Особенно активным можно назвать обогрев помещений в весенне-осенний период, хотя в целом система может работать круглый год.
Выбирая коллектор, следует принимать во внимание следующие параметры:
- Площадь системы.
- Необходимое количество тепла.
Для зимнего периода проводят соответствующие расчеты, так как в холодное время требуется большее количество тепла для создания комфортных условий, что приводит к увеличению расходов.
Солнечные теплообменники могут выступать в качестве дополнительного обогрева. При правильной теплоизоляции строения возможна автономная работа системы.
Главным принципом организации функционирования гелиосистемы можно назвать естественную циркуляцию воды за счет конвекционных потоков. В этом случае пассивная циркуляция воды делает работу системы менее эффективной по сравнению с другими. Бак одновременно должен примыкать к коллектору и находиться выше него.
Системы с принудительным движением рабочей среды подразумевают использование циркуляционного насоса. В этом случае эффективное использование воды делает более продуктивной работу всей системы. Обслуживание таких систем должно быть на высоком уровне, все зависит от электроэнергии, которая обеспечивает действие системы.
Принцип совмещения водяного коллектора и отопительной системы
Подключение к системе отопления зависит от того, по какому принципу циркулирует вода в определенной системе. Самым простым способом подключается система с естественной циркуляцией. В этом случае необходимо обеспечить нагревание воды в системе.
Накопительный бак располагают так, чтобы он находился выше уровня коллектора. При этом верхний вывод подключают на входе горячей воды в отопительную систему, а нижний – к обратной трубе. На входе в коллектор для обогрева помещений могут образоваться воздушные пробки. Стоимость такого варианта несколько дешевле систем с принудительной циркуляцией.
Системы, работа которых основана на использовании циркуляционных насосов, могут подключаться к солнечному коллектору для отопления дома, но с использованием автоматики. Объясняется это наличием некоторых особенностей таких систем:
- Управление насосом осуществляет контроллер с учетом показаний специальных датчиков.
- Обогрев прекращается при достижении заданных значений температуры согласно датчикам.
- Установка датчиков проводится в баке-накопителе, обратной трубе и выходе коллектора.
- Более эффективный обогрев получается комплексной работой такой системы и дополнительных источников тепла.
Степень нагревания воды в такой системе во многом зависит расположения коллектора относительно солнца и уровня его наклона. Наиболее эффективной считается установка коллекторов в местах, где прямые солнечные лучи попадают на их поверхность большую часть дня. Если система будет работать индивидуально, без подключения дополнительных источников тепла, то бак-накопитель должен иметь объем не меньше 40 куб.см. В этом случае можно добиться максимального эффекта от работы системы в пасмурную погоду.
Расчет параметров коллектора для определенной системы представляет собой довольно сложный процесс. При этом необходимо учитывать наклон крыши, место расположения, уровень солнечной радиации и объем накопителя. Правильные расчеты может выполнить только квалифицированный специалист.
Тепловые коллекторы производятся разными фирмами, поэтому выбирать какую-либо марку нужно с учетом производительности. Этот параметр может иметь различные значения, все зависит от торговой марки.
Использование поликарбоната в качестве материала для теплового коллектора
Главными элементами таких коллекторов являются листы поликарбоната. Крепление коллектора выполняется к торцевым частям листа. Сборка такой системы должна выполняться в специальном закрытом жестяном коробе, который накрывается дополнительным листом поликарбоната.
Крышка может быть стеклянной, в этом случае лист поликарбоната создает парниковый эффект, создавая впечатление двойного остекления. Использование только поликарбоната сделает работу системы стабильной.
Особенности структуры
Главный элемент в системе нагревания воды – это непосредственно солнечный коллектор. Он может быть нескольких видов:
- Плоского типа.
- Вакуумного типа.
- Водяного типа.
Плоские коллекторы выполняются на основе алюминиевой рамы, внутри которой расположены медные трубки с покрытием из специального поглощающего материала. Под ними находится теплоизоляционный слой. Сверху конструкция полностью закрыта закаленным стеклом, характеризующимся хорошей пропускной способностью света. Работа таких систем может осуществляться в определенный период или в течение всего года.
Вакуумный солнечный коллектор для отопления дома сделан на основе рамы с вакуумными трубками, для изготовления которых использовалось боросиликатное стекло. Внутри каждой трубки вмонтированы специальные колбы со специальным поглощающим покрытием. В этих колбах установлены медные трубки с теплоносителем низкого давления. Конец трубки помещен в теплообменник, куда доставляет тепловая энергия.
Одной из разновидностей вакуумного коллектора является солнечный водяной коллектор. Конструкция типа «морская труба» выполнена на основе рамы, на которой располагаются водяной бак и трубки. Внутри трубных элементов есть дополнительная трубка, причем пространство между ними обязательно вакуумное. Абсорбент покрывает трубки заполненные водой. Нагретая вода перемещается в бак наверху, а холодная опускается для нагревания к трубкам.
Обязательным элементом любой гелиосистемы является бак-аккумулятор. В нем хранится вода, которую можно использовать по назначению. Чтобы тепло могло удерживаться круглый год, снаружи бак утепляют на 3-5 см.
Особые моменты
Одной из характеристик гелиоустановок является номинальная мощность, измеряемая в киловаттах. Этот параметр показывает, какое количество энергии вырабатывает система при максимальном солнечном освещении. Следует учитывать, что в утренние и вечерние часы работа системы будет не такой эффективной. В ночное время горячая вода подается из бойлера, в котором происходит накопление воды в течение дня.
При выборе коллектора важно уточнить возможность работы в зимнее время. Кроме того обязательно следует рассчитать необходимую мощность системы, которая требуется для безупречной работы коллектора. Располагать оборудование рекомендуется на предварительно смонтированном каркасе или непосредственно на крыше.
teplospec.com
Солнечный коллектор для отопления зимой: плюсы и минусы
Солнечный коллектор для отопления дома
Солнечный коллектор — что это?
В силу удорожания природных ресурсов и привычных источников энергии, таких как газ, уголь и электричество, все больше домовладельцев начинают задумываться о пока еще диковинной системе отопления с использованием солнечной энергии. Возведение так называемых «экодомов» с использованием гелиосистем становится все популярнее, и данная технология медленно, но верно переходит из разряда технических новинок в категорию дорогостоящих, но эффективных альтернативных источников энергии.
Схема подключения солнечного коллектора.
Что же представляет из себя гелиосистема и насколько выгодно ее использование для отопления дома зимой? Если вспомнить законы физики, то всем известно, что солнечные лучи сильнее концентрируются на темных поверхностях и гораздо интенсивнее их нагревают, в отличие от светлых. В народе испокон веков научились применять эту особенность отдачи солнечной энергии, и фактически примитивные гелиосистемы используются повсеместно при устройстве парников, теплиц, летних душевых и так далее.
Возникает естественный вопрос: почему, если солнечная энергия так эффективна, отрасль этой технологии начала развиваться лишь недавно и не вводится в эксплуатацию повсеместно? Ответ на данный вопрос неоднозначен. Большое значение имеет расположение, часовой пояс, длина светового дня, ну, и банальная зависимость от погоды.
Схема плоского солнечного коллектора.
А потому использование гелиосистем в средней полосе не отличается высокой эффективностью, такой как в Средиземноморье, где данная технология введена в обиход повсеместно и практически сократила расходы электроэнергии в два раза.
В условиях короткого светового дня солнечный коллектор целесообразно использовать как дополнительный источник энергии, и говорить о полном переходе на солнечные батареи для генерации тепла пока еще рано. Но тем не менее, исследования в этой области набирают обороты и в силу истощения природных ресурсов становятся все более актуальны. А потому данная технология развивается, совершенствуется и занимает все более обширную нишу в индустрии отопления и энергообеспечения.
Устройство и область применения в быту
Солнечный коллектор в силу своей весьма недешевой стоимости прежде всего призван сократить расходы на отопление дома зимой.
Как дополнительный источник тепла гелиосистема способна снизить затраты на отопление вдвое, что весьма существенно.
Коллектор вырабатывает в среднем 600-800 кВт/ч на 1 кв.м своей площади покрытия в год. Это составляет около 40-60% потребности дома в тепле. А это значит, что солнечными гелиосистемами зимой вполне реально отопить треть жилой площади.
Фактически коллектор применяется по принципу бытового водонагревателя с нагревом в системе отопления воды или антифриза. Вся система нагрева построена на генерировании солнечной энергии на нагревательный элемент, а именно на сам солнечный коллектор, который представляет из себя панель для сбора солнечной энергии размером в несколько квадратных метров. Плоский коллектор абсорбирует солнечное излучение и переносит его на теплообменник, через который материал-носитель (вода, антифриз, воздух) циркулирует по системе отопления. Данная система используется для отопления и для нужд горячего водоснабжения дома.
Схема вакуумного солнечного коллектора.
Современные экосистемы совмещают в себе использование солнечной энергии и электричества для более эффективного функционирования всей системы в целом. К примеру, при низкой солнечной активности зимой вся собранная энергия подается на нагрев системы отопления дома, а циркуляция осуществляется при помощи электричества, что позволяет при минимальных дополнительных энергозатратах запустить на полную мощность всю гелиоустановку. Такая технология называется принудительной циркуляцией и используется, как правило, в крупных гелиосистемах.
Если рассчитать соотношение затрат по установке и обслуживанию солнечного коллектора для отопления дома и конечную окупаемость, то этот период предусматривает от двух до пяти лет. С учетом долговременной эксплуатации можно рассчитать, что окупаемость в конечном счете очень высока. Период окупаемости затрат напрямую зависит от погодных условий и может колебаться в ту или иную сторону. И если уж говорить о ежегодном стабильном повышении цен на тепловую энергию, то установку солнечного коллектора для дома можно считать очень выгодным вложением средств для дальнейшей экономии бюджета.
Плюсы и минусы гелиосистемы
Схема работы гелиосистемы.
Если рассматривать в отдельности все положительные моменты использования гелиоустановки, то можно выделить несколько основных факторов. Прежде всего экологичность. Дома с использованием системы солнечной энергии не зря получили название «экодомов». Коллектор, накапливающий энергию солнечного излучения, абсолютно безопасен для окружающей среды. В силу отсутствия технологии горения или отработки, присущих всем прочим источникам генерации тепла, гелиосистема не производит никаких отходов производства и выбросов в атмосферу, что делает эту систему безопасной и экологически чистой.
Следующим положительным фактором можно считать экономичность данной установки. При крупных начальных затратах на ее приобретение и монтаж, самоокупаемость происходит в течение нескольких лет, а далее вся система целиком направлена на сохранение затрачиваемых средств на отопление. С учетом необходимости постоянного потребления довольно дорогостоящих ресурсов для теплоснабжения (уголь, газ), солнечная энергия бесплатна и не подвержена тарификации.
А потому на сегодняшний день установка гелиосистемы все еще остается дорогостоящей и эксклюзивной технологией, пока что малодоступной обычным обывателям.
Самые популярные статьи блога за неделюteplomonster.ru
