Солнечный коллектор для отопления дома: плюсы и минусы

Содержание

Солнечный коллектор — что это?

В связи с ростом стоимости природных ресурсов и традиционных источников энергии, таких как газ, уголь и электричество, все больше домовладельцев начинают задумываться о вечно любопытной системе солнечного отопления. Строительство так называемых «экодомов» с использованием солнечных систем становится все более популярным, и медленно, но эффективно эта технология превращается из технической новинки в дорогостоящую, но эффективную энергетическую альтернативу.

Схема подключения солнечного коллектора.

Что такое солнечная тепловая система и как выгодно использовать ее для отопления дома зимой? Если вспомнить законы физики, то всем известно, что на темных поверхностях солнечные лучи более концентрированы и нагреваются гораздо интенсивнее, в отличие от светлых поверхностей. Люди научились использовать эту особенность солнечной энергии на протяжении веков, и, по сути, примитивные солнечные системы широко используются для теплиц, оранжерей, летних душей и так далее.

Возникает естественный вопрос: почему, если солнечная энергия настолько эффективна, индустрия солнечных технологий начала развиваться лишь недавно и не внедряется повсеместно? Ответ на этот вопрос неоднозначен. Местонахождение, часовой пояс, продолжительность дня и банальная зависимость от погоды — все это играет свою роль.

Солнечный коллектор для отопления дома

Схема плоского пластинчатого солнечного коллектора.

Именно поэтому использование солнечных тепловых систем в центральном поясе не так эффективно, как в Средиземноморье, где эта технология широко распространена и позволила снизить затраты на энергию почти наполовину.

При коротком световом дне солнечные коллекторы подходят в качестве дополнительного источника энергии, и пока еще рано полностью переходить на солнечные батареи для выработки тепла. Тем не менее, исследования в этой области набирают обороты и становятся все более важными в связи с истощением природных ресурсов. Поэтому данная технология развивается, совершенствуется и занимает все большую нишу в теплоэнергетической отрасли.

Что собой представляет солнечный коллектор и принцип его действия

Солнечный коллектор — это техническое устройство, способное преобразовывать солнечную энергию в тепло. Он используется для получения горячей воды, которая затем может быть использована для различных целей. Основное отличие солнечных коллекторов от других вариантов подобной технологии заключается в принципе изменения плотности воды при ее нагревании. Холодные массы толкают поток нагретой воды вверх, поэтому дополнительное насосное оборудование не требуется.

Принцип работы заключается в следующем. Солнечная энергия поглощается в приемнике, который может быть изготовлен из меди или стекла темного цвета или черного. Такие материалы обладают хорошей способностью поглощать энергию.

Солнечные водонагреватели можно легко разместить на крыше, где много места и куда попадает максимальное количество солнечного света. Здесь такие устройства не занимают полезного пространства и никому не мешают. Затем тепло передается из накопительного бака в бак-теплоноситель. Это может быть вода, антифриз или любая другая жидкость, которая используется в системе отопления.

Функционирование солнечного коллектора
Как работает солнечный тепловой коллектор

В большинстве случаев используется смесь 40 % гликоля и 60 % дистиллированной воды. Теплоноситель, нагретый до определенной температуры, транспортируется к радиаторам через систему труб.

Направление потока воды в системе может быть изменено на противоположное с помощью смесителя. Холодная и горячая вода постоянно чередуются. Эта естественная циркуляция происходит, когда горячая вода расширяется и поднимается вверх, выталкивая холодную воду в нагревательный бак.

Эта система отопления должна иметь теплоизоляцию не менее 25-30 см для обеспечения эффективной и стабильной работы. Бак прямоугольной формы лучше подходит в качестве емкости для хранения теплоносителя. Туда можно поместить запасной нагревательный элемент. Он автоматически включается в работу при возникновении атмосферных условий, неблагоприятных для нагрева теплоносителя до требуемой температуры.


Солнечный коллектор — это устройство для преобразования солнечной энергии в тепловую.

Назначение

Солнечный коллектор
Устройство, преобразующее солнечную энергию в тепло, называется солнечным коллектором. Мы продолжаем искать альтернативные источники для замены дорогостоящего газа и электричества, используемых для отопления и горячего водоснабжения. Солнечный коллектор — это именно такое устройство.

Тепло, вырабатываемое солнечным коллектором, подается на теплоноситель, т.е. используется для отопления помещений, воды в бассейне и т.д.

Установка солнечных коллекторов повышает температуру воды на 50 %, а в некоторых случаях даже на 65 %. В летние месяцы эта цифра возрастает до 100%.

Солнечные коллекторы также можно использовать для питания бытовых приборов, использующих горячую воду, таких как стиральные машины, посудомоечные машины, бойлеры и т.д.

Простые в использовании солнечные водонагреватели обеспечивают комфортное проживание без вреда для окружающей среды.

Устройство и принцип работы

Солнечное отопление для частных домов — это инновационная технология, о которой еще не все знают. Между тем, практически у каждого домовладельца есть все возможности для установки и использования соответствующих систем. Только приобретение аппаратуры или оборудования требует финансовых вложений, все остальное предоставляется бесплатно.

Существует два варианта установки солнечного отопления:

  1. Солнечные батареи;
  2. Солнечные коллекторы.

Использование солнечных батарей — более дорогой метод, требующий наличия большого количества оборудования. Используются фотоэлектрические элементы, размещенные на открытом пространстве под правильным углом, чтобы максимально увеличить перпендикулярное падение солнечных лучей. Они вырабатывают электрический ток, который накапливается в батареях, преобразуется в стандартный переменный ток и затем направляется к радиаторам.

Солнечное отопление в частном доме предлагает множество дополнительных возможностей. Этот метод имеет важное преимущество — электроэнергия, вырабатываемая солнечными панелями, может использоваться не только для отопления дома, но и для питания всех электроприборов, освещения и других нужд.

Солнечные коллекторы для отопления дома, стоимость которых довольно высока, могут быть финансово невыгодны.

Солнечные коллекторы работают по другому принципу. Они не генерируют, а получают тепловую энергию от солнца, которая нагревает теплоноситель в резервуарах или трубах. В принципе, коллектором может считаться любая емкость с водой, подвергающаяся воздействию солнца, но существуют специальные конструкции, способные продемонстрировать наивысшую эффективность. Эта версия системы намного проще, дешевле и доступна для самостоятельного производства.

Вырабатываемое тепло немедленно реализуется путем повышения температуры теплоносителя, который хранится в накопительном баке, откуда распределяется по отопительным контурам дома. Оптимальным способом обогрева являются низкотемпературные системы, такие как напольное отопление. Они не требуют большого нагрева, что соответствует возможностям солнечных тепловых коллекторов. Теплоноситель, нагретый в течение дня, расходуется ночью.

Эффективное использование энергии солнца

Наиболее очевидным преимуществом использования солнечной энергии является ее общедоступность. На самом деле, даже в самую туманную и облачную погоду можно собирать и использовать солнечную энергию.

Второй плюс — это нулевые выбросы. Фактически, это самая чистая и естественная форма энергии. Солнечные панели и коллекторы не производят никакого шума. В большинстве случаев они устанавливаются на крышах зданий, не занимая полезного пространства в сельской местности.
Схема солнечного коллектора для одноквартирного дома
Эффективность солнечного отопления в наших широтах довольно низкая, что объясняется недостаточным количеством солнечных дней для регулярной работы системы (+)

Недостатком, связанным с использованием солнечной энергии, является непостоянство света. Ночью собирать нечего, и это усугубляется тем, что пик отопительного сезона приходится на самые короткие дневные часы в году. Необходимо следить за оптической чистотой панелей; незначительные загрязнения резко снижают производительность.

Кроме того, нельзя сказать, что эксплуатация солнечной тепловой системы полностью бесплатна; существуют постоянные затраты на амортизацию оборудования, работу циркуляционного насоса и управляющей электроники.
Недостатки отопления частного дома с помощью солнечного коллектора
Существенным недостатком солнечного отопления является отсутствие возможности аккумулирования тепловой энергии. В контуре имеется только расширительный бак (+)

Открытые солнечные коллекторы

Открытый коллектор — это система труб, незащищенных от внешних воздействий, по которым циркулирует теплоноситель, нагреваемый непосредственно солнцем.

Теплоноситель — это вода, газ, воздух или антифриз. Трубки крепятся к опорной панели в виде спирали или подключаются параллельными рядами к выходному отверстию.
Солнечное отопление отдельно стоящего дома с открытыми коллекторами
Солнечные коллекторы открытого типа не способны справиться с отоплением частного дома. Из-за отсутствия изоляции теплоноситель быстро остывает. В основном они используются для нагрева воды в душевых или бассейнах в летнее время.

Открытые коллекторы обычно не имеют изоляции. Конструкция очень проста, поэтому они недороги и часто выполняются своими руками.

Из-за отсутствия изоляции они с трудом накапливают солнечную энергию и имеют низкую эффективность.  В основном они используются летом для нагрева воды в бассейнах или летних душах.

Они устанавливаются в солнечных и теплых регионах с небольшой разницей температур между окружающим воздухом и нагретой водой. Он хорошо работает только в солнечную безветренную погоду.
Солнечный коллектор из пластиковых труб
Простейший солнечный тепловой коллектор из змеевика полимерных труб обеспечит подогрев воды для полива и бытовых нужд на даче

Трубчатые коллекторные разновидности

Трубчатые солнечные коллекторы собираются из отдельных труб, по которым течет вода, газ или пар. Это один из типов систем с открытым коллектором. Однако теплоноситель уже гораздо лучше защищен от негативных внешних воздействий. Это особенно характерно для вакуумных систем, которые основаны на принципе термоса.

Каждая трубка подключается к системе отдельно, параллельно друг другу. Если одна трубка выйдет из строя, ее можно легко заменить на новую. Вся конструкция может быть установлена непосредственно на крыше здания, что значительно упрощает монтаж.
Трубчатый коллектор
Трубчатый коллектор имеет модульную конструкцию. Основным элементом является вакуумная трубка, а количество трубок варьируется от 18 до 30, что позволяет точно регулировать мощность системы

Большим преимуществом трубчатых солнечных коллекторов является цилиндрическая форма основных элементов, что позволяет улавливать солнечные лучи в течение всего дня без необходимости использования дорогостоящих систем слежения за солнцем.
Схема трубки солнечного коллектора
Специальное многослойное покрытие создает оптическую ловушку для солнечных лучей. На рисунке частично показана внешняя стенка вакуумной колбы, отражающая лучи на стенки внутренней колбы (+)

Различают перистые и коаксиальные солнечные коллекторы.

Коаксиальная трубка — это сосуд Диайора или термос, как мы его знаем. Он состоит из двух колб, между которыми откачивается воздух. Внутренняя поверхность колбы имеет высокоселективное покрытие, которое эффективно поглощает солнечную энергию.
Форма трубки солнечного коллектора
Солнечные лучи всегда падают перпендикулярно поверхности из-за цилиндрической формы трубы

Тепловая энергия от внутреннего селективного слоя передается в тепловую трубу или внутренний теплообменник, изготовленный из алюминиевых пластин. На этом этапе происходят нежелательные потери тепла.

Перьевая трубка представляет собой стеклянный цилиндр с вставленным внутрь перьевым поглотителем.
Лампочка с перьями
Система получила свое название от перьевого абсорбера, который плотно окружает тепловой канал из теплопроводящего металла.

Воздух отводится от трубки для обеспечения хорошей теплоизоляции. Теплопередача от абсорбера происходит без потерь, поэтому эффективность перьевых труб выше.

С точки зрения способа передачи тепла существует две системы: прямой поток и через тепловую трубу. Тепловая труба представляет собой герметичный контейнер с летучей жидкостью.
Солнечный коллектор с термотрубкой
Поскольку легко испаряющаяся жидкость естественным образом стекает на дно теплового экрана, минимальный градиент составляет 20° C

Внутри термогильзы находится летучая жидкость, которая забирает тепло от внутренней стенки пузырька или пенала. Под воздействием температуры жидкость закипает и поднимается наверх в виде пара. После передачи тепла теплоносителю отопления или горячей воды пар конденсируется в жидкость и стекает вниз.

Вода под низким давлением часто используется в качестве легко испаряемой жидкости. В прямоточной системе используется U-образная труба, по которой циркулирует вода или теплоноситель.

Одна половина U-образной трубки предназначена для холодной среды, другая — для нагретой. Греющая жидкость расширяется при нагревании и поступает в цилиндр, обеспечивая естественную циркуляцию. Как и в системах тепловых труб, минимальный угол наклона должен составлять не менее 20⁰.
Как устроен трубчатый солнечный коллектор
В прямоточных системах давление в системе не должно быть высоким, так как внутри колбы создается разрежение.

Прямоточные системы более эффективны, так как нагревают теплоноситель сразу. Если системы солнечных коллекторов будут использоваться круглый год, в систему закачивается специальный антифриз.

Использование трубчатых солнечных коллекторов имеет ряд преимуществ и недостатков. Конструкция трубчатого солнечного коллектора состоит из одинаковых компонентов, которые можно относительно легко заменить.

Преимущества:

  • низкая потеря тепла;
  • способность работать при температуре до -30⁰C;
  • эффективную работу в течение всего светлого времени суток;
  • хорошая работоспособность в районах с умеренным и холодным климатом;
  • низкий факел, что обосновано способностью трубопроводных систем проходить через воздушные массы;
  • способность создавать высокие температуры теплоносителя.

Конструктивно трубчатая структура имеет ограниченную площадь апертуры.

Он имеет следующие недостатки:

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

Несмотря на первоначальную высокую стоимость, трубчатые коллекторы имеют более быстрый срок окупаемости. Они характеризуются длительным сроком службы.
Пластиковый трубчатый солнечный коллектор
Трубчатые коллекторы относятся к типу открытых коллекторов и поэтому не подходят для круглогодичного использования в системах отопления (+)

Плоские закрытые системы

Плоский пластинчатый коллектор состоит из алюминиевой рамы, специального поглощающего слоя, прозрачной крышки, трубопроводов и изоляции.

Абсорбер изготовлен из листовой черненой меди, которая идеально подходит для солнечных систем. Когда абсорбер поглощает солнечную энергию, он передает полученную солнечную энергию теплоносителю, который циркулирует по системе труб, прилегающих к абсорберу.

Присоединенная панель защищена снаружи прозрачной крышкой. Он изготовлен из ударопрочного закаленного стекла с полосой пропускания 0,4-1,8 мкм. Максимум солнечной радиации приходится на этот диапазон. Ударопрочное стекло также обеспечивает хорошую защиту от града. Вся панель надежно изолирована сзади.
Герметичный солнечный коллектор
Солнечные коллекторы с плоскими пластинами отличаются максимальной эффективностью и простотой конструкции. Их эффективность повышается за счет использования абсорбера. Они способны улавливать рассеянное и прямое солнечное излучение

Преимущества коллекторов с закрытыми плоскими пластинами включают.

  • простота строительства;
  • хорошая эффективность в регионах с теплым климатом;
  • возможность установки под любым углом с помощью устройств регулировки наклона;
  • способность к самоочистке от снега и инея;
  • низкая стоимость.

Плоскостные солнечные коллекторы особенно выгодны, если их использование запланировано на этапе проектирования. Срок службы высококачественной продукции составляет 50 лет.

К недостаткам относятся:

  • высокие теплопотери;
  • большой вес;
  • высокая сушка панелей под углом к горизонту;
  • ограничения производительности при колебаниях температуры свыше 40°C.

Спектр применения закрытых коллекторов гораздо шире, чем открытых. Летом они способны полностью удовлетворить потребности в горячей воде. В более холодные дни, когда они не включаются коммунальными службами во время отопительного сезона, они могут работать вместо газовых и электрических обогревателей.

Если вы хотите сделать собственный солнечный коллектор для отопления загородного дома, обратитесь к проверенным схемам и пошаговым инструкциям по установке.

Типы солнечных коллекторов

Солнечный коллектор может быть сконструирован в соответствии с одним из классов, описанных ниже.

Плоский светопоглощающий

Плоский пластинчатый абсорбер
Он состоит из темной алюминиевой коробки, внутри которой находятся медные трубки. С нижней стороны она ограничена слоем теплоизоляции. Верхняя часть покрыта закаленным стеклом и пропиленгликолем, который действует как солнечный абсорбент. Функциональный в любое время года, он популярен благодаря своей низкой цене.

Вакуумный

Вакуум
Вакуумные коллекторы состоят из множества медных трубок. Элементы расположены ровными рядами. Каждая трубка с поглощающей и отражающей средой находится внутри другой стеклянной колбы такой же формы, но большего диаметра. Между стенками контейнеров создается вакуум, действующий как изолятор и проводник тепла. Основным преимуществом класса является большая площадь поглощающей поверхности и, следовательно, высокая эффективность.

Воздушный

Воздух
Основан на принципе «парникового эффекта». Лучи попадают на поглощающее покрытие и полностью поглощаются им. Заряженный приемник нагревает воздушную массу внутри себя. Горячий воздух заполняет помещения, поступая в дом с помощью естественной конвекции или вентилятора.

Все классы в равных пропорциях подходят для отопления частных домов. Конкретный тип выбирается в зависимости от потребностей, возможностей оплаты и размера крыши (или другой площади), на которой будет производиться монтаж.

Формы коллекторов

Солнечные коллекторы могут иметь различную форму, но наиболее распространенной считается плоская форма.

Чтобы эффективно поглощать солнечные лучи, он покрывается слоем адсорбента, который преобразует поглощенные лучи в тепловую энергию.

Для снижения теплопотерь коллектор помещается в теплоизолированный корпус с прозрачными стенками.

Солнечный коллектор

Их цвет обычно черный, поскольку именно этот цвет имеет самый высокий коэффициент поглощения солнечных лучей. Он показывает соотношение испущенных коротковолновых лучей к поглощенным, т.е. отраженным лучам.

Во время этого процесса прибор нагревается, что свидетельствует о том, что поглотитель отдает лучи своей длины волны.

Солнечный коллектор
Именно поглотители являются сердцем Солнечной системы. Чтобы свести потери к минимуму, используются конструкции с ограниченным покрытием. Такие устройства позволяют получать максимальное количество солнечной энергии, которая затем преобразуется в тепло.

При этом также снижается излучение тепла. Обычное покрытие имеет коэффициент поглощения до 90%.

Когда абсорберы изготовлены, они покрываются специальным лаком, который не наносится на всю поверхность из-за высокой излучательной способности.

На частичное покрытие указывают элементы из оксида алюминия, которые покрыты черным хромом или никелем.

Новым решением является осаждение слоя оксида титана в вакуумном коллекторе, который не только уменьшает количество выбросов, но в некоторых случаях даже полностью устраняет их.

Виды

По конструкции, типу теплоносителя и способу использования и передачи тепла солнечные коллекторы делятся на:

По типу конструкции:

  • Плоский — прямоугольная конструкция (коробка) из прочного материала, которая служит корпусом устройства. Изоляция размещается во внутреннем пространстве кожуха, на поверхности которого установлена абсорбирующая (теплопоглощающая) плита. Трубки (обычно из меди) помещаются в специальные углубления в абсорбере, в которые затем подается теплоноситель. Снаружи корпус закрыт абсорбирующим покрытием и защитным стеклом.  По типу конструкции1
  • В устройствах этого типа несколько вакуумных трубок объединены в общем коллекторном корпусе. Корпус содержит теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию теплоносителю внешнего контура.  По типу конструкции2

В зависимости от типа охлаждающей жидкости:

  • Воздух;
  • Вода.

В зависимости от использования теплоносителя:

  • Пассивная — солнечный коллектор используется в тандеме с накопительным баком и служит для подачи горячей воды, без устройства дополнительных инженерных компонентов сети (циркуляционный насос, защитные элементы и т.д.).
  • Активная — система, помимо установки коллектора, дополняется техническим оборудованием (насос, предохранительные клапаны, накопительный бак, дополнительные нагревательные элементы хладагента) и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.

В зависимости от способа передачи тепла:

  • Косвенный режим работы, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), имеется резервуар-накопитель (аккумулятор), в котором тепловая энергия, полученная внешним контуром, от солнечного излучения, передается и переходит во внутренний контур, циркулируя в системах горячего водоснабжения и отопления.
  • Прямое управление, прямой поток — этот метод используется в системах ГВС, с циркуляцией воды, в коллекторном контуре, под воздействием разницы температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т.д.).

Как работает зимой?

Вакуумные коллекторы обычно используются для систем отопления, это определяется их техническими характеристиками и условиями эксплуатации.

Основным компонентом вакуумного солнечного коллектора является вакуумная трубка, которая состоит из:

  • Изолирующая трубка из стекла или другого материала, которая пропускает солнечные лучи с минимальными потерями энергии;
  • Медная термотрубка, помещенная во внутреннее пространство изоляционной трубки;
  • Алюминиевая фольга и абсорбирующий слой между трубками;
  • Крышка изоляционной трубки, которая представляет собой уплотнение, обеспечивающее вакуум во внутреннем пространстве устройства.  Основной компонент вакуумного коллектора

Система работает следующим образом:

  1. Под воздействием солнечной энергии теплоноситель трубчатого контура испаряется и поднимается вверх, где конденсируется в теплообменнике коллектора, передает свое тепло теплоносителю внешнего контура, затем стекает вниз, и процесс повторяется.
  2. Внешний теплоноситель из теплообменника солнечного коллектора поступает в накопительный бак, где собранная тепловая энергия передается теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения.
  3. Внешний контур хладагента реализуется путем установки циркуляционного насоса и системы автоматизации, обеспечивающей автоматическую работу системы.
  4. Система автоматизации включает в себя контроллер, датчики и регуляторы, обеспечивающие заданные параметры работы системы (температура, расход ГВС и т.д.).  Производительность системы

Для обеспечения эффективности системы и ее способности выполнять свои задачи даже в зимний период, в системе предусмотрена установка резервных источников энергии. Это может быть дополнительная система отопления с использованием теплоносителя, как на схеме выше, где теплоноситель в дополнительном контуре нагревается с помощью различных видов топлива (газ, биотопливо, электричество). В качестве альтернативы этого можно добиться путем установки электрических нагревательных элементов непосредственно в накопительном баке. Работой резервных источников энергии управляет система автоматизации, подключаясь к работе этих устройств по мере необходимости.

Плюсы и минусы

Как и любое техническое устройство, солнечный коллектор имеет свои преимущества и недостатки, как с точки зрения использования и эксплуатации, так и других параметров и показателей. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы различны, поэтому их следует рассматривать отдельно друг от друга.

Преимущества

Достоинства и недостатки солнечных коллекторов для нагрева воды

Летом солнечные тепловые коллекторы способны полностью обеспечить дом горячей водой. В межсезонье такая альтернативная система отопления способна снизить нагрузку на газовый котел, что позволит уменьшить потребление газа при снижении финансовых затрат.

Коллектор действует как дополнительный источник свободного тепла, что позволяет снизить зависимость от газа. Обеспечение горячей водой в летний период не требует финансовых затрат.

Солнечные коллекторы можно использовать для снабжения дома горячей водой в летний период
Вы можете использовать солнечный коллектор для снабжения дома горячей водой летом

Для установки солнечного теплового коллектора разрешение не требуется. При выборе оборудования следует внимательно ознакомиться со всей доступной информацией и проконсультироваться с опытным дилером. Установка системы должна производиться профессионалом или самостоятельно при наличии необходимых сантехнических навыков и опыта. Средний срок службы системы составляет около 15 лет. В это время можно использовать бесплатное солнечное тепло для собственных нужд.

К недостаткам такой системы относятся большие финансовые затраты, которые вам придется понести при покупке солнечных панелей. Средняя стоимость одного устройства составляет от 500 до 1000 долларов США. Система, состоящая из двух коллекторов и собранная «под ключ», будет стоить от $2 300 до $3 000.

Интенсивность солнечной энергии меняется в разное время года, поэтому солнечные коллекторы нельзя использовать в качестве единственного источника тепла. Для системы потребуется накопительный бак, приобретение которого увеличит стоимость установки солнечной системы нагрева воды.

Конструктивные особенности плоского солнечного коллектора

Наиболее популярным вариантом, согласно многочисленным отзывам, является плоский тип солнечного коллектора, который можно сделать своими руками. Такая система эффективно организует подачу горячей воды в теплое время года. Зимой эффективность работы устройства очень низкая.

Плоский солнечный коллектор. Может быть изготовлен собственными силами, прост в установке и обслуживании
Солнечный коллектор плоского типа. Устройство можно сделать своими руками, его легко установить и обслуживать.

Корпус коллектора имеет плоскую квадратную или прямоугольную форму. Он изготавливается из металла или другого материала с высоким коэффициентом теплопроводности. Внутри корпуса находится пластина катушки, изготовленная из медных трубок малого сечения. Через трубки проходит теплоноситель. Для минимизации теплопотерь внутри корпуса размещается изоляционный материал.

Чтобы предотвратить попадание грязи внутрь корпуса, он закрывается сверху стеклянной или поликарбонатной крышкой, которая может усиливать нагрев. Для поддержания эффективной работы коллектора его необходимо периодически протирать от грязи и пыли.

Солнечный коллектор с плоской пластиной рекомендуется для установки в южных регионах, где он является наиболее экономичным и эффективным вариантом. Он характеризуется способностью к самоочистке, высокой летней эффективностью и низкой стоимостью.

Однако коллекторы с плоскими пластинами характеризуются значительными потерями тепла из-за конструктивных особенностей устройства. Такая система имеет низкую эффективность весной и осенью. Конструкция характеризуется высокой плавучестью, что вызывает риск повреждения во время эксплуатации ее компонентов.

Сравнение характеристик солнечных коллекторов

Наиболее важным параметром солнечного коллектора является его эффективность. Эффективность работы солнечных коллекторов различной конструкции зависит от разницы температур. Коллекторы с плоскими пластинами намного дешевле трубчатых коллекторов.
Кривая производительности солнечного коллектора
Значения КПД зависят от качества конструкции солнечного коллектора. Цель этого графика — показать эффективность различных систем в зависимости от разницы температур.

При выборе солнечного коллектора стоит обратить внимание на ряд параметров, которые указывают на эффективность и производительность устройства.

Существует несколько важных характеристик для солнечных коллекторов:

  • Коэффициент адсорбции — показывает отношение поглощенной энергии к общей энергии;
  • Коэффициент излучения — показывает отношение переданной энергии к поглощенной энергии;
  • Общая площадь и площадь апертуры;
  • КОЭФФИЦИЕНТ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

Площадь апертуры является рабочей поверхностью солнечного коллектора. Плоский пластинчатый коллектор имеет максимальную площадь апертуры. Площадь апертуры равна площади абсорбера.

Как выбрать?

Перед установкой солнечного коллектора важно выбрать правильный тип коллектора, так как от этого будет зависеть его эффективность и коэффициент теплопередачи.

Поэтому при покупке стоит учитывать следующие нюансы:

  • Лучше всего подходят модели с плоскими пластинами, поскольку они считаются наиболее долговечными и имеют положительные отзывы потребителей. Их устройство способно нагревать воду выше 40 С, но если кран выйдет из строя, придется заменить всю адсорбционную систему. Установки вакуумного типа характеризуются быстрым износом труб и очень чувствительны к внешним факторам. Стоит отметить, однако, что ремонт изделия прост, поскольку заменяется только конкретная лампочка. Но зимой такие батареи хорошо сохраняют температуру, в этом их преимущество.


  • Что касается воздушных коллекторов, то они редко выходят из строя и не требуют ремонта. Кроме того, они надежно выдерживают низкие температуры и долговечны в использовании. Единственное, что эти устройства не подходят для отопления больших зданий, так как они плохо обогревают помещения.
  • Важным показателем для выбора является размер труб, от которого зависит эффективность преобразования солнечной энергии. Труба с малым диаметром ограничивает процесс производства энергии. Поэтому лучше всего приобретать коллекторы с несколькими большими трубками шириной до 6 см и длиной до 2 м.


  • Особое внимание следует обратить на емкость аккумуляторов. Системы с малым запасом тепла не могут использоваться при низких температурах. Это особенно относится к моделям с горячим водоснабжением.
  • Установка должна производиться после предварительного планирования. Для этого необходимо знать размеры радиаторов, которые подойдут для крепления на крыше.
  • Коллекторы можно приобретать как вертикально, так и горизонтально. В этом случае вертикальные конструкции будут создавать проблемы с очисткой снега, но их эффективность будет низкой. Чтобы избежать этого, перед установкой следует дать осадкам отсохнуть.


Критерии выбора

При выборе устройства в соответствии с вашими потребностями важно обратить внимание на несколько нюансов:

  • Плоские сорта более прочны, чем другие, но не выгодны при ремонте. Выход из строя приводит к остановке всей адсорбционной системы, что увеличивает расходы. Этот класс может нагревать воду на 20-40 градусов выше температуры окружающей среды.
  • Вакуумные коллекторы чувствительны к внешним воздействиям и быстрее выходят из строя из-за хрупких полых трубок. Между тем, ремонт может заключаться в замене конкретной лампочки. Плоский тип более эффективен зимой, поскольку он шире прогревает охлаждающую жидкость и дольше сохраняет ее температуру.
  • Воздушные типы просты по конструкции и редко требуют ремонта. Они выдерживают очень низкие температуры и служат дольше других. В целом, однако, они уступают в плане отопления.
  • Преобразование солнечной энергии в тепло внутри вакуумного коллектора прямо пропорционально размеру трубок. Короткая труба с малым диаметром уменьшит расчет мощности нагрева. Вакуумные коллекторы оптимальны при наличии нескольких колб длиной до 2 метров и шириной около 6 см. Внутри должна быть U-образная или прямая вставка для эффективного термогенеза.
  • Мощность солнечной тепловой системы измеряется в кВт и является номинальной мощностью. То есть, эта цифра указывает на количество тепла, которое будет выделяться в период, когда яркое солнце находится в зените. Для раннего утра и вечерних часов этот расчет не имеет значения. Ночью энергия, накопленная в течение дня, используется в режиме обслуживания. По этой причине необходимо учитывать эффективность установки, которая будет подключена к коллектору, и проверять возможность длительного хранения тепла. Агрегаты с низкой экономией температуры не подходят для холодного времени года. Этот фактор особенно важен для водотрубных моделей.
  • Перед покупкой коллектора необходимо разработать проект всей системы отопления и монтажа крыши. Во многих случаях дополнительные рамки будут оправданы. Измерения и расчеты лучше всего проводить в присутствии специалиста.
  • Выбор вертикального расположения коллектора избавит от проблем с очисткой снега, но может снизить эффективность. В любом случае необходимо предусмотреть место под установкой для зимних осадков.
  • Наиболее выгодно располагать систему «на юг» или с отклонением не более 30 градусов. Для 12 месяцев в году лучше устанавливать систему под углом, равным широте местности.

Выбор объясняется на видео

Обзор моделей

Солнечный коллектор для бытового отопления
Солнечный вакуумный коллектор с 12 трубками диаметром 5,8 см и длиной 1,8 метра. Эффективность поглощения составляет не менее 92%. Рабочая площадь 1,5 м2. Испытательное давление 1 МПа. Подходит для отопительных сплит-систем. Также возможно последовательное соединение нескольких устройств для повышения эффективности.

Цена — 27 000 рублей.

Солнечный коллектор для отопления дома
Плоский пластинчатый коллектор с активной площадью 2,1 м2. Адсорбция Рэлея превышает 94%. Максимальное рабочее давление — 1 МПа. Диапазон рабочих температур от 33 до 135 градусов Цельсия. Требуется дополнительное приобретение монтажной рамы.

Цена — 28 000 рублей.

Сокол-Эффект-А

Солнечный коллектор для отопления дома
Бюджетный солнечный коллектор плоскопластинчатого типа. Российское производство. Он предназначен для круглогодичного использования. Поглощающая панель — 2,06 кв. м. Профиль из алюминия. Лучше всего работает с обогревом на водной основе или на основе антифриза. Поглощает до 95% света. Теплопотери менее 5%. Средняя производительность — 125 литров воды (от 15 градусов) до 50 градусов.

Цена — 17 000 рублей.

HH-SCH-12

Вакуумный коллектор солнечного класса с 12 трубками диаметром 5,8 см и длиной 1,8 м. Эффективность поглощения составляет не менее 92%. Рабочая площадь 1,5 м2. Испытательное давление 1 МПа. Подходит для отопительных сплит-систем. Позволяет соединить несколько устройств последовательно для повышения эффективности.

FPC-2200

Плоскостной коллектор с активной площадью поверхности 2,1 м2. Адсорбция на связях превышает 94%. Максимальное рабочее давление составляет 1 МПа. Диапазон рабочих температур от 33 до 135 градусов Цельсия. Требуется дополнительное приобретение монтажной рамы.

Цена — 28 000 рублей.

SOLARVENTI SV3

Воздушный коллектор. Обогревает помещения без подключения к электросети, устраняет сквозняки, улучшает качество воздуха в домах. Подходит для складов, гаражей, жилых и технических помещений площадью до 25 м2.

Полный воздухообмен в течение 2 часов. Эффективность охлаждения 57%, годовой КПД 200 кВт/ч. Диапазон нагрева — 15 градусов. Толщина панели — 10 мм. Вес не более 6 кг позволяет устанавливать его вертикально, даже на стену.

Размеры — 53x70x5,5 см.

Цена — 39 тысяч рублей.

Azuro Shelter 1,2х1х0,9 м (1,84 м2)

Солнечный коллектор для отопления дома

Солнечный коллектор для бытового отопления

Azuro Spiral 1,2х0,8х0,4

Солнечный коллектор для отопления

Ecosystem Solar Panel SP 08 200 CSL

Солнечный коллектор для отопления

Intex артикул 28685

Солнечный коллектор для отопления
Солнечный коллектор для отопления

Технические показатели

  • Объем обогревателя — 4,5 куб. м;
  • Ширина и длина — 120 см;
  • Может использоваться с насосом производительностью до 9 463 литров в час.

Описание

Солнечный коллектор предназначен для нагрева воды в плавательном бассейне. Для его использования не требуется специальных знаний: периферия должна быть подключена к системе фильтрации с помощью шлангов.

Особенностью устройства является то, что оно не потребляет энергию, но идеально подходит для нагрева воды в бассейне объемом до 30 000 литров. Недорогой солнечный коллектор, в зависимости от погоды, может нагревать воду на 5 градусов, тем самым продлевая купальный сезон.

Комплект солнечных коллекторов Galmet Premium 2хKSG 21

Он состоит из двух плоских солнечных систем, монтажных кронштейнов, расширительного бака емкостью 24 литра и водонагревателя. Теплоносителем является жидкость. Подходит для скатных крыш, покрытых черепицей или рубероидом.

Хороший вариант по цене для загородных домов, небольших домов в сельской местности. Призматическое антибликовое стекло. Коэффициент абсорбции — от 95%. Площадь одного листа — 2,1 м² Максимальная мощность — 1,5 кВт.

Работает круглый год.

Цена комплекса — 117 тысяч рублей.

Варианты создания воздушного солнечного коллектора своими руками

Изготовление традиционного воздушного солнечного коллектора для отопления дома своими руками начинается с создания каркаса из деревянных брусьев. Задние и торцевые стены должны быть изолированы минеральной ватой. Корпус крепится к стене. Все щели должны быть заделаны монтажной пеной. По бокам сделаны отверстия для входа и выхода воздуха. Теплоизоляционный материал оборачивается вокруг внешних элементов.

Абсорбер представляет собой перфорированный лист из алюминия, который характеризуется высокой теплопроводностью и низкой стоимостью. Он покрыт черной краской для усиления селективных свойств. Сверху укладывается лист стекла или поликарбоната.

Самодельный воздушный солнечный коллектор из гофрированной трубки
Самостоятельное изготовление солнечного коллектора из гофрированной трубы

Абсорбер может быть изготовлен из прямоугольных водопроводных труб, которые устанавливаются на лист алюминия и крепятся к нему с помощью монтажной ленты и саморезов. Задняя стенка деревянного корпуса изолирована минеральной ватой, а боковые стенки — полистиролом. Трубы окрашены в черный цвет и покрыты листом закаленного стекла или поликарбоната.

Еще более простая конструкция изготавливается из профилированного металлического листа. Каркас изготовлен из деревянных досок. В нижней части сделано выходное отверстие. Поверх древесины укладывается профилированный лист с множеством отверстий по всей поверхности изделия для обеспечения притока воздуха.

Хорошее решение — построить на окне воздушный коллектор. Это достаточно эффективный вариант, который позволяет хорошо обогреть помещение. Рама изготовлена из алюминиевых рамок и крепится к окну в качестве москитной сетки. Задняя стенка выполнена из алюминиевого листа с отверстиями в нижней части (для всасывания охлаждающего воздуха) и в верхней части (для отвода теплого воздуха). Роль абсорбера может также выполнять черная фольга, покрытая защитной ПВХ-пленкой.

Абсорбер, самая важная часть системы

Часть солнечного коллектора, которая принимает, накапливает и передает тепло теплоносителю, называется абсорбером. Именно от этого компонента зависит эффективность всей системы.

Этот элемент изготавливается из меди, алюминия или стекла с последующим покрытием. Эффективность поглотителя в большей степени зависит от покрытия, чем от материала, из которого он изготовлен. На рисунке ниже показано, какие покрытия существуют и насколько эффективно они могут поглощать тепло.

В описании системы указывается максимально возможное поглощение солнечной энергии, достигающей абсорбера. «α» — это максимально возможный процент поглощения. «ε» — процент отраженного тепла.

По типу строения


Абсорберы также различаются по типу конструкции, в настоящее время существует только два типа:

Перьевые поглотители — расположены следующим образом. Пластины соединяют трубки с теплоносителем. Сами трубки могут быть соединены несколькими способами, образуя систему. Это простой тип абсорбера, который можно изготовить своими руками.

Цилиндрические — в этом случае покрытие наносится на стеклянную поверхность колбы и используется в вакуумных коллекторах. В этом устройстве тепло концентрируется более точно в центре трубы, где расположен теплоотдатчик, или стержень. Эта система работает с большей эффективностью, чем система ручек.

Как сделать расчёты коллектора

Солнечный воздушный коллектор на фасаде здания
Расчет производится следующим образом:

  • каждый м² площади коллектора дает 1,5 кВт/ч тепловой энергии при условии солнечной погоды;
  • Для полного обогрева помещения требуется 1 кВт/ч тепловой энергии на 10 м².

Примерный расчет эффективности показывает, что для обогрева квартиры площадью 100 м² необходимо установить коллекторы с общей площадью поверхности 7-8 м².

Для обеспечения максимальной эффективности необходимо определить сторону дома с наибольшим УФ-излучением. Практика показывает, что лучшим местом для установки является скат крыши или южная стена здания.

Расчет

Солнечная энергия является идеальным источником для отопления зданий. Для того чтобы максимально преобразовать его в тепло, необходимо тщательно рассчитать потребление ресурсов и эффективность установки с учетом типа установки и ее местоположения. Прежде всего, необходимо знать, сколько энергии достигает поверхности панели. Известно, что на 1 м2 площади поверхности падает примерно 1 367 Вт солнечной энергии, но целых 500 Вт энергии теряется при прохождении через слои атмосферы. Поэтому для средних расчетов используется эталонное значение 800 Вт.


Солнечный коллектор — это рабочее место, основание которого защищено антибликовым покрытием и стеклом. Благодаря тому, что основание покрыто черной краской, происходит 100% поглощение энергии. Поскольку батареи содержат теплоизоляцию, можно определить коэффициент потери тепла. Этот показатель различен для каждого материала, но изоляция коллекторов часто изготавливается из минеральной ваты, поэтому для простых расчетов используется значение 0,045. Если предположить, что разница температур между внешним и внутренним слоями изоляции не превышает 50 C, то потери энергии составят: 0,045: 0,1 × 50 = 22,5 W.


Для труб потери будут аналогичными, поэтому общая мощность составит 45 Вт. Таким образом, для нагрева 1 литра воды на 1 C требуется 1,16 Вт энергии. Определив эти значения, легко узнать объем жидкости, который может быть нагрет смесителем с рабочей площадью 1 м2 за один час: 800: 1,16 = 689,65. Для улучшения теплообмена лучше всего расположить оборудование в южном направлении.

Рабочая площадь батареи также является важным расчетом. Для этого разделите количество необходимой энергии на 800 Вт, чтобы получить расчетное значение. Важно отметить, однако, что эта цифра соответствует площади объекта, рассчитанной на обслуживание одного человека. Поэтому, если в доме проживает семья из двух, трех или более человек, стоимость должна увеличиться.


Требования к материалам для изготовления самодельного солнечного коллектора

Для изготовления каркаса солнечного коллектора отопления своими руками используется фанера, деревянный брус, OSB или другие подобные варианты. В качестве альтернативы можно использовать алюминиевый или стальной профиль со вставками из аналогичных материалов, что придаст конструкции прочность и надежность. Однако такое ограждение потребует значительных затрат.

Материалы должны соответствовать требованиям, предъявляемым к конструкциям, находящимся снаружи. Поскольку средний срок службы солнечного коллектора составляет 20-30 лет, важно, чтобы материалы обладали высокими эксплуатационными характеристиками, которые останутся неизменными на протяжении всего срока службы системы.

Древесина для облицовки должна быть обработана полимерными составами на водной основе и покрыта эмульсиями краски. Стальной профиль должен быть надежно защищен от коррозии.

Для строительства солнечного коллектора своими руками подойдут самые простые материалы
Для изготовления солнечного коллектора своими руками подойдут самые простые материалы

Абсорбер солнечного коллектора может быть изготовлен из легкодоступных материалов. Змеевик может быть изготовлен из жесткой трубы ПВХ с фитингами, гибкой трубы ПНД, гнутой медной или металлической трубы. Для абсорбера подходит теплообменник от старого холодильника. Этот элемент также может быть изготовлен из алюминиевых банок или пластиковых бутылок. Основным критерием выбора является теплопроводность материала.

Корпус должен быть изолирован со всех сторон для предотвращения потери тепла. Для этих целей в основном используется минеральная вата или пенопласт. Фольгированный вариант изоляции зарекомендовал себя с лучшей стороны, поскольку он не только обеспечивает теплоизоляцию, но и гарантирует отражение солнечных лучей от поверхности.

Теплообменник покрыт защитной поверхностью, которая может быть выполнена из закаленного стекла или монолитного поликарбоната. Материал должен быть гофрированным, а не гладким.

Материалы для изготовления коллектора

Для создания модулей для отопления жилого или коммерческого здания потребуется несколько компонентов:

  • Внешний блок — собран из фанеры, ДСП и деревянных дисков. По внешнему виду он напоминает обычную коробку.
  • Дно — из гофрированного металлического листа. Лист покрыт специальной черной краской с высоким коэффициентом поглощения света. Поглощающая поверхность может быть изготовлена из разрезанных алюминиевых банок. Дно выложено изоляционным материалом, чтобы избежать потери тепла.
  • Ребра радиатора — используются для лучшего сбора тепла. Используются тонкие листы алюминия или меди. Вы можете установить готовый радиатор из старого холодильника.
  • Крышка коллектора — изготовлена из сотового поликарбоната, который хорошо пропускает свет, сохраняя тепло внутри коллектора. Для экономии средств в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. В этом случае тепловая эффективность будет ниже, чем у коллекторов, покрытых поликарбонатом.
  • Теплоизоляция корпуса — каркас облицован по периметру пенополистиролом.

Чертеж солнечного коллектора для нагрева воздуха

Для нагнетания воздуха в обогреваемые помещения устанавливаются от двух до четырех вентиляторов. Также могут подойти кулеры, снятые со старого компьютера.

Подробное видео установки

Пошаговая инструкция изготовления воздушного коллектора

Изготовление воздушного солнечного коллектора из алюминиевых банок:

Коллектор алюминиевых банок 1
Коллектор алюминиевых банок 2
Коллектор алюминиевых банок 3
Коллектор алюминиевых банок 4
Алюминиевый коллектор 5
Алюминиевый коллектор 6
Алюминиевый коллектор 7
Коллектор алюминиевых банок 8
Коллектор для алюминиевых банок 9
Сборщик алюминиевых банок 10
Алюминиевый коллектор 11
Алюминиевый коллектор 12
12 Коллектор для алюминиевых банок
13 Коллектор алюминиевых банок
Коллектор для алюминиевых банок 15

Коллектор для алюминиевых банок 16

Воздушный коллектор с квадратной трубой 1
Воздушный коллектор с квадратной трубой 2
Воздушный коллектор с квадратной трубой 3
Квадратный воздушный коллектор 4
Квадратный воздушный коллектор 5
Квадратный воздухосборник 6
Квадратный воздухосборник 7
Квадратный воздухосборник 8
Квадратный воздухосборник 9
Квадратный воздухосборник 10
Квадратный воздухосборник 11

Квадратный воздухосборник 12

Монтаж батареи

Трубы свариваются между собой. В соответствии с размерами собирается короб, дно которого тщательно изолируется и покрывается слоем оцинкованной стали. На него укладывают трубы, тщательно фиксируя их хомутами или металлическими полосами. Все внутренние компоненты — стенки, дно, трубы — окрашены в черный цвет. Затем укладывается прозрачный лист поликарбоната или стекла и тщательно герметизируется, чтобы предотвратить попадание наружного воздуха в корпус. Внешние части (кроме стекла) окрашены в белый цвет.

В дополнение к коллектору необходим удерживающий бак, устанавливаемый над коллектором, но не выше 1 м, и предкамера, которая действует как расширительный бак, а также создает положительное давление в системе. Объем водосточной трубы не превышает 40 л, и она устанавливается над резервуаром, но не выше 0,8-1 м.

Все компоненты собраны вместе. Соединения выполняются сваркой или с помощью подходящих фитингов с собственными методами монтажа. Необходимо расположить коллектор так, чтобы он находился под прямым углом к солнцу в период максимальной солнечной активности.

Важно: Положение коллектора необходимо регулировать в течение года, поэтому это должно быть возможно.

Усиливаем эффект с помощью пластиковых бутылок

Если поверх полудюймовых труб поместить прозрачные пластиковые бутылки, эффективность обогрева значительно возрастет. Вам нужно найти нужное количество бутылок, просверлить донышки, снять крышки и по очереди надеть их на трубки. Они будут действовать как термосы, создавая дополнительную отсечку от внешнего пространства и обеспечивая эффект малообъемного нагрева. В качестве альтернативы используйте не стальную, а пластиковую ирригационную трубку и помните, что она должна быть черного цвета. Этот способ позволит обойтись без сварки, а вода, циркулирующая по шлангу, успеет хорошо прогреться и достичь достаточно высокой температуры.

Нюансы устройства теплоизоляции

Для предотвращения потери тепла на дно коробки укладывается изоляционный материал. Это может быть полистирол или минеральная вата. Современная промышленность выпускает достаточно широкий ассортимент изоляционных материалов.

Для изоляции коробки можно использовать варианты изоляции из фольги. Таким образом, можно обеспечить теплоизоляцию и отражение солнечных лучей от поверхности фольги.

Если в качестве изоляционного материала используются панели из жесткого пластика или полистирола, в них можно вырезать пазы для укладки змеевика или системы труб. Как правило, коллекторный абсорбер укладывается поверх теплоизоляции и прочно крепится к нижней части корпуса в зависимости от материала, используемого для изготовления корпуса.
Принципиальная схема солнечного коллектора своими руками
Теплоизоляция служит для снижения потерь тепловой энергии через нижнюю часть корпуса. Непрактично делать устройство в металлическом корпусе без теплоизоляции (+).

Теплоприемник солнечного коллектора

Это поглощающий элемент. Он состоит из системы трубок, в которых нагревается теплоноситель, и элементов, обычно изготовленных из листовой меди. Медные трубки считаются лучшим материалом для теплоотвода.

Умельцы придумали более дешевый вариант — спиральный теплообменник из полипропиленовых труб.
Поглотитель солнечного коллектора

Интересным бюджетным решением является солнечный абсорбер из гибкой пластиковой трубки. Для соединения с входными и выходными устройствами используются подходящие фитинги. Выбор подручных средств, из которых можно изготовить теплообменник солнечного коллектора, достаточно широк. Это может быть теплообменник старого холодильника, полиэтиленовые водопроводные трубы, стальные пластинчатые нагреватели и т.д.

Важным критерием эффективности является теплопроводность материала теплообменника.

Для самодельных теплообменников лучшим выбором является медь. Его коэффициент теплопроводности составляет 394 Вт/м². Алюминий имеет значение между 202 и 236 Вт/м².
Солнечный коллектор с медными трубами
Медные трубки считаются лучшим вариантом для создания радиатора с точки зрения тепловой эффективности и долговечности.

Однако большая разница в теплопроводности между медными и полипропиленовыми трубами не означает, что теплообменник с медными трубами будет производить в сотни раз больше горячей воды.

При равных условиях эффективность теплообменника с медными трубами будет на 20 процентов выше, чем у металлопластиковых вариантов. Таким образом, теплообменники из полимерных труб имеют право на жизнь. Кроме того, такие варианты значительно дешевле.

Независимо от материала трубы, все соединения, будь то сварные или резьбовые, должны быть герметичными. Трубы могут укладываться параллельно друг другу или в спираль.

Расположение змеевика уменьшает количество соединений — это снижает риск утечек и обеспечивает более равномерный поток теплоносителя.

Верхняя часть коробки, в которой находится теплообменник, закрыта стеклом. В качестве альтернативы можно использовать современные материалы, такие как акрил или монолитный поликарбонат. Прозрачный материал может быть не гладким, а гофрированным или матовым.
Чем оградить плоский солнечный коллектор
В классическом варианте коллекторная коробка закрыта закаленным стеклом, оргстеклом, поликарбонатом или аналогичным материалом. Народные художники научились использовать полиэтилен вместо стекла.

Эта обработка уменьшает отражательную способность материала. Кроме того, материал должен выдерживать значительные механические нагрузки.

В промышленных образцах таких солнечных систем используется специальное солнечное стекло. Это стекло характеризуется низким содержанием железа, что обеспечивает меньшую потерю тепла.

Накопительный бак или аванкамера

Можно использовать любой бак для хранения солнечной энергии емкостью от 20 до 40 литров. С этой задачей может справиться серия небольших резервуаров, соединенных трубами в непрерывный цикл. Рекомендуется изолировать накопительный бак, так как вода, нагретая солнцем, в баке без изоляции быстро потеряет свою тепловую энергию.

В принципе, теплоноситель в солнечной тепловой системе должен циркулировать без хранения, так как тепловая энергия, извлеченная из него, должна быть израсходована в период сбора. Скорее, накопительный бак служит распределителем нагретой воды и предварительной камерой, поддерживающей стабильное давление в системе.
Принципиальная схема солнечной тепловой системы с бойлером
В солнечных тепловых системах бак выступает в качестве распределителя воды и сосуда под давлением.

Монтаж солнечного коллектора

Лучшее место для установки системы — солнечная сторона дома. Коллектор устанавливается на фундаментной плите, желательно как можно ближе к стенам дома. Накопительный бак размещается внутри, за стеной, а соединительные трубы прокладываются через отверстия в стене. Сложность заключается в необходимости обеспечить правильные перепады высот и расстояния между узлами системы, чтобы избежать потерь тепловой энергии из-за движения потока. Если все значения могут быть достигнуты, система будет наиболее эффективной. Вода в накопительном баке не будет остывать так быстро, как снаружи, и его также можно теплоизолировать. Вам потребуется меньше труб внутри дома, и потери тепла будут сведены к минимуму.

Меньшим вариантом будет установка накопительного бака снаружи. Это приведет к быстрому снижению температуры воды, что снизит эффективность системы. Это будет лишь временным решением, которое можно использовать до завершения монтажа внутри дома.

Минимизация потерь

Солнечный коллектор
Чтобы уменьшить конвекцию внутри шкафа, существует несколько методов, среди которых нагнетание теплого воздуха в помещение. Такие солнечные батареи называются вакуумными.

Недостатком является то, что их необходимо эвакуировать каждые 1-3 года.

Способы подключения к системе отопления

Поскольку солнечное энергетическое оборудование не может обеспечить стабильное, круглосуточное энергоснабжение, необходима система, стабильно реагирующая на эти дефициты.

Для среднестатистического россиянина солнечные системы отопления не могут гарантировать стабильное энергоснабжение и поэтому используются как дополнительная система. Интеграция в существующую систему отопления и горячего водоснабжения отличается для солнечного теплового и солнечного термоколлектора.

Схема с водяным коллектором

В зависимости от назначения теплового коллектора используются различные системы подключения. Вариантов может быть несколько:

  1. Летний вариант для горячей воды
  2. Зимний вариант для отопления и горячего водоснабжения

Летний вариант самый простой и может даже обойтись без циркуляционного насоса, используя естественную циркуляцию воды.

Вода нагревается в солнечном коллекторе и под действием теплового расширения поступает в накопительный бак или бойлер. Это происходит благодаря естественной циркуляции, при которой холодная вода забирается из накопительного бака вместо горячей.
Схема подключения солнечного коллектора
Зимой при температуре ниже нуля прямой нагрев воды невозможен. Специальный антифриз циркулирует в замкнутом контуре, обеспечивая теплообмен от коллектора к теплообменнику в баке.

Как и любая система, основанная на естественной циркуляции, она работает не очень эффективно, требуя соблюдения необходимых градиентов. Кроме того, накопительный бак должен быть выше, чем солнечный коллектор. Чтобы вода оставалась горячей как можно дольше, бак следует тщательно изолировать.

Если вы действительно хотите, чтобы солнечный коллектор был максимально эффективным, проводка усложняется.
Солнечное отопление с коллектором
Чтобы коллектор не превращался ночью в охладитель, необходимо принудительно остановить циркуляцию воды.

В системе солнечных коллекторов циркулирует незамерзающая среда. Принудительная циркуляция обеспечивается насосом, управляемым контроллером.

Контроллер управляет циркуляционным насосом на основе данных по меньшей мере двух датчиков температуры. Первый датчик измеряет температуру в накопительном баке, второй датчик измеряет температуру на трубе, подающей горячую воду в солнечную тепловую систему.

Как только температура в баке превысит температуру теплоносителя, контроллер отключает циркуляционный насос в коллекторе, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе. Как только температура в баке опускается ниже заданной, включается отопительный котел.

Вакуумные трубчатые системы стали новым словом и эффективной альтернативой теплоносителю солнечного коллектора, с принципом работы и устройством которого мы предлагаем ознакомиться.

Схема с солнечной батареей

Было бы заманчиво использовать аналогичную схему подключения солнечной панели к электросети, реализованную для солнечного коллектора, накапливая полученную за день энергию. К сожалению, изготовить комплект батарей достаточной емкости для частной бытовой электроустановки очень дорого. Поэтому схема подключения выглядит следующим образом.
Схема солнечного отопления с солнечным коллектором
Если электрический ток от солнечных панелей уменьшается, АВР (автоматическое резервное переключение) обеспечивает подключение потребителей к общественной сети.

Заряд передается от солнечных панелей к контроллеру заряда, который выполняет несколько функций: непрерывно заряжает батареи и стабилизирует напряжение. Затем электрический ток подается на инвертор, который преобразует постоянный ток 12 или 24 В в однофазный переменный ток 220 В.

К сожалению, наши электросети не предназначены для приема электроэнергии, они могут работать только в одном направлении — от источника к потребителю. По этой причине вы не сможете продавать добытую электроэнергию или, по крайней мере, заставить счетчик крутиться в обратном направлении.

Использование солнечных тепловых панелей выгодно тем, что они обеспечивают более универсальную форму энергии, но они не могут сравниться по эффективности с солнечными батареями. Однако последние не обладают способностью накапливать энергию, в отличие от фотоэлектрических панелей.

Дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией

Его использование не требует никакого ухода или обслуживания, кроме периодической очистки от грязи и снега зимой (если он не оттает). Однако с этим связаны некоторые расходы:

  • Ремонт, все, что можно заменить по гарантии, производитель без проблем заменит, важно покупать у официального дилера и иметь гарантийные документы.
  • Электричество для насоса и контроллера используется очень мало. Для первого можно поставить всего 1 солнечную панель мощностью 300 Вт, и этого будет достаточно (даже без аккумуляторной системы можно обойтись).
  • Промывку змеевиков необходимо проводить раз в 5-7 лет. Все зависит от качества воды (если она используется в качестве теплоносителя).

Советы по эксплуатации

  1. Работа системы солнечного отопления зависит от конструкции коллекторов, их количества и других характеристик.
  2. Главная задача владельца — содержать его в чистоте, своевременно удаляя пыль и другие загрязнения. Это помогает обеспечить максимальный сбор тепловой энергии, повышая эффективность всей системы в целом.
  3. Все соединительные трубы и цилиндр должны быть надлежащим образом изолированы для предотвращения потери тепла.
  4. Рекомендуется всегда иметь в запасе одну или две панели, чтобы в случае механической поломки можно было быстро произвести замену. Следуя этим простым советам, вы повысите эффективность работы системы и сохраните комфорт и уют в вашем доме.
Поделиться:
Нет комментариев
×
Рекомендуем посмотреть
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности
Adblock
detector