Солнечный коллектор для отапливания

Солнечные коллекторы для отапливания: какой лучше

Солнечные коллекторы — системы сбора тепла, поступающего от солнечных лучей. Именно данные устройства лучше применять для традиционного отопления: в них нагревается тепловой носитель. Потом он подается в систему обогрева (лучше — в пол с подогревом) или горячего водообеспечения.

Конструктивно каждая установка состоит из самой фотоэлектрической батареи и резервуара для воды которая нагрелась (бачки бывают с теплообменным аппаратом при применении в виде теплоносителя антифриза). В местах с маленьким количеством солнечных деньков в бачка для воды можно установить запасной нагреватель. Практически всегда это Трубчатый нагреватель. Однако нельзя забывать, что включать второй источник необходимо не параллельно, а постепенно. Лишь тогда он будет работать лишь в случае если энергии солнца для нагревания до установленных температур не хватает. В данном случае система будет практично тратить платные источники энергии.

Важная схема отопления дома с солнечными коллекторами

По зданию солнечные коллекторы для отапливания бывают:

Есть еще коллекторы концентраторы, однако это уже системы промышленного типа, которые состоят из большинства параболических зеркал, установленных на подвижных опорах. Положение зеркал изменяется системой слежения, которая даёт команды сервомоторам, изменяющим положение зеркал вслед за движением солнечного света. Подобные системы способны обогревать тепловой носитель до 120-250oC, но очень сложны и дороги. Для бытового теплоснабжения подойдут мало.

Плоские коллекторы

Плоские гелиоколлекторы — это рама из металла, на которой, если взглянуть снизу-вверх, закреплены:

Схема плоского коллектора

пластина корпуса;
термоизоляционный слой;
световозвращающий слой (есть не во всех моделях) ;
пластина теплосборника (теплопоглотителя или называют еще адсорбирующая пластина), к которой припаяны теплообменные трубки;
прозрачная прозрачная крышка (стекло закаленное с 95% показателем пропускания света или не меньше прозрачный пластик).

Также на корпусе есть выпускной и впускной отрезок трубы — через них двигается тепловой носитель.

Можно найти модели открытые — без крышки. Единственное их положительное качество — невысокая стоимость, однако они очень неэффективны и абсолютно неработоспособны при минусовых температурах. В виду того, что крышки нет, поглощательное покрытие быстро рушиться, так что служат открытые коллекторы пару сезонов, а из-за собственных свойств могут применяться для подогрева воды в бассейне или в душе. Для отапливания они бесполезны.

Внешний вид плоского коллектора

Рабочий принцип плоского солнечного коллектора следующий: лучи солнца практически полностью проходят через верхнее стекло с эффектом защиты. От данных лучей нагревается поглотитель тепла. Тепло, разумеется ясно излучается, но наружу практически не выходит: прозрачное для лучей солнца стекло, тепло не пропускает (позиция «в» на диаграммах). Выходит, что тепловая энергия не рассеивается, а сберегается в середине панели. От этого тепла греются теплообменные трубки, а от них тепло подается циркулирующему по ним тепловому носителю.

Правила расположения плоских коллекторов

Коллекторы данного типа должны находиться под угол 90o в отношении к падающим лучам света. Чем точнее выставлен этот угол, тем больше тепла собирает система. Ясно, что на неподвижной крыше регулярно держать этот угол нереально, но разместить панель необходимо таким образом, чтобы на нее как можно времени больше падал свет. Есть довольно недешевые устройства, которые меняют положение панели в отношении к солнцу, поддерживая хороший угол падения лучей солнца. Их называют системами слежения.

Гелиоустановки показывают высокую эффективность, если солнечные лучи падают под прямым углом

От чего обуславливается цена

Цена плоского коллектора в большинстве случаев зависит от использованных материалов. Так корпус может быть металлический или из стали оцинкованной. Корпус из алюминия лучше, но обойдется намного дороже. Бывают еще корпуса из полимерного материала. Они отличаются большой надежностью и прочностью.

Серьёзное влияние на результативность оказывают теплообменные трубки и материал пластины-теплосборника. Они могут быть металлическими (подобные панели стоят намного дешевле) и медными. Медные намного дорогие, но и намного долговечные, также они имеют более большой коэффициэнт полезного действия. Для России, даже для южных ее регионов, применять было бы неплохо собственно их. Так как инсоляция даже на юге не всегда бывает чрезмерной, скорее ее не всегда хватает для отапливания.

Стоимость на плоский коллектор зависит от материалов, из которых он осуществлен

Главное также покрытие пластины теплосборника: чем ближе к полному черному цвету оно будет, тем меньше проявится лучей и больше выйдет в результате тепла. Потому технологи регулярно работают над усовершенствованием данного покрытия. В первые моделях это была простая черная краска, на сегодняшний день же — напыление черного никеля.

Пластиковые коллекторы

В отдельный вид необходимо выделить пластиковые солнечные коллекторы. В простейшем варианте это две поликарбонатной панели, которые закреплены на раме из алюминия. Между ними наварены или наплавлены ребра, создающие в панели лабиринт для тока воды. Сверху панели расположено впускное отверстие, в нижней — выпускное. В верхнее заливается прохладная вода, которая, проходя по лабиринту, нагревается и выходит с более большой температурой через нижнее. Система применяется чтобы нагреть воду летом. Из-за малого сопротивления в плане гидравлики достаточно хорошо функционирует в самотечной системе. Этот вид солнечного водогрея — прекрасный вариант обеспечения горячей водой дачи в огородный сезон.

Пластиковые коллекторы служат чтобы нагреть воду. Превосходный вариант для дачного домика или дачи

Но порой пластиковыми солнечными коллекторами называют полноценные коллекторы для отапливания. Просто в них верхняя крышка сделана не из стекла, а из того же поликарбонатного материала или иного пластика, отлично пропускающего лучи солнца. Подобные модели меньше склонны к риску: пластики очень крепкие, чем стекло (даже закаленное).

Трубчатые гелионагреватели

В системах нагрева одна из первоочередных задач — гарантировать сохранность тепла и не позволить его потерь. Чтобы это сделать применяются различные теплоизоляторы и среды, предупреждающие рассеивание энергии тепла. Очень продуктивный утеплитель — вакуум. Данный принцип и применен в трубчатых или, как называют их еще по другому, вакуумных солнечных коллекторах. Но вакуумные гелиоколлекторы бывают четырех модификаций. Они имеют различный тип трубки из стекла и самые разнообразные тепловые каналы.

Так смотрятся трубчатые гелиоустановки

Типы трубок

Сегодня как правило применяются два типа трубок: коаксиальная (труба в трубе) или перьевая. Коаксиальная трубка по зданию напоминает термос: две колбы плотно спаяны между собой одним из кончиков, между стенками — разреженное пространство — вакуум. На стенку второй колбы нанесён поглощающий слой. В нем лучи солнца преобразовуются в энергию тепла. Внутренняя стенка колбы нагревается, от нее нагревается воздух в середине колбы, а от него со своей стороны нагревается тепловой носитель, который двигается по тепловому каналу. Из-за сложной системы теплопередачи нагреватели с подобными трубками имеют не очень большой коэффициэнт полезного действия. Но применяются они чаще. По тому причине, что работать могут когда будет угодно, даже в крепкие морозы и имеют маленькие потери тепла (из-за вакуума), что делает лучше их результативность.

Перьевая трубка — это только одна колба, но с большей толщиной стены. Вовнутрь вставляют тепловой канал, который с целью улучшения отдачи тепла снабжают плоской или чуть извилистой пластиной из адсорбирующего материала. После этого трубка вакуумируется. Данный тип имеет более большой коэффициэнт полезного действия, но стоит значительно дороже коаксиальных. Более того более непростая замена при выходе трубки из строя.

Перьевая трубка — в середине пластина, напоминает перо

На сегодняшний день популярны два типа тепловых каналов:

Heat-pipe
U-type или прямоточный канал.

Рабочая схема теплового канала Heat-pipe

Система Heat-pipe — это пустотелая трубка с тяжелым наконечником на одном конце. Это наконечник сделан из материала с хорошей отдачей тепла (очень часто медь). Наконечники соединяются в единую шину — манифолд (manifold). Их тепло забирает циркулирующий через манифолд тепловой носитель. Причем циркуляция носителя тепла может быть организована по одной или двум трубам.

В середине трубки находится легко кипящее вещество. Пока температура низкая, оно будет в жидком состоянии снизу теплового канала. По мере нагрева начинается его кипение, часть вещества переходит в газообразное состояние, подымается вверх. Разогретый газ возвращает тепло металлу массивного наконечника, охлаждается, переходит в состояние жидкости и по стенке течет вниз. Потом он опять нагревается и т.д.

В трубчатых коллекторах с прямоточным каналом применяется более обычная схема теплопередачи: есть U-образная трубка, по которой двигается тепловой носитель. Проходя по ней, он нагревается.

Теплообменные аппараты U-типа показывают лучшую продуктивность, однако их основной минус — они считаются неделимой частью системы. И при повреждении одной трубки в фотоэлектрической батарее менять придется всю ее полностью.

Теплообменные аппараты Heat-pipe типа практически не эффективны, но применяются очень часто в виду того, что система выходит модульной и каждая повреждённая трубка меняется достаточно легко. Просто из манифолда достается одна, вместо нее ставится иная. Как это происходит, вы можете увидеть в видео. Как ни удивительно, но так собирается вакуумная трубка для солнечных коллекторов. И противоречия здесь нет. Просто применена коаксиальная колба и вакуум находится между ее стенками, а не вокруг теплового канала.

Индивидуальным видом солнечных трубчатых коллекторов являются установки прямого нагрева. Называют их еще по другому «мокрой трубкой». В такой конструкции между 2-мя колбами течет вода, она и нагревается от их стенок, потом поступает в резервуар. Эти установки просты и дешевы, однако не как правило будут работать под очень высоким давлением или при минусовых температурах (вода замерзает и рвет колбы). Такой вариант для отапливания негоден, можно применять чтобы нагреть воду в тёплый сезон.

Тепловой носитель в коллекторах

По внутренним теплообменным трубкам может циркулировать как вода, так и антифриз. Применять воду можно в регионах, в которых минусовых температур не бывает или планируется работа системы исключительно в жаркий период времени (на дачах, к примеру). Однако при сезонном применении перед консервацией на зиму с панелей нужно слить всю воду. В любой другой ситуации и регионах требуется заливка антифриза или его раствора воды (зависит от очень маленьких температур в регионе).

Необходимо помнить, что при применении антифриза в баке-аккумуляторе будет располагаться полотенцесушитель, а циркуляция носителя тепла будет обеспечиваться насосом. Система такого типа именуется «замкнутой»: по гелиосистеме двигается тепловой носитель по замкнутому контуру.

Если через коллектор течет антифриз, в бачке стоит теплообменный аппарат

Многих пугает зависимость от наличия электричества. Нужно заявить, что можно найти модели плоских солнечных коллекторов с конвективной циркуляцией. Их КПД ниже из-за меньшей скорости продвижения носителя тепла, однако они вполне работоспособны. Правда, для организационных работ настоящего теплоснабжения понадобятся большие площади.

Для тех, кого не устраивает снижение эффективности, есть другой выход: обеспечение запасного питания. В упрощенном варианте это источник бесперебойного питания с несколькими автомобильными аккумуляторами. Это даст пару часов работы без электричества в сети. Для более долговечной работы понадобится уже генератор. Есть и вариант третий: насосы, работающие от энергии солнца. Однако они пока редкость. И четвертый способ: установить фотоэлектрическую панель и аккумуляторы, которые и будут резервным источником питания.

При применении воды в виде теплоносителя, она из бака накопительного поступает на гелиоколлектор, где нагревается. Нагретая идет назад в резервуар, и потом прямо идет в систему обогрева и горячего водообеспечения. Так как из системы вода тратится, то она именуется «открытой». Вода при подобной системе безвредна в бактериальном и биологическом проекте: в теплообменных трубках она нагревается до больших температур, так что погибают все микробы.

Воздушные коллекторы

Не всегда можно или желание устраивать полную систему обогрева, частью которой являются все гелиосистемы, о которых речь шла выше. Но сэкономить на обогреве помещения можно без устройства системы. И смогут помочь в этом воздушные коллекторы. Полностью поменять водяное отопление они не могут, но уменьшить затраты могут.

Принцип теплоснабжения воздушными конвекторными обогревателями

В самом примитивном случае воздушный солнечный коллектор — это две пластины, между которыми устроен лабиринт, по которому проходит воздух. Внешняя пластина имеет отверстия (перфорирование) в которые проходит прохладный воздух. Проходя по лабиринту, он нагревается и потом через отверстие в стене дома проникает вовнутрь. Работать система может с применением вентилятора (в принудительном порядке циркуляция) либо же без него. Все может зависеть от формы.

Ставится такой солнечный воздухонагреватель чаще на южной стене (возможна конвективная циркуляция за счёт восходящих потоков тёплого воздуха), но можно создать и на крыше (с вентилятором).

Очередной вариант теплоснабжения с применением воздушного гелиоколлектора

Большого нагрева вы в данных устройствах не получите: КПД у них совсем маленький, но до 30-45oCв прохладные дни или до 50oC в жаркие дни воздух подогреть можно. Исключительно для получения положительного эффекта воздушные коллекторы должны содержать более чем хорошие размеры. Для увеличения КПД вторую стенку выполняют из теплопоглощающего материала, применяющегося в плоских коллекторах. Также тыльную стенку утепляют, предостерегая рассеивание тепла. Но результативность все равно остается невысокой: воздух в 4000 раз менее теплоемкий если сравнивать с водой.

Какой лучше

Плоские коллекторы применимы в регионах с очень приличным количеством солнечных деньков и маленькими перепадами вечерних температур. Они малоэффективны в облачную или ветреную погоду: велики теплопотери с большой поверхности. Хоть современные плоские гелиоколлекторы и пытаются делать герметичными, а некоторые даже вакуумируют, однако при минусовых температурах все равно очень эффектными остаются трубчатые солнечные нагреватели.

Наиболее востребованные трубки в разрезе смотрятся так

Трубчатые установки имеют довольно невысокую продуктивность. Но теплопотери при этом маленькие. Достоинством считается также их способности воспринимать рассеянный свет солнца, а даже некоторые прочие части спектра солнца: они чуть-чуть греются даже по ночам. В результате для северных регионов они оказываются очень эффектными. Ведь греют даже по ночам, уже не говоря о пасмурном дне. Потому определенно: для центральных, и, тем более, северных регионов, солнечные коллекторы для отапливания дома подбирайте только трубчатые. А вот которые — это сами решайте.

Наиболее эффективные солнечные коллекторы для отапливания дома — с перьевой трубкой и U-образным тепловым каналом. Однако они — очень дорогие, и ремонту не подлежат. Меняется только вся панель полностью.

Эта трубка более эффективна, однако если хоть одна в панели повреждена, необходимо заменять всю панель

Чуть хуже по эффективности те же перьевые трубки, но с системой Heat-pipe. Однако они все еще дороги, и при поломке нагревателя понадобится менять трубку полностью, а это дорого.

Наиболее востребованные коаксиальные трубки теплообменным аппаратом Heat-pipe: они стоят меньше, просто меняются, да еще и могут быть отремонтированы. Если повредился теплообменный аппарат, его просто достают, устанавливают новый, и трубка после сборки (пара движение) опять готова к работе. Точно также поступают при повреждении колбы: меняют только ее. В общем, хотя и не самая производительная система (все остальные типы имеют большие КПД), но самая ремонтопригодная.

Солнечные коллекторы для отапливания — виды и преимущественные характеристики

Теплоснабжение личного дома » Коллектор

Установка для прямого изменения энергии

В странах Европы уже давно для отапливания используют гелиосистемы, что дает возможность экономить на обогреве жилого сектора. Проблемы с энергосбережением становятся все острее, благодаря этому многие наши сограждане тоже думают о солнечном коллекторе для отапливания как об другом источнике тепла. На данное время это очень чистый и экологично рентабельный биоресурс.

Гелиосистемой называют установку, преобразующую тепло солнца в любой вид энергии. В наше время очень часто можно заметить и большие электростанции работающие от солнца, и специализированные солнечные коллекторы для отапливания, поглощающие энергию солнца и преобразующие ее в тепло.

Устройство и рабочий принцип

Еще каких-нибудь 50 лет тому назад у каждого на крыше дома загородного стоял большой бачок, в который летом заливалась вода. За один день она отлично прогревалась, благодаря этому вечерами можно было принимать тёплый душ. Такая система и стала прототипом солнечного коллектора.

Рабочий принцип остался тем же, изменилась только установка. Она подверглась модернизации и полному техническому переоснащению. Ученые рекомендовали модель, дающую возможность пользоваться энергией солнца для обогревания воды целый год. Летом с помощью установки можно полностью перейти на нагрев воды для нужд дома, а в другие дни, отапливая помещение, сократить издержки энергии ровно частично.

Теплоснабжение солнечными коллекторами не прекращает работу и в плохую погоду. Ведь система способна поглощать солнечную энергию даже через облака. А автоматическое управление позволяет если понадобится переключаться на прочие источники энергии, когда это нужно.

В отличии от фотоэлектрических панелей, коллекторы не делают электричество. Они лишь греют тепловой носитель, благодаря этому применяются для систем с горячим водоснабжением и теплоснабжения помещения для проживания.

Виды коллекторов

Существует несколько вариаций солнечных коллекторов. Они могут быть:

Плоскими.
Вакуумными.
Коллекторно-концентратными.
Воздушными.

Выделяются они один от одного устройством и принципом действия.

Плоские установки

Плоские модели собой представляют панели, поглощающие тепло солнца. Они имеют прозрачное покрытие из сталинита или гофрированного поликарбоната. Задняя его часть покрыта специализированным материалом для теплоизоляции. Панель связана с теплопроводящей системой трубками из полиэтилена сшитого типа.

Расширить КПД установки помогают специализированные оптические покрытия. Они предоставляют полную передачу инфракрасного излучения тепловому носителю, который благодаря технологическим разработкам способен прогреваться до 200 градусов по шкале Цельсия.

Есть у плоских коллекторов и положительные качества, и минусы. Плюсы их в том, что:

Самое первое, конструкция устроена подобным образом, что сама может очищаться от снега. Благодаря этому в зимнее время не придется каждый раз лазить на крышу, чтобы вынуть ее из-под сугроба.
Второе, летом установка показывает высокую продуктивность.
Третье, плоский коллектор можно ставить под самым разным углом. Он имеет самую маленькую начальную стоимость и показывает приятное соотношение качества и стоимости. Но эксперты советуют устанавливать плоские коллекторы только на юге с в основном тёплым климатом.

К минусам устройства можно отнести следующее обстоятельство. Конструкция плоских коллекторов не может не допустить большие потери тепла, благодаря этому в холодный период года она показывает невысокую трудоспособность.

Нужно обратить внимание! Ставить плоский коллектор на крышу можно лищь в готовом виде, а это ощутимо затрудняет монтажный процесс. Эффектно использовать установку также мешает высокая парусность.

Изготовителям получилось создать гелиосистемы, лишенные фактически всех таких недостатков. Это вакуумные коллекторы.

Вакуумные приборы

Вакуумный коллектор 10-30 трубок с рамой

Вакуумные солнечные коллекторы работают так же, как и панельные. Но они намного больше прогревают тепловой носитель, доводя его до температуры 300 градусов. В этом случае потери тепла фактически отсутствуют. Вакуумным коллектор называют вследствие того, что покрытие из стекла из пары слоев выполняет в середине системы вакуум.

Конструкция похожа на обыкновенный для нас термос. С одной лишь разницей. Взамен светонепроницаемой колбы у индивидуальных элементов коллектора поверхность прозрачная, что позволяет забирать тепло солнца. А на внутреннюю секцию нанесено особое покрытие, увеличивающее поглощающие способности. Вакуум создается между 2-мя слоями трубки, в середине которой находится медный тепловой стержень. Собственно он хранит до 96% забранного у солнечного света тепла.

Вакуумная установка эффектно не прекращает работу даже при максимально малых температурах. Тепловая трубка не просит добавочного наполнения. В середине каждой находится жидкость, которая после нагрева преобразуется в газ и передвигается в конденсатор, где и нагревается тепловой носитель. Вода поглощает энергию тепла, температура уменьшается, и газ опять преобразуется в воду. По наклонным трубкам она спускается вниз на днище тепловой трубы, и общий процесс возобновляется. Так что передача солнечного тепла длится постоянно.

Так как жидкость регулярно находится за стенками, защищенными вакуумом, она не замерзает даже при температуре минус 30. Тот же вакуум позволяет «замыкать» тепло ночью, благодаря этому любые потери тепла исключены. Бесперебойная циркуляция заканчивается только тогда, когда температура трубок в середине коллектора падает до 22 градусов.

Плюсы и минусы вакуумных коллекторов

Установка из вакуумных моделей

Технические характеристики и положительные качества вакуумных коллекторов такие:

Они предоставляют высокую нагревательная степень — температура в тепловой трубке достигает 250-300 градусов.
Тепловые трубки сделаны из красной меди, эффектно нагревающей теплопроводную жидкость.
В середине трубок нет воды, благодаря этому они не замерзают при низкой температуре.
База коллектора сделана из алюминия, так что установка имеет красивый дизайн, легко вписывающийся в идею современного экстерьера.
Конструкция может выдержать большое рабочее давление.
Модульные части просто поставить.

Но у аналогичных устройств есть и минусы. При обильном снегопаде придется ручным способом чистить прибор от снега. Вакуумные коллекторы в отличии от моделей плоского типа имеют практически большую цену. Ставить их просто, однако нужно четко отмерять наклонный угол. Он обязан быть не меньше 20 градусов. А самый лучший вариант данный процесс поручить профессиональным профессионалам.

Коллекторно-концентратные приборы

Солнечные концентраторы работают нескольно иначе, чем плоские и вакуумные коллекторы. Они собой представляют неподвижные недвижымые установки, которые улавливают лучи солнца, падающие на поверхность прибора под различными углами. Собственно поэтому эффект нагревания не всегда максимален. Но производственники легко устранили аналогичную проблематику, установив устройства слежения за солнцем. Это помогло существенно повысить КПД прибора.

Основной компонент данных установок — параболоцилиндрический отражатель. Он установлен под плоскую прозрачную поверхность. Коллекторно-концентратные приборы прогревают не тепловой носитель, а воздух в помещении.

Воздушно-солнечный коллектор

Еще одна гелиосистема — воздушный солнечный коллектор. Его применяют только для отапливания помещений внутри либо для сушки продукции сельского хозяйства. Конструкция прибора проста. Внешний блок похож на большой ящик, днище которого покрыто специализированной черной светопоглощающей краской.

Сверху ящик закрыт стеклянной плитой или любым остальным прозрачным листом. Сквозь такую крышку легко проходят солнечные лучи. При этом черное днище увеличивает их поглощение и нагревает воздух в середине ящика. С помощью вентилятора прогретый воздух подается в пространство помещения.

Преимущество аналогичной установки в том, что воздушная отопительная система более практичный водяной. Ведь тут совсем отсутствуют магистрали из труб, да и сама установка стоит значительно дешевле плоских и вакуумных коллекторов.

В середине воздушного солнечного коллектора нет носителя тепла, благодаря этому отсутствует риск его обмерзания. Это исключает возможность протечки прибора. Устанавливается установка просто, быстро и даже своими силами, без вовлечения профессионалов. Благодаря этому очень часто потребители внимание обращают собственно на такие альтернативные тепловые источники.

Основной минус описываемых систем — невысокий КПД. Благодаря этому пока установку применяют лишь как дополнительный тепловой источник.

Обобщение по теме

Сейчас вы знаете главные виды гелиоустановок для промышленного и бытового теплоснабжения помещений, для систем с горячим водоснабжением и подогрева бассейнов. Плюсы применения солнечных коллекторов понятны. Они помогают уменьшить коммунальные издержки, сэкономить на органических видах топлива и уменьшить вредные выбросы в атмосферу. Благодаря этому они активно вводятся в нашу жизнь.

Комментарии и отзывы к материалу

Солнечные коллекторы для отапливания дома: Узнайте детальнее!

Системы обогрева в приватных домах за городом могут строиться на совершенно разных источниках энергии. Это могут быть системы, сформированые на котлах, нагрев носителя тепла в котором базируется на сжигании разных видов топлива, к примеру газа или жидкой соляры. Котлы могут топиться углем или дровяными топливными гранулами. При любых обстоятельствах для того, чтобы запустить в действие такую систему обогрева придется кроме собственно монтажного процесса котлов отопления еще и покупать само горючее. А вот данная публикация затрат может в конкретной ситуации превысить даже издержки на монтаж системы обогрева. И вот тут на помощь могут прийти солнечные коллекторы для отапливания дома.

солнечные коллекторы для отапливания дома

Солнечный коллектор: резоны к применению

Применение возобновляемых источников энергии в независимых отопительных системах подразумевает финансовые затраты только на приобретение и установку подобной системы, а еще на ее техобслуживание и на нужный поддерживающий ремонт. Но вот после того как произошла установка подобные системы начинают работать абсолютно независимо и совсем бесплатно для их хозяев. В действительности – за лучи солнца оплачивать ничего не надо.

Некоторые потребители выражают сомнение в эффективности установки и использования солнечных коллекторов в средней полосе России, где солнечных деньков не очень много, как, к примеру, на Кубани. Однако, солнечные коллекторы чтобы нагреть воду могут применяться не только как главный источник нагрева носителя тепла, но и как дополнительный источник. В данном случае прибор водонагрева на энергии солнца будет работать только В то время, когда на небе нет облаков, а в иные периоды можно применить традиционные приборы с нагревательной функцией, к примеру газовые водогреи.

Что касается эффективности применения солнечных коллекторов по соотношению цена-отдача, то советуем вам обращать собственное внимание на северные периферии Китая. Большое количество домов в данных городах Поднебесной и селах оборудовано солнечными коллекторами для отапливания. Климат и активность солнца в данных местах не очень разнится от сопредельных российских областей: к примеру, Хабаровского и Забайкальского краев. Поймите, что климат в Забайкалье, месте, куда ссылали каторжников в царские времена – абсолютно не сахарный. Значит, применение солнечных коллекторов для отапливания домов даже в регионах нашей страны с самым жёстким климатом не только возможно, но и вполне популярно и экономично.

Рабочая эффективность солнечных нагревательных коллекторов

Примечательно, что солнечные коллекторы сейчас стали пожалуй самыми эффективными устройствами, использующими энергию солнца. Если традиционная солнечная солнечная панель может показать результативность лишь только на уровне до 18 процентов, то солнечный коллектор для отапливания может достигать завидных показателей КПД до 95 процентов. Разница объяснима.

Принципы функционирования солнечных нагревательных коллекторов

Одной из ключевых конструкций солнечных отопительных коллекторов являются устройства вакуумного типа. Исходя из названия понятно, что данные устройства будут собирать лучистую энергию солнца и передавать ее чтобы нагреть воду или иного носителя тепла. Именно так и обстоит в реальности.

Системы независимого обогревания, имеющие в собственном составе солнечные коллекторы состоят из следующих главных важных частей:

Собственно солнечный нагревательный коллектор – другими словами устройство которое располагается на прямых солнечных лучах и служит для нагревания носителя тепла,
Контур теплопередачи: система трубо-проводов, по которой передвигается горячий тепловой носитель, поэтапно передавая собственное тепло в обогреваемые помещения,
Аккумулятор тепла: это бачка для воды, в котором вода которая нагрелась запасается впрок.

Итак солнечный коллектор, который состоит из труб, в которых находится пока еще не нагретый носителя тепла находится под воздействием прямых лучей солнца. Жидкость-теплоноситель (в большинстве случаев вода, но можеть быть и специализированный антифриз) поступает в коллектор, нагревается там и подается в контур теплопередачи, который смонтирован в середине аккумулятора тепла. Нагретый тепловой носитель, двигаясь в середине трубо-проводов контура теплопередачи нагревает воду в аккумуляторе тепла Вода которая нагрелась в бачке с функцией аккумуляции тепла хранится аж до появления надобности ее применения, к примеру до подачи в контуры отопительной домашней системы и в радиаторы отопления или в контуры горячего домашнего водообеспечения, к примеру для умывания.

Так как энергия солнца действует на коллектор абсолютно бесплатно, то в системе в любое время есть вода которая нагрелась, которая подогревается регулярно циркулирующим носителем тепла.

Естественно, что бачок аккумулятора тепла обязан иметь хорошую тепловую изоляцию, помогающую сохранению температуры воды которая нагрелась в течении как можно более продолжительного времени. Это даст возможность избежать падения температуры воды ночью, когда солнечный нагрев отсутствует или в периоды плохой погоды. Для оснащения работы без разных перебоев подобной системы в совсем уж облачные или дождливые дни в бачок аккумулятора тепла может быть установлен обычный бойлер.

Для того, чтобы тепловой носитель регулярно переносил тепло лучей солнца чтобы нагреть воду – он должен регулярно циркулировать. В системах с солнечными коллекторами циркуляция жидкого носителя тепла может быть принудительной (с подачей насосами) или естественной (смотеком).

Типы отопительных солнечных коллекторов для дома

Сегодняшняя промышленность освоила выпуск разных типов солнечных отопительных коллекторов. Для того, чтобы понимать, какой из них может подойти для установки системы домашнего теплоснабжения или горячего контура водообеспечения у Вас в доме – нужно познакомиться с их разновидностями. Главных типов насчитывается два: плоские и вакуумные, менее очень популярны воздушные коллекторы.

Плоский отопительный солнечный нагревательный коллектор

Плоский отопительный солнечный коллектор собой представляет тонкую коробку, в середине которой находится особенное вещество, активно накопляющее, адсорбирующее тепло. Сверху коробка закрыта стеклом, которое пропускает лучи солнца. В середине адсорбирующего слоя, собирающего тепло расположена система трубо-проводов, в середине которых передвигается носителя тепла. В виде теплоносителя в подобных системах, в основном применяется пропилен-гликоль.

Вакуумный солнечный нагревательный коллектор

В середине вакуумного отопительного коллектора на месте единственной плоской коробки находятся пустотелые стеклянные или кварцевые трубки, из которых откачан воздух, другими словами сделан вакуум. А вот уже в середине подобных пустотелых трубок находятся трубки с веществом, адсорбирующем солнечную энергию тепла. Исходя из этого магистрали из труб с носителем тепла находятся в середине трубок с адсорбером. Лучи солнца легко попадают сквозь вакуум в промежутке между трубами и греют тепловой носитель. Но этот же вакуум мешает обратной утечки энергии тепла из адсорбера в пространство вокруг, находясь в роли утеплителя.

Воздушный солнечный коллектор

Как уже ясно из названия – данные устройства не имеют теплоизолирующего вакуумного слоя. Поэтому КПД их действия окажется ниже, чем у вакуумных коллекторов. Данные устройства рекомендуется ставить в местности с очень приличным количеством солнечных деньков. Кроме того, в подобных коллекторах носителем тепла считается традиционный воздух. Он переносится в помещение которое отапливается вентилятором или естественной конвекцией. Работа вентилятора при перемещении потоков воздуха также просит отдельного источника питания Это добавочная причина того, что эта система имеет намного низкий КПД, чем плоские или вакуумные коллекторы. Разумеется, ни о каком горячем водоснабжении в подобной конструкции не стоит и говорить.

Выбор солнечного коллектора

Любой из типов солнечных отопительных коллекторов имеет собственные неоспоримые хорошие качества и очевидные минусы. При подборе устройства необходимо обращать свое внимание, что плоский коллектор считается более прочной конструкцией, а вот вакуумные благодаря наличию пустотелых воздушных трубок очень восприимчивы к воздействиям внешней среды. Но в плоских коллекторах при проведении ремонта замене подлежит вся система адсорбции, при неисправности же одной из трубок вакуумного коллектора можно обойтись только ее заменой.

Воздушный коллектор, при всех собственных минусах считается чрезвычайно обычным устройством, и не критичен в действию невысоких температур. Он способна работать даже лютой сибирской во время зимы.

Плоский коллектор прекрасен для нагрева воды в диапазоне от 20 до 40 градусов больше, чем окружающая температура, а от вакуумные устройства имеют более высокую нагревательная степень носителя тепла. Подобным образом в зимних условиях вакуумный коллектор станет более продуктивен, да и просто возможен в применении. Они тоже прекрасно берегут тепло во время работы в плохую погоду и замечательно берегут энергию тепла в холодных условиях погоды. Но все таки общая хрупкость конструкции уменьшает рабочий срок вакуумных солнечных коллекторов, которые не дотягивают по данному показателю до плоских устройств. Последние при хорошем изготовлении могут прослужить у Вас в доме от 15 до тридцати лет.

Определенные нюансы выбора коллекторов

Показатель передачи лучистой солнечной солнечной энергии в энергию тепла носителя тепла в вакуумном солнечном коллекторе зависит от величины трубок данного устройства. Если вакуумная трубка коллектора будет короткая и тонкая, то она не сумеет достаточно эффектно накоплять вакуумную энергию. Естественно для комплектации вакуумных солнечных коллекторов применяются трубки длиной до 2 метров с диаметром около 6 сантиметров. В середине вакуумной трубки может монтироваться обычная прямая или изогнутая U-образная трубка для более хорошего сбора тепла.

Установка солнечного отопительного коллектора

Солнечный отопительный коллектор одновременно с системой аккумуляции тепла и теплообменным контуром в сборе собой представляет очень непростую инновационную систему. Комплекты данного оборудования оборудуются детальными руководствами по установке, также на просторах интернета можно найти детальные видеоуроки. Но перед приобретением и установкой солнечного коллектора нужно составление проекта системы отопления. В данный процесс в первую очередь необходимо привлечь мастера, который произведет расчеты которые для этого необходимы материалов и оборудования.

Применение экологически чистых источников энергии может значительно сократить затраты на содержание Вашего дома, кроме того, оно сделает вас независимыми от поставщиков классической энергии.

Солнечные коллекторы для отапливания дома: видео

Солнечный коллектор: рабочий принцип и способы использования. Солнечные коллекторы для дома :

Повседневно от нашей ближайшей звезды на землю поступает столько энергии, сколько все человечество тратит на протяжении года в пересчете на ее ископаемые виды. Тепловая энергия переносится видимым светом и инфракрасным излучением.

Одной из попыток приручить неиссякаемый поток тепла и света из космоса считается гелиосистема теплопередачи. Плавно, но смело солнечные коллекторы для отапливания дома приобретают востребовательность у потребителей и вытесняют обычные отопительные источники. А для набирающей обороты концепции умного дома это и совсем важная часть инженерного оборудования. В его широкой общедоступности роль играет увеличение технологичности производства и, как последствие, снижение стоимости. Около 70 % мирового рынка применения гелиосистем приходится на КНР. На юге данной страны едва ли не на любой крыше можно заметить солнечный коллектор. Стоимость изделий нашего восточного соседа намного меньше европейских, качество довольно подходящее.

Сомнения прочь

В государствах Средиземного моря, где кол-во солнечных деньков — более 300 в году, солнечный коллектор для отапливания и водонагрева можно повстречать фактически на любой крыше. Сомнений не вызывает результативность применения этого теплового источника на юге России. Климат средней полосы считается неблагоприятным для этих энергетических установок. Однако исследования и эксперименты доказывают правильность использования гелиосистем. Специализированная работа была проведена в институте больших температур Российской академии наук. Средние показатели интенсивности солнечного потока в зависимости от зоны климата составляют 150-300 Вт/кв. м. Пиковые показатели могут достигать 1000 Вт/кв. м.

Отправными данными для расчета эффективности гелиосистемы было подобрано отношение поверхности в 2 кв. м коллектора к 100-литровому объему бака-накопителя. Вероятность каждодневного водонагрева в системе ценится следующими показателями:

до температуры +37 °С — 50-90 %;
до температуры +45 °С — 30-70 %;
до температуры +55 °С — 20-60 %.

Эти сухие цифры говорят про то, что в холодное время года солнечный коллектор даже при наименьшем количестве солнечных деньков дает возможность экономить до 60 % энергии для отапливания дома.

Виды преобразователей энергии солнца

Солнечный коллектор предназначается для изменения энергии дневного светила в энергию тепла. Используемые материалы и конструктивные решения направлены на максимальное поглощение солнечной энергии, переустройство ее в тепловую и эффектную передачу для последующего применения. В виде теплоносителя применяется как специализированная незамерзающая жидкость, так и погодный воздух. Циркуляция носителя тепла бывает принудительной и естественной. В том варианте если применяется природная, конвекционная, система теплопередачи, солнечный коллектор должен находиться ниже бака-аккумулятора, к примеру на прилегающем земельном наделе. Подобная схема применяется если понадобится теплоснабжения маленьких или не постоянных помещений. Объемные системы просят применения насоса для циркуляции жидкости. Такую схему можно применять и для устройства системы горячего водообеспечения.

Схема гелиоустановки

Отопительная система состоит из таких элементов:

Солнечный коллектор видоизменяет солнечную энергию в тепловую.
Подающая магистраль доставляет тепловой носитель в бак-накопитель.
Электронасос выполняет циркуляцию жидкости-теплоносителя.

В баке-накопителе происходит теплопередача от контура гелиоустановки контуру паровой системы обогрева дома. В данной емкости может быть размещен дублирующий ТЕН, который автоматично включается, если атмосферные условия не помогают нагреву носителя тепла до заданных показателей. Жидкость гелиоустановки отвечает противоречивым требованиям. Она обязана быть устойчивой к морозам, но одновременно не испаряться при большой температуре и не быть токсичной. Во множестве установок применяется тепловой носитель, который состоит из 60 % дистиллированной воды и 40 % гликоля. Автоматика позволяет без человеческого участия поддерживать необходимую температуру в середине помещения и не допускать перегрева носителя тепла.

Вакуумный солнечный коллектор

Вакуумные системы имеют достаточно непростое устройство. Ключевым рабочим элементом считается дорогая светопоглащающая трубка особенной конструкции. В основу лежит тезис термоса. Поверхность вакуумной трубки прозрачная. Она пропускает солнце на внутреннюю трубку. Из пространства между ними откачан воздух, отсутствие газа дает возможность сберегать до 97 % тепла.

Снизу внутренней трубки находится тепловой носитель – жидкость, которая при нагреве быстро переходит в газообразное состояние. Сверху трубки происходит теплопередача коллектору, при этом тепловой носитель охлаждается и, конденсируясь, идет назад в изначальное состояние. Системы с применением вакуумных трубок обладают очень высоким КПД при температуре меньше -37 °С и недостаточной освещенности. Это оборудование просит своевременной чистки от снега и монтажного процесса строго под конкретным углом. Также иногда просвечивающиеся участки следует чистить от грязи. Вакуумный солнечный коллектор специально разрабатывался для северных широт. Он эффектно не прекращает работу при отсутствии прямых лучей солнца.

Плоский гелиопреобразователь

Плоский солнечный коллектор собой представляет независимую панель, состоит из трех элементов:

Поглотитель излучения солнца. Его покрывают краской черной краской или наносят особое покрытие.
Верхнее прозрачное покрытие. Делается из сталинита или поликарбонатного материала.
Система трубок, при помощи которой нагревается циркулирующий в ней тепловой носитель. В основном, выполняется из меди.

Задняя сторона панели имеет эффектное утеплительное покрытие. Одна или несколько подобных панелей подсоединяются к подающей линии бака-аккумулятора. Такой вид системы имеет сравнительно небольшую цену и хорошую продуктивность в тёплые сезоны. Недостатком считается невысокая результативность при минусовых температурах и ощутимые потери тепла.

Коллектор-концентратор

На юге, где самое большое кол-во ясных дней, распространение получил говоря иначе концентратор. Он собой представляет систему параболических отражателей, размещенных на одной криволинейной поверхности и концентрирующих свет солнца в конкретной точке. Для самой большой эффективности требуется изменение положения в 2-ух плоскостях вслед за движением солнечного света по небосводу на протяжении дня. Солнечные коллекторы для отапливания дома подобной конструкции не используются.

В бытовых задачах и целях и на работе

Использование гелиоустановок разрешает проблему с теплоснабжением при ограниченном доступе к газу или электричеству, при недостаточной мощности центрального электрического снабжения; в качестве дополнительной системы обогрева, горячего водообеспечения дома, загородного дома, дачи, бассейна дает возможность сэкономить немалые средства хозяевам. Область использования самая различная:

теплоснабжение помещений для производственных нужд;
теплоснабжение и горячее обеспечение водой строений жилого типа, которые предназначены для непрерывного и непостоянного проживания.
теплоснабжение учреждений здравоохранения, туристических баз, комплексов для занятий спортом, маленьких независимых магазинов.
обогрев открытых и закрытых бассейнов;
теплоснабжение и горячее обеспечение водой не постоянных жилых и помещений для работы.

Воздушная гелиосистема

Система отопления может в виде теплоносителя применять не только жидкость, но и погодный воздух. Воздушный солнечный коллектор применяется для обогревания различных типов помещений и в зависимости от конструкции бывает трех типов:

Плоский имеет схожие принципы с аналогичной жидкостной конструкцией.
Пирамидальный применяет непростую систему отражающих поверхностей.
Деревянные жалюзи находятся между переплетами стекла и направляют тёплый воздух в пространство помещения. Используются при ленточном остеклении строений.

В отличии от жидкостных устройств воздушный солнечный коллектор может быть сделан из неметаллических материалов.

Солнечная система для систем с горячим водоснабжением

Систему горячего водообеспечения можно присоединить к баку-аккумулятору. Бачок, подобным образом, будет играть роль накопительного водонагревателя, в котором, со своей стороны, роль электрического нагревательного элемента трубчатого типа будет играть теплообменная спираль, включенная в контур системы отопления. При помощи спирали тепловой носитель начнет обогревать воду в бачке. Подобным образом, схема водообеспечения будет накопительной или проточно-накопительной.

Солнечный коллектор собственными руками

Самый простой солнечный преобразователь учитывает непосредственную теплопередачу солнца циркулирующий в середине системы труб воде. Аналогичную продукцию производила наша промышленность в начале этого столетия. Солнечные коллекторы для дома изготавливались из медной трубки диаметром до 20 мм. Для комфорта монтажного процесса и применения она закручивалась в плоскую спираль, имеющую на двоих концах патрубок для соединения для подключения магистрального трубопровода либо просто садового шланга. Такую спираль можно было поставить на скате крыши домика на даче. Объема горячей воды вполне хватало, чтобы принять душ в конце дня и вымыть посуду. Аналогичный солнечный коллектор собственными руками можно создать из черной пластиковой трубы. Плоский гелиопреобразователь делается при помощи теплообменного аппарата от старого холодильника.

Установка коллектора

Сложность эксплуатации солнечной системы в том, что результативность зависит от высоты солнечного света над горизонтом, периода года и суток, наличия облачности, влаги и температуры окружающего воздуха. Солнечный коллектор для отапливания помещения в горизонтальной плоскости обязан быть направлен строго на юг. Отклонения в сторону запада или востока допустимы в границах 40°. При этом результативность установки уменьшится приблизительно до 20 %. Значимую роль играет наклонный угол, который должен составлять от 35 до 45°.

Самым правильным вариантом считается на стадии проектирования нового дома предусматривать, что на крышу будет поставлен солнечный коллектор. Стоимость на аналогичное оборудование значительно больше, чем на обыкновенное паровое теплоснабжение. Но расходы с избытком оправдаются следующей эксплуатацией. Срок окупаемости, если например дом утеплён соответственно со всеми регламентами и правилами, в среднем составляет 5 лет.