Люди постоянно задумывались над эффективным использованием солнечной энергии. Поэтому за последний десяток лет в Европе активно стали использовать гелиосистемы, которые позволяют обогревать помещение за счет солнечного света. На первый взгляд эта идея может показаться не слишком правдоподобной, однако это не так. Сегодня солнечный коллектор для отопления способен полностью обогреть ваш дом. Несмотря на то что это весьма дорогостоящее оборудование, его все чаще и чаще применяют в частном секторе.
Общие сведения
Как было отмечено выше, сегодня гелиосистемы только набирают свою популярность. В первую очередь это обусловлено недоверием потребителей к такому оборудованию. В принципе, это понятно, но если более подробно разобраться в данной теме, станет ясно, что все это реально и довольно эффективно. Еще один ограничивающий фактор – высокая стоимость монтажа и оборудования.
йствительно, солнечный коллектор для отопления стоит немало, но окупается он достаточно быстро. Вы наверняка подумали, что в местах, где яркий солнечный свет появляется редко, использовать такую технику бессмысленно. Но это не совсем так. Поглощающих способностей и мощности пластин обычно достаточно для того, чтобы греть дом даже в пасмурные и дождливые дни. Но, естественно, эффективность работы в солнечных местах значительно выше.
Устройство бытового коллектора
В качестве теплоносителя может выступать вода, воздух, антифриз или любая другая жидкость с высоким коэффициентом теплоотдачи. После нагревания носитель циркулирует по коллектору и передает накопленную энергию в специальный бак. Уже оттуда потребитель получает горячую воду. В самом простом варианте циркуляция воды осуществляется естественно, что достигается благодаря разности температур в накопительном баке и коллекторе. В более сложном варианте устанавливается насос, обеспечивающий принудительную циркуляцию по контуру. Конечно, нужно понимать, что с повышением температуры теплоносителя эффективность коллектора снижается, а если мощности недостаточно, то имеет смысл установки электрического нагревательного элемента, который будет доводить воздух до нужной температуры.
Свобода или нет?
Солнечные коллекторы для дома делают владельцев полностью независимыми. Во-первых, нет необходимости использовать электрический или газовый котел. Если последний вариант еще более приемлем, то цены на электроэнергию в нашей стране настолько велики, что обогреть большой дом проблемно и дорого. Гелиосистема хоть и зависима от электроэнергии, но потребляет ее минимальное количество. Обусловлено это тем, что солнечная энергия превращается в тепловую без непосредственного участия электроэнергии. Конечно, чтобы не остаться без отопления в случае отключения электричества, рекомендуется установить генератор и выпрямитель. Многие в настоящее время солнечные коллекторы для дома рассматривают в качестве альтернативного источника тепла, так как они полностью зависимы от климатических условий, что не является их сильной стороной.
Плоский солнечный коллектор и его особенности
Такие системы являются одними из самых популярных. Давайте вкратце рассмотрим их конструкцию и принцип работы. Мы имеем абсорбер – элемент, поглощающий солнечную энергию. На него нанесено специальное прозрачное покрытие, а также изолирующий слой. Абсорбер соединяется непосредственно с теплопроводящей системой. Цвет поверхности обычно черный, что позволяет несколько увеличить эффективность работы.
Трубки, которые необходимы для передачи теплоносителя, изготовлены из меди.
случае простоя коллектора вода может быть нагрета до 190 градусов по Цельсию. Естественно, чем выше интенсивность и количество солнечной энергии, тем выше эффективность такой гелиосистемы. Тем не менее нередко плоский солнечный коллектор оснащается оптическими приборами для более эффективного сбора энергии. Абсорбент должен иметь высокий показатель теплопроводности, поэтому часто устанавливают медные и алюминиевые экраны.
Воздушный солнечный коллектор
Такая гелиосистема используется для нагрева воздуха в помещении. По большому счету, это обычный плоский коллектор, который используется для отопления помещения. Через поглотитель проходит воздух. Процесс может проходить как принудительно, так и естественной конвекцией. Но поглотитель с установленной принудительной вентиляцией выглядит более выгодно на фоне обычного. Это обусловлено тем, что избыточная турбулентность потока увеличивает его теплопроводность, чего нам и необходимо добиться. Но чего-то сверхъестественного ожидать от таких систем не стоит. Они могут прогреть воздух на 17 градусов выше наружной температуры. К преимуществам такой гелиосистемы стоит отнести ее простоту и надежность. При должном уходе воздушный солнечный коллектор может прослужить более 20 лет. Но использовать такую систему в качестве основного отопления не рекомендуют.
О вакуумных гелиосистемах
Это одно из самых дорогостоящих решений. Конструкция такого изделия достаточно сложная, поэтому монтаж осуществляется только специалистами. Такая система позволяет добиться температуры теплоносителя до 300 градусов во время простоя. Конечно, получить такие высокие показатели специалистам было очень непросто. Во-первых, постарались уменьшить теплопотери за счет многослойного стеклянного покрытия и создания вакуума в системе.
В нашем случае солнечная труба несколько похожа на обычный бытовой термос. Только внешняя часть прозрачная, а на внутренней трубка имеет специальное покрытие, позволяющее улавливать солнечную энергию. Между трубками вакуум, благодаря которому и удается добиться минимальных потерь тепла. В конечном итоге можно говорить о высоком КПД таких систем по сравнению с плоскими и воздушными. При этом такой коллектор способен функционировать в условиях слабой освещенности.
Что говорят потребители?
Мы уже немного разобрались с тем, какой может быть солнечный коллектор. Отзывы покупателей практически всегда отличаются. Кто-то очень доволен инновационными системами, другие же, напротив, жалеют потраченных впустую денег. Но в целом картина выглядит неплохо. Примерно 75% покупателей отзываются хорошо о системе. Кстати, воздушные коллекторы покупаются редко, по крайней мере, на территории России, поэтому о них сказать ничего нельзя. А вот вакуумные гелиосистемы показали себя, как надежные поставщики тепла в дом.
тут стоит отметить, что многое зависит от специалистов, устанавливающих такое сложное и дорогостоящее оборудование. Если что-то будет сделано неверно, то эффективность работы системы будет ниже. В Европе же ситуация несколько другая. Люди с удовольствием устанавливают гелиосистемы, так как цены на них там несколько ниже, а распространенность выше. Однако их очень редко используют в качестве основного источника тепла, так как нельзя утверждать, что лучшая альтернатива газу или углю – это солнечный коллектор. Отзывы, кстати, и говорят о том, что это очень дорого и не всегда целесообразно.
О применении в Европе и России
Как было отмечено немного выше, воздушный солнечный коллектор для отопления в ряде европейских стран активно используется в течение нескольких лет. Но гелиосистемы нашли свое применение и в промышленности. В частности, речь идет о текстильной и пищевой промышленности, где такое решение выглядит особо потенциальным. Так, уже к 2000 году суммарная площадь солнечных коллекторов составляла порядка 14 миллионов кубических метров, в то время как во всем мире эта цифра достигала 71 млн м3.
В России же ситуация выглядит не так хорошо. Дело в том, что такие системы позволяют нагревать примерно 100 литров воды в сутки с вероятностью 80%. Это обусловлено небольшой дневной суммой солнечного излучения. Лучшими регионами для установки коллекторов стали Забайкалье, Сибирь и Приморье, где ежедневное количество солнечной радиации выше, чем по центральной части России. В принципе, наблюдается некая тенденция незначительного увеличения спроса.
О солнечных башнях
Как ни странно, идея получения энергии от солнца и дальнейшее ее использование в промышленности впервые была предложена советским ученым еще в 1930 году. По сути, это большая башня, имеющая центральный приемник на самом верху. Система представляла собой определенное количество гелиостатов, которые управлялись одновременно по двум координатам. Однако это устройство использовалось в качестве отражателя солнечных лучей непосредственно на приемник, что значительно увеличивало эффективность такой системы. Только вот строить такие башни начали в США. Но всего было построено пара солнечных башен. Сегодня же крайне важно правильно выполнить расчет солнечного коллектора для отопления. Только после этого можно рассчитывать на высокую эффективность установки.
Заключение
Вот мы и поговорили с вами о том, что такое солнечный коллектор для отопления. Отзывы, как вы видите, отличаются в зависимости от правильности монтажа и места размещения.
но можно сказать точно – это хорошее решение, но только в качестве альтернативного источника тепла. Дело в том, что полностью полагаться на солнечную энергию нельзя, по этой простой причине техника, зависящая от климатических условий, не пользуется особой популярностью. Гелиосистемы постепенно набирают популярность хотя бы потому, что это полностью безотходный и, что самое главное, экологический способ обогрева и получения горячего водоснабжения. Солнечный коллектор самодельный для отопления малоэффективен, поэтому лучше купить качественное изделие. Помните о том, что такие коллекторы требуют специализированного регулярного обслуживания и не терпят механических повреждений. Поэтому если собираетесь установить такую роскошь, будьте готовы к затратам.
fb.ru
Принцип действия
Для отопления жилого дома или иного объекта могут быть использованы все виды солнечных коллекторов, однако принцип их работы, вне зависимости от конструкции и вида теплоносителя, является единым.
Принцип работы солнечного коллектора основан на способности материалов поглощать энергию солнца в видимом и невидимом, человеческому глазу, диапазонах, в связи с чем, внутри данного материала, начинаются физические процессы, молекулы начинают быстрее двигаться, материал (вещество) – нагревается. Тепло выделяемое материалами, на которые воздействуют солнечные лучи, передается теплоносителя для последующего использования.
Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:
- Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя:
- Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха:
- Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем:
Виды
В соответствии с конструкцией, видом теплоносителя и способу его использования и передачи тепла, солнечные коллекторы бывают:
По типу конструкции:
- Плоские – представляют из себя конструкцию в виде прямоугольника (коробки), выполняемую из прочного материала и служащую корпусом устройства. Во внутренне пространство корпуса укладывается изоляция, по поверхности которой монтируется абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В специальные углубления абсорбера, укладываются трубки (как правили изготовленные из меди), в которые, в дальнейшем, подается теплоноситель. С наружной стороны корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом.
- Вакуумные – в устройстве данного типа, определенное количество вакуумных трубок, объединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию, теплоносителю наружного контура.
По типу теплоносителя:
- Воздушные;
- Водяные.
По способу использования теплоносителя:
- Пассивные – солнечный коллектор используется в паре с баком накопителем, и служит для горячего водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
- Активные – система, кроме монтажа коллектора, комплектуется техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.
По способу передачи тепла:
- Косвенного действия, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), присутствует бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит передача тепловой энергии, полученной, наружным контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
- Прямого действия, прямоточные – данный способ используется в системах ГВС, при этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т. д.).
Как работает зимой?
В системах отопления, как правило, используются вакуумные коллекторы, это определяется их техническими характеристиками и условиями эксплуатации.
Основной элемент вакуумного солнечного коллектора – это вакуумная трубка, которая состоит из:
- Изоляционной трубки, выполненной из стекла или иного материала, пропускающего солнечные лучи с минимальными потерями их мощности;
- Медной, тепловой трубки, помещенной во внутреннее пространство изоляционной трубки;
- Алюминиевой фольги и поглощающего слоя, расположенных между трубками;
- Крышкой изоляционной трубки, являющейся уплотнительной прокладкой, обеспечивающей вакуум во внутреннем пространстве устройства.
Работа системы осуществляется следующим образом:
- Под воздействием солнечной энергии, теплоноситель контура трубки, испаряется и поднимается вверх, где в теплообменнике коллектора конденсируется, передает свое тепло теплоносителю наружного контура, после чего стекает вниз, и процесс повторяется.
- Теплоноситель наружного контура, из теплообменника солнечного коллектора, подается на бак-аккумулятор, где происходит передача полученной тепловой энергии теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения.
- Циркуляция теплоносителя наружного контура осуществляется путем установки циркуляционного насоса и систем автоматики, обеспечивающей работу системы в автоматическом режиме.
- В комплекс системы автоматики входит контроллер, датчики и элементы управления, обеспечивающие установленные параметры работы системы (температура, расход жидкости в системе ГВС и т. д.)
Для того, чтобы данная система была эффективна и справлялась с выполнением поставленных задач, в том числе и в зимний период, системой предусматривается установка дублирующих источников энергии. Это может быть дополнительная система нагрева, с использованием теплоносителя, как на приведенной схеме, когда теплоноситель дополнительного контура нагревается путем использования различных видов топлива (газ, биотопливо, электричество). Также, с подобную задачу можно выполнить путем установки электрических ТЭНов, непосредственно в бак-аккумулятор. Работу дублирующих источников энергии контролирует система автоматики, включая в работу данные устройства, по мере необходимости.
Выгодно ли это
Определить, выгодно ли использовать солнечные коллекторы, каждый определяет для себя индивидуально, в зависимости от региона проживания, потребности в тепловой энергии и в зависимости от финансовых возможностей.
Регион проживания – это важный критерий, при определении эффективности использования устройств, служащих для преобразования энергии солнца в другие виды энергии. Солнечная активность (продолжительность солнечного сияния), в разных регионах нашей страны разная, что видно на приведенной ниже схеме.
Из данной схемы видно, что наиболее благоприятные регионы, для использования солнечной энергии, с продолжительностью солнечной активности более 2000,0 часов в год, расположены в южных районах страны. В этих районах также не бывает холодных и продолжительных зим, что определяет возможность успешного использования солнечных коллекторов в системах отопления и горячего водоснабжения, именно в этих областях России.
При необходимости создать абсолютно автономную систему, от внешних, традиционных поставщиков тепловой энергии, следует помнить, что, установив только коллектор, создать подобную систему не получится, т. к. для создания циркуляции теплоносителя, работы системы автоматики, необходима электрическая энергия. Поэтому, для полной автономии, необходимо проработать вопрос по независимому электроснабжению подключаемого объекта. Следовательно, для того, чтобы сделать абсолютно независимую систему, потребуются дополнительные финансовые затраты, что увеличит срок окупаемости оборудования.
Как сделать своими руками
Наиболее простой, но тем не менее эффективный вариант, это плоский солнечный коллектор, в котором в качестве теплоносителя используется вода.
Из имеющихся под рукой материалов, изготавливается корпус устройства. Это может быть дерево, профильный черный или цветной металл. Размеры каркаса определяются местом установки солнечного коллектора, его назначением и наличием требуемых материалов.
Во внутреннее пространство корпуса укладывается утеплитель, поверх которого укладывается медная трубка. Для создания большей поглощающей площади, трубку укладывают в форме змеевика. Чтобы увеличить КПД устройства, под трубку можно положить слой фольги (на схеме не показано), это позволит снизить тепловые потери в нижнюю сторону устройства и увеличит температуру во внутреннем пространстве корпуса.
С наружной стороны корпус закрывается защитным стеклом, щели герметизируются. В местах ввода и выхода труб, монтируются патрубки холодной и горячей воды.
Изготовленной таким образом устройство, можно использовать для горячего водоснабжения летнего душа и подогрева воды в бассейне, для этого патрубки коллектора подключаются к выбранным системам, после чего устройство готово к работе.
Плюсы и минусы
Как у любого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по возможности использования и эксплуатации, так и по иным параметрам и показателям. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, поэтому необходимо их рассмотреть в отдельности друг от друга.
Плоские солнечные коллекторы.
Достоинства использования:
- При использовании в южных регионах с теплым климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
- При осадках в виде снега, имеют способность к самоочищению;
- Обладают высоким КПД, при использовании в летний период;
- Относительно низкая стоимость, в сравнении с аналогами другой конструкции.
Недостатками являются:
- Значительные тепловые потери, вызванные конструктивными особенностями устройства;
- Низкий КПД при работе в осенне-весенний период;
- Сложность транспортировки и монтажа готовых изделий;
- Высокая парусность конструкции, создает опасность повреждения ее элементов, в процессе эксплуатации;
- Сложность и трудозатратность выполнения ремонтных работ.
Вакуумные солнечные коллекторы.
Достоинства использования:
- При использовании в регионах с холодным и умеренным климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
- Незначительные тепловые потери, в процессе эксплуатации, в сравнении с аналогами другой конструкции;
- Способность работать при низких и отрицательных температурах окружающего воздуха;
- Способность работать при низкой солнечной активности в утренние и вечерние часы, а также при отсутствии прямых солнечных лучей (пасмурная погода);
- Легкий и удобный монтаж, транспортабельность конструкций;
- Надежность в процессе эксплуатации.
Недостатками являются:
- Относительно высокая стоимость;
- Жесткие требования к монтажу, определяющие расположение коллектора в пространстве по отношению к поверхности земли.
alter220.ru
Что это такое
Солнечный коллектор — это несложное устройство, использующее видимый свет и инфракрасное излучение Солнца для нагрева рабочей среды. Принцип его работы основан на поглощении тепла поверхностью с низкой отражающей способностью.
От ближайшего собрата — фотоэлектрической солнечной батареи, коллектор отличает куда более высокая эффективность: если фотоэлектрические элементы преобразуют в электроэнергию не более 15% солнечной энергии, то коллекторы позволяют утилизировать до 80%.
Основная проблема, мешающая использовать солнечные коллекторы для отопления дома в качестве основного источника тепла — непостоянная тепловая мощность. Она связана:
- С суточными циклами освещенности. Ночью по понятным причинам выработка тепла падает до нуля. Больше того: поддержание положительной температуры циркулирующей через коллектор воды требует дополнительных энергозатрат;
- С погодой. При плотной облачности освещенность (и, соответственно, тепловая мощность прибора) снижается.
Зимой , когда работает отопление, преобладает пасмурная погода. Кроме того, зимой выработка тепла коллектором падает примерно на четверить даже в ясные дни. Это происходит из-за изменения угла падения солнечных лучей, вызывающего зимнее похолодание.
Разновидности
В продаже можно встретить две разновидности приборов для утилизации солнечной энергии:
| Изображение | Разновидность прибора |
|
Плоский имеет форму прямоугольной коробки с прозрачным защитным стеклом и зачерненной для максимального поглощения солнечной радиации подложкой. |
|
Вакуумный выглядит как группа стеклянных колб, объединенных общим конденсатором. |
Плоский
Плоские коллекторы конструктивно проще вакуумных, но несколько менее эффективны. Теплоноситель нагревается, проходя через трубки, закрепленные на теплопроводной металлической подложке — медном или алюминиевом листе.
Снизу подложка теплоизолирована, сверху — защищена прозрачным для солнечной радиации материалом (закаленным стеклом с низким содержанием металлов или поликарбонатом).
Наиболее эффективен плоский коллектор с медными трубками, припаянными к формованной медной подложке. Коллектор с трубками из сшитого полиэтилена поглощает меньше тепла за счет их более низкой теплопроводности.
Ключевые характеристики плоских коллекторов выглядят так:
- Максимальная температура нагрева теплоносителя — 200-210 °С;
- Поглощение солнечного тепла — до 70%;
- Падение эффективности в снежную погоду — минимально. Прозрачный лист, защищающий абсорбер (подложку с трубками), нагревается при работе, и снег быстро тает;
- Теплопотери — до 30% за счет непосредственного контакта нагретого в коллекторе воздуха с защитным стеклом;
Потери тепла плоским коллектором увеличиваются по мере падения уличной температуры. При -20 °С и ниже прибор полностью прекращает вырабатывать тепло.
- Парусность — высокая, что может привести к проблемам с установкой в регионах с ветреными зимами;
- Установка — под произвольным углом к горизонту. Положение прибора должно лишь обеспечить его максимальную освещенность в течение светового дня.
Вакуумный
Вакуумный коллектор объединяет несколько трубок — термосов. Внутренняя колба каждой трубки покрыта высокоселективным (поглощающим максимальное количество тепла) покрытием, внешняя колба прозрачна. Благодаря вакууму между ними теплопотери за счет непосредственного контакта с воздухом минимальны — не более 5%.
Быстрый нагрев теплоносителя обеспечивается переносом тепла по принципу тепловой трубки. Теплоноситель испаряется в нижней части колбы и в виде пара поднимается вверх в конденсатор, где при возвращении в жидкое состояние отдает накопленное тепло, а потом самотеком опускается вниз.
Чем вакуумный коллектор отличается от плоского в практическом плане?
- Максимальная температура теплоносителя: до 300 °С;
- Поглощение солнечного тепла: до 80%. Высокая эффективность обеспечивается максимальным поглощением тепла адсорбирующим слоем на внутренних стенках колб и вакуумом между стенками, исключающим перенос энергии за счет конвекции;
- Падение эффективности в снег — есть, поскольку благодаря минимальным теплопотерям поверхность колб почти не нагревается;
- Парусность: минимальна, поэтому приборы подходят для регионов с сильными ветрами;
- Установка: под углом не меньше 15-20 градусов к горизонту. При меньших углах наклона колбы перестанут выполнять роль тепловых трубок: конденсирующийся теплоноситель перестанет самотеком возвращаться в их нижнюю часть.
Исследование образцов
Давайте ближе познакомимся с несколькими образцами коллекторов обоих типов.
ЯSolar
| Параметр | Значение |
| Материал абсорбера | Медь |
| Площадь светопоглощающей поверхности | 2 м2 |
| Номинальная тепловая мощность | 1,5 кВт при интенсивности освещения 900 Вт/м2 и уличной температуре 20 °С |
| Габаритные размеры | 2065х1073х105 мм |
| Масса пустого коллектора | 37 кг |
| Внутренний объем | 1,4 л |
| Стекло | Антибликовое, толщина 3,2 мм, светопрозрачность 92% |
| Толщина теплоизоляции | 60 мм |
| Страна-производитель | Россия |
| Цена | 21700 рублей |
СОКОЛ-ЭФФЕКТ-А
| Параметр | Значение |
| Номинальная тепловая мощность | 1,5 кВт при интенсивности освещения 900 Вт/м2 и уличной температуре 20 °С |
| Размеры | 1093х2008х76,7 мм |
| Внутренний объем | 1,4 л |
| Масса пустого коллектора | 32 кг |
| Стекло | Антибликовое, толщина 3,2 мм |
| Площадь поглощающей поверхности | 2,06 м2 |
| Материал абсорбера | Алюминий |
| Страна-производитель | Россия |
| Цена | 21900 рублей |
KAIROS VT 15B ARISTON
| Параметр | Значение |
| Количество трубок | 15 |
| Размеры | 1910х1840 мм |
| Масса | 51 кг |
| Площадь поглощающей поверхности | 1,5 м2 |
| Внутренний объем | 4,6 л |
| Внешний диаметр вакуумных трубок | 70 мм |
| Температура стагнации (прекращения нагрева) | 206 °С |
| Рабочее давление | 6 атмосфер |
| Цена | 77965 рубля |
Очумелые ручки
Трудно ли сделать своими руками коллектор для обогрева дома или для его обеспечения горячей водой?
Простейшая конструкция представляет собой уложенную в деревянную раму и накрытую полиэтиленом полиэтиленовую трубу для водоснабжения, уложенную спиралью. Сверху для уменьшения теплопотерь абсорбер укрывается полиэтиленовой пленкой.
Однако у такого импровизированного коллектора есть ряд недостатков:
- Низкий КПД, поскольку теплообменник не контактирует с подложкой по всей ее площади, и много тепла бесполезно рассеивается;
- Энергозависимость. Без циркуляционного насоса теплоноситель будет нагреваться вплоть до разрушения обладающих низкой температурой размягчения трубок;
- Слабая защищенность от ветра и случайных механических повреждений.
Если вы хотите изготовить прибор, который можно длительное время использовать для отопления частного дома — вот пошаговая инструкция.
| Изображение | Этап работ |
|
Свариваем каналы для теплоносителя с верхним и нижним коллекторами. В качестве материала лучше использовать профильную трубу размером от 20х20 мм: ее плоские кромки обеспечат тепловой контакт с подложкой абсорбера.
К коллекторам нужно приварить патрубки с резьбами размером 1/2-3/4 дюйма для выводя теплоносителя. |
|
Привариваем к трубкам подложку — стальной лист толщиной 3 мм. Шаг между прихватками — не больше 20 см. Такой шаг исключит прогиб листа и нарушение его теплового контакта с трубками. |
|
Собираем вокруг готового абсорбера деревянную раму. С обеих сторон между листом абсорбера и кромками рамы должны остаться зазоры, обеспечивающие укладку утеплителя и установку стекла. Не забудьте пропитать древесину антисептиком. |
|
Сверлим в раме отверстия под патрубки для выводя теплоносителя. |
|
Утепляем адсорбер с тыльной стороны минеральной ватой, затем зашиваем утепление фанерой, ОСП или досками. |
|
Красим адсорбер черной кремнийорганической жаростойкой краской. Обычные краски для наружного применения (ПФ, НЦ и так далее) при высокой температуре быстро начнут шелушиться.
Затем проклеиваем края рамы резиновым оконным уплотнителем и закрываем обычным оконным стеклом толщиной 4 мм. Если остекление собирается из нескольких листов, герметизируем стыки силиконовым герметиком. |
|
Прижимаем стекло к раме алюминиевым или оцинкованным уголком, предварительно проклеив его фронтальную сторону оконным уплотнителем. |
Схема подключения
Как подключить коллектор к системе отопления?
В качестве накопителя тепла используется теплоаккумулятор, или буферная емкость — большой теплоизолированный бак с водой.
В системе отопления формируется два контура:
- Между коллектором и буферной емкостью;
- Между буферной емкостью и отопительными приборами.
Днем тепло гелиосистемы используется для нагрева теплоносителя в теплоаккумуляторе, ночью и в пасмурную погоду оно расходуется на поддержание постоянной температуры в доме. Для приготовления ГВС используется бойлер косвенного нагрева, в теплообменнике которого теплоноситель отдает тепло воде для хознужд.
По мере охлаждения воды в теплоаккумуляторе температура батарей будет снижаться. Поддерживать ее постоянной поможет узел смешения, состоящий из трехходового термостатического клапана и дополнительного циркуляционного насоса.
Оценка эффективности
А теперь давайте попробуем оценить, насколько выгодно и эффективно отопление солнечными коллекторами. В качестве примера я использую собственный дом. Его отапливаемая площадь равна 155 квадратным метрам, что с учетом севастопольского климата и качества утепления дает потребность в суммарной мощности системы отопления в 15 кВт. Энергопотребление за сутки составит 15х24=360 кВт·ч тепла.
Расчет площади коллекторов
С учетом сезонных колебаний инсоляции квадратный метр земной поверхности на широте Севастополя получает в среднем 5 киловатт-часов тепла в сутки. В холодное время года, во время отопительного сезона, инсоляция снижается примерно на четверть — до 4 кВт·ч/м2. С учетом реального КПД коллектора с квадратного метра его площади можно получить не более 4*0,8=3,2 киловатт-часа тепловой энергии в сутки.
Стало быть, полная площадь коллекторов должна быть не менее 360/3,2=112,5 м2. При стоимости одного источника тепла площадью 2 квадрата в 20000 рублей (типичная цена недорогого плоского коллектора) расходы только на покупку коллекторов составят (112,5/2)х20000=1125000 рублей.
Дорого?
Не то слово.
Кроме того:
- Расходы дополнительно увеличатся, поскольку тепло нужно будет накапливать. Теплоаккумулятор, узел смешения и разводка отопления будут отнюдь не бесплатными;
- Система не будет энергонезависимой. Энергию будут круглосуточно расходовать циркуляционные насосы, а в сильные холода по ночам понадобится использование дополнительных источников энергии (ТЭНов, электрокотла, твердотопливного котла и т.д.), которые не позволят теплоносителю замерзнуть.
Расчет периода окупаемости
Быть может, дорогостоящий солнечный коллектор для дома быстро окупится?
Давайте подсчитаем период окупаемости того же плоского коллектора площадью два квадрата, производящего 6,4 кВт·ч тепла в сутки. В качестве отправной точки возьмем источники самого дорогого (электрокотел) и самого дешевого (газовый котел) тепла.
Произведенный электрокотлом киловатт-час энергии обходится в ценах начала 2017 года примерно в 5 рублей. Ежесуточная экономия на электричестве при использовании одного плоского коллектора составит 6,4*5=32 рубля, период окупаемости — 20000/32=625 дней, или чуть меньше двух лет.
Если основной источник тепла — газовый котел, то киловатт-час энергии будет обходиться уже в 70 копеек (0,7 рубля). Суточная экономия от одного коллектора будет равной 6,4*0,7=4,48 рубля, а период окупаемости вырастет до 20000/4,48=4464 дней, или 12 лет. С учетом среднего срока службы коллектора в 10-15 лет это означает «никогда».
Выводы
Вот какие выводы я сделал лично для себя:
- Отопление дома только от солнца обойдется непомерно дорого на фоне альтернатив. Тепловые насосы и их разновидность — инверторные кондиционеры — в качестве источника тепла выглядят куда интереснее;
Тепловой насос на каждый киловатт тепловой мощности перекачивает в дом до 5 киловатт тепла. Источником энергии для него служат низкопотенциальные источники с относительно низкой температурой — грунт, вода в незамерзающих водоемах и уличный воздух.
- В качестве дополнительного источника тепла солнечный коллектор можно использовать только в том случае, если у вас нет магистрального газа. Он действительно несколько сократит ваши расходы на отопление, но не сделает его бесплатным.
Заключение
Надеюсь, что этот материал поможет уважаемому читателю избежать ошибок при проектировании отопления. Как обычно, дополнительную информацию вашему вниманию предложит видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!
otoplenie-gid.ru