Солнечный коллектор

С проблемами обогрева жилых помещений и получения горячей воды приходится сталкиваться практически каждому владельцу частного дома. На сегодняшний день существует множество самых разнообразных систем, позволяющих с успехом решать упомянутые задачи. Отдельного внимания заслуживают альтернативные источники отопления, в частности коллектор, использующий в качестве топлива солнечную энергию. Такой агрегат предельно прост в сборке и выгоден в эксплуатации.

Основные сведения о самодельных солнечных коллекторах

Средний коэффициент полезного действия самодельных солнечных коллекторов достигает 50-60%, что является вполне хорошим показателем.

Профессиональные агрегаты имеют КПД порядка 80-85%, но нужно учитывать тот факт, что стоят они довольно дорого, а приобрести материалы для сборки самодельного коллектора может себе позволить практически каждый.

Мощности обыкновенного солнечного коллектора будет достаточно для подогрева воды и отопления жилых комнат.

В данном отношении все зависит от особенностей конструкции, которые определяются и просчитываются в индивидуальном порядке.

Сборка агрегата не требует наличия сложных в обращении и труднодоступных инструментов и дорогостоящих материалов.

Инструменты для самостоятельной сборки солнечного коллектора

1. Перфоратор.
2. Электродрель.
3. Молоток.
4. Ножовка.

Существует несколько разновидностей рассматриваемой конструкции. Они отличаются друг от друга эффективностью и итоговой стоимостью. При любых обстоятельствах самодельный агрегат будет стоить на порядок дешевле, чем заводская модель с аналогичными характеристиками.

Одним из наиболее оптимальных вариантов является вакуумный солнечный коллектор. Это наиболее бюджетный и простой в своем исполнении вариант.

Конструкция солнечного коллектора

Рассматриваемые агрегаты имеют довольно простую конструкцию. В целом система включает в свой состав пару коллекторов, аванкамеру и накопительную емкость. Работа солнечного коллектора осуществляется по простому принципу: в процессе прохождения солнечных лучей через стекло происходит их превращение в тепло. Система организована так, что выйти из замкнутого пространства эти лучи не в состоянии.

Установка функционирует по термосифонному принципу. В процессе нагревания теплая жидкость устремляется вверх, вытесняя оттуда холодную воду и направляя ее к источнику тепла. Это позволяет отказаться даже от применения насоса, т.к. жидкость будет циркулировать сама по себе. Установка накапливает энергию солнца и на протяжение продолжительного времени сохраняет ее внутри системы.

Компоненты для сборки рассматриваемой установки продаются в специализированных магазинах. По своей сути такой коллектор является трубчатым радиатором, установленным в специальную коробку из древесины, одна из граней которой выполнена из стекла.

Для изготовления упомянутого радиатора используются трубы. Оптимальным материалом изготовления труб является сталь. Подводка и отводка делаются из труб, традиционно применяемых при устройстве водопровода. Обычно используются трубы на ¾ дюйма, также хорошо подойдут изделия на 1 дюйм.

Решетка делается из труб меньшего размера с более тонкими стенами. Рекомендованный диаметр составляет 16 мм, оптимальная толщина стенок — 1,5 мм. Каждая решетка радиатора должка включать в свой состав 5 труб длиной по 160 см каждая.

Важные нюансы сборки коллектора своими руками

Первый этап – сборка короба. Для сборки упоминавшегося ранее короба используются деревянные доски шириной порядка 12 см и толщиной 3-3,5 см. Днище выполняется из оргалита либо фанерного листа. Дно обязательно усиливается при помощи реек размером 5х3 см. Длину реек подбирайте по размерам днища.

Второй этап – утепление короба. Короб нуждается в качественном утеплении. Лучший и наиболее удобный в использовании вариант – плиты пенопласта. Также хорошо подойдет минеральная вата. Утеплитель укладывается на дно короба.

Третий этап – обустройство короба для радиатора. Уложенный утеплитель необходимо укрыть слоем оцинкованного листового металла. Для соединения радиатора и уложенного листа металла используются хомуты. Предварительно окрасьте трубу радиатора и металлический настил черной матовой краской.

Снаружи коробка окрашивается в белый, а стекло герметизируется при помощи специально предназначенных для таких задач составов. Это позволит минимизировать потери тепла. Соединение труб выполняется в стандартном порядке при помощи тройников, муфт, а также уголков. Применяемые при сборке коллектора трубы без особых усилий соединяются вручную.

Четвертый этап – подготовка аккумулирующего бака. За накопление тепла в рассматриваемой системе отвечает бак, емкость которого может находиться в пределах 200-400 л. Конкретный объем подбирайте с учетом вашей личной потребности в воде. Бак можно сделать из бочки. Если найти подходящую бочку не удастся, используйте трубы.

Бак нуждается в утеплении. Лучше всего установить его в короб из фанерных листов или деревянных досок, а пространство между стенками коробки и емкости заполнить опилками, пенопластом или другим теплоизоляционным материалом.

Пятый этап – подготовка аванкамеры. В состав рассматриваемой системы входит агрегат под названием аванкамера. Главной функцией этого приспособления является нагнетание постоянного избыточного давления, требуемого для полноценной работы системы на основе солнечного коллектора. Аванкамера изготавливается из подходящей емкости на 35-45 л. Прекрасно подойдет бидон. Дополнительно агрегат комплектуется подпитывающим устройством для автоматизации работы.

Поэтапное руководство по сборке агрегата

Первый этап – установка накопителя и аванкамеры. Упомянутые агрегаты размещаются на чердаке дома. Убедитесь, что потолок в месте установки сможет выдержать вес емкостей с водой. Установите аванкамеру рядом с накопителем. Сделайте это так, чтобы уровень жидкости в аванкамере был выше уровня воды в накопительной емкости примерно на 100 см.

Второй этап – выбор места для установки солнечного обогревателя. Агрегат закрепляется на южной стене строения. Важно выдержать правильный уклон обогревателя к горизонту. Оптимальным считается значение в 45 градусов. Коллектор необходимо прикрепить к дому так, чтобы солнечные панели выглядели как продолжение кровли.

Третий этап – соединение отдельных элементов. Для выполнения этой задачи вам нужно купить дюймовые и полудюймовые стальные трубы. Полудюймовые вы будете использовать для соединения высоконапорных элементов системы – от места ввода воды до аванкамеры. Дюймовые трубы применяются в низконапорной части.

Важно, чтобы соединения были герметичными, воздушные пробки в данном случае недопустимы.

Предварительно трубы необходимо покрасить в белый или другой светлый цвет. Поверх краски закрепляется слой теплоизоляционного материала. В данном случае оптимально подойдет поролон. Поверх утеплителя наматывается слой полиэтилена, а затем тканой ленты. В завершении трубы снова окрашиваются в белый цвет.

Четвертый этап – заполнение системы жидкостью. Воду нужно подавать через специальные дренажные вентили, установленные внизу радиаторов. Это позволит избежать образования воздушных заторов. Когда из дренажа начнет течь вода, операцию можно считать завершенной.

Пятый этап – подключение аванкамеры. Данный агрегат необходимо подключить к водопроводному вводу. После подсоединения следует открыть расходный вентиль. Вы увидите, что количество воды в аванкамере начнет уменьшаться.

Преимуществом подобного солнечного коллектора, собранного своими руками, является то, что он сможет подогревать воду даже при пасмурной погоде.

Ночью температура воздуха становится ниже температуры подогретой воды. В подобных условиях коллектор начнет обогревать окружающую среду и в целом работать в обратном режиме. Чтобы этого избежать, система комплектуется вентилем, позволяющим предупреждать возможность обратной циркуляции. Достаточно будет попросту перекрыть этот вентиль вечером, и энергия сохранится в системе.

При недостаточно высокой теплопроводности коллектора ее можно повысить путем добавления секций. Конструкция позволит вам сделать это безо всяких затруднений.

Таким образом, в самостоятельной сборке солнечного обогревателя нет ничего сложного. Больших денежных вложений такая работа тоже не требует, однако настоятельно рекомендуется покупать только высококачественные материалы от известных производителей. Подойдите к работе с максимальной ответственностью, не нарушайте приведенные рекомендации, и вы получите отличный источник тепла и горячей воды, работающий на бесплатной энергии. Удачной работы!

svoimi-rykami.ru

Применение солнечных коллекторов

Как могут использоваться тепловые коллекторы в хозяйственной деятельности? Собранное ими тепло можно пустить на:

• Горячее водоснабжение ванной комнаты, душа, кухни;
• Система обогрева сада, теплицы и других подобных конструкций практически круглый год;
• Вспомогательный источник нагрева воды для отопительной системы осень и зимой.

Если вы ни разу не имели дело с солнечными коллекторами, то внимательно отнеситесь к их выбору. К примеру, жидкостные плоские и вакуумные модели достаточно сильно отличаются друг от друга по цене и эффективности работы. Вакуумные, к примеру, делаются только фабрично, а плоские часто изготавливаются кустарным способом. Перед покупкой обязательно прочитайте отзывы о разных типах коллекторных установок. Вам станет понятно, какие результаты и сложности могут подстерегать вас в этом направлении.

Коллекторных установок по сбору солнечного тепла много. Попробуем выделить основные группы.

• Плоские или вакуумные системы. Могут иметь естественную, но чаще всего принудительную циркуляцию теплоносителя. Обычно это стационарные установки, некоторые из которых работают в летний сезон, а другие круглый год;
• Воздушные коллекторы. Тепло собирается с абсорбера при помощи воздушного потока. Циркуляция также может быть естественной или принудительной. Этот тип установок проще и дешевле остальных, но имеют самый низкий КПД;
• Третья группа систем может использовать тепло для преобразования его в электричество (пароэлектрические и термохолодильные установки). Цена на эти устройства большая и они мало распространены в частном секторе.

 

Вернуться к содержанию
 

Принцип работы солнечных коллекторов

Принцип работы солнечного коллектора заключается в сборе тепла и передаче его теплоносителю, циркулирующему в нём. Коллектор является ключевым элементом гелиосистем. Так сказать, их сердцем. Но помимо него туда входит ещё немало компонентов, о которых будет сказано ниже. Самый распространённый вариант коллектора – это плоский. Он имеет в своём составе абсорбер, поглощающий солнечное излучение и преобразующий его в тепло. Чтобы минимизировать потери тепла, абсорбер расположен в ящик с прозрачной передней стенкой и теплоизоляцией.

Через абсорбер прогоняется или идёт самотёком теплоноситель. В этой роли используют воду, антифриз или их смесь. Циркуляция поддерживается между коллектором и накопительной ёмкостью с горячей водой. Гелиосистема управляется посредством специального регулятора. Это своеобразный контроллер солнечного коллектора. Этот регулятор отслеживает, когда жидкость в резервуаре доходит до заданной температуры. После этого включается насос и начинается циркуляция теплоносителя. В большинстве случаев абсорберы делают из змеевика и массивного металлического листа. Как правило, для этого используют медь и алюминий.

Теплоноситель проходит по змеевику и идёт процесс теплообмена. Есть исполнения в виде двух сваренных листов металла, между которыми проходит жидкость-теплоноситель. Для изготовления коллекторов, нагревающих воду для бассейна, часто используют пластиковые трубы в качестве змеевика. Соответственно, и нагрев теплоносителя здесь происходит значительно меньше.

Теперь стоит поговорить о том, что включают в себя подобные гелиосистемы. В состав коллекторной установки входят следующие компоненты:

• Коллектор;
• Расширительный бак;
• Температурные датчики (в коллекторе, накопителе, для подогрева воды и т. п.);
• Система подключения для подключения холодному водоснабжению;
• Регулятор;
• Система стока горячей воды;
• Насос.

Используя стандартные решения для отопления дома, можно постоянно получать в своё распоряжение необходимый объём горячей воды. Если используется солнечный коллектор, то в какой-то момент его мощности хватает для нагрева необходимого количества воды, а в следующий момент он простаивает или его выработка значительно снижена.

Поэтому чаще всего солнечные коллекторы, как правило, интегрируются в систему отопления с котлами на традиционных источниках энергии. С их интеграцией проблем не возникает, поскольку коллекторные системы могут быть легко установлены на здании. Пока ещё гелиотехнологии недостаточно развиты для того, чтобы эффективно работать без обычных электрических или газовых котлов.
Вернуться к содержанию
 

Виды

Давайте рассмотрим основные конструкции солнечных коллекторов.

 

Воздушные

Как понятно из названия, теплоносителем в таких коллекторах является воздух. Такие конструкции очень просты, надёжны и обходятся недорого. Очень часто их делают своими руками без особых проблем. Абсорбер в таких коллекторах представляет собой батарею вертикальных трубок (каналов), которые выкрашены в чёрный матовый цвет. В основе функционирования такой системы лежит прогон воздуха по этим трубам для его нагрева.

Среди плюсов воздушного коллектора можно отметить:

• Простота и высокая надёжность;
• Простой монтаж, дешевизна;
• Расход электричества минимален (на вентилятор) или его нет (когда воздух идёт самотёком).

Конструкция этой системы обычно делается из алюминиевых трубок с тонкой стенкой. Часто в сети можно встретить примеры, где работает солнечный коллектор из пивных банок. При этом поверхность этих банок окрашена в чёрный матовый цвет. В этой батарее есть воздуховоды для подачи холодного и отвода нагретого воздуха. В холодном подводе ставится вентилятор с, так называемым, нулевым сопротивлением. При необходимости он отключается, и воздух идёт самотёком. А этот вентилятор должен создавать для него как можно меньшее сопротивление. Воздухозаборник позволяет изменять количество воздуха, который забирается из помещения, а также извне.

По производительности и эффективности воздушные коллекторы несколько уступают плоским жидкостным установкам. Они могут хорошо нагреть помещение, только при максимальной освещённости солнечным светом. Мощность таких систем регулируется в зависимости от числа труб в абсорбере. Очень часто подобные установки применяют в системах отопления и сушки хозяйственных, складских помещений, хранятся овощи и фрукты.

Вернуться к содержанию
 

Жидкостные

В этой группе рассмотрим коллекторные системы с жидким теплоносителем.

 

Плоские

Плоский солнечный коллектор имеет в своём составе абсорбер, корпус и теплоизоляцией и прозрачным покрытием с одной стороны. В роли прозрачного покрытия может использоваться стекло, поликарбонат. В самодельных установках иногда можно встретить прозрачный пластик или полиэтилен. Лучше всего использовать стекло, которое хорошо пропускает коротковолновые солнечные лучи. Кроме того, у обычного прозрачного стекла без напыления небольшое отражение лучей от поверхности.

Помимо пропускания света, прозрачное стекло или другой материал должны защищать абсорбер от воздействия окружающей среды. При фабричном производстве корпусов используется алюминий или оцинкованная сталь. В последнее время встречаются установки, в которых корпус выполнен из синтетических материалов.

Теплоизоляция корпуса делается внутри с оборотной стороны и по бокам. Это позволяет значительно понизить потери тепла. В качестве изоляционного материала может быть использован полиуретан или минеральная вата. А также часто используют стекловолокно, стеклопластик, стекловату прочие подобные материалы.

Плоские коллекторные установки привлекают отличным соотношением цены и производительности. Стоит также отметить различные способы их монтажа. Они ставятся на крыше, на стене здания. Могут быть и отдельно стоящие установки. Чтобы снизить потери от конвекции в корпусе коллектора, производители использует разные методы. Один из таких методов предполагает откачку воздуха в помещение.
Вернуться к содержанию
 

Вакуумные

Плоские коллекторы выгодны по цене, привлекают простотой и надёжностью, но эффективно работают только в солнечный день. Кроме того, они становятся бесполезными зимой. Даже осенью и весной эффективность таких систем сильно падает. Если вы хотите использовать коллектор в северных широтах в любое время года, придётся покупать вакуумный аппарат.

Вакуумные коллекторы (часто их ещё называют трубчатыми) обладают высокой эффективностью. Сердцем системы являются вакуумные трубки. Принцип действия – это известная из физики тепловая трубка. Такая конструкция обладает высокой теплопроводностью. Тепло на одном конце трубки собирается и передаётся на противоположный конец.

Один элемент такого коллектора является своеобразной колбой из стекла высокой прочности. Внутри оно имеет зеркальное напыление. Поскольку зеркало одностороннее, то лучи солнца попадают внутрь колбы и не выходят обратно. В результате медная тепловая трубка поглощает максимальное количество солнечной энергии. А чтобы тепло не терялось в окружающую среду, трубка помещена в другую трубку, а между ними создан вакуум. Тепловую энергия, получаемую от солнца, медная трубка передаёт теплоносителю (тосол, масло) внутри себя самой. Он, в свою очередь, передаёт тепло воде во внешнем контуре. Это называется схема косвенного нагрева. И также тепло трубка может отдавать напрямую воде, циркулирующей в системе. Это схема прямого нагрева.

В чём заключаются плюсы вакуумных коллекторов?

• В три─четыре раза более эффективны, чем плоские модели;
• Работают даже в зимнее время года;
• Имеют небольшую чувствительность к углу падения света от солнца. Даже при острых углах падения эти системы функционируют нормально;
• Конструкция весит немного и может быть установлена прямо на крыше дома без создания несущих конструкций.

Стоит отметить, что запас прочности стекла позволяет выдержать удары градин до 2 сантиметров в диаметре. Кроме того, оно выдерживает многократные циклы нагрев-охлаждение. Периодически нужно очищать поверхность трубок. Это делается мойкой тёплой водой, лучше в вечернее время. Многие спрашивают, а как рассчитать площадь солнечного коллектора для нагрева определённого объёма воды. Можно сказать, что коллектор площадью один квадратный метр даёт в сутки около 60 литров воды температурой 60─70 градусов.

Хотя эти данные могут значительно отличаться для продукции различных производителей. Полезным можно назвать такую возможность, как самостоятельную проверку вакуумных трубок. Их работоспособность можно оценить без специального инструмента. Для этого к нижнему торцу трубки неработающей системы нужно приложить ладонь. Трубка считается нормальной, если место прикосновения долго остаётся холодным и не появляется никакого налёта в области прикосновения.

Вода из накопительной ёмкости может подаваться, как самотёком, так и с помощью насоса небольшой мощности. С последним резервуар заполняется значительно быстрее. Есть довольно сложные конструкции, где солнечный коллектор соединяется тепловым накопителем, системой отопления, горячего водоснабжения и электроникой для управления. Стоимость подобных систем может доходить до нескольких тысяч евро. Производители заявляют, что срок службы устройств составляет до 25─30 лет.

Вернуться к содержанию
 

Цены и выбор

Конечная стоимость коллектора определяется используемыми материалами. Корпус может быть выполнен из стали или алюминия. Алюминиевый лучше и стоит дороже. Существуют также полимерные корпуса, которые имеют высокую прочность. На стоимость также сильно влияют материалы абсорбера и теплообменных трубок. Абсорберы делают алюминиевые и медные. Последние дороже, но использовать лучше их. Важное значение имеет поглощающее покрытие, и производители постоянно работают над его усовершенствованием. Сейчас можно встретить напыление из чёрного никеля. Покрытие также отражается на конечной стоимости продукта.

Коллекторные системы плоского типа стоит использовать только в регионах с высокой солнечной инсоляцией и непродолжительным зимним периодом. Эффективность таких систем в облачную погоду очень маленькая, а зимой в российском климате они неработоспособны. Так, что для работы зимой подойдут только вакуумные коллекторы. Их производительность ниже, но они имеют существенно меньшие потери тепла. Кроме того, они улавливают свет даже облачную погоду.

Из группы вакуумных трубчатых коллекторов наиболее эффективными являются те, что имеют перьевые трубки и тепловой канал в форме «U». Это наиболее дорогие модели. Но даже не это самое неприятное. Они непригодны для ремонта. При выходе из строя одной трубки, менять нужно всю панель. Несколько уступают по эффективности перьевые трубки с системой под названием Heat-pipe. Они тоже стоят дорого, но здесь можно заменить трубки по отдельности.

У покупателей самыми популярными являются вакуумные коллекторы с коаксиальными трубками системы Heat-pipe. Они пользуются спросом благодаря доступной цене и ремонтопригодности. В таких теплообменниках можно заменить как трубку, так и колбу. Но КПД у таких коллекторов несколько ниже, чем других вакуумных установок.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

akbinfo.ru

Назначение солнечных коллекторов

Солнечные тепловые коллекторы дают возможность собрать энергию и направить полученное тепло в нужное русло:

• Обеспечение горячей водой для душа, ванной и кухни;
• Обогрев помещений небольшой закрытой теплицы или сада любой конструкции практически круглый год;
• Значительная добавка в контур отопления дома в морозы и почти полное обеспечение в прохладные осенние дни.

Коллектор предназначен для сбора солнечной энергии в наиболее удобном для использования виде. Условно по устройству солнечного коллектора их конструкции можно разделить на три основные группы:

1. Вакуумные многотрубные или плоские с принудительной или естественной циркуляцией теплоносителя. Чаще всего это стационарные конструкции, рассчитанные на сезонную работу.
2. Воздушные солнечные коллекторы, самые простые и легкие. Накопленное тепло снимается с нагреваемой поверхности коллектора потоком воздуха.
3. В третьем варианте конструкций солнечных коллекторов полученное тепло может использоваться для преобразования его в электроэнергию, начиная от термохолодильных установок, заканчивая сложными машинами с пароэлектрическими устройствами.

Последняя группа изделий редко находит спрос среди населения из-за высокой стоимости и сложности обслуживания.

Как работает полнопроточный солнечный коллектор

Самой простой разновидностью плоской конструкции солнечного коллектора является полнопроточный вариант с двухслойным поглотителем тепла. Само устройство по принципу работы схоже с дачным вариантом летнего душа, основу которого составляет бочка, обработанная по наружной поверхности битумной мастикой или черной краской.

Для увеличения количества собранной солнечной энергии конструкция солнечного коллектора выполняется в виде плоской емкости относительно небольшой толщины, в 5-7см, ширина и длина устройства зависит от конкретных потребностей в мощности коллектора. Одна из стенок выполнена из анодированного алюминия и окрашена в черный, как сажа, цвет, без единого блеска. Это так называемая приемная, или рабочая поверхность коллектора. С внутренней стороны рабочей части коллектора зачастую выполняются тонкие ребра из алюминия или пластика, улучшающие теплоотвод энергии от стенки рабочей поверхности к теплоносителю — воде или тосолу.

Для уменьшения загрязнения и потерь на рабочую поверхность устанавливаются тонкая прозрачная пленка или лист пластика или стекла, обладающие хорошими теплоизоляционными показателями. С внутренней стороны такая защита напыляется зеркальным слоем алюминия, что позволяет в итоге уменьшить потери тепла за счет отражения и конвекции.

Конструкция плоского солнечного коллектора может иметь вместо обычного алюминиевого листа стенку-сэндвич из порошкового графита, металлических волокон и армирующей смолы. У такого материала хорошая теплопроводность и высокая стойкость к окислению.

Такие конструкции в обязательном порядке монтируются на усиленном каркасе, обычно на солнечной стороне крыши или стене дома.

Вакуумные системы нагрева

При всей своей простоте, надежности и дешевизне плоские солнечные накопители обладают относительно неплохой продуктивностью тепла только в солнечный день. Для более высоких широт или ранней весной – поздней осенью теплопроизводительность его падает наполовину.

Более высокой эффективностью в сравнении с плоскими солнечными коллекторами обладают вакуумные системы. В основу конструкции заложен индивидуальный тепловой элемент — вакуумная трубка, принцип работы такого солнечного коллектора основывается на известном в физике устройстве – тепловой трубке,  достаточно сложной и капризной, но эффективной в работе. Особенностью конструкции является сверхвысокая теплопроводность, благодаря которой все тепло, попавшее на один конец трубки, в считанные мгновения собирается и концентрируется на противоположном конце.

Вакуумный элемент представляет собой вытянутую колбу-трубку из прочного стекла, с внутренней стороны которого напылено зеркальное покрытие. Благодаря одностороннему зеркалу, солнечный поток энергии свободно проникает вовнутрь колбы и не может вырваться обратно, эффективно поглощается медным концом тепловой трубки, помещенной внутри корпуса колбы. Для уменьшения потерь воздух из стеклянной колбы откачан. Полученную от светового потока энергию центральный медный элемент передает в поток теплоносителя, обычно тосола, или напрямую в бак с водой.

Преимущества вакуумных солнечных коллекторов

Преимущества в преобразовании солнечной энергии в варианте с тепловой трубой:

1. Эффективность поглощения и преобразования солнечного тепла в 3-4 раза выше плоских и воздушных коллекторов;
2. Отлично работает в диапазоне температур 0-50^оС, тогда как остальные виды солнечных коллекторов, по отзывам пользователей, имеют рабочий интервал от 20^оС;
3. Наименьшая чувствительность к направлению и углу падения солнечного света. Для нормальной работы солнечного коллектора достаточно быть освещенным солнцем даже под острым углом падения солнечных лучей, у остальных конструкций солнечных коллекторов при выходе за оптимальный угол освещения более чем на 20^о эффективность падает на 10% в час.
4. Малый вес конструкции солнечного накопителя позволяет установить его непосредственно на крыше, даже без специальной несущей опоры.

При планировании приобретения стоит принимать ориентировочный расчет площади солнечного коллектора, исходя из соотношения: квадратный метр даст в сутки примерно 50-55литров горячей воды, но не кипятка. Более точную информацию можно узнать на сайтах компаний, занимающихся производством солнечных коллекторов. Там же можно получить сведения о стоимости изделий. Каждая фирма доказывает сверхэффективность и дешевизну своей продукции. Вакуумный прибор из 15 элементов обойдется примерно в 15-20тыс. рублей на мощность подогрева в 1,3-1,5кВт и накопительного бака 80-100литров.

К интересным особенностям подобных систем солнечных коллекторов можно отнести возможность проверки работоспособности каждой вакуумной колбы самостоятельно, без каких-либо специальных инструментов. Достаточно вечером, в неработающем состоянии, приложить ладонь к нижнему торцу трубы. Если элемент будет длительное время оставаться холодным, и в области запайки колбы не будет иней-подобного налета, — устройство считается исправным.

Горячая вода из бака может подаваться самотеком, но чаще всего устанавливают маломощный подкачивающий насос, позволяющий быстро заполнять резервуар после израсходования горячей воды. В более серьезных вариантах конструкции солнечный коллектор объединяют с теплоаккумулятором и электронной системой контроля и управления горячим водоснабжением и отоплением. Стоимость таких систем уже не менее 1000EUR. Гарантия на системы с тепловыми трубками, как правило, составляет от 5 до 25 лет, в зависимости от уровня качества материалов, применяемых в устройстве.

bouw.ru

Правила использования

Экологически коллектор полностью безопасен. Изготовители, используя современные материалы и новые технологии, разработали большой ассортимент качественных моделей, применяемых не только для обогрева, но и для подачи горячей воды.

Чтобы пользоваться такими коллекторами, необходимо, чтобы регион был солнечным. Без выполнения этого условия работа оборудования вряд ли возможно. К тому же, чтобы солнечный коллектор работал более эффективно, учитывают, где именно он будет находиться, какой там климат, ландшафт и т.д. и т.п.

В случае, когда владелец частного дома желает приобрести этот аппарат, но не может этого сделать по ряду причин, то вполне можно изготовить его самостоятельно. При этом материалы, нужные для коллектора, вовсе не являются экзотическими.

Принцип работы

Гелиоустановки представлены на рынке разными моделями. Отличаются они только лишь в особенностях конструкции. Однако работы солнечного коллектора это никак не касается. Используется он для сбора солнечной энергии, а затем трансформирует ее в тепло. Стоит отметить, что приборы очень производительны. В 12 часов дня коллектор способен «скушать» наибольшее количество солнечной энергии, которую потом выдаст в пределах 1500 кВт. Даже если на небе есть облака, и солнце и носу не кажет, то все равно загородный дом будет отапливаться очень хорошо.

В основе работы солнечных коллекторов для отопления лежат законы физики. У системы специальная поверхность, ловящая солнечные лучи, как паутина мух. После чего она трансформирует их в тепло и накапливает его. Установлено, что КПД гелиоустановки может достигать 65%. Некоторые люди склонны думать, что есть более мощные системы отопления, с которыми коллекторы вряд ли смогут конкурировать. И это мнение отчасти оправдано тем, что в данной установке происходят некоторые теплопотери. Но люди, которые купили и опробовали систему в действии, утверждают, что она вполне способна обогреть помещение.

В северных странах Европы солнечный коллектор – практически постоянное явление. Этот механизм способен работать также, как половина обычно применяемой системы. А если к коллектору присоединить камин, работающий на дровах, то можно забыть о проблемах с горячей водой в частном доме. Чтобы система работала более эффективно, к ней присоединяется насос. Много энергии он не употребляет – в год всего 400 кВт/часов.

Виды «ловцов» солнца

• Воздушный. Этот солнечный коллектор, применяемый для отопления, концентрирует энергию по принципу «парникового эффекта». Имеется покрытие – стекло, пленка, поликарбонат. Ультрафиолет проходит через него, и его поглощает окрашенный в черный цвет теплоприемник. Эта деталь нагревает воздух, находящийся под поверхностью, а от него идет и обогрев помещения.

• Подвижные. Свет по небу распространяется неравномерно во все стороны. Чтобы уловить его максимальное количество, в системах встроен датчик. Он будет поворачивать поверхность — аккумулятор вслед за солнцем. Коллекторы могут быть ориентированы следующими способами: поворот зеркал, поворот коллектора, поворот зеркала и нагревателя. Такая система очень эффективна, но и стоит она гораздо дороже.
• Плоские. Такой коллектор состоит из ящика черного цвета, небольшого и неподвижного, имеющего поверхность из стекла. Если день солнечный, то система будет работать около 8 часов. Цена на нее недорогая, поэтому прибор очень распространен.

• Трубчатые. Состоит из черной трубки, заполненной теплоносителем. Таких трубок может быть много, и лежать они будут рядами. Циркуляция носителя тепла происходит за счет различия температур трубок. Поглощающая поверхность обладает большой площадью, что улучшает КПД коллектора.
• Вакуумные. Аналогичны предыдущим. Но есть отличие: одна трубка вставлена в другую, а между ними находится вакуум. Во внутреннюю трубку налита вода.

• Концентраторы. Технически сложная система, состоящая из множества рефлекторов, которыми могут быть отражатели либо зеркала. Собирая лучи солнца с больших элементов, они передают их на элемент – поглотитель. Таким образом мощность солнечного света, направленного к поглотителю. Система оснащена датчиками, следящими за движением солнца, что позволяет увеличить эффективность работы гелиоуловителя.
• Распределительные. Применяются для отопления полов. Коллектор оснащен вентильной вставкой, предназначенной для гидравлической настройки. Снабжен концевыми заглушками, термометром, шаровым краном. Главный плюс распределителей в том, что они выравнивают давление в случае перепад.

Простейшая модель

Кажется, что собрать солнечные коллекторы отопления трудно. Но в действительности это не так. Времени на его изготовление нужно не очень много. Следует приобрести следующее: оцинкованные листы и бочку из стали, объем которой должен быть не менее 150 и не более 200л.  На крыше (южной ее части) устанавливаются листы, а сверху на них – бочку. К ней осуществляется подвод воды.

Такое элементарное устройство может нагреть воду до 600С. Хотя оно и выглядит примитивно, но теплоотдача у него небольшая, практически такая же, как и у приборов, изготовленных на заводе. К тому же и по стоимости выходит гораздо дешевле. Единственно, что если на улице холодно, пасмурно, то вряд ли бочка будет эффективно обогревать. Например, если день ясный, солнечный, но время года – зимнее, то и вода не нагреется.

Польза старого холодильника

Не перевелись еще Левши в русском народе. Иногда какой-нибудь умелец эдакое соорудит из никому не нужно хлама, что другие только диву даются – и додумался же человек. Вот и отдельные мастера берут холодильник, который давно валяется на свалке, и достают из него змеевик. Кроме этой детали для создания коллекторы нужны такие детали:

• Фольга.
• Рейки.
• Вентили.
• Резиновый коврик.
• Трубы.
• Бочка.
• Стекло.

Сбор «ловца» — шаг за шагом:

• Взять змеевик. Очистить от оставшегося на нем фреона.
• Затем смастерить из реек каркас – под размеры змеевика.
• Исходя из каркаса, коврик обрезают или увеличивают.
• Прикрепляют его к дну каркаса и покрывают фольгой.
• Змеевик фиксируется над слоем фольги болтами и хомутами.
• Когда делают каркас, то размечают в нем отверстия, необходимые для трубок. Если заранее этого не сделать, то потом этот процесс будет более затруднительный.
• Теперь необходимо закрыть стеклом каркас в верхней части и прикрепить как можно лучше.
• Как только коллектор готов, его размещают на крыше.
• Если же там нельзя, то делают опоры и размещают его на некотором расстоянии от земли.
• Стоит учитывать, что рекомендуется расположить коллектор на стороне юга.
• При подсчете угла падения лучей было выяснено, что самый оптимальный 30-350.
• Далее коллектор и бочка соединяются трубами.
• Одни из них идет от источника холодной воды, которая нагревается и переливается в бочку.
• На устройстве следует установить вентиль, чтобы можно было самостоятельно следить за уровнем давления.
• Также есть труба и внизу бочки. По ней вода, остывая, идет в коллектор, где она снова нагревается.

Наверное, уже понятно, что устройство системы очень простое. Однако она достаточно эффективна, в частности на дачах, ведь там не нужно огромного количества горячей воды.

Краткая характеристика коллекторов

Выше были указаны типы гелиоуловителей. Стоит отметить, что для каждого из них есть номинальная мощность, указываемая в кВт. Она рассчитывается исходя из той энергии, которую могут выработать коллекторы при условии, если солнце светит ярко и стоит в зените, т.е. где-то в середине дня будет 6 кВт. В утренние и вечерние часы мощность будет ниже. Ночью она фактически на нуле. Энергию можно будет использовать, только если она накопилась. Стоит учитывать, что прибор, состоящий из 20 трубок, вырабатывает столько же энергии, сколько получается из 600 кг угля.

Малая система, предлагаемая к использованию, включает в себя бак на 250л. Она прекрасно подойдет для небольших домиков. Один коллектор будет вырабатывать в среднем 2кВт.

В базовой системе есть 2 бака – на 250 и 500л. Самих коллекторов соответственно 3 и 4 шт. Мощность -6 и 6,7 кВт. Применяют для отопления посезонно, например, только осенью. Зимой воду можно будет догревать электричеством.

Большая – считается самой мощной. Во-первых, с ее помощью можно обогреть площадь до 1000м2. А также в ней соединены 30 коллекторов общей мощностью 60кВт и баки на 4000л.

Плюсов у «ловцов солнца» очень много. Окружающей среде они никакого вреда не наносят. Эффективность их уже доказана. К тому же материалы, используемые для создания наипростейшей модели, можно найти практически везде. Если у человека нет опыта в данном вопросе, но он желает самостоятельно смастерить гелиоустановку, то он может просмотреть различную информацию в Интернете.

sdelatotoplenie.ru