Виды солнечных коллекторов для отопления дома

Виды и различия солнечных коллекторов

На сегодняшний день распространение среди промышленно изготавливаемых солнечных коллекторов получили два вида систем:

• плоские солнечные панели;
• вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы.

Плоская солнечная панель

Является распространенным типом солнечного коллектора, используемого в современных системах гелиоэнергетики. Широкое распространение данный тип получил вследствие относительной дешевизны и простоты, как устройства, так и эксплуатации. Недостатком плоских солнечных коллекторов является значительное (до двух раз) понижение КПД в условиях отрицательных температур наружного воздуха.

Конструкция плоского солнечного коллектора.

Конструктивно представляет собой панель с площадью поглощающей поверхности 2-2,5 м2, выполненную из алюминиевых или стальных сплавов. Лицевая часть выполнена в виде листа специального гелиостекла, что обеспечивает максимальное поглощение энергии солнечного света и минимальные потери энергии с отраженными и рассеянными лучами. Непосредственно под гелиостеклом расположен поглотитель, выполняемый в виде плоской трубки из медных или алюминиевых сплавов, имеющих высокий коэффициент теплопередачи.

Трубка, как правило, имеет радиальное оребрение, что значительно повышает коэффициент теплопередачи поглотителя. На поглотитель наносится покрытие с высоким коэффициентом поглощения в спектрах теплового излучения, что повышает общий КПД коллектора. Под поглотителем располагается слой тепловой изоляции, уменьшающий тепловые потери системы в окружающую среду. Необходимая тепловая мощность солнечного коллектора достигается включением нескольких панелей в единую солнечную батарею или коллектор.

Вакуумный (вакууммированный) трубчатый коллектор

Дорогостоящий вид солнечного коллектора вследствие сложного изготовления и ряда преимуществ перед плоскими солнечными панелями. Конструктивно представляет собой ряд парных стеклянных труб, спаянных между собой, из пространства между которыми откачан воздух. Вакуум в пространстве между трубками является прекрасным тепловым изолятором и предотвращает тепловые потери в окружающую среду от теплоносителя. В меньшую трубу вводится медная, алюминиевая или стеклянная трубка поглотителя. Трубы верхней частью вводятся в распределитель, в котором циркулирует теплоноситель. Вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы по типу распределителя подразделяются на два типа: с плоской тепловой трубой и прямоточные.

Коллекторы с плоской трубой

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с плоской тепловой трубой – конструкция.

Представляют собой рекуперативный теплообменник, расположенный в распределителе. В этом случае теплопередача от нагретого теплоносителя вакуумной трубы к теплоносителю циркуляционного контура теплоснабжения здания происходит через стенку и теплоносители этих контуров не смешиваются. Преимущества перед прямоточными коллекторами состоят в сохранении высоких показателей работы при температуре окружающей среды до -45оС, возможности замены отдельной вакуумной трубки, вышедшей из строя, без разбора коллектора и прекращения его работы, а также в возможности регулирования угла установки каждой вакуумной трубки в пределах одного коллектора.

Прямоточные коллекторы

Прямоточный вакуумный трубчатый солнечный коллектор – конструкция.

Объединяют циркуляционный и обогревающийся контур. В распределителе проходят подающий и циркуляционный трубопроводы, к которым непосредственно присоединяются вакуумные трубки. Теплоноситель подается в распределитель по подающему трубопроводу, из которого попадает в вакуумную трубку, где проходит обогрев. Нагретый теплоноситель возвращается в обратный трубопровод и уходит непосредственно на нужды теплоснабжения. Преимущества прямоточных коллекторов перед вакуумными состоят в отсутствии промежуточной стенки между теплоносителями, что снижает тепловые потери и в возможности устанавливать коллектор на любых поверхностях под любыми углами, поскольку циркуляция теплоносителя в пределах всего коллектора будет осуществляться насосом.

Варианты использования солнечной энергии

На сегодняшний день придумано целых два способа усвоения солнечной энергии.

Если взять два полупроводниковых элемента с дырочной и электронной проводимостью, слепить их вместе и вынести на солнце, то в области p-n-перехода появится электрический потенциал.

Любознательный читатель может проверить этот факт на опыте, срезав верхушку корпуса обычного транзистора.

Таким образом, благодаря этому абсолютно примитивному устройству, энергия солнечного света превращается в электрическую. Если взять их в большом количестве и соответствующим образом соединить в электрическую цепь, получится вполне заслуживающий уважения источник бесплатного электротока – фотоэлектрическая или солнечная батарея.

Сегодня ученые пытаются собирать солнечные батареи из самых разных материалов. По сочетанию производительности и цены наиболее удачными пока остаются элементы из монокристаллического и поликристаллического кремния. КПД этих устройств пока невелик – на уровне 14% — 18%, так что расти есть куда.

В силу низкой эффективности организовывать отопление частного дома солнечными коллекторами пока нецелесообразно.

Использование лучистого тепла

Если солнечная энергия нужна именно для отопления дома или приготовления горячей воды, то вместо фотоэлементов лучше установить солнечный коллектор.

Он представляет собой капсулу, в которой имеется некая среда – вода, антифриз или даже просто воздух.

Греясь в ласковых солнечных лучах, эта среда вбирает в себя тепловую энергию, после чего направляется к потребителям, например, радиаторам водяного отопления.

КПД таких устройств составляет уже 80% — 95%. В сущности, выкрашенный в черный цвет бак над дачным летним душем можно считать прародителем современных солнечных коллекторов.

Отопление с помощью солнечных батарей

В странах, где две трети дней преимущественно ясные, устанавливают солнечные батареи. Эти устройства работают на основе фотоэффекта и переводят энергию солнца в тепло.

Принцип действия

Это оборудование делится на автономное и функционирующее от сети электропитания. Первые накапливают энергию в аккумулирующих устройствах, что позволяет продолжать обогрев в отсутствие света. Приборы второй категории через специальный инвертор подсоединяются к электросети. Это оборудование довольно надежное, но приостанавливает работу в случае отсутствия электроэнергии.

Плюсы и минусы

Использование солнечных батарей помогает обеспечить бесперебойную работу систем пожарного оповещения, охранного слежения и конструкции отопления.

Они экологичны, износоустойчивы и функционируют бесшумно.

К недостаткам относят низкую производительность, особенно в умеренном и прохладном климате. Первоначально оборудование требует больших вложений, окупается долго, необходимо большое количество вспомогательной техники и квалифицированное обслуживание.

Популярные производители

Лучшие мировые разработчики солнечных батарей:

• Sharp (Япония);
• First Solar (США);
• Suntech Power Ко (Китай);
• Trina Solar (КНР);
• Yingli Green Energy (Китай).

Окупаемость

Окупаемость затрат на оборудование целесообразно рассматривать при круглогодичной эксплуатации и применении для отопления, получения горячей воды для повседневных нужд.

Расходы при сезонном использовании начнут возвращаться сразу, особенно если коллектор установлен на даче и служит больше для выработки горячей воды. В этом случае будет больше интересовать соотношение «цена — производительность». На одного члена семьи будет достаточно около 1,5м² площади плоского коллектора.

Горячая вода очень необходима тем семьям, у которых есть маленькие дети и тут, гелиоустановка очень пригодится. Но и остальным члена семьи будет приятно принять горячий душ после праведных трудов на своём участке. Значительно облегчится мытьё посуды и стирка вещей. Поэтому вопрос об окупаемости можно перефразировать в вопрос необходимости солнечного коллектора для получения горячей воды.

Использование устройства для почти полноценного отопления здания или хотя бы сокращение потребления газа, угля, электричества потребует серьёзных предварительных расчётов об экономической составляющей оборудования и его монтажа.

Этапы:

1. Определение количества солнечной тепловой энергии в месте расположения дома. Такие данные можно найти в справочной литературе, интернете, но более точные сведения имеются в местных метеослужбах. Причём, они располагают многолетними наблюдениями, поэтому можно вычислить среднее значение, которое использовать в своих дальнейших расчётах.
2. Уточняются зоны, где будет производиться отопление, — сами понимаете, что сени, кладовки и подобные хозяйственные помещения обогревать не целесообразно. Но, — детские комнаты потребуют более тщательного нагрева, нежели кухня или гостиная.
3. Примерная полезная площадь коллектора для отопления 1м² помещения составляет 0,4–0,5м². Эта цифра приведена для умеренных широт. На юге потребуется около 0,2–0,3м², в северных областях 0,6–0,8м². Уже из этих цифр видно, что гелиоустановку в местах с суровым климатом, можно использовать как вспомогательный источник тепла, иначе затраты на оборудование окажутся очень большими.
4. Для отопления 100м² площади дома в средних широтах понадобится трубчатый коллектор с эффективной площадью 40–60м². Полный комплект (оборудование отечественное), включая два бака по 300 литров, насосы и систему управления, вместе с монтажом стоит около 450000 рублей.
5. На 100м² в течение года необходимо около 120000МДж тепла.

Усреднённая стоимость тепловой энергии:

• газовый котёл, — около 0,35–0,40руб. за 1МДж тепла, в год 42000–48000руб;
• электрокотёл, — примерно 0,9–1,10руб за 1МДж тепловой энергии, в год 108000–132000руб;
• гелиоэнергия, — почти бесплатно, только расходы на питание электронасоса, — за год набежит 5000–6000руб.

То есть для коллектора все расходы, это небольшие затраты на насос. Отсюда следует, за какое время, по сравнению с другими системами, вернутся вложенные деньги, и начнётся чистая экономия.

Средняя стоимость газового котла с установкой составит около 350000 рублей, электрокотла – 10000 рублей.

За 20 лет общие расходы составят:

• газовое отопление, 20лет * 42000руб/год + 350000руб = 1190000руб.;
• электрокотёл, 20лет * 108000руб/год + 10000руб. = 2170000руб.;
• гелиоустановка, 20лет * 6000руб/год + 450000руб = 570000руб.

Видно, что прошествии 6–8лет солнечный коллектор вернёт деньги и начёт экономить. Но были взяты идеальные условия, к тому же, не учитывалось потребление горячей воды на повседневные нужды. С учётом всех факторов, реальный срок окупаемости для средних широт наступит через 11–12лет.

Большой минус гелиоустановки – это большие одноразовые финансовые вложения. Снизить их поможет поэтапное добавление секций коллекторов, но тогда при проектировании системы отопления, необходимо предусмотреть это в общей конструкции.

В принципе, использование солнечного излучения для обогрева дома и получения горячего водоснабжения, на современном этапе развития технологий оправдано для нескольких случаев:

применение солнечных коллекторов плоского типа для сезонной эксплуатации на садово-дачных участках;

вакуумная конструкция сможет обеспечить теплом весь дом в условиях достаточно мягкого климата, для умеренных и северных широт такой вид отопления целесообразно рассматривать в качестве вспомогательного, из-за достаточно дорогостоящего оборудования;

очень хорошо солнечный коллектор любого типа сочетается с геотермальным отоплением, — летом он может давать тепло в грунт, который будет его аккумулировать и отдавать зимой.

Трубчатые солнечные коллекторы

Трубчатые солнечные коллекторы собираются из отдельных трубок, по которым курсирует вода, газ или пар. Это одна из разновидностей гелиосистем открытого типа. Однако теплоноситель уже намного лучше защищен от внешнего негатива. Особенно в вакуумных установках, устроенных по принципу термосов.

Каждая трубка подключается к системе отдельно, параллельно друг другу. При выходе из строя одной трубки ее легко поменять на новую. Вся конструкция может собираться непосредственно на кровле здания, что значительно облегчает монтаж.

Трубчатый коллектор имеет модульную структуру. Основным элементом является вакуумная трубка, количество трубок варьируется от 18 до 30, что позволяет точно подобрать мощность системы

Веский плюс трубчатых солнечных коллекторов заключается в цилиндрической форме основных элементов, благодаря которым солнечное излучение улавливается круглый световой день без применения дорогостоящих систем слежения за передвижением светила.

Специальное многослойное покрытие создает своего рода оптическую ловушку для солнечных лучей. На схеме частично показана внешняя стенка вакуумной колбы отражающая лучи на стенки внутренней колбы

По конструкции трубок различают перьевые и коаксиальные солнечные коллекторы.

Коаксиальная трубка представляет собой сосуд Дьаюра или всем знакомый термос. Изготовлены из двух колб между которыми откачан воздух. На внутреннюю поверхность внутренней колбы нанесено высокоселективное покрытие эффективно поглощающее солнечную энергию.

При цилиндрической форме трубки солнечные лучи всегда падают перпендикулярно поверхности

Тепловая энергия от внутреннего селективного слоя передается тепловой трубке или внутреннему теплообменнику из алюминиевых пластин. На этом этапе происходят нежелательные теплопотери.

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

Свое название система получила от перьевого абсорбера, который плотно обхватывает тепловой канал из теплопроводящего металла

Для хорошей теплоизоляции из трубки откачан воздух. Передача тепла от абсорбера происходит без потерь, поэтому КПД перьевых трубок выше.

Термотрубка представляет собой запаянную емкость с легкоиспаряющейся жидкостью.

Поскольку легкоиспаряющаяся жидкость естественным образом стекает на дно термотрубки, минимальный угол наклона составляет 20°

Внутри термотрубки находится легкоиспаряющаяся жидкость, которая воспринимает тепло от внутренней стенки колбы или от перьевого абсорбера. Под действием температуры жидкость закипает и в виде пара поднимается вверх. После того как тепло отдано теплоносителю отопления или горячего водоснабжения, пар конденсируется в жидкость и стекает вниз.

В качестве легкоиспаряющейся жидкости часто применяется вода при низком давлении.

В прямоточной системе используется U-образная трубка, по которой циркулирует вода или теплоноситель системы отопления.

Одна половина U-образной трубки предназначена для холодного теплоносителя, вторая отводит нагретый. При нагреве теплоноситель расширяется и поступает в накопительный бак, обеспечивая естественную циркуляцию. Как и в случае систем с термотрубкой, минимальный угол наклона должен составлять не менее 20⁰.

При прямоточном подключении давление в системе не может быть высоким, так как внутри колбы технический вакуум

Прямоточные системы более эффективны так как сразу нагревают теплоноситель.

Если системы солнечных коллекторов запланированы к использованию круглый год, то в них закачивается специальные антифризы.

Плюсы и недостатки трубчатых коллекторов

Применение трубчатых солнечных коллекторов имеет ряд достоинств и недостатков. Конструкция трубчатого солнечного коллектора состоит из одинаковых элементов, которые относительно легко заменить.

Достоинства:

• низкие теплопотери;
• способность работать при температуре до -30⁰С;
• эффективная производительность в течение всего светового дня;
• хорошая работоспособность в областях с умеренным и холодным климатом;
• низкая парусность, обоснованная способностью трубчатых систем пропускать сквозь себя воздушные массы;
• возможность производства высокой температуры теплоносителя.

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

• не способна к самоочистке от снега, льда, инея;
• высокая стоимость.

Несмотря на первоначально высокую стоимость, трубчатые коллекторы быстрее окупаются. Имеют большой срок эксплуатации.

Трубчатые коллекторы относятся к гелиоустановкам открытого типа, потому не подходят для круглогодичного использования в системах отопления

Преимущества

Солнечный коллектор для нагрева воды обладает массой положительных качеств:

• экономия энергоресурсов. В летнее время система может полностью обеспечить объект горячей водой. В весеннее и осеннее время, когда солнечной энергии недостаточно, коллекторы выступают дополнением к котлу, снижая нагрузку и экономя топливо;
• автономность. Установив солнечный коллектор, вы становитесь независимыми от поставок энергоресурсов (газа, электричества и т. д.). За них не нужно постоянно платить;
• доступность. На рынке представлено широкое разнообразие таких систем. Для их установки нет необходимости в получении каких-либо разрешений;
• долговечность. Коллекторы бесперебойно служат не менее 15 лет.

Советы

Установка солнечных систем позволяет экономить электроэнергию, обеспечивая дом «бесплатным» теплом и горячей водой. Но выбирая данный вид устройств, нужно помнить, что эффективность системы будет значительно снижаться вечером и утром, так как основной объем энергии вырабатывается при ярком солнце. Чтобы солнечные коллекторы надежно прослужили много лет и бесперебойно обеспечивали здание теплом, при их выборе и монтаже необходимо учесть следующие рекомендации специалистов:

Покупая батарею, следует уточнить можно ли ее эксплуатировать зимой и какая мощность системы.

• Если коллектор собирается самостоятельно, то нижнюю часть его теплообменника нужно обеспечивать денежными вентилями и теплоизоляцией, которая позволить сохранить качество разогретой жидкости. При этом трубы можно также обмотать плотной тканью или полиэтиленом.
• В конструкции должен обязательно присутствовать вентиль, предотвращающий циркуляцию от теплоносителя. Если наблюдается резкое снижение температуры, то вентиль нужно закрыть.
• Перед тем как соорудить солнечные установки, следует сделать детальный расчет площади батарей, а также максимальную выработку энергии.

О том, как сделать солнечный коллектор своими руками из алюминиевых банок, смотрите в следующем видео.

• https://vteple.xyz/raschet-solnechnogo-kollektora-dlya-otopleniya-doma/
• https://pikabu.ru/story/raschet_teplovoy_moshchnosti_ot_geliosistem_okupaemost_solnechnogo_kollektora_6919823
• https://arsolar.ru/uproshyonnyj-teplovoj-raschet-solnechnogo-kollektora
• https://www.solarhome.ru/basics/solar/solar-heat/solar-heating-design.htm
• https://stroy-podskazka.ru/solnechnye-batarei/kollektor-dlya-otopleniya/

Солнечный коллектор для дома, бассейна

Солнечный коллектор — это аппарат, в котором энергия солнечных лучей преобразуется в тепловую энергию теплоносителя. Теплоноситель переносит тепло от солнечного коллектора к нагревателям систем горячего водоснабжения и отопления. В качестве теплоносителя используют воду или не замерзающие жидкости.

Солнечный коллектор может иметь разную конструкцию. Существуют три принципиальных схемы устройства солнечного коллектора.

Плоский солнечный коллектор

Солнечный плоский коллектор представляет собой металлическую пластину — абсорбер, которая поглощает падающее на неё солнечное излучение. К пластине прикреплены медные трубки, по которым течет теплоноситель. Пластину абсорбера покрывают слоем никеля, черной меди или другим материалом с высоким коэффициентом поглощения солнечных лучей, но с низким коэффициентом тепловых излучения. Такое покрытие называют селективным.

Некоторые производители выпускают адсорберы из двух сложенных вместе металлических листов. В листах выдавлены канавки, из которых при соединении листов формируются трубки коллектора.

Солнечные лучи нагревает абсорбер, от него тепло передается теплоносителю, температура которого увеличивается.

Абсорбер с трубками устанавливают в теплоизолированный плоский корпус. Сверху корпус коллектора закрывают стеклом. Для улучшения теплоизоляции обычно устанавливают стеклопакет с двойным или тройным остеклением. Стекло должно выдерживать удары града.

Чтобы остекление и поверхность адсорбера не запотевали, в корпусе коллектора оставляют отверстия для вентиляции.

Пластина абсорбера в плоском коллекторе со стеклопакетом может нагреваться до 190 оС.

Панель солнечного водонагревателя с параллельным расположением труб

В плоском солнечном коллекторе трубы, по которым циркулирует теплоноситель, обычно располагают вертикально. Применяют две схемы разводки труб — параллельную и змейкой.

Параллельная схема расположения труб имеет маленькое гидравлическое сопротивление. Коллекторы с параллельными трубами применяют в схемах подогрева воды с естественной циркуляцией теплоносителя.

Панель солнечного водонагревателя с расположением труб змейкой

Укладка труб змейкой позволяет получить чуть больший тепловой эффект, но при этом резко увеличивается гидравлическое сопротивление системы.

Трубчатый вакуумный солнечный коллектор

Солнечный трубчатый вакуумный коллектор устанавливают на южном скате крыши Солнечный вакуумный трубчатый коллектор может состоять из нескольких десятков стеклянных труб, в которых создан вакуум. Внутри вакуумных труб находятся трубки с теплоносителем.

На нижнюю часть поверхности труб нанесено зеркальное покрытие, фокусирующее солнечные лучи. А верхняя часть труб покрыта селективным слоем, который пропускает солнечные лучи внутрь, но задерживает отраженное тепловое излучение изнутри стеклянной трубы.

Наличие вакуума значительно уменьшает тепловые потери, а зеркальное и селективное покрытия еще больше увеличивают эффективность коллектора.

Солнечный коллектор с тепловыми трубками

Солнечный коллектор с тепловыми трубками внешне похож на вакуумный трубчатый, показанный на рисунке выше. Отличия находятся внутри стеклянных вакуумных труб.

В каждой стеклянной трубе коллектора имеется другая, герметично закрытая со всех сторон трубка с легко испаряющейся жидкостью — тепловая трубка. Верхний конец тепловой трубки является частью теплообменника, в котором циркулирует теплоноситель контура солнечного коллектора.

При нагреве солнечными лучами жидкость в тепловой трубке испаряется. Пары поднимаются вверх и конденсируются на поверхности трубки, прикрепленной верхним концом к теплообменнику. Процесс конденсации сопровождается передачей тепла теплоносителю.

Конденсат в тепловой трубке стекает вниз, снова нагревается, испаряется — процесс повторяется и идет непрерывно.

В солнечном коллекторе с тепловыми трубками каждая стеклянная вакуумная труба может быть легко отсоединена и, при необходимости, заменена на новую.

Принцип работы солнечного коллектора

Он очень прост. Панели аккумулируют солнечное тепло и передают их теплоносителю. Он циркулирует через змеевик в накопительном резервуаре и отдает тепло воде, которую можно использовать для любых нужд. Весь процесс контролируется контроллером, который запускает насосную группу если теплообменник набрал необходимую температуру.

Как устроен солнечный коллектор в целом

. Все система состоит из следующих элементов:

• сами панели в необходимом количестве согласно расчетов,
• контроллер управления (включая датчики),
• насосная группа,
• накопительная емкость (как правило это бак на 300-3000 литров),
• монтажные элементы, трубы и фитинги.

Что представляет собой солнечный коллектор и как осуществляется его подключение к отопительной системе

Очень часто владельцы отдают предпочтение солнечным коллекторам, выбирая их как вспомогательный источник обогрева

В качестве автономного отопления они также выступают, однако, здесь важно, чтобы теплоизоляция помещения была выполнена верно, согласно требованиям

Естественная циркуляция воды посредством конвекционных потоков — это один из принципов, согласно которому может быть организована гелиосистема. Из-за пассивного движения воды такой вариант считается наименее эффективным в сравнении с другими. Бак обязательно соединен с коллектором, но располагается выше его.

Вспомогательные электрические циркуляционные насосы нашли свое применение в системах с принудительной циркуляцией. Здесь коллекторы становятся наиболее эффективными, т.к.вода используется более эффективно. Однако стоит сказать, что и в обслуживании такие агрегаты более требовательны, все зависит от электроэнергии, благодаря которой все функционирует.

В зависимости от типа циркуляции, используемой в системе, будет и зависеть то, каким образом осуществляется подключение к системе отопления. Наиболее доступным и нетрудоемким способом считается подсоединение к системе с естественной циркуляцией. Здесь ключевой принцип — нагрев воды в отопительной системе.

Выше уровня коллектора подсоединяется накопительный бак. Верхний вывод должен подсоединяться ко входу горячей воды в систему, а нижний — к обратке. Используя такой вариант подключения, нужно быть готовым к тому, что на входе в солнечный коллектор могут возникнуть воздушные пробки. Этим обусловлена более низкая стоимость таких систем, по сравнению с теми, где применяются насосы.

Применяя автоматику можно подсоединить солнечный коллектор к системе с принудительной циркуляцией, которая имеет свои характерные черты:

1. Контроллер управляет насосом исходя из показаний, появляющихся на специальных датчиках.
2. В момент, когда по датчикам температурный режим доходит до заданного значения, обогрев прекратится.
3. Бак-накопитель, обратка и выход коллектора — это участки, где обязательно монтируется данные датчики.
4. Совместно с такой системой лучше применять вспомогательные источники тепла. Например, можно установить твердотопливный и газовый котел.

На степень нагрева воды оказывает влияние то, в каком месте размещен коллектор по отношению к солнцу, а также уровень его наклона. Оптимально изначально устанавливать коллекторы таким образом, чтобы под прямыми лучами солнца они располагались как можно дольше на протяжении дня. Если вы не собираетесь подключать вспомогательные источники обогрева, то объем бака в зимний период следует выбирать около 40 м³.

Выполнить расчет солнечного коллектора для отопления достаточно трудно

Чтобы выявить сколько квадратных метров требуется нужно для конкретной коллекторной системы, важно учесть не только наклон крыши и сторону, также следует принимать во внимание на уровень солнечной радиации в конкретном регионе, объем накопителя

Чтобы не допустить погрешностей, лучше расчет доверить специалистам.

Схема подключения вакуумного коллектора к системе отопления дома

Производители, модели, стоимость

На рынке представлены конструкции из Европы, Китая и отечественные изделия.

Европейские изделия, например, плоский коллектор Viessmann стоят от 45000 рублей, аналоги из Китая – от 35000 рублей. Вакуумные изделия, — от 170000 рублей и 115000 рублей, соответственно.

Стоимость российских производителей аналогичной продукции:

1. ООО «Новый Полюс», модель плоского солнечного коллектора «ЯSolar» начинается от 19700 рублей.
2. Фирма «АльтЭнергия», плоская гелиопанель «AlternEnergy 1.3», цена от 15800 рублей. Вакуумные коллекторы изготовляются под требования индивидуальных заказчиков с ценой от 52000 рублей.
3. Компания «АНДИ Групп», солнечный вакуумный коллектор для сезонного применения, цена комплекта начинается от 17500 рублей.

В интернете можно найти и других отечественных производителей с не меньшей эффективностью и подходящей ценой. Для любителей конструировать и собирать своими руками есть большое предложение по отдельным элементам солнечных коллекторов, из которых собираются разнообразные устройства.

Вакуумные коллекторы

Откачивать воздух из плоского ящика не имеет смысла, конструкция окажется чересчур хрупкой. Поэтому в вакуумных коллекторах используются параллельно расположенные трубчатые стеклянные элементы, собираемые в модуль. Трубки сделаны по принципу термоса и изготовлены из высококачественного оптического стекла. Внутреннюю часть трубки иногда гранят или делают U-образной. Конечно, по сравнению с плоскими панелями, такие модули получаются сложнее и дороже, но вакуумные коллекторы собирают тепла примерно в 1,2—1,4 раза больше, хорошо работают зимой, к тому ж е способны получать энергию от рассеянного и отраженного света (в облачную погоду и от снежного наста). Существуют различные конструкции модулей: в простых для замены трубок при их повреждении придется сливать теплоноситель из системы, более сложные допускают замену «на ходу». Прялюпроточные вакуумные коллекторы. Внутрь стеклянной колбы устанавливается коаксиальная медная трубка с приваренной абсорбирующей пластиной. Холодный теплоноситель течет по внутренней части трубки, в ее конце перетекает во внешний контур, нагревается, перетекает в магистральную трубу модуля, а затем и в общую магистраль. Вакуумные коллекторы с принципом «тепловой трубы». Стеклянная колба такая же, а вот принцип работы совершенно иной. Внутри герметичной медной или стеклянной тепловой трубки находится небольшое количество жидкого теплоносителя: воды, антифриза или аммиака. Чтобы уменьшить температуру кипения, из трубки можно откачать часть воздуха. Один конец трубки выводится наружу и вставляется в теплообменник. Нагретый теплоноситель вскипает, пар поднимается наверх, передает тепло воде, конденсируется и стекает обратно. Это наиболее технически совершенная на данный момент конструкция, к тому же замена трубок при необходимости очень проста. Единственное ограничение — такие коллекторы нельзя устанавливать горизонтально, собирающая магистраль должна находиться выше трубок.

Теплоносители для гелиосистем

Основным теплоносителем для систем теплоснабжения является вода. Однако ее применение в гелиосистемах ограничено температурой кристаллизации, составляющей 0оС, а значит применение воды в роли теплоносителя ограничивается климатическими зонами, где не бывает отрицательных температур. Кроме того, содержащиеся в воде соли засоряют поверхности нагрева накипью, а коррозионный агент – кислород – повреждает металлические части систем теплоснабжения и способствует разложению теплоносителя на составляющие элементы. Поэтому для гелиосистем был разработан вид теплоносителя, лишенный вышеперечисленных недостатков.

Основой такого теплоносителя является пропиленгликоль, смешанный с водой, прошедшей водоподготовку в виде деминерализации.

Кроме того, для уменьшения коррозирующего и разлагающего воздействия кислорода, в теплоноситель добавляют антиокислительные присадки, образование пузырьков газа в жидкости уменьшается добавлением пеногасителей, а стабилизаторы, добавленные в теплоноситель, помогают сохранять раствор химически однородным. Как правило, теплоносители для гелиосистем продаются уже в готовом виде. Концентрация пропиленгликогеля в них составляет от 40% и выше, что соответствует температуре кристаллизации от -30оС и ниже. Показатель кислотно-щелочного баланса (рН) для готового теплоносителя поддерживается в щелочной зоне (≥ 7,0) для уменьшения коррозирующего действия.

При эксплуатации теплоносителей гелиосистем не следует смешивать теплоносители от разных производителей, так как разные как по количественным, так и по качественным свойствам составы могут вступить в химическую реакцию, приведя гелиосистему в негодность.

Солнечная энергетика в условиях современного энергетического и экономического кризиса является одним из перспективнейших направлений технологий, направленных на сохранение невосполнимых ресурсов нашей планеты.

Принцип работы

Перед тем как приступать к постройке самодельного солнечного коллектора для отопления дома не помешает разобраться за счёт чего он способен эффективно нагревать воду. Условно устройство можно поделить на три составных части:

• аккумулятор,
• световой улавливатель,
• теплоноситель.

Задача аккумулятора самодельного солнечного коллектора для отопления дома преобразовывать солнечную энергию. В вакуумных конструкциях действует принцип термоса.

Обычно в качестве теплоносителя используется вода. Но для большей эффективности лучше залить внутрь самодельного солнечного коллектора для отопления дома антифриз. Также если вы хотите использовать его и зимой, необходимы дополнительные теплообменники, два контура и большая площадь пластин.

Коллекторы для нагрева воды, воздействие осадков зимой

Для России зимой довольно актуально применение водонагревательных элементов для отопления дома (в России на зиму остается приблизительно около 10 процентов ежегодной солнечной активности)

Немаловажно владеть информацией об эксплуатационных особенностях работы коллекторов зимой, сделать необходимый расчет требуемых параметров

Для России зимой довольно актуально применение солнечных коллекторов для отопления дома

К примеру, очень актуальный вопрос в том, что делать с выпавшим снегом, скапливающимся на поверхности устройства и препятствующий его правильной работе.

Если следовать обычной логике, можно предположить, что на отопительных элементах плоской конструкции, если установить их, используя угол наклона в 45 градусов, снег не будет задерживаться ­– в результате нагрева поверхности снег под собственным весом скатится с коллектора, освобождая своего владельца от сомнительной привилегии его чистки. Но все-таки, исходя из практики применения этого нагревательного элемента, такой расчет не оправдывает себя. Снег действительно слегка тает под действием солнца, но скатывается в нижнюю часть или оставляет закрытой нижние 30 процентов полезной площади оборудования. Находясь там на протяжении длительного времени, снег в итоге становиться смесью со льдом.

Установки на основе вакуумных трубок монтируются под углами 55–60°, даже при наличии слабого ветра, коего в условиях российского климата предостаточно, установка будет хорошо обдуваться и очищаться от осадков без посторонней помощи.

Установки на основе вакуумных трубок монтируются под углами 55–60°, чтобы они хорошо обдувались и очищались от осадков без посторонней помощи

Проблема с самоочисткой возникнет в том варианте, если установка смонтирована прямо на поверхности земли, где осадкам некуда перемещаться и в результате наметается сугроб. В данном случае оба вида коллекторов придется систематически чистить для их нормальной работы.

Для всех устройств существует общее правило – чем больший угол монтажа, тем на устройстве хуже накапливается мусор и осадки. Смонтированные под углом 55–60° вакуумные коллекторы имеют огромный плюс относительно плоских коллекторов – наличие значительного противодействия большим снегопадам.

В дополнение ко всему бытует мнение, что покрытые инеем коллекторы прекращают функционировать в нормальном режиме. Здесь стоит сказать, что зимой изморось не особенно влияет на функциональные показатели оборудования. Появление измороси в основном связано с большими снежными осадками с повышенной влажностью, но только выглядывает солнце, как ледяной налет тает и стекает с коллектора. В вопросе образования измороси преимуществ друг перед другом отопительные коллекторы не имеют.