Теплоснабжение от солнечных лучей

Солнечное теплоснабжение: настолько хорошо?

С ростом расценок на источники энергии все важнее становится применение экологически чистых источников энергии. А так как теплоснабжение у большинства главная заметка затрат, то о теплоснабжении речь сначала: оплачивать приходится фактически целый год и большие суммы. Если появится желание сэкономить, первым на ум приходит тепло солнца: мощный и абсолютно бесплатный энергетический источник. И применять его вполне возможно. Причем оборудование стоит хотя и дорого, но в несколько раз доступнее, чем насосы для отопления. Про то, как может быть применена солнечная энергия для отапливания дома, побеседуем детальнее.

Теплоснабжение от солнечных лучей: за и против

Если говорить об применении энергии солнца для отапливания, тогда необходимо понимать, что есть два различных приспособления для изменения энергии солнца:

Фотоэлектрические панели. Они вырабатывают исключительно переменный ток. А вот его уже вы можете применить для оснащения работоспособности любого электрического оборудования, также и не работу радиаторов.
Солнечные коллекторы. Данные устройства греют жидкость (тепловой носитель) и их можно прямо включать к отопительной системе, а еще при их помощи подогревать воду для домашних потребностей.

Так можно обеспечить дом горячей водой и отчасти теплоснабжением с помощью энергии солнца

Два варианта имеют собственные специфики. Хотя сразу необходимо сказать, какой бы из их вы ни подобрали, не стоит спешить отказываться от той системы обогрева, которая у вас есть. Солнце становится, естественно, каждое утро, но вот не всегда на ваши солнечные детали будет попадать достаточно света. Самое прекрасное решение — сделать совмещенную систему. Когда солнечной энергии достаточно, второй тепловой источник работать не будет. Этим вы и обезопасите себя, и жить будете с удобством, и сбережете.

Если желания или возможности устанавливать две системы нет, ваше солнечное теплоснабжение должно иметь, как минимум, двукратный запас по мощности. Тогда точно необходимо заявить, что тепло у вас будет при любых обстоятельствах.

Положительные качества применения энергии солнца для отапливания:

Безопасный и полностью «чистый» энергетический источник.
Уменьшение расходов на теплоснабжение и ГВС.
Вы независимы от состояния экономики: солнце светит всегда, и в кризис, и в время расцвета.
Наличных средств солнце за собственную энергию не просит. Иное дело, что государство может обложить налогами хозяев гелиоустановок. Но пока подобного не произошло — энергия солнца бесплатна.

Солнце регулярно отправляет на землю тепло. И им воспользуйтесь для обогревания дома

Зависимость количества поступающего тепла от погодных условий и региона.
Для гарантированого теплоснабжения понадобится система, которая сможет работать параллельно с гелиосистемой теплоснабжения. Большинство производителей оборудования для отопления предполагают подобную возможность. В особенности изготовители из Европы навесных газовых котлов предполагают совместную работу с солнечным теплоснабжением (к примеру, котлы Baxi). Если даже у вас установлено оборудование, у которого подобной возможности нет, можно утвердить работу системы отопления с помощью контролера.
Солидные вложения денег на стартовом.
Периодичное обслуживание: трубки и панели необходимо чистить от налипшего мусора и мыть от пыли.
Некоторые из жидкостных солнечных коллекторов не как правило будут работать при очень малых температурах. В канун крепких морозов жидкость приходится сливать. Но касается это не всех моделей и не всех жидкостей.

Сейчас рассмотрим детальнее любой из типов солнечных ТЕНОВ.

Солнечные коллекторы

Для солнечного теплоснабжения применяют собственно гелиоколлекторы. Эти установки с помощью тепла солнечного света греют жидкость-теплоноситель, которую потом можно применять в системе традиционного отопления. Характерность в том, что солнечный водогрей для отапливания дома выдаёт только температуру 45-60оС, а самую большую эффективность показывает при 35оС на выходе. Потому рекомендованы подобные системы для применения в паре с гидравлическими полами с подогревом. Если отказываться от отопительных приборов вам не хочется, или делайте больше численность секций (раза в 2 приблизительно) или подогревайте тепловой носитель.

Для оснащения дома тёплой водой и для традиционного отопления можно применять солнечные коллекторы (плоские и трубчатые)

Сейчас о видах солнечных коллекторов. Конструктивно имеется две вариации:

В любой из групп есть вариации и по материалам, и по конструкции, но рабочий принцип у них один: по трубкам бежит тепловой носитель, который нагревается от солнечных лучей. Вот только конструкции совсем разные.

Плоские солнечные коллекторы

Эти гелиоустановки для отапливания имеют обычную конструкцию и потому собственно их можно если появится желание сделать собственными руками. На металлической раме закреплено крепкое днище. Сверху уложен теплоизоляционный слой. Изолируются Для снижения потерь и стены корпуса. Потом идет слой адсорбера — материала, который быстро поглощает солнце, преобразовывая его в тепло. Данный слой в большинстве случаев имеет черный цвет. На адсорбере закреплены трубы, по которой течет тепловой носитель. Сверху вся данная конструкция закрывается прозрачной крышкой. Материалом для крышки может быть стекло закаленное или один из пластиков (практически всегда это поликарбонатный пластик). В большинстве моделей светопропускающий материал крышки как правило проходит специализированную обработку: Для снижения способности отражения его делают не гладким, а чуть матовым.

Конструкция плоского солнечного коллектора

Трубы в плоском солнечном коллекторе в большинстве случаев положены змейкой, есть два отверстия — впускное и выпускное. Может быть реализовано однотрубное и двухтрубное подключение. Это кому как нравится. Однако для нормального теплопередачи нужен насос. Возможна и самотечная система, однако она будет очень малоэффективной из-за маленькой скорости движения носителя тепла. Собственно данного типа солнечный коллектор и используют для отапливания, хотя при его помощи можно эффектно подогревать воду для ГВС.

Имеется вариант самотечного коллектора, но его используют как правило для подогрева воды. Называют подобную конструкцию еще пластиковым солнечным коллектором. Это две пластины из поликарбоната, плотно закрепленные на корпусе. В середине устроен лабиринт для продвижения воды. Порой нижняя панель бывает покрыта краской в черный цвет. Есть два отверстия — впускное и выпускное. Подается вода вовнутрь, по мере продвижения по лабиринту греется солнцем, и выходит уже тёплой. Подобная схема отлично не прекращает работу с резервуаром для воды и очень легко нагревает воду для ГВС. Это современная замена обыкновенной бочке, установленной на летнем душе. Причем более продуктивная замена.

Выполненный из пластика коллектор используют чтобы нагреть воду

Насколько продуктивны солнечные коллекторы? Среди всех бытовых гелиоустановок на данный период времени они показывают отличные результаты: их КПД 72-75%. Однако не все так отлично:

они не работают ночью и плохо работают в плохую погоду;
тяжелые потери тепла, тем более при ветре;
невысокая возможность ремонта: если что-то выходит из строя, то менять необходимо большую часть, или всю панель полностью.

Но все таки, часто теплоснабжение личного дома от солнечных лучей делают собственно с помощью данных гелиоустановок. Эти установки востребованы в южных государствах с энергичным излучением и позитивными температурами зимой. Для наших зим они абсолютно не подходят, но летом показывают прекрасные результаты.

Воздушный коллектор

Эта установка может быть применена для отопления воздушного типа дома. Конструктивно она сильно напоминает вышеописанный выполненный из пластика коллектор, но двигается и нагревается в нем воздух. Данные устройства вешаются на поверхность стен. Действовать они могут двумя вариантами: если воздушный гелионагреватель герметичен, воздух забирается из помещения, нагревается и идет назад в то же помещение.

Воздушный коллектор ставится на южной стене

Есть еще один вариант. В нем обогрев соединен с вентиляцией. В наружном корпусе воздушного коллектора есть отверстия. Через них вовнутрь конструкции поступает прохладный воздух. Проходя через лабиринт, от солнца он нагревается, а потом подогретым проникает в пространство помещения.

Подобное отопление дома будет более-менее практичным, если установка будет занимать всю южную стенку, и при этом тени на такой стене не будет.

Трубчатые коллекторы

Здесь тоже двигается тепловой носитель по трубам, но каждая из подобных теплообменных труб вмонтирована в колбу из стекла. Они все соединяются в манифолде (manifold), который, по существу, считается гребенкой.

Схема трубчатого коллектора (кликните для увеличения размера картинки)

Трубчатые коллекторы имеют два типа трубок: коаксиальные и перьевые. Коаксиальные — труба в трубе — вложили одна в одну и их края запаяны. В середине между 2-мя стенками создается разреженная безвоздушная среда. Потому такие трубки называют еще вакуумными. Перьевые трубки — это простая трубка, запаянная с одной стороны. А перьевыми их называют вследствие того, что для увеличения отдачи тепла в них ставится пластина адсорберная, которая имеет изогнутые края и напоминает чем-то перо.

Стоит еще сказать что в различные корпуса могут быть вставлены теплообменные аппараты различного типа. Первые — это тепловые каналы Heat-pipe (Бестселлер пайп). Это целая система изменения солнца в энергию тепла. Heat-pipe — это пустотелая медная трубка малого диаметра, запаянная на одном конце. На втором находится большой и тяжелый наконечник. В трубку залито вещество с невысокой температурой кипения. При нагреве вещество начинает кипеть, часть его переходит в газообразное состояние и подымается по трубке вверх. По пути от нагретых стенок трубки оно все больше нагревается. Проникает в верхнюю часть, где находится какое то время. По прошествии этого времени часть тепла газ передает массивному наконечнику, поэтапно охлаждается, конденсируется и садится вниз, где процесс опять повторяется.

Рабочая схема теплового канала Heat-pipe

Второй способ — U-type — это классическая трубка, заполненная носителем тепла. Здесь никаких новостей или сюрпризов. Все как в большинстве случаев: с одной стороны входит тепловой носитель, проходя по трубке, нагревается от солнца. Не обращая внимания на собственную простоту такой вид трубных змеевиков эффектнее. Но применяется он реже. А все из-за того, что солнечные водогрееи данного типа составляют собой одно целое. При повреждении одной трубки необходимо заменять вся секцию.

Трубчатые коллекторы с системой Heat-pipe стоят намного дороже, показывают меньшую результативность, но применяются чаще. А все из-за того, что испорченную трубку заменить можно за пару минут. Причем, если колба применена коаксиальная, то трубка тоже может быть отремонтирована. Просто она разбирается (снимается верхняя заглушка) и повреждённый компонент (тепловой канал или сама колба) заменяется на исправный. Потом трубка ставится на место.

Простая U-образная трубка очень продуктивный тепловой канал

Какой коллектор лучше для отапливания

Для южных регионов с теплой зимой и огромным количеством солнечных деньков в году хороший вариант — плоский коллектор. При подобном климате он показывает высшую эфективность.

Для регионов с более жёстким климатом подойдут трубчатые коллекторы. Причем для холодных зим лучше подойдут собственно системы с Heat-pipe: они греют даже по ночам и даже в плохую погоду, собирая значительную часть спектра излучения солнца. Они не боятся невысоких температур, но точный температурный диапазон необходимо уточнить: он зависит от вещества, находящегося в тепловом канале.

Данные системы при правильном расчете могут быть ключевыми, но чаще они просто экономят расходы на теплоснабжение от иного, платного энергетического источника.

Для России лучше подойдут трубчатые гелиосистемы

Дополнительным дополнительным теплоснабжением может быть воздушный коллектор. Его можно создать на всю стенку, причем он легко реализовывается собственными руками. Он прекрасно подойдет для отапливания гаража или дачи. Причем проблемы с недостаточным нагревом могут появиться не во время зимы, как вы ожидаете, а осенью. При морозе и снеге солнечной энергии больше в несколько раз, чем в пасмурную дождливую погоду.

Фотоэлектрические панели

Слыша слова «солнечная энергетика» мы сначала думаем собственно о батареях, которые преобразуют свет в электричество. И выполняют это специализированные фотоэлектрические преобразователи. Они выпускаются промышленностью из самых разнообразных полупроводников. Очень часто для домашнего применения мы используем кремниевые фотоэлементы. Они имеют довольно низкую стоимость и показывают достаточно приличную продуктивность: 20-25%.

Фотоэлектрические панели для личного дома в определенных государствах — простое явление

Прямо применять солнечные отопительные батареи можно лишь в случае если котел или остальной радиатор на электричестве вы подсоедините к этому источнику тока. Также фотоэлектрические батареи все вместе с электро-аккумуляторами можно соединить в систему обеспечения дома электротоком и подобным образом уменьшать приходящие каждый месяц счета за использованную электрическую энергию. Как правило, вполне возможно полностью обеспечить необходимости семьи от данных установок. Просто средств и площадей понадобится много. В среднем с кв.м. панели можно получить 120-150Вт. Вот и считайте, сколько квадратов кровли или территории возле дома должно быть занято подобными панелями.

Специфики теплоснабжения теплом солнечных лучей

Правильность устройства системы солнечного теплоснабжения у большинства вызывает сомнения. Ключевой аргумент — это не дешево и никогда себя не окупит. С тем, что это не дешево, приходится согласиться: расценки на оборудование большие. Но никто не мешает вам начать с малого. К примеру, для оценки эффективности и продуктивности идеи сделать аналогичную установку самому. Расходов минимум, а представление будете иметь из первых рук. Потом уже будете решать стоит с этим всем связываться либо нет. Вот только в чем дело: все плохие сообщения от теоретиков. От практиков не встречалось ни одного. Идет активное выяснение способов улучшения, переделок, но никто не сказал, что задумка бесполезна. Это о чем-то говорит.

Сейчас про то, что установка системы солнечного теплоснабжения никогда не оправдается. Пока срок окупае

Если включить гелиосистему параллельно с централизованным энергоснабжением, можно сэкономить ощутимую сумму

мости у нас в государстве большой. Он сравним с эксплуатационным сроком солнечных коллекторов или батарей. Однако если взглянуть динамику роста расценок на все источники энергии, то можно высказать предположение, что вскоре он уменьшится до вполне оптимальных сроков.

Сейчас собственно о том, как выполнить систему. В первую очередь, необходимо определить необходимость Вашего дома и семи в тепле и горячей воде. Общая методика расчета системы солнечного теплоснабжения следующая:

Зная, в каком регионе находится дом, вы можете узнать, сколько солнца приходится на 1м2 площади в каждом месяце года. Профессионалы это называют инсоляцией. Исходя из данных данных, вы потом сумеете подумать, сколько фотоэлектрических батарей вам нужно. Но в первую очередь необходимо определить, сколько тепла потребуется на подготовку ГВС и теплоснабжение.
Если счетчик горячей воды у вас есть, то вы знаете объемы горячей воды, которые вы тратите каждый месяц. Выведите средние данные расхода за месяц или считайте по самому большому расходу — это кто как желает. Также у вас должны наличествовать информацию о тепловых потерях дома.
Присмотрите солнечные нагреватели, которые хотели бы установить. Имея данные по их продуктивности, вы сумеете приблизительно определить кол-во компонентов, нужное на покрытие ваших потребностей.

Помимо определения количества составляющих гелиосистемы, потребуется определить объем бачка, в каком будет собираться горячая вода для ГВС. Это легко можно создать, зная практический расход вашего семейства. Если у вас стоит счетчик на ГВС, и вы имеете данные за пару лет, можно вывести среднюю норму использования в течении дня (в среднем расход в течении месяца разделить на кол-во дней). Вот приблизительно такой объем бачка вам необходим. Но бачок необходимо брать с запасом в 20% или около того. На всякий пожарный случай.

Важная схема отопления дома с солнечными коллекторами

Если ГВС или счетчика нет, воспользуйтесь нормами использования. Один человек в день в среднем расходует 100-150 литров воды. Зная, какое количество людей регулярно живут в доме, вы рассчитаете требуемый объем бачка: норма умножается на кол-во жильцов.

Сразу следует отметить, что рациональной (с точки зрения окупаемости) для средней полосы России считается система солнечного теплоснабжения, которая покроет порядка 30% необходимости в тепле и полностью снабжает горячей водой. Это среднестатистический результат: в какие-нибудь месяцы теплоснабжение будет на 70-80% обеспечиваться гелиосистемой, а в какие-нибудь (декабрь-январь) всего на 10%. И снова-таки многое зависит от типа фотоэлектрических панелей и от региона проживания.

Причем дело не только в «севернее» или «южнее». Дело в количестве солнечных деньков. К примеру, на слишком холодной Чукотке солнечное теплоснабжение будет максимально эффективная: там практически всегда светит солнце. В намного намного мягком климате Англии, с вечными туманами, его результативность очень низка. ;

Не обращая внимания на много критиков, которые говорят о неэффективности солнечной энергетики и чрезмерно большом сроке окупаемости, очень много людей хоть чуть чуть переходят на альтернативные источники. Помимо экономии многих влечет независимость от государства и его политики цен. Чтобы не жалеть о зря вложенных суммах, можно в первую очередь поэкспериментировать: сделать одну из солнечных установок собственными руками и решить для себя насколько это вас влечет (либо нет).

Солнечное теплоснабжение личного дома: варианты и схемы устройства

Значительную часть года мы вынуждены расходовать наличные средства на теплоснабжение собственных домов. В подобной ситуации каждая помощь будет не ненужной. Солнечная энергия подходит для этого идеально: полностью чистая экологически и бесплатная. Новейшие технологии дают возможность выполнять солнечное теплоснабжение личного дома не только в районах юга, но также и в условиях средней полосы.

Что готовы предложить новейшие технологии

В среднем 1 м2 поверхности земли получает 161 Вт энергии солнца в час. Конечно, на экваторе данный показатель будет в несколько раз выше чем в Заполярье. Более того, плотность излучения солнца зависит от периода года. В Области Москвы интенсивность излучения солнца в декабре-январе разнится от мая-июля более чем в пять раз. Однако сегодняшние системы настолько продуктивны, что могут работать фактически везде на земля.

Современные гелиосистемы способны эффектно работать в пасмурную и холодную погоду до -30°С

Задача применения энергии радиации солнца с самым большим КПД решается 2-мя путями: прямой нагрев в тепловых коллекторах и солнечные солнечные панели.

Фотоэлектрические панели сначала преобразуют энергию лучей солнца в электричество, потом передают через специализированную систему потребителям, к примеру электрическому котлу.

Тепловые коллекторы нагреваясь под воздействием лучей солнца греют тепловой носитель отопительных систем и горячего водообеспечения.

Тепловые коллекторы бывают разных видов, в числе которых закрытые и открытые системы, плоские и сферообразные конструкции, полусферические коллекторы концентраторы и многие иные варианты.

Тепловая энергия, полученная с солнечных коллекторов используется для нагрева горячей воды или носителя тепла системы обогрева.

Не обращая внимания на определенный прогресс в создании решений по собиранию, аккумулированию и применению энергии солнца, есть плюсы и минусы.

Результативность солнечного теплоснабжения в наших широтах довольно низка, что поясняется маленьким количеством солнечных деньков для постоянной работы системы

Минусы и плюсы от применения солнечной энергии

Самым очевидным плюсом применения солнечной энергии считается ее общедоступность. В действительности даже в самую хмурую и облачную погоду энергия солнца может быть собрана и применена.

Еще одно достоинство — это нулевые выбросы. В сущности, это очень экологичный и природный вид энергии. Фотоэлектрические панели и коллекторы не делают шума. Во многих случаях ставятся на крышах строений, не занимая полезную площадь участка за городом.

Минусы, связанные с применением солнечной энергии, заключаются в непостоянстве освещенности. Ночью становится нечего собирать, ситуация становится хуже тем, что пик отопительного периода приходится на самые короткие световые дни в году.

Серьёзный недостаток теплоснабжения, основанного на использовании солнечных коллекторов, состоит в отсутствии возможности собирать энергию тепла. В схему включен только расширительный бачок

Приходится следить за оптической чистотой панелей, небольшое засорение резко уменьшает КПД.

Кроме того, не скажешь, что работа системы на энергии солнца обходится полностью бесплатно, есть частые расходы на амортизацию оборудования, работу насоса циркуляционного и управляющей электроники.

Открытые солнечные коллекторы

Открытый солнечный коллектор собой представляет незащищенную от воздействий извне систему трубок, по которой двигается нагреваемый конкретно солнцем тепловой носитель. В виде теплоносителя применяется вода, газ, воздух, антифриз. Трубки либо крепятся на несущей панели в виде змеевика, либо подсоединяются параллельными рядами к выходному отрезку трубы.

Солнечные коллекторы открытого типа не могут справиться с теплоснабжением личного дома. Из-за отсутствия изоляции тепловой носитель быстро стынет. Их применяют летом как правило чтобы нагреть воду в душевых или бассейнах

У открытых коллекторов нет в большинстве случаев никакой изоляции. Конструкция довольно обычная, благодаря этому имеет низкую цену и часто делается своими силами.

Ввиду отсутствия изоляции почти не берегут получившуюся от солнечных лучей энергию, выделяются невысоким КПД. Используются их в основном летом для подогрева воды в бассейнах или летних душевых. Ставятся в солнечных и тёплых регионах, при маленьких температурных перепадах окружающего воздуха и подогреваемой воды. Отлично работают только в солнечную, спокойную погоду.

Очень простой солнечный коллектор с теплоприемником, выполненным из бухты полипропиленовых труб, обеспечит поставку подогретой воды на дачном участке для полива и домашних потребностей

Трубчатые солнечные коллекторы

Трубчатые солнечные коллекторы собираются из индивидуальных трубок, по которой курсирует вода, газ или пар. Это одна из разновидностей гелиосистем открытого типа. Однако тепловой носитель уже откровенно лучше защищен от внешнего негатива. Тем более в вакуумных установках, устроенных по принципу термосов.

Каждая трубка подсоединяется к системе отдельно, параллельно один к одному. При поломке одной трубки ее легко заменить на новую. Вся система может собираться конкретно на кровле строения, что существенно облегчает монтаж.

Трубчатый коллектор имеет модульную структуру. Важным элементом считается вакуумная трубка, кол-во трубок может меняться от 18 до 30, что дает возможность точно выбрать мощность системы

Значительный плюс трубчатых солнечных коллекторов заключается в форме в виде цилиндра важных элементов, посредством которых солнце улавливается круглый световой день без использования очень дорогих систем слежения за передвижением светила.

Особое покрытие состоящее из нескольких слоев выполняет своего рода оптическую ловушку для лучей солнца. На схеме отчасти показана внешняя стенка вакуумной колбы отражающая лучи на стены внутренней колбы

По конструкции трубок отличают перьевые и коаксиальные солнечные коллекторы.

Коаксиальная трубка собой представляет сосуд Дьаюра или всем знакомый термос. Сделаны из 2-ух колб между которыми откачан воздух. На поверхность внутри внутренней колбы нанесено высокоселективное покрытие эффектно поглощающее энергию солнца.

При форме в виде цилиндра трубки лучи солнца всегда падают перпендикулярно поверхности

Тепловая энергия от внутреннего селективного слоя подается тепловой трубке или внутреннему теплообменному аппарату из металлических пластин. На данном шаге происходят нежелательные потери тепла.

Перьевая трубка собой представляет стеклянный цилиндр со вставленным вовнутрь перьевым абсорбером.

Собственное название система обрела от перьевого абсорбера, который плотно обхватывает тепловой канал из теплопроводящего металла

Для хорошей тепловой изоляции из трубки откачан воздух. Теплопередача от абсорбера происходит без потерь, благодаря этому КПД перьевых трубок выше.

По методу теплопередачи имеется две системы: прямоточные и с термотрубкой (heat pipe).

Термотрубка собой представляет запаянную емкость с легкоиспаряющейся жидкостью.

Так как легкоиспаряющаяся жидкость по настоящему течет на днище термотрубки, самый маленький наклонный угол составляет 20°

В середине термотрубки находится легкоиспаряющаяся жидкость, которая воспринимает тепло от внутренней стены колбы или от перьевого абсорбера. Под воздействием температуры жидкость закипает и в виде пара подымается вверх. Как только тепло отдано тепловому носителю теплоснабжения или горячего водообеспечения, пар конденсируется в жидкость и течет вниз.

В качестве легкоиспаряющейся жидкости часто используется вода при невысоком давлении.

В прямоточной системе применяется U-образная трубка, по которой течет вода или тепловой носитель системы обогрева.

Одна половина U-образной трубки нужна для холодного носителя тепла, вторая отводит нагретый. При нагревании тепловой носитель становится шире и поступает в накопительный бачок, обеспечивая гравитационную циркуляцию. Как и в случае систем с термотрубкой, самый маленький наклонный угол должен составлять не меньше 20?.

При прямоточном подсоединении системное давление не может быть высоким, так как в середине колбы технический вакуум

Прямоточные системы очень продуктивны так как сразу греют тепловой носитель.

Если системы солнечных коллекторов запланированы к применению целый год, то в них закачивается специализированные антифризы.

Плюсы и минусы трубчатых коллекторов

Использование трубчатых солнечных коллекторов имеет ряд минусов и плюсов. Конструкция трубчатого солнечного коллектора состоит из похожих компонентов, которые относительно легко поменять.

меньшие потери тепла;
способность работать при температуре до -30?С;
продуктивная продуктивность на протяжении всего светового дня;
хорошая трудоспособность в регионах с умеренным и холодным климатом;
невысокая парусность, обоснованная способностью трубчатых систем пропускать сквозь себя массы воздуха;
возможность производства большой температуры носителя тепла.

Конструктивно трубчатая конструкция имеет ограниченную апертурную поверхность. Обладает следующими минусами:

не может к самоочистке от снега, льда, инея;
большая цена.

Не обращая внимания на сначала большую цену, трубчатые коллекторы быстрее окупятся. Имеют высокий эксплуатационный срок.

Трубчатые коллекторы относятся к гелиоустановкам открытого типа, потому не подойдут для круглогодичного применения в отопительных системах

Плоские закрытые солнечные коллекторы

Плоский коллектор состоит из металлического каркаса, специализированного поглощающего слоя – абсорбера, прозрачного покрытия, трубопровода и теплоизолятора.

В качестве абсорбера используют зачерненную листовую медь, отличающуюся замечательной для создания гелиосистем теплопроводимостью. При поглощении энергии солнца абсорбером происходит передача получившейся им энергии солнца тепловому носителю, циркулирующему по примыкающей к абсорберу системе трубок.

Снаружи закрытая панель защищена прозрачным покрытием. Оно сделано из противоударного сталинита, содержащего полосу пропускания 0,4-1,8мкм. На подобной диапазон приходится максимум излучения солнца. Ударостойкое стекло служит хорошей защитой от града. С обратной стороны вся панель надежно утеплена.

Плоские солнечные коллекторы выделяются самой большой работоспособностью и обычный конструкцией. КПД их увеличен благодаря использованию абсорбера. Они могут воспринимать рассеянное и прямое солнце

В списке положительных качеств закрытых плоских панелей числятся:

конструкционная простота;
прекрасная производительность в регионах с тёплым климатом;
вероятность установки под самым разным углом если есть наличие устройств для изменения наклонного угла;
способность самоочищаться от снега и инея;
невысокая стоимость.

Плоские солнечные коллекторы особенно выгодны, если их использование задумано еще на стадии проектирования. Рабочий срок у высококачественных изделий составляет 50 лет.

К минусам как правило относят:

высокие потери тепла;
тяжелый вес;
высокая парусность при расположении панелей под угол к горизонту;
ограничения в продуктивности при температурных перепадах более 40°С.

Область использования закрытых коллекторов намного больше, чем гелиоустановок открытого типа. Летом они могут абсолютно удовлетворить необходимость в горячей воде. В прохладные дни, не включенные коммунальщиками в период отопления, они могут поработать взамен газовых и электрических обогревателей.

Сравнивание параметров солнечных коллекторов

Очень важным показателем солнечного коллектора считается КПД. Полезная продуктивность различных по конструкции солнечных коллекторов зависит от разности температур. При этом плоские коллекторы намного дешевле трубчатых.

Значения КПД зависят от качества изготовления солнечного коллектора. Цель графика показать результативность использования различных систем в зависимости от разницы температуры

При подборе солнечного коллектора необходимо обращать свое внимание на ряд показателей показывающих результативность и мощность устройства.

Для солнечных коллекторов имеется несколько главных характеристики:

показатель адсорбции – показывает отношение поглощенной энергии к общей;
показатель эмиссии – показывает отношение переданной энергии к поглощенной;
общая и апертурная площадь;
КПД.

Апертурная площадь – это площадь для работы солнечного коллектора. У плоского коллектора апертурная площадь максимальна. Апертурную площадь равна площади абсорбера.

Способы подсоединения к отопительной системе

Так как устройства на энергии солнца не обеспечивают стабильное и круглосуточное снабжение энергетикой, нужна система устойчива к таким недостаткам.

Для средней полосы России солнечные устройства не могут обеспечивать стабильный приток энергии, благодаря этому применяются как добавочная система. Интегрирование в существующую систему обогрева и горячего водообеспечения выделяется для солнечного коллектора и фотоэлектрические панели.

Схема подсоединении теплового коллектора

В зависимости от целей применения теплового коллектора используются различные системы подсоединения. Вариантов может быть несколько:

Летний вариант для систем с горячим водоснабжением
Зимний вариант для отапливания и горячего водообеспечения

Летний вариант самый простой и может обходится даже без насоса циркуляционного, применяя гравитационную циркуляцию воды.

Вода нагревается в солнечном коллекторе и за счёт температурного расширения поступает в бак-аккумулятор или накопительный водонагреватель. При этом происходит конвективная циркуляция: на место горячей воды из бачка засасывается прохладная.

Во время зимы при минусовых температурах прямой нагрев воды не возможен. По закрытому контуру двигается специализированный антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменному аппарату в бачке

Как каждая система которая основана на конвективной циркуляции не прекращает работу не довольно эффективно, требуя выполнения нужных уклонов. Более того, накопляющий бачок обязан быть выше чем солнечный коллектор.

Чтобы вода оставалась подольше горячей бачок следует внимательно теплоизолировать.

Если у вас есть желание на самом деле достичь очень эффективной работы солнечного коллектора, схема подсоединения усложниться.

Чтобы ночью коллектор не превратился в охладительный радиатор нужно заканчивать движение воды по замкнутому контуру принудительно

По системе солнечного коллектора двигается незамерзающий тепловой носитель. Циркуляцию принудительного типа обеспечивает насос под управлением контроллера.

Контроллер управляет работой насоса циркуляционного опираясь на показаниях как минимум 2-ух температурных датчиков. Первый измеритель меряет температуру в накопительном баке, второй — на трубе подачи горячего носителя тепла солнечного коллектора. Как только температура в бачке превысит температуру носителя тепла, в коллекторе контроллер выключает насос циркуляционный, прекращая циркуляцию носителя тепла по системе.

Со своей стороны при уменьшении температуры в накопительном баке ниже заданной включается котёл отопления.

Схема подсоединения фотоэлектрические панели

Было бы заманчиво применить схожую схему включения фотоэлектрические панели к электрической сети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за один день энергию. К большому сожалению для системы электропитания личного дома создать блок аккумуляторов достаточной емкости неоправданно дорого. Благодаря этому схема подсоединения выглядит так.

При снижении мощности электротока от фотоэлектрические панели блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети

С фотоэлектрических батарей заряд поступает на контроллер заряда, который исполняет ряд функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумуляторов и стабилизирует напряжение. Дальше переменный ток поступает на преобразователь напряжения, где происходит переустройство непрерывного тока 12В или 24В в переменный однофазный ток 220В.

К сожалению, наши электрической сети не приспособленые для получения энергии, как правило будут работать только в одном направлении от источника к потребителю. Из-за этой причины вы не сумеете продавать добытую электрическую энергию или хотя бы заставить счетчик вращаться назад.

Применение фотоэлектрических панелей выгодно тем, что они представляют более многофункциональный вид энергии, но одновременно не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Но последние не обладают возможностью собирать энергию в отличии от солнечных солнечных панелей.

Как сосчитать достаточную мощность коллектора

Во время расчета требуемой мощности солнечного коллектора довольно часто неправильно делают вычисления, исходя из поступающей энергии солнца в самые холодные месяцы года.

А дело все в том, что в другие месяцы года вся система будет регулярно сильно греться. Температура носителя тепла летом на выходе из солнечного коллектора достигает 200°С при нагревании пара или газа, 120°С антифриза, 150°С воды. Если тепловой носитель закипит, он отчасти испариться. В результате его понадобится поменять.

Компании производственники советуют исходить из подобных цифр:

обеспечение горячего водообеспечения не больше 70%;
обеспечение системы отопления не больше 30%.

Остальное нужное тепло должно генерировать стандартное оборудование для отопления. Но все таки при подобных показателях в течении года экономится в среднем около 40% на отоплении и горячем водоснабжении.

Мощность вырабатываемая одной трубкой вакуумной системы зависит от географического расположения. Показатель энергии солнца падающей в течении года на 1 м2 земли именуется инсоляцией. Зная диаметр длину трубки, можно сосчитать апертуру – эффективную площадь поглощения. Остается применить коэффициенты абсорбции и эмиссии для вычисления мощности одной трубки в течении года.

Классическая длина трубки составляет 1800 мм, продуктивная — 1600 мм. Диаметр 58 мм. Апертура – затененный участок создаваемый трубкой. Подобным образом площадь прямоугольника тени будет составлять:

S = 1,6 * 0,058 = 0,0928м2

КПД средней трубки составляет 80%, энергия солнечного света для Москвы будет примерно 1170 кВт*ч/м2 в течении года. Подобным образом одна трубка выработает в течении года:

W = 0,0928 * 1170 * 0,8 = 86,86кВт*ч

Следует отметить, что это очень примерный расчет. Кол-во вырабатываемой энергии зависит от ориентирования установки, угла, среднегодовой температуры и т.д. опубликовано econet.ru

Домашнее отопление от солнечных лучей — фотоэлектрические панели на крыше

Тарифы на источники энергии регулярно становятся больше, теплоснабжение считается определяющей затратной частью содержания дома. Поиски путей снижения оплаты теплоснабжения вынуждают обратиться к неиссякаемому источнику энергии – солнцу. Для оснащения человечества разными видами энергии достаточно постичь хотя бы десятитысячную долю попадающей на землю солнечной энергии. Начинаем с себя, попробуем обогревать дом солнцем.

Рабочий принцип

Переустройство солнечной энергии в тепло возможно 2-мя путями – электрическим и прямым нагревом. Фотоэлектрические преобразователь имеют слишком низкий КПД, доступные – до 10%, лабораторные – до 40%. Для обогревания помещения непригодны, использование на практике как источники тока находят на юге с приоритетным количеством дней в году. Применяются только вследствие того, что государство и международные организации доплачивают за «зеленую», экологическую электрическую энергию. Выработка электрической энергии на фотоэлементах дороже обыкновенной, финансовая рентабельность возможна для России при удорожании электрической энергии втрое.

Яркий нагрев носителя тепла рентабелен даже во время покупки дорогих европейских моделей гелиоустановок. Рабочий принцип тот же что и в летнем душе – солнце греет оболочку с водой, вода которая нагрелась применяется. Следует отметить, что есть системы с нагревом воздуха в виде теплоносителя, однако их использование достаточно ограничено самыми районами юга России. В последующем станем рассматривать гелиосистемы с носителем тепла.

Виды гелиоустановок

Есть несколько систем солнечного нагрева жидкости – плоские, трубчатые, концентраторы.

Плоские собой представляют способ нагрева под стеклом. Трубки из металла прямые или спиралью окрашены в черный цвет для лучшего нагрева, термоизолированы с 3-х сторон, со стороны освещения — накрыты стеклом или стеклопакетом. Данные мероприятия направлены на снижение непроизводительных теплопотерь, прямо влияют на КПД установки. Недорогие, просты в самостоятельном изготовлении, маленькой КПД.

ТЭНы собственной конструкцией напоминают матрешку, — труба в трубе. Внешняя стеклянная труба играет роль термоизолятора, из нее откачан воздух до разряжения, близкого к вакууму. Внутренняя медная теплообменная трубка зачернена. Трубы собраны в систему верхним и нижним коллектором, кол-во можно набирать любое. Благодаря особенной системе крепление трубок, замена их может делаться во время эксплуатации. Дороже плоских, но имеют до 30% больший КПД.

Концентраторы собой представляют зеркало, а чаще систему зеркал, концентрирующих энергию солнца на объект нагрева — ту же трубку с жидкостью. Бывают 2-ух типов – ленточные, когда нагревательная трубка расположена в горизонтальном положении, параллельно параболическому длинному зеркалу. И точечные – система зеркал концентрирует световой поток в точку. В бытовых задачах и целях подобные системы используются очень нечасто ввиду не низкой цене, но имеют самый большой коэффициэнт полезного действия благодаря системе управления. Во время движения солнечного света зеркала централизованно поворачиваются, максимально улавливая свет. Подобные системы используются также в тепловых электрических станциях – вода доводится до кипения и вращает турбину.

Использование на практике

Для настоящего от домашнего отопления необходимо применять ТЭНы, имеющие показатель поглощения – до 98% и как правило будут работать до температуры в — 40С. Но одних фотоэлектрических батарей недостаточно, необходима отопительная система, включающая в себя термоизолированные магистрали из труб, накопительный бачок, насос, контроллер. Собрать своими руками систему такого рода не трудно даже начинающему слесарю. Следует иметь в виду принципы — в фотоэлектрической панели двигается незамерзающая жидкость с невысокой температурой кипения, теплоотдача происходит в теплообменном баке – накопителе. Фотоэлектрическая батарея ставится под угол, выше широты расположения на градус. Для средней полосы России оптимален наклонный угол 30-40 градусов.

Гелиоустановки не обеспечивают полную мощности теплоснабжения ввиду небольшого количества солнечных деньков в году во время зимы, но смогут помочь сэкономить на отоплении до 60% и обеспечить полностью горячей водой.

Нагреть дома при помощи солнечного света и ветра

Солнечные коллекторы чтобы нагреть воду и теплоснабжения

Солнечное теплоснабжение личного дома, собственными руками, системы

Когда начинается постройка загородного либо частного дома, принципиальным моментом, который также просит достаточно много вложений денег, а намного больше – внимания, считается система отопления и теплоизоляция здания. И заместо обыкновенных систем и классических видов теплоснабжения очень много людей обращают собственное внимание на альтернативное теплоснабжение – солнечное теплоснабжение личного дома.

Солнечное теплоснабжение личного дома

Распространение системы солнечного теплоснабжения личного дома регулярно возрастает, так как это технологическая технология, применяющая энергию солнца. На данное время уже полностью любой хозяин загородного либо частного дома может установить у себя систему такого рода. Стоит сказать, что денежные средства понадобится инвестировать только в приобретение оборудования, которое пригодится для того чтобы собирать тепло, а вот сама энергия достанется вам бесплатно.

Если вы готовитесь оснастить солнечное домашнее отопление для долговечной работы, то к выбору системы необходимо подойти строго. Требуется правильно высчитать площадь системы, мощность, выбрать оптимальное место для установки.

Напомним, что поставленная система сумеет прослужить вам более 25-ти лет, а оправдается она приблизительно через 3 года, если использовать ее регулярно.

Домашнее отопление от солнечных лучей может быть 2-ух типов:

На основе фотоэлектрических панелей.
На основе солнечных коллекторов.

Теплоснабжение при помощи фотоэлектрических панелей

Теплоснабжение при помощи солнечных коллекторов

Солнечное теплоснабжение обладает большим количеством положительных качеств:

Значительно экономятся расходы на горючее.
Это полностью экологично безопасная система.
Простота применения.
На фотоэлементы стоимость уменьшаеться, благодаря этому падает и стоимость оборудования и монтажного процесса системы.

Из минусов можно подчеркнуть такие:

Когда день пасмурный, энергии будет вырабатываться намного меньше.
Оборудование и монтаж подобной системы – не дешевое удовольствие.
Бесперебойная работа подобной системы просит к себе непростого внимания: правильных расчетов и верной установки всех компонентов.

Теплоснабжение на батареях которые работаеют от солнечных лучей

В сущности, фотоэлектрические панели собой представляют фотогенераторы электрической энергии. Как говорят нам законы физики, свет солнца образовывает постоянный ток, влияя на изделия из полупроводниковых материалов. А в цепях фотоэлектрические панели возникает напряжение, которое потом подается на объекты. Специализированный аккумулятор копит энергию, которую потом можно применять в пасмурные дни.

Отопительная система с использованием фотоэлектрических панелей

Теплоснабжение личного дома энергией солнца с помощью батарей прекраснее всего устанавливать на юг крыши, а угол крыши обязан быть не меньше 30 градусов. Эксперты советуют предусмотреть также наличие добавочных помех – если например рядом стоят строения или деревья, которые в последствии могут помешать функционированию системы. Поток солнечных лучей должен идти из учета: 1000 кВт/ч на 1 кв.м за год. Энергия солнца в подобном расчете, которую вы получите, будет равняться применению 100 литров газа.

Некоторые мощные фотоэлектрические панели площадью приблизительно 4 кв.м могут снабдить среднюю семью, которая состоит из 3-х человек, горячей водой. Энергия при этом выработается – 2000 кВт/ч в течении года.

Фотоэлектрическая панель состоит из таких элементов:

Прозрачная верхняя панель, в середине нее будут циркулировать вода или воздух, выполненная из стекла или пластмассы.
Железная зачерненная поверхность, поглощающая теплоэнергию солнечного света.
Водяной бачок или специализированный накопительный резервуар, куда идет нагретая жидкость или газ, после этого они поступают в батареи.

Фотоэлектрическая панель в разрезе

В солнечные системы обогрева личного дома входят подобные элементы:

Обычный преобразователь.
Преобразователь непрерывного в электрический ток.
Измеритель, который изменяет уровень зарядки и разрядки батареи.
Аккумулятор.
Система отбора мощности.

Солнечное теплоснабжение дома загородного на батареях применяется, как правило, для того чтобы получить электричество. Благодаря этому такие батареи будет целесообразней установить там, где применяется электроотопление, электрические обогреватели или пол с подогревом. Когда вы обустроите теплоснабжение фотоэлектрическими панелями высокой мощности, можно будет снабдить собственный дом горячей водой.

Фотоэлектрические панели получили заслуженную популярность в мире

Что же касается эффективности подобной системы, как домашнее отопление энергией солнца от батарей, то данный показатель зависит от очень многих моментов, главной из которых – это поступающая энергия солнца. Если ваше жилье размещается в северной широте, то наиболее оптимально применять совмещенные варианты отопления, где энергия солнца будет лишь дополнением. Тоже самое касается и тех местностей, где встречается нередкая плохая погода, так как в такое время мощность батарей будет мелкой.

Теплоснабжение солнечными коллекторами

Теплоснабжение дома загородного от солнечных лучей с помощью солнечных коллекторов состоит в том же принципе: энергия солнца собирается и преобразовывается. Однако в этом случае преобразовывается не электроэнергия, а тепловая. Так, носитель тепла, который двигается в коллекторе, под воздействием солнечных лучей нагревается и потом передает собственное тепло. Эфективность тут также зависит от того, какое кол-во солнца.

Отопительная система солнечными коллекторами

Бывают такие разновидности коллекторов:

Которые работают на воде или антифризе. Первый вид коллекторов – это плоские коллекторы, состоящих из абсорбера, который и поглощает энергию солнца, прозрачного слоя и покрытия с тепловой изоляцией.
Которые работают на воздушных массах и обеспечивающие воздушное солнечное домашнее отопление.

Солнечное теплоснабжение собственными руками – это возможно

На данное время известно несколько вариантов, как сделать солнечное домашнее отопление собственными руками. Например, можно применять пленку из полиэтилена или бутылки из платика, однако система такого типа не будет долго работать эффектно.

Благодаря этому прекрасным вариантом будет покупка готового оборудования – это эффектно и выгоднее. Более того, цена его возмещается через быстрое время.