Стоит ли устанавливать гелиосистемы для отопления: обзор технологий и полезные рекомендации

Плюсы и минусы солнечных панелей для отопления дома

Причины востребованности альтернативных ресурсов энергии вполне очевидны: появляется возможность сэкономить на бензине и воплотить в жизнь любые представления об экологически безопасных системах жизнедеятельности. Если правильно использовать энергию солнца, воды и ветра, то можно превратить обычный домик в умный экологический дом. Давайте узнаем, можно ли в частном доме установить солнечные панели для обогрева?

• Варианты применения солнечной энергии
• Преимущества и недостатки солнечной отопительной системы
• Солнечная энергия для отопления дома
• Метод работы панелей с фотоэлементами
• Эффективность применения фотоэлементов

Варианты применения солнечной энергии

Способы использования энергии солнца не относятся к инновационным методам, солнечное тепло применяется давно и успешно. Но это касается Австралии, Южной Америки, некоторых европейских стран, где солнце светит в течение всего года. Некоторые северные части ощущают нехватку естественного излучения, поэтому оно применяется в качестве резервного варианта. Посредниками между солнечными лучами и энергетическим механизмом считаются солнечные батареи или коллекторы, отличающиеся по типу назначения и конструкции.

Батареи накапливают солнечную энергию и применяют ее для обогрева бытовых электрических приборов. Это панели с фотоэлементами с одной стороны и соединяющим механизмом с другой. Можно экспериментировать и собрать батарею своими руками, но лучше приобрести готовые детали – на рынке можно найти широкий выбор солнечных панелей для отопления частного дома. Солнечные коллекторы – часть системы отопления дома. Большие теплоизолированные ящики с источником тепла, как и батареи, устанавливаются на приподнятых щитах, которые смотрят в сторону солнца, или на склонах крыши.

Для роста эффективности световые панели погружают на динамические механизмы, которые напоминают систему контроля – они поворачиваются за движением солнца. Процесс трансформации энергии осуществляется в трубках, находящихся внутри ящиков. Важным отличительным признаком гелиосистем от солнечных батарей является то, что первые нагревают источник тепла, а вторые скапливают электроэнергию. Также можно отапливать помещение при помощи фотоэлементов, но схемы устройства нерациональны и предназначены для тех районов, где солнце светит не меньше 200 дней в году.

Преимущества и недостатки солнечной отопительной системы

Преимуществ у солнечной отопительной системы не так много, но каждое из них становится причиной для постоянных экспериментов:

• экологическая безопасность. Это безопасный для жильцов и окружающей среды экологически чистый источник, не нуждающийся в использовании стандартных видов топлива;
• автономная работа. Хозяева таких систем не зависят от стоимости энергоносителей и от экономической обстановки в стране;
• экономичное потребление. При сохранении стандартной отопительной системы можно уменьшить расходы на оплату горячего водоснабжения;
• доступность. Чтобы установить солнечные панели для отопления дома, не нужно ездить по инстанциям и выпрашивать разрешение.

Пользователи также выделяют минусы:

• высокая стоимость сокоборудования, которое необходимо для введения системы в эксплуатацию;
• прямая зависимость объема полученного тепла от географической локации и погоды;
• наличие дополнительного источника (гелиосистема или газовый котел).

Чтобы получить большую отдачу, нужно постоянно контролировать исправность коллекторов, чистить их то мусора и беречь от появления наледи при низких температурах. Если температура часто ниже 0 градусов, тогда важно позаботиться о дополнительной теплоизоляции не только деталей гелиосистемы, но и дома.

Солнечная энергия для отопления дома

Основным назначением фотоэлементов, которые накапливают энергию, является снабжение дома электричеством. Для включения их в схему конструкции отопительного оборудования и получения бесперебойной работы нужно создать цепь с накопительным ящиком. В нем будет осуществляется нагрев воды, которая по достижении конкретной температуры будет заполнять трубы и радиаторы в помещениях.

Метод работы панелей с фотоэлементами

Можно выделить три популярных типа элементов для создания солнечных батарей:

• монокристаллические. Это тонкие пластины чистого кремния, нарезанные из искусственного кристалла. Производительность составляет 18%. Подходящей температурой для использования является от + 5 до 25 градусов;
• поликристаллические. Произведены из пластины, образовавшихся при поэтапном охлаждении кремниевого расплава. Метод их производства менее трудозатратный, но и КПД ниже – не выше 12%;
• аморфные или пленочные. Произведены способом испарительной фазы, в результате которой кремний в виде тонкий пленки оседает на полимерной эластичной поверхности. Недорогой производственный метод комбинируется с самой низкой производительностью 7%. Для монтажа автономных систем отопления в северных регионах идеальным вариантом являются фотоэлектрические батареи, которые были собраны из монокристаллических деталей. Но батареи с аморфными модулями легко устанавливать, они не требовательны в уходе и стоят недорого.

Целью внешних деталей является поглощение и трансформация солнечных лучей. Свободная энергия движется дальше и концентрирует внимание в скапливаем накопителе. Маленькая деталь дает примерно 250 Вт, а сборная панель размерами 25-30 квадратных метров обеспечивает электричеством маленький домик. Для организации обогревательной системы требуется в несколько раз больше энергии.

Роль трансформатора постоянного тока солнечного производства в электричество играет инвертор, так как для функционирования бытовых электрических приборов и ламп нужен переменный ток. Если говорить об отопительном оборудовании, то электрический котел для подогрева воды также функционирует на переменном токе. Чтобы дом был обеспечен светом в ночное время, необходимо использовать аккумуляторы, которые сохраняют дневные резервы.

Эффективность применения фотоэлементов

Проще всего купить солнечные коллекторы и использовать одну из простых и надежных схем. Но обстоятельства иногда диктуют свои правила. Допустим, у вас хорошо работает система с солнечным генератором, но пока она считается для подачи электричества и снабжения дома горячей водой. Естественно, приобретать новое оборудование невыгодно, поэтому проще увеличить мощность с помощью покупки фотоэлектрических преобразователей.

Бюджетным вариантом являются кремниевые панели с производительностью до 25%. К источнику тока нужно подсоединить отопительное устройство, функционирующее на электричестве. Подходящим вариантом является котел, оборудованный распределительной разводкой. Если грамотно обустроить подачу электроэнергии, то ее хватит для подачи горячей воды и для отопления.

Есть примеры, когда дом полностью обеспечен теплом, – это можно узнать по крыше, полностью покрытой панелями. Иногда необходима установка специальных отдельно стоящих конструкций, если места кровли недостаточно. Для роста мощности нужно дополнительное свободное пространство. Как отмечают владельцы частных домов, средний срок использования гелиосистемы составляет до 50 лет. Затраты окупаются в течение 5 лет. Затем коллекторы работают в плюс.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.

Похожие записи

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Стоит ли устанавливать гелиосистемы для отопления: обзор технологий и полезные рекомендации

Технологии энергосбережения на месте не стоят – из года в год на рынке возникает все больше и больше предложений по продаже и установке тех или других экономичных систем отопления дома. Пожалуй, одно из очень оригинальных и красивых предложений – это гелиоотопление.В данной публикации мы будем рассматривать, что это вообще такое, а еще попытаемся разобраться в особенностях этой технологии. Стоит еще сказать что коснемся и определенных тонкостей установки.

Фото дома, на кровле которого установлены солнечные коллекторы

Что собой представляет гелиосистема

Если кратко, то сущность подобной системы в том, что она видоизменяет энергию солнца в остальные типы энергии. Гелиосистемы сейчас используются для получения либо тепловой, либо электрической мощности.Ключевой ингредиент здесь – это солнечный коллектор. Основное отличие изделия от фотоэлектрической панели состоит в том, что последняя считается «поставщиком» конкретно электричества. А коллектор же делает нагрев носителя тепла.

Рабочая схема фотоэлектрической панели для поставки электричества в дом

Другими словами устройство собирает тепло солнца, которое переносится видимым переносимым светом и инфракрасным излучением, и потом как бы «передает» все накопленное тепло в воду системы обогрева и горячего снабжения воды.Отсюда вытекают ключевые области использования коллекторов:

1. Отопление и поставка горячей воды в загородных домах, домах и дачах.
2. Разогрев воды в бассейнах.
3. Нагрев носителя тепла в системах теплых гидравлических полов.
4. Добавочный отопительный элемент в больших зданиях промышленного типа и административных учреждениях.

Сейчас начинаем более детальный обзор.

Рабочий принцип конструкции

Коллектор обычного типа собой представляет прямоугольную или квадратную панель, под которой размещается пластина – «поглотитель» тепла. Изнутри пластины проходит жидкость-теплоноситель, которая после нагрева переходит в особый накопительный бачок, где уже и собирается большинство горячей воды.

Рабочая схема системы с накопительным бачком

Необходимо обратить свое внимание! Накопительную емкость необходимо попытаться утеплять очень эффективно, чтобы вода остывала как можно очень медленно. Если это будет обыкновенная сталь безо всяких изоляционных прослоек, то вода остынет практически за ночь летом и за несколько часов в зимний промежуток.Принцип здесь достаточно простой – чем больше поверхностную площадь конструкции, тем приличное количество тепла может сделать система. В принципе, здесь работает принцип теплицы – поверхность греется и изнутри коллектора скапливается большое количество горячего воздуха.При этом конструкция имеет довольно хорошую, правильно продуманную тепловую изоляцию, благодаря которой накопленное тепло не «уходит» за пределы панели, а гарантированно остается изнутри.

Пример строения с большой площадью гелиосистем

Автоматично выходит, что гелиосистема для обогрева владеет таким важным качеством, как безоговорочная экологичность. Ведь здесь при нагревании воды не выполняется никаких вредных выбросов углекислого газа и ядовитых веществ.Конструкции могут быть двух вариантов:

1. Оживленные системы. В них горячая подается вода в бачок при помощи особых электрических насосов.
2. Неактивные. Здесь циркуляция воды выполняется настоящим способом.

С ключевыми данными закончили, сейчас познакомимся со спецификами системы.

Недостатки и превосходства

Прекраснее всего разобрать все в сравнительной таблице.

Плюсы гелиосистем: Минусы: Большой уровень экономности – при правильной установке и расчете, уменьшение расходов на обогрев дома достигает 30-50%.В зависимости от того насколько правильно рассчитана мощность оборудования и насколько выгодно утеплён дом. Что касается горячего снабжения воды, то здесь можно достичь и рейки в 90-95%. Есть прямая зависимость от погодных условий и силы солнца. Естественно, что в пасмурную погоду гелиосистема будет подогревать воду достаточно неторопливо.Стоит еще сказать что есть и подобный отрицательный фактор, как сезонная зависимость – во многих регионах в зимний промежуток не очень-то и солнечно. Длительный эксплуатационный срок, который в большинстве случаев составляет не меньше 25 лет! Инструкция монтажа хотя и достаточно проста, но собственными силами такой установкой лучше не заниматься. Самое первое, если работы исполняют не продавцы, то гарантийный срок автоматично уменьшается, а, второе, здесь все же требуется конкретный опыт и знания. Во время эксплуатационных работ не потребуется строгого контроля, в принципе, можно месяцами не выверять ничего. Система не везде может хорошо трудится. К примеру, если ваша жилая площадь выходит на северную или теневую сторону, то монтировать коллектор бессмысленно, из-за того что разогрев в подобной ситуации будет очень слабый.

На поверхность приборов проникает тень

Ну и, разумеется, нужно подчеркнуть важную особенность коллекторов – стоимость систем данного типа очень большая и без «прицела» на долго или на значительные объемы горячей воды – их приобретать неразумно.Другими словами если в доме вы проживете много лет, то доступнее будет платить больше за иную энергию. А вот если подобную покупку делать для приморского пансионата, к примеру, или для дома, где вы проживаете регулярно, то такое решение определенно интересное.Сейчас стоит затронуть одного принципиального момента.

Виды гелиосистем

На рынке вы можете повстречать две модели коллекторов – плоские и вакуумные, и данный нюанс может стать затруднением, из-за того что консультанты совсем не всегда могут объяснить умно и доступно в чем здесь разность. Стоит еще сказать что порой перед работниками магазина может стоять задача склонять клиента в сторону какого-то одного варианта, который, кстати, не всегда считается хорошим.Мы поговорим про то, чем разнится одна гелиосистема от иной, чтобы по максимуму сделать легче вам процесс подбора.Начинаем обзор данного момента.

Вакуумные коллекторы

Конструкция данного типа устроена по принципу термоса – трубки с тепловым носителем вставлены в трубки большего размера и выходит, что между ними формируется вакуумная прослойка, которая служит утеплительным слоем. Как правило считается, что подобная прослойка дает возможность сберегать около 95% накопленного тепла.Посмотрите на то, что тепловым носителем в подобных системах может послужить не только вода, но и еще почти что любой антифриз. Такое свойство дает возможность по максимуму уберечь трубы или отопительные приборы от разрыва в зимний промежуток на случай аварийной остановки системы.Изделие вакуумного типа владеет такими достоинствами:

1. Возможность ремонта. Потому как прибор состоит из трубочек, то при неисправности одной из них – ее легко можно поменять на иную. При этом, как вы понимаете, замена трубки по цене намного меньше обойдется, чем замена прибора полностью.

Так смотрятся тепловые трубки

1. Способность подогревать воду до температуры кипения.

Что касается минусов, то необходимо отметить такие специфики:

1. Трубки достаточно хрупкие, благодаря этому панель боится механических ударов и нагрузок. Даже при маленькой трещине на поверхности из стекла – поврежденый компонент коллектора быстро теряет собственные свойства теплосбережения.
2. Заботиться за вакуумным изделием тяжело, так как почистить каждую трубочку от снега, пыли или грязи сложно. Самое первое, к месту установки еще необходимо добираться, а, второе, если накопителей много, то вытереть все трубки – та еще работа.

И рассмотрим тип второй нагревателей.

Плоские панели

В принципе, такие изделия собой представляют тонкие короба из металла, которые закрытые либо стеклянной, либо пластиковой крышками. А вот уже изнутри подобного короба и размещаются все те же трубки с тепловым носителем. Короба имеют довольно хороший теплоизоляционный уровень и трубки изнутри них могут быть изготовлены из матового или светопрозрачного стекла.Совет: эффектнее всего применять варианты из матового стекла, в котором уровень содержания железа не самый высокий. Подобные решения стоят чуть дороже, зато данный материал пропускает солнце почти что на все 100%. Другими словами нагрев носителя тепла будет выполняться быстрее.Плоские изделия сложнее и подороже ремонтировать собственными руками благодаря тому, что при выходе устройства из строя – поменять потребуется всю панель. Зато за счёт наличия защитной крышки и короба – стойкость к ударам царапинам и так далее здесь очень большая.Ну и уход – нужно согласится, ровную большую поверхность намного легче вытереть, чем массу трубочек.Как правило, если вести разговор о том, какой вариант лучше, то многофункционального ответа здесь нет. Смотреть необходимо на бюджет и специфики задачи. Если требуется решение, в котором водную температуру требуется увеличивать толко лишь на 20-40 градусов выше от показателей внешней среды, то приемлимо подходит плоский коллектор.Ну а если необходима по максимуму горячая вода и нет опасности повреждений механическим путем, то прекрасный вариант взять вакуумный аналог.В общем необходимо не забывать, что главное назначение гелиосистем – это сотрудничество, в сочетании с иным теплогенератором. Другими словами гелиосистема для обогрева первично нагревает тепловой носитель, когда мощность солнца дает возможность это выполнить, а газовый или электрический отопительный котел если нужно доводят жидкость до более большой температуры.

Пример системы, которая работает в сочетании с ключевым отопительным котлом

Вот исключительно в такой «связке» эта технология будет рентабельной и эффектной. Разумеется, можно попытаться выполнить полностью независимое солнечное отопление и горячее обеспечение водой – и это возможно, но лишь расходы окажутся слишком большими.Ведь у нас в государстве изменчивые условия погоды, а это означает, потребуется монтировать бесчисленное множество панелей и при этом в регионах с наиболее жёстким климатом придется все равно применять добавочные котлы чтобы подстраховаться.Сейчас коснемся еще одного момента.

Советы по установке

В данном списке мы укажем те моменты, к которым установщики должны подойти очень серьезно.Итак, существенны такие невидимые моменты:

1. Площадь гелиополя. Другими словами побеспокойтесь выверить, достаточное ли кол-во панелей вы приобрели. Еще нередко бывает так, что магазин в гонении за прибылью продает слишком бесчисленное множество изделий.
2. Наклонный угол коллекторов.

Исходники для вычисления хорошего угла наклона прибора

1. Объем бака накопительного.

В любых ситуациях самым оптимальным решением будет взять консультацию у независимого профессионала и уже с данными расчетами идти в супермаркет.На этом наш обзор закончен, и можно перейти к итогам.

Вывод

Мы с вами рассмотрели, Что такое гелиосистема для обогрева, разобрались в том, какие они могут быть, а еще кратко коснулись и тех основных моментов, которые следует учесть во время установки.Будем надеятся, что информация вам пригодится в деле, и у вас получится приобрести действительно подобающую систему и проследить за тем, чтобы ее установили правильно. Если же сведений показалось недостаточно, то рекомендуется посмотреть на добавочное видео в конце этой статьи.

Гелиосистема. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Гелиосистема… В наше время этим словом уже похоже никого не удивить. Но не многие до конца понимают что же это такое. Некоторые «специалисты» задают вопрос: «А где же гелий?», другие утверждают, что при проектировании системы мы забыли включить в смету гель, но на самом деле ГЕЛИОСИСТЕМА – это всего лишь установленный комплект оборудования, способный превращать солнечное излучение в полезную для нас энергию.

Со времен появления на рынке Украины преобразователей солнечной энергии за ними крепко закрепились соответствующие названия:

• Фотоэлектрическая система – установка предназначенная для выработки электрической энергии.
• Гелиосистема – комплект оборудования, предназначенный для выработки тепловой энергии.

Хотя в корне оба типа систем являются гелиосистемами.

Что такое гелиосистема?

Итак, гелиосистемой в классическом понимании этого слова является комплект оборудования, предназначенный для преобразования солнечной энергии в тепловую.

Как известно солнце дарит нам огромное количество энергии. Задача человечества – правильно собрать эту энергию. Если быть точным, то среднее количество энергии, излучаемое солнцем на земную поверхность на широте Киева в летний период времени ровняется 6кВт∙час/м2 в сутки.

Первый закон термодинамики гласит, что энергия ниоткуда не берется и никуда не девается бесследно, а всего лишь переходит с одного состояния во другой.

Цена и окупаемость

С финансовой точки зрения солнечные гелиоколлектора необходимо считать инвестициями. Срок окупаемости может быть разным – от нескольких месяцев до нескольких лет. Зависит он от того, когда и сколько раз будет использоваться система.Срок службы солнечных гелиоколлекторов может быть более 30 лет. Но они в любом случае окупятся, учитывая, что они практически не требуют обслуживания.

Работоспособность всей системы полностью зависит от качества каждого элемента и правильности монтажа. Солнечные гелиоколлектора не смогут работать в полную силу, если будет неправильно подобрано остальное оборудование. Установку и проектирование лучше доверить профессионалам.

Назначение гелиосистемы

Прямой задачей гелиосистем является максимально эффективное преобразование энергии солнечного излучения в тепловую.

На сегодня максимальный КПД гелиосистем достигает 95%, что является высочайшим результатом по сравнению с другими технологиями.

Гелиосистемы используются в быту для:

• нагрева воды (горячего волоснабжения (ГВС)),
• поддержки системы отопления,
• подогрева воды в бассейне.

Существует интересная технология, когда с помощью геотермальных тепловых насосов энергия загоняется в землю, а потом зимой оттуда изымается.
Если использовать гелиосистему для горячего водоснабжения, отопления и подогрева бассейна, срок окупаемости становится более короткий, потому что потребляется абсолютно вся энергия. Если применять только для нагрева воды, то нужен очень точный расчет, чтобы не было избытка энергии. Если использовать для отопления и для ГВС, то это на самом деле это не очень эффективно, так как летом будет много избыточной энергии и возникнет проблема её распределения.

Использование гелиосистем для предприятий

Для нагрева воды в больших бассейнах (от 200 м³) гелиосистемы зарекомендовали себя очень хорошо. К примеру, для нагрева воды в бассейне объемом 980 м³ используется 37 коллекторов (1080 трубок).

Также эффективно применять гелиоколлекторы для горячего водоснабжения отелей, ресторанов, где есть постоянный разбор горячей воды и большая тепловая нагрузка. Это хорошо, так как солнечный коллектр всегда рассчитывается на 80% тепловой нагрузки.

То есть, если хотим применить гелиосистему для дома, где проживает семья из двух человек, то очень сложно рассчитать какая будет тепловая нагрузка: сегодня человек будет применять душ 2 раза, а завтра только раз. Это будет проблемой, так как целая четверть энергии не будет использована.

Поэтому применение гелиосистем для масштабных предприятий более сбалансированно, потому что разбор воды стабильный.

Виды солнечных коллекторов

Наиболее распространёнными считаются плоские и вакуумные гелиоколлекторы.

Вакуумные

Главным элементом вакуумного устройства является тепловая труба. Внешне представляет собой ряд, состоящий из стеклянных трубок, заключённых в алюминиевом каркасе. Каждая трубка состоит из двух трубок разных диаметров, а между ними находится вакуум. Благодаря нему теплоноситель внутри неё намного лучше защищён от воздействия температуры окружающей среды.

Устройство вакуумного гелиоколлектора

Медная труба с меньшим диаметром содержит внутри себя специальную нетоксичную жидкость. При нагревании она испаряется. Пар поднимается к самому верху трубки – к наконечнику. Там он отдаёт тепло теплоносителю, находящемуся в теплопроводе.

Обратите внимание! Нетоксичная жидкость испаряется даже при температуре на улице -30°С, благодаря вакууму между трубками.

Конденсируясь на стенках трубы, жидкость обратно стекает вниз. Далее процесс снова повторяется. Все трубы расположены параллельно. Угол наклона зависит от места монтажа системы и географической широты объекта. Панель должна быть направлена на юг.

Устройство водонагревательной системы с использованием вакуумного гелиоколлектора

Солнечный гелиоколлектор отлично работает даже в пасмурную погоду, так как вакуумные трубки хорошо поглощают инфракрасное излучение, проходящее сквозь тучи. В отличие от плоских устройств на вакуумные оказывает меньшее влияние низкая температура на улице и ветер, благодаря изоляционным свойствам вакуума. Системы с солнечными гелиоколлекторами этого типа могут функционировать до -35°C.

Чтобы внутри трубок как можно дольше сохранялся вакуум, один их конец покрыт толстым слоем бария. Он поглощает различные газы, которые появляются во время эксплуатации и хранения устройства. Также барий является своеобразным индикатором. Если он изменил цвет с серебристого на белый, значит, вакуума в трубке уже нет и её следует заменить на новую.

Чтобы провести замену, не нужно останавливать всю систему. Также, если одна из трубок вышла из строя, то коллекторы всё равно продолжат работать как прежде. В случае необходимости в систему можно добавить трубки или снять лишние.

Преимущества вакуумных гелиоколлекторов:

• удобный монтаж;
• простое обслуживание;
• низкие теплопотери;
• длительный период работы.

К недостаткам относят невозможность самостоятельной очистки от снежных наносов, а также минимальный угол наклона должен быть не менее 20°.

Плоские

Внешне плоские солнечные гелиоколлектора представляют собой прямоугольную панель. Корпус выполнен из алюминия. Для подачи и вывода теплоносителя имеются 2 патрубка. Боковые стороны и одна стена утеплены теплоизолятором толщиной 3-4 см. Это позволяет значительно сократить теплопотери устройства.

Главная часть всего гелиоколлектора – это абсорбер, соединенный с теплопроводом. Именно он поглощает инфракрасное излучение. Сверху он закрыт закалённым стеклом с низким уровнем металла. Чаще всего поглощающий элемент делается из меди, так как она имеет высокую теплопроводность.

Устройство плоского солнечного гелиоколлектора

Принцип действия коллектора следующий: солнечные лучи проникают сквозь стекло и попадают на абсорбер. Он нагревается и передаёт тепло теплоносителю. В отличие от вакуумных систем, плоские коллектора могут самостоятельно очиститься от снега. Их монтаж можно провести под любым углом. Но по сравнению с вакуумными устройствами, у них больше теплопотери, и устанавливать их нужно только в полностью собранном виде. Еще один недостаток – в случае повреждения придётся менять всю панель. Но по сравнению с вакуумными, они более надёжные и простые.

Состав гелиосистемы

В стандартный комплект гелиосистемы входят следующие элементы:

• генератор теплоты (гелиоколлектор любого типа),
• устройство, переносящее теплоноситель (насос или давление внешней системы водоснабжения),
• нагреваемый объект (вода системы ГВС, система отопления, бассейн).

Преимущества и недостатки использования гелиосистемы

Недостатки:

• Недостатком же является сезонность. Отопление солнцем зимой, точнее ее эффективность снижается из-за небольшой инсоляции.
• Высокая стоимость капиталовложений – это первоначальный минус, который быстро переростает в плюс. Потому что гелиосистема окупается очень быстро – на протяжении 7-8 лет.
• На гелиосистему негативно влияют перепады напряжения. Бывает, что отключают электричество, то гелиосистема закипает. Со временем, если произойдет несколько десятков подобных кипений система может выйти из строя. В таком случае нужно будет проводить сервисное обслуживание, в последствии которого будет перезаправлятьтя (меняться жидкость), для того, чтобы система снова могла работать в нормальном режиме.

Замена трубки солнечного коллектора. Конструкция солнечного коллектора и принцип работы

Преимущества:

• Неоспоримым преимуществом такой системы является возможность экономии существенной части энергии необходимой для нагрева необходимого тела.
• При правильном расчете система должна компенсировать до 80% затрат энергии в летний период времени.
• Длительный срок эксплуатации – 30 лет и больше.
• Короткий срок окупаемости – 7-8 и меньше лет.
• В состав гелиосистемы входят элементы изготовлены со стекла и алюминия, а занчит для изготовления комплектующих не используются материалы, которые подвергаются быстрому износу.

Как сделать своими руками

Перед тем как приступить к сборке солнечного коллектора, следует сделать расчёты, чтобы устройство получилось качественным.

Схема сборки

1. Сначала собирается короб. Для этого используются доски толщиной 3 см и шириной 12 см. Дно делается из фанеры или текстолита. Для прочности устанавливаются ребра жёсткости. Чтобы древесина не гнила, её обрабатывают антисептиком.
2. На дно укладывается слой теплоизоляции (минваты). После чего её закрывают оцинкованным металлом.
3. Для создания теплообменника понадобятся 2 трубы с диаметром 1″ и длиной 70 см, 15 труб с диаметром 0,5″, длиной 160 см.
4. В трубах большего диаметра с шагом до 4,5 см проделываются отверстия для труб меньшего размера.
5. После чего всю конструкцию сваривают. При этом патрубки для входа и выхода теплоносителя должны находиться диагонально. Для входа внизу, для выхода сверху.
6. Готовый радиатор монтируют внутрь ранее сделанного короба. Крепится ко дну короба с помощью хомутов или полосок металла. Для максимальной передачи тепла, нужно закрепить его как можно плотнее.
7. Стыки тщательно заделываются герметиком. Дно короба и трубы окрашивается в чёрный цвет жаростойкой краской, тогда они будут поглощать больше тепла. Внешние детали окрашиваются белым, чтобы было меньше теплопотерь.
8. После того как краска высохла, короб закрывается стеклом (4 мм), но так, чтобы расстояние между ним и радиатором было не менее 1,2 см. Можно использовать стеклопакет, это повысит эффективность устройства.

Эффективность использования солнечных систем на територии Украины

Вся территория Украины без исключения подходит для применения гелиосистем. То есть, даже северные регионы (например, Черниговская или Сумская области) прекласно подходят для использования на их территории солнечных коллекторов. Там достаточно солнечной инсоляции. К примеру, максимальный показатель инсоляции в Черниговской области — 950 кВт∙час/м², а Херсонской и Одесской областях может достигать 1400 кВт∙час/м². С этого следует, что наиболее эффективно применять гелиосистемы в южных регионах страны.

Как избежать стагнации в современных гелиосистемах

Е. Черняк

Электроэнергия и газ – традиционные источники энергии, обеспечивающие комфортную жизнь современного человека, – становятся все дороже. Люди все чаще обращают внимание на энергию, предоставляемую самой природой. Появляются новые технологии с использованием возобновляемых источников энергии, позволяющие существенно снизить затраты ископаемых энергоносителей. Одна из таких технологий – использование фототермальной энергии для систем отопления и ГВС. При всех своих плюсах гелиосистемы имеют очень серьезный минус: когда отбор тепла невелик, а солнце дает большое количество энергии, возникает ситуация, при которой теплоноситель может закипеть. Этот процесс называется стагнацией гелиосистемы. Предлагаем несколько решений, позволяющих не допустить стагнации

Причина закипания теплоносителя, или стагнация системы, – переизбыток тепла, выработанного солнечными коллекторами. Если теплоноситель не отдает полученное тепло и его температура не снижается, может возникнуть паровая пробка, которая закупоривает гидросистему и прекращает циркуляцию жидкости до того момента, пока пар не конденсируется. Такая гелиосистема работает неравномерно и создает неудобства потребителю – необходимо дополнительно нагревать воду для ГВС от традиционных источников тепла и ожидать, что гелиосистема восстановит свою работоспособность на следующий день после ночного охлаждения.

Теплоноситель непрерывно нагревается в коллекторе в солнечное время, и если тепло из ГВС не отбирается (например, когда никого нет дома), то закипание жидкости – естественный процесс, который нарушает работоспособность системы и даже может стать причиной аварии. Перегрев системы из-за недостаточного отбора тепла, прежде всего, обусловлен неправильным подбором солнечной установки в конкретных климатических условиях и ошибочным учетом реальных нужд потребителя в тепле.

Сегодня для гелиосистем используют различные варианты внешней защиты от закипания теплоносителя: теплоотражающие экраны, сдвижные роллеты, приводимые в действие вручную или с помощью электропривода, управляемого от сигналов датчика температуры. Встречается также способ сброса избыточного тепла путем перенаправления теплоносителя в дополнительные теплообменники на открытом воздухе – радиаторы или бассейны-охладители. Но рассеивать добытое тепло неэффективно, а бассейн имеется не у всех. Принудительное затенение коллекторов иногда может не сработать – к примеру, из-за попадания листвы на направляющие подвижной защитной системы.

Для предотвращения процесса закипания теплоносителя применяются разные способы предупреждения образования паровой пробки и перегрева ее компонентов. Чтобы повысить безопасность системы при эксплуатации, применяют регулирующие клапаны, расширительные мембранные баки и ряд других предохранительных устройств. Представляем схемы защиты гелиосистемы от перегрева теплоносителя для трех типов гелиосистем – гравитационной, принудительно-циркуляционной и незакипающей.

Термосифонные гелиосистемы

Это системы простейшего типа, где, благодаря естественной конвекции, передача тепла осуществляется без насоса и сопряженных с ним устройств. Жидкость в таких гелиосистемах циркулирует естественным образом из-за разности ее плотности в холодном и горячем состоянии, поэтому такие системы еще называют гравитационными.

Вода, нагреваемая от температуры θ_ко обратной линии гелиоколлектора до температуры линии подачи θ_кл, циркулирует по контуру, образованному гелиоколлектором и баком-аккумулятором. Накопительная емкость оснащена линией подпитки от системы холодного водоснабжения для компенсации расхода теплой воды, которая включает в себя запорную арматуру и обратный клапан. Предохранительный клапан позволяет сбросить опасное давление в закрытой системе при перегреве воды.

Гелиосистема гравитационного типа (рис. 1) должна иметь линию слива воды при низких температурах, угрозе ночных заморозков и при морозе, что характерно в любом регионе Украины. Защита от стагнации здесь выполнена автоматическим клапаном, который выпускает образовавшийся пар в момент закипания воды. Это происходит, если поступающего от коллектора тепла слишком
много и бак-аккумулятор не способен его поглотить полностью.

Рис. 1. Термосифонная гелиосистема

где E_max – поступление солнечной энергии в своем максимуме для данных климатических условий, выраженное в кДж/м 2 ; А – эффективная площадь гелиоколлектора (или поля гелиоколлекторов), м 2 ; η – коэффициент поглощения коллектора; С – теплоемкость воды (равна 4,18 кДж/кг·К); θ_хол. – температура холодной воды,°С.

Применив коэффициент 1,5 к среднемесячному показателю самого солнечного месяца в определенной местности, приближенно определяют максимальное поступление солнечной энергии для этого региона.

При расчетах объема бака-аккумулятора нагрев воды допускается до 90°С, однако такая температура создает опасность получения ожогов потребителем. Для предотвращения такой ситуации вода в систему ГВС подается через термостатический смесительный клапан, который подмешивает холодную воду и может снизить температуру на выходе до комфортных значений 37–50°С.

Гелиосистемы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Эти системы считаются достаточно эффективными, но в них все же могут образовываться «паровые пробки» не только если выработка тепла превышает его потребление, но и в случаях сбоев по электропитанию.

Особенности систем с принудительной циркуляцией (рис. 2) продиктованы их всесезонной работой, поэтому в них применяют в качестве теплоносителя незамерзающую жидкость из воды и гликоля. Такой раствор несколько отличается от использующегося в системах отопления. Он обладает способностью выдерживать высокие температуры и достаточно дорогостоящий. Однако при частом возникновении стагнации даже такой специальный теплоноситель начинает расслаиваться, «легкие» органические молекулы в нем разрушаются, и появляется склонность к комкованию. Такие комки могут полностью засорить живое сечение гидросистемы, а откладываясь на стенках каналов коллектора, локально нарушают теплопередачу, вызывая еще больший перегрев незасоренных участков теплопоглощающей части. В результате такой «перегретый» всего несколько раз теплоноситель нужно менять, поскольку очистка системы от выпавших из неговысокомолекулярных соединений – достаточно непростая процедура.

Рис. 2. Гелиосистема с принудительной циркуляцией

В принудительной системе при внезапной остановке циркуляционного насоса в момент активного теплопоглощения гелиоколлекторами тоже может произойти закипание теплоносителя, часть которого при этом безвозвратно сбрасывается через предохранительный клапан. Каждый такой сброс дорогого гликолевого раствора из замкнутой системы требует его восполнения, что влечет за собой дополнительные затраты. Это еще одно отличие принудительной циркуляционной системы от термосифонной гравитационной, в которой сброс воды – рядовое событие. Во избежание сбросов теплоносителя перед клапаном сброса воздуха устанавливается запорный вентиль, который открывают только для заполнения системы при обслуживании.

Предотвращение стагнации в циркуляционных системах начинается с тщательных расчетов при проектировании. Прежде всего нужно выяснить объем горячей воды, реально потребляемой в течение суток. Именно эта величина станет основной при выборе бака-аккумулятора. При расчетах объема бака-аккумулятора в гелиосистемах с принудительной циркуляцией допускается нагрев воды в нем до 90°С. Его минимальный объем можно определить исходя из суточного потребления горячей воды, увеличенной в 1,5–2 раза. Это требуется для того, чтобы температура в бойлере ГВС не опускалась ниже +45°С (обычно при этой температуре включается дополнительный котел) и не нужно было бы подключать другие источники тепла, например газовую колонку. Специалисты рекомендуют для баков-аккумуляторов тепла со спиральным трубчатым теплообменником солнечного контура считать приемлемым объем от 50 до 70 л на один квадратный метр теплопоглощающей площади солнечного коллектора.

Следующий шаг по предотвращению стагнации в системах с принудительной циркуляцией опирается на использование расширительных мембранных баков, с помощью которых компенсируется температурное расширение теплоносителя. От правильного выбора мембранного расширительного бака во многом зависит надежность и безопасность работы всей системы. Он должен быть способен компенсировать тепловое расширение жидкости при работе гелиосистемы в очень широких температурных пределах.

Потребитель может самостоятельно рассчитать примерные параметры требуемого расширительного бака, используя таблицы производителя оборудования или методику, которую можно найти в рекомендациях по проектированию гелиосистем.

Приведем формулу, по которой можно рассчитать минимальный объем мембранного расширительного бака:

где V_З – объем заполнения гелиоконтура, л; V_К – емкость гелиоколлектора, л; n – коэффициент расширения (для воды при нагреве от 20 до 100°С n = 0,042); n_К – число гелиоколлекторов; p – давление заполнения системы, бар; p_max – давление в системе при стагнации, бар.

Величину p обычно считают равной
p = 0,1·h_стат. + 0,7,
где h_сртат. – высота в метрах между серединой расширительного бака и наивысшей точкой гелиосистемы.

Давление в состоянии стагнации, обозначаемое как p_max, бар, выбирается из условия
p_max ≤ p_ПК – 0,2 для p_ПК ≤ 3 бар;
p_max ≤ 0,9 · p_ПК для p_ПК > 3 бар,
где p_ПК – давление срабатывания предохранительного клапана.

Для устранения причин стагнации также используют контроллеры, которые ненадолго включают циркуляционный насос системы ГВС или отопления при достижении температуры теплоносителя в коллекторе, близкой к закипанию, чем активизируют теплообмен в контуре отбора бака-аккумулятора и повторяют этот процесс до нормализации режима.

Незакипающие гелиосистемы

Гелиосистемы, в которых закипание предотвращается конструктивно, выполнены по «самосливной» схеме. Одна из них – технология Drainback, предложенная инженерами известной немецкой компании Vaillant для систем ГВС (рис. 3). В этой схеме циркуляционный насос, прокачивающий жидкость через солнечную панель, отключается при критическом повышении температуры и угрозевозникновения стагнации, весь теплоноситель сливается в специальную емкость. Пустой коллектор уже не закипит.

Рис. 3. Гелиосистема с незакипающим теплоносителем

Специалисты Vaillant в качестве примера еще одной незакипающей системы, приводят auroSTEP. Суть этой технологии состоит в неполном заполнении установки теплоносителем. Циркуляционный насос при пуске сжимает собравшийся сверху в коллекторах воздух и вытесняет его оттуда в специальную полость. В момент возникновения опасности стагнации (или при сбое электропитания) циркуляционный насос останавливается, и сжатый им воздух вновь заполняет коллекторы, вытесняя из них теплоноситель, чем предотвращает его перегрев.

Особенность функционирования по технологии auroSTEP – это способность работы гелиосистемы в широком диапазоне солнечной активности. Пуск системы может осуществляться, даже когда каналы гелиоколлектора горячие. И хотя в момент заполнения раскаленного коллектора происходит активное испарение теплоносителя и его пары прибавляются к объему сжимаемого воздуха, гидросистема заполняется рабочей жидкостью достаточно быстро. Образовавшийся пар вытесняется в змеевик бойлера, где и конденсируется, обеспечивая безопасную эксплуатацию гелиосистемы при угрозе перегрева.

Системы, работающие по технологии auroSTEP, обычно комплектуются водонагревателями емкостью 150–350 л, рассчитанными на работу – по желанию потребителя – с одним–тремя солнечными коллекторами, и оснащены встроенным регулятором для управления солнечной установкой (рис. 4). Базовая комплектация предусмотрена на максимальный перепад высоты между бойлером и солнечными коллекторами до 8,5 метров. Используя дополнительный насос, можно увеличить этот перепад до 12 метров.

Рис. 4. Варианты комплектации системы по технологии auroSTEP

В качестве вспомогательного источника тепла специалистами компании-разработчика предлагается использовать конденсационный котел или тепловой насос, а при возникновении потребности в больших объемах тепла (поддержка теплом системы отопления, подогрев бассейна, технологические нужды и прочее) можно установить более производительную гелиосистему auroFLOW, которая тоже работает по принципу технологии Drain-back.

Согласование системы

Помимо конструктивных мер, главный способ предотвращения стагнации – обеспечить эффективный теплоотбор от гелиоконтура даже на пике его нагрева. Очень важно правильно оценить действительные потребности в тепле и графики суточного теплопотребления, покрываемые солнечной энергией, и согласовать компоненты гелиоустановки со всей остальной тепловой системой здания. Нужно тщательнее учитывать общее поступление солнечной энергии в данной местности: среднегодовое значение поступаемого теплового солнечного излучения в зависимости от региона Украины колеблется в диапазоне от 900 до 1300 кВт·ч/(м 2 ·год). В среднем по Украине за год на 1 м 2 площади падает приблизительно 1000 кВт·ч энергии Солнца, что примерно соответствует теплотворной способности 100 л дизельного топлива или 100 м 3 природного газа.

Даже в летнее время есть существенная разница между дневными максимальными, средними действующими и минимальными температурами нагрева воды в коллекторах. В зависимости от сезона и времени суток поток солнечного излучения, поступающего на земную поверхность, в среднем составляет от 100 до 250 Вт/м 2 , достигая пиковых значений при ясном небе в полдень до 1000 Вт/м 2 . А ночью – наоборот, происходит охлаждение. Такой разброс параметров (на порядок или даже более) вынуждает при проектировании более внимательно оценить необходимую общую установленную мощность гелиосистемы и эффективное аккумулирование тепла от нее. Это позволит устранить причину перегрева теплоносителя в гелиоконтуре и одновременно наиболее полно собрать поток тепловой солнечной энергии, преобразовать его и накопить в нужном виде при наименьших затратах на всю установку.

Гелиоколлекторы, согласованные с остальной системой теплоотбора, позволяют полностью обеспечить потребность в горячей воде на протяжении 7–8 месяцев в году (в домах средней площади), а в остальное время подогревают воду до 30–45°С. Это существенно снижает расход газа или электроэнергии и может покрыть примерно до 35% всей ежегодной энергопотребности для ГВС и отопления.

Чтобы избежать стагнации гелиосистемы и термических перегрузок в ее контуре, не следуетустанавливать избыточное количество гелиопанелей «про запас». Здесь действует принцип «лучше меньше да лучше». При росте фактического теплопотребления гелиополе можно нарастить потом. Лучше вложить сэкономленные средства в систему аккумулирования низкопотенциального тепла для всего дома, тепловой емкости которой будет хватать на то, чтобы поглотить энергию, неравномерно вырабатываемую гелиосистемой в течение нескольких суток. Помимо того, что это радикально решает вопрос со стагнацией, это же позволит обеспечить комфортное состояние для потребителей, когда тепло и горячая вода есть всегда.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm. Підписуйтесь!

Ключевые отзывы специалистов про солнечный коллектор с учетом характеристик

Множество современных разработок в области науки уже давно эксплуатируются на практике, что значительно ускоряет решение бытовых задач человека. Батареи, работающие от солнца, уже ни для кого не являются секретом, но есть различные возможности их использования. Очень актуальным стало применение их для нагрева воды в загородных жилищах, поэтому следует более подробно рассмотреть данную тему. Для получения конкретных выводов также нужно будет учесть стоимость этих устройств на текущем рынке страны.

Виды и цены на солнечные коллекторы от ведущих производителей

Для реализации качественного выбора этой конструкции нужно будет в первую очередь рассчитать показатель потребления горячей воды. Также нужно учесть финансовую сторону, так как разница в солнечных коллекторах, по отзывам покупателей, может быть значительной. Существует огромное количество разновидностей, даже бывают отличительные различия устройств из одной категории. Например, вакуумный вариант может достигать стоимости до 150 000 рублей, что в долларах обойдется в 4370$.

Предоставляем вашему вниманию цены на солнечные коллекторы лучших образцов:

• Sunrain TZ58/1800 с баком в 180л – 18 400 рублей или 536$.
• Плоский FPC-2200 с баком в 150л – 15 700 рублей или 457$.
• Установка Vaillant auro STEP 1 150HF с баком 300л – 122 000 рублей или 3555$.
• СВК-24 с 24 вакуумными колбами и нагревом до 160С – 38 000 рублей или 1110$.
• Helios House SCH-18 имеет 18 вакуумных трубок – 36 800 рублей или 1072$.

Как видите, главным критерием является объем бака для воды, поэтому данный показатель будет ключевым. Зарубежные виды устройств обойдутся значительно дороже, поэтому профессионалы советуют консультироваться по вопросу приобретения отечественных конструкций.

Основополагающие отзывы про солнечные коллекторы от специалистов

По мнение большинства ученых нашей планеты именно солнечная энергия может стать ключом к прекращению саморазрушения. На сегодняшний день цена на солнечный коллектор становится все более приемлемой, поэтому многим следует рассмотреть возможность установки данного устройства в своем доме. Принцип его работы невероятно прост, а эффективность удивляет многих мастеров в теме котлового оборудования. Для получения желаемых ответов нужно подробнее познакомиться с отзывами про солнечные коллекторы от пользователей и профессионалов.

Плюсы:

• Минимальные теплопотери, позволяющие быстро вырабатывать энергию.
• Отличный показатель кпд при низких температурах, например, при -20С.
• Наличие видов устройства с обтекаемой формой, что позволит осуществить установку на крыше жилища под любым углом.
• Возможность сборки большого количества энергии, вследствие чего вода будет закипать.
• Полноценная работоспособность в условиях холодного климата, так как главное условие конструкции – это наличие солнечных лучей.
• Характеристики модульности устройства позволят заменить неисправные запчасти без необходимости полного ремонта.

Минусы:

• Дорогая стоимость желаемых объемов конструкции, что решается путем постепенной докупки трубок.
• Отсутствие возможности самостоятельной очистки от снега и инея.
• Большие нагрузки на конструкцию при сильном ветре, что увеличивает тепловые потери.
• Низкие кпд в дешевых вариантах устройства.

Многие положительные отзывы про солнечные коллекторы вакуумного вида, а воздушные варианты считаются дешевле, поэтому уступают по многим показателям своим дорогим прототипам. В первую очередь желательно ориентироваться на разновидность, а потом обращать внимание на стоимость. Специалисты утверждают, что все-таки лучше остановить свой выбор на вакуумном коллекторе.

Большинство жителей загородных домов считают, что приобретение подобных конструкций станет достаточно затратным решением, но в действительности это не так. Есть недешевые устройства, которые значительно экономят потребление основных ресурсов, поэтому со временем вы сможете понять, что такая покупка будет идеальным вариантом. На основе вышеуказанных преимуществ устройства можно сделать простые выводы, что желательно идти в ногу со временем и осуществлять выбор, направленный в будущее, так как новые возможности являются залогом успеха.

Солнечные коллекторы для отопления дома: реально ли обогреть ими свое жилище

Системы отопления в частных загородных домах могут строиться на абсолютно разных источниках энергии. Это могут быть системы, основанные на котлах, нагрев теплоносителя в котором основывается на сжигании различных видов топлива, например газа или жидкой солярки. Котлы могут отапливаться углем или дровяными пеллетами. В любом случае для того, чтобы запустить в действие такую систему отопления придется помимо собственно монтажа отопительных котлов еще и закупать само топливо. А вот эта статья расходов может в определенной ситуации превысить даже расходы на монтаж системы отопления. И вот здесь на помощь могут прийти солнечные коллекторы для отопления дома.

Солнечные отопительные коллекторы на крыше частного дома

Плюсы и минусы солнечных коллекторов для отопления дома

Использование возобновляемых источников энергии в автономных системах отопления предполагает денежные затраты исключительно на приобретение и установку такой системы, а также на ее техническое обслуживание и на необходимый поддерживающий ремонт. Но вот после установки такие системы начинают работать совершенно автономно и абсолютно бесплатно для их владельцев. В самом деле – за солнечные лучи платить ничего не нужно.

Некоторые потребители выражают сомнение в эффективности установки и применения солнечных коллекторов в средней полосе России, где солнечных дней не так много, как, например, на Кубани. Однако, солнечные коллекторы для нагрева воды могут использоваться не только как основной источник нагрева теплоносителя, но и как дополнительный источник. В этом случае прибор нагрева воды на солнечной энергии будет работать только в то время, когда на небе нет облаков, а в другие периоды можно задействовать классические нагревательные приборы, например газовые котлы.

Что же касается эффективности использования солнечных коллекторов по соотношению цена-отдача, то рекомендуем вам обратить внимание на северные провинции Китая. Значительное количество домов в этих китайских городах и селах оборудовано солнечными коллекторами для отопления. Климат и солнечная активность в этих местностях не слишком отличается от сопредельных российских областей: например, Хабаровского и Забайкальского краев. Сами понимаете, что климат в Забайкалье, месте, куда ссылали каторжников в царские времена – совершенно не сахарный. Значит, использование солнечных коллекторов для отопления домов даже в российских регионах с самым суровым климатом не только возможно, но и вполне востребовано и экономично.

Эффективность работы солнечных нагревательных коллекторов

Стоит отметить, что солнечные коллекторы на сегодняшний момент стали пожалуй наиболее эффективными приборами, использующими солнечную энергию. Если классическая солнечная фотоэлектрическая батарея может показать эффективность всего лишь на уровне до 18 процентов, то солнечный коллектор для отопления достигает завидных показателей КПД до 95 процентов. Разница очевидна.

Принципы функционирования нагревательных коллекторов

Одной из основных конструкций солнечных отопительных коллекторов являются устройства вакуумного типа. Исходя из названия очевидно, что такие устройства будут собирать лучистую солнечную энергию и передавать ее для нагрева воды или другого теплоносителя. Собственно так и обстоит в реальности.

Системы автономного обогрева, имеющие в своем составе солнечные коллекторы состоят из следующих основных составных частей:

• Собственно солнечный нагревательный коллектор – то есть устройство которое размещается на прямых солнечных лучах и служит для нагрева теплоносителя,
• Контур теплообмена: система трубопроводов, по которой перемещается горячий теплоноситель, постепенно передавая свое тепло в обогреваемые помещения,
• Тепловой аккумулятор: это бак для воды, в котором нагретая вода запасается впрок.

Итак солнечный коллектор, состоящий из труб, в которых находится пока еще не нагретый теплоносителя находится под действием прямых солнечных лучей. Жидкость-теплоноситель (обычно вода, но возможно и специальный антифриз) поступает в коллектор, нагревается там и передается в контур теплообмена, который смонтирован внутри теплового аккумулятора. Нагретый теплоноситель, перемещаясь внутри трубопроводов контура теплообмена нагревает воду в тепловом аккумуляторе. Нагретая вода в баке с функцией аккумуляции тепла хранится вплоть до возникновения необходимости ее использования, например до подачи в контуры отопительной домашней системы и в отопительные радиаторы или в контуры горячего домашнего водоснабжения, например для умывания.

Циркуляция водоснабжения в отопительном коллекторе

Поскольку солнечная энергия воздействует на коллектор совершенно бесплатно, то в системе в любой момент времени имеется нагретая вода, которая подогревается постоянно циркулирующим теплоносителем.

Естественно, что бак теплового аккумулятора должен иметь отличную теплоизоляцию, способствующую сохранению температуры нагретой воды в течении как можно более долгого времени. Это позволит избежать падения температуры воды ночью, когда солнечный нагрев отсутствует или в периоды пасмурной погоды. Для обеспечения бесперебойной работы такой системы в совсем уж облачные или дождливые дни в бак теплового аккумулятора может быть вмонтирован обыкновенный электрический водонагреватель.

Для того, чтобы теплоноситель постоянно переносил тепло солнечных лучей для нагрева воды – он должен постоянно циркулировать. В системах с солнечными коллекторами циркуляция жидкого теплоносителя может быть принудительной (с подачей насосами) или естественной (смотеком).

Типы отопительных солнечных коллекторов для дома

Современная промышленность освоила выпуск различных типов солнечных отопительных коллекторов. Для того, чтобы понять, какой из них может подойти для монтажа системы домашнего отопления или горячего контура водоснабжения в вашем доме – необходимо ознакомиться с их разновидностями. Основных типов насчитывается два: плоские и вакуумные, менее широко распространены воздушные коллекторы.

Плоский светопоглощающий

Плоский отопительный солнечный коллектор представляет собой тонкую коробку, внутри которой находится особое вещество, активно аккумулирующее, адсорбирующее тепло. Сверху коробка закрыта стеклом, которое пропускает солнечные лучи. Внутри адсорбирующего слоя, собирающего тепло расположена система трубопроводов, внутри которых перемещается теплоносителя. В качестве теплоносителя в таких системах, как правило используется пропилен-гликоль.

плоский коллектор в разрезе

Вакуумный

Внутри вакуумного отопительного коллектора на месте единственной плоской коробки находятся полые стеклянные или кварцевые трубки, из которых откачан воздух, то есть создан вакуум. А вот уже внутри таких полых трубок располагаются трубки с веществом, адсорбирующем солнечную тепловую энергию. Соответственно трубопроводы с теплоносителем находятся внутри трубок с адсорбером. Солнечные лучи легко проникают сквозь вакуум в промежутке между трубами и нагревают теплоноситель. Однако этот же вакуум препятствует обратной утечки тепловой энергии из адсорбера в окружающее пространство, выступая в роли теплоизолятора.

Воздушный

Как уже понятно из названия – такие устройства не имеют теплоизолирующего вакуумного слоя. Следовательно КПД их действия будет ниже, чем у вакуумных коллекторов. Такие устройства рекомендуется устанавливать в местности с большим количеством солнечных дней. Более того, в таких коллекторах теплоносителем является обычный воздух. Он переносится в отапливаемое помещение вентилятором или естественной конвекцией. Работа вентилятора при перемещении воздушных потоков также требует отдельного источника питания Это дополнительная причина того, что данная система имеет более низкий КПД, чем плоские или вакуумные коллекторы. Конечно же, ни о каком горячем водоснабжении в такой конструкции не может быть и речи.

Как выбрать необходимый тип отопительного коллектора?

Каждый из типов солнечных отопительных коллекторов имеет свои очевидные преимущества и явные недостатки. При выборе устройства стоит обратить внимание, что плоский коллектор является более прочной конструкцией, а вот вакуумные из-за наличия полых воздушных трубок очень чувствительны к внешним воздействиям. Однако в плоских коллекторах при ремонте замене подлежит вся система адсорбции, при поломке же одной из трубок вакуумного коллектора можно ограничиться только ее заменой.

Воздушный коллектор, при всех своих недостатках является чрезвычайно простым устройством, и не критичен в воздействию низких температур. Он может работать даже лютой сибирской зимой.

Плоский коллектор идеален для нагрева воды в диапазоне от 20 до 40 градусов выше, чем окружающая температура, а от вакуумные устройства имеют более высокую степень нагрева теплоносителя. Таким образом в зимних условиях вакуумный коллектор будет более эффективен, да и просто возможен в использовании. Они также лучше сохраняют тепло при работе в пасмурную погоду и хорошо сохраняют тепловую энергию в холодных погодных условиях. Тем не менее общая хрупкость конструкции снижает срок службы вакуумных солнечных коллекторов, которые не дотягивают по этому показателю до плоских устройств. Последние при хорошем изготовлении могут прослужить в вашем доме от 15 до 30 лет.

Особенности, на которые стоит обратить внимание при выборе коллектора

Показатель передачи лучистой солнечной энергии солнца в тепловую энергию теплоносителя в вакуумном солнечном коллекторе напрямую зависит от величины трубок этого устройства. Если вакуумная трубка коллектора будет короткая и тонкая, то она не сможет достаточно эффективно аккумулировать вакуумную энергию. Обычно для комплектации вакуумных солнечных коллекторов используются трубки длиной до 2 метров с диаметром около 6 сантиметров. Внутри вакуумной трубки может монтироваться простая прямая или изогнутая U-образная трубка для более эффективного сбора тепла.

Установка солнечного отопительного коллектора

Солнечный отопительный коллектор вместе с системой аккумуляции тепла и теплообменным контуром в сборе представляет собой довольно сложную технологическую систему. Комплекты такого оборудования оснащаются подробными инструкциями по установке, также в сети Интернет можно найти подробные видеоуроки. Но перед покупкой и установкой солнечного коллектора необходимо составление проекта отопительной системы. В этот процесс обязательно нужно привлекать специалиста, который произведет необходимые расчеты материалов и оборудования.

Использование альтернативных источников энергии может существенно снизить затраты на содержание вашего дома, более того, оно может сделать вас независимыми от поставщиков традиционной энергии.

Солнечные коллекторы для отопления дома: видео

Честные отзывы о работе солнечных коллекторов различных моделей для отопления дома

Модель КС 2000

Время работы — 3 года:

Модель RKraft

Время работы — 5 лет:

Вакуумный коллектор Altek

1 год эксплуатации:

Эффективность работы вакуумного коллектора зимой:

Модель Chromagen

Опыт эксплуатации — 4 года:

Модель АТМОСФЕРА СВК Nano

На рынке с 2013 года:

Можно ли сделать реально работающий солнечный коллектор своими руками?

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Коллектор отопления распределительный

Коллектор для теплого пола — назначение, особенности, полезные советы

Электрокотлы для отопления частного дома: плюсы и минусы

Какой радиатор отопления лучше выбрать для квартиры?

Солнечные батареи для дома: как выбрать лучшие панели

Электрокотел для отопления частного дома: виды и расчет затрат

Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки, мифы, правда и отзывы владельцев (130 фото + видео)

Когда производители рассказывают об очередной чудо-технике, то обычно рассказывать только о достоинствах и, в основном умалчивают о недостатках.

В кратком обзоре, ниже, мы постараемся развеять мифы и рассказать о достоинствах нескольких типов коллекторов, основываясь на практическом опыте различных проектов. Что поможет Вам при выборе солнечного коллектора.

Миф первый: плоские коллекторы прочнее вакуумных

Качественные плоские коллекторы немецкого производства являются довольно прочными и легко выдерживают град и тому подобные внешние воздействия. Но при желании, конечно, разбить их можно. То же самое можно сказать и о качественных вакуумных коллекторах. На практике замена стеклянных трубок на установленных вакуумных коллекторов применяется довольно редко, поскольку качественные трубки являются очень прочными и рассчитаны на долгий срок службы.

Обратите внимание на видео ниже, где показано испытание вакуумной трубки на прочность куском льда, имитирующем град. Это показательный пример.

А вот такой же пример с использованием стального шарика.

Также следует помнить, что в случае повреждения плоского коллектора его обычно следует менять, что является дорогостоящей и сложной задачей. При повреждении нескольких стеклянных трубок вакуумного коллектора, он все равно продолжит работать, а трубки в последующем можно заменить. Обычно при установке вакуумных коллекторов предусматривается каким образом будет проводиться замена трубок в случае их повреждения и завершения обычного срока службы (15 лет).

Миф второй: на плоских коллекторах не задерживается снег, а вакуумные покрываются толстым слоем снега и из-за этого не работают

Рациональное объяснение таково: поверхность плоского солнечного коллектора нагревается на солнце и снег тает и скатывается вниз. У вакуумного коллектора стеклянные трубки двойные и теплоизолированы вакуумом, поэтому на солнце их внешняя поверхность остается холодной. Снег не тает а задерживается.

На самом деле если вакуумные солнечные коллекторы установлены под углом более 45 градусов на раме, то снег на них вообще не задерживается, а скатывается или сдувается ветром практически сразу. На плоских коллекторах независимо от места установки всегда ложится плотный слой снега, который сходит лишь частично с появлением солнца и требуется еще два-три дня, чтобы снег сошел окончательно. Таким образом что касается снега, то установке на раме вакуумные коллекторы его выдерживают лучше чем плоские.

На фото ниже показаны плоские коллекторы, установленные под углом 45 градусов. К концу следующего дня после снегопада они оттаяли лишь частично и по прежнему наполовину занесены снегом.

На следующем фото показаны другие плоские коллекторы. Снимок сделан через два дня после снегопада. Солнечные коллекторы в целом оттаяли, но в нижней части еще сохранился снег и изморозь.

Следующие два фото ниже с вакуумными коллекторами были сделаны во время выпадения снега. Коллекторы установлены на деревянной раме под углом 60 градусов. Как видно падающий снег не задерживается на стеклянных трубках, а проваливается между трубками и скатывается сразу вниз. Снег идет, но не накапливается на трубках. В отличие от плоских установленные на раме вакуумные коллекторы не имеют сплошной плоской поверхности и малейший ветер сдувает снег.

А этот снимок ниже с вакуумными коллекторами был сделан на следующий день после снегопада. Эти коллекторы установлены на металлической раме и тоже под углом 60 градусов. Как мы видим следов снега нет вообще. Таким образом существующее якобы преимущество плоских коллекторов перед вакуумными при выпадении снега просто миф.

Другое дело, когда солнечные коллекторы установлены на земле или непосредственно на пологой крыше. В этом случае многоснежной зимой коллекторы покрываются снегом от плоскости крыши или от уровня земли. В защищенном от ветра месте снег может оставаться и на трубках. В этом случае снег необходимо счищать вручную, но это в равной степени относится как к плоским так и к вакуумным коллекторам. Общее же правило таково – чем больше угол наклона, тем меньше будет задерживаться снег на коллекторах. Например, если угол наклона более 55 градусов, то это обеспечит максимальную эффективность зимой и минимум проблем со снегом. А вакуумные коллекторы, установленные на раме, даже имеют преимущество перед плоскими по устойчивости к снегопадам.

Миф третий: во влажном климате трубки вакуумных коллекторов зимой покрываются изморозью и не работают, а у плоских коллекторов таких проблем нет

В действительности изморозью могут покрываться и плоские и вакуумных солнечные коллекторы и в обоих случаях на эффективность их работы это сильно не влияет. С появлением солнца изморозь исчезает с поверхности коллекторов. Влажность климата особенно ни причем. Появление изморози обычно связано с выпадением осадков накануне или таянии снега на крыше. На фото вакуумных коллекторов выше хорошо видно, что никакой изморози или снега на трубках нет. Причем никакой очистки поверхности вручную не производилось. Так что очевидно плоские коллекторы в плане изморози и снега никаких преимуществ перед вакуумными не имеют.

Миф четвертый: плоские солнечные коллекторы хорошо подходят для систем отопления

По сравнению с летом зимой система солнечных коллекторов тратит большее время утром на нагрев теплоносителя и проводящего контура до требуемой высокой температуры. Помимо этого эффективность плоских коллекторов зимой сильно снижается, поскольку они теряют большое количество энергии за счет теплообмена с морозным воздухом. У вакуумных солнечных коллекторов эффективность зимой незначительно отличается от летней, поскольку вакуум является хорошим теплоизолятором и уменьшает потери энергии. Таким образом, хотя теоретически использовать для отопления можно оба типа коллекторов, но на одну и ту же расчетную мощность плоских коллекторов потребуется в два-три раза больше.

Миф пятый: плоские солнечные коллекторы лучше для горячего водоснабжения

Происхождение этого мифа установить сложно. На практике вакуумные солнечные коллекторы более эффективны чем плоские как для отопления, так и для горячего водоснабжения. Например, в облачную погоду за счет минимального теплообмена с окружающей средой вакуумные коллекторы обеспечивают нагрев воды, в то время как плоские коллекторы в облачную погоду либо не дают достаточно энергии, либо их роль в нагреве воды несущественна.

Миф шестой: плоские солнечные коллекторы дешевле вакуумных

Сразу можно отметить, что плоские коллекторы европейского производства (Италия, Германия) дороже чем вакуумные коллекторы самых дорогих марок в Китае. Плоские коллекторы российского или китайского производства действительно дешевле, если сопоставлять их по номинальной мощности и тепловоспринимающей поверхности. Но, как уже было отмечено выше, эффективность вакуумных значительно выше зимой и в облачную погоду, поэтому в итоге цена вакуумных и качественных плоских на единицу реальной мощности оказывается сопоставимой.

Миф седьмой: вакуумные солнечные коллекторы сложнее устанавливать, чем плоские

Сложность установки не зависит от типа коллектора. Плоский устанавливается как единое целое: с одной стороны это просто, а с другой необходимо аккуратно поставить на место довольно тяжелый агрегат. У вакуумного сначала устанавливается основная часть, а потом стеклянные трубки, что разделяет вес конструкции и облегчает работу.

Миф восьмой: вакуумные солнечные коллекторы теряют эффективность со временем

Обычно это заявление обосновывают тем, что резиновые прокладки соединений стеклянных трубок или трубок теплообмена вакуумных коллекторов со временем изнашиваются и пропускают тепло. На самом деле, например в вакуумных солнечных коллекторах последнего поколения с U-трубками, медные трубки теплообмена впаяны в общий блок, что обеспечивает долговечное прочное соединение. Это выполняется на заводе и не зависит от установки оборудования на месте. Стеклянная же трубка плотно прилегает к полиуретановой теплоизоляции верхнего блока коллектора и не имеет дополнительных материалов соединений. То есть нет никаких предпосылок для потери эффективности со временем. Это подтверждается и практикой эсплуатации вакуумных солнечных коллекторов Himin Solar в течение длительного времени.

Основная рекомендация

Если Вам нужно только горячее водоснабжение – можно выбрать как плоский так и вакуумный солнечный коллектор. У вакуумного коллектора только будет выше эффективность зимой и в пасмурную погоду.

Для отопления в российском климате следует использовать только вакуумные коллекторы.

Помните, что волшебства не бывает и независимо от типа коллектора требуется дополнительный источник энергии на случай длительной пасмурной погоды.