Нагрев воды солнечной энергией: Система нагрева воды с помощью солнечных коллекторов

Солнечная энергия для горячего водоснабжения. Теория

Исторически Советские, а позже и Российские граждане были вынуждены закаляться «как сталь» отчасти в связи с хроническим отсутствием горячей воды, даже в больших городах. Тем не менее, на дворе 21 век и обеспечить себя горячим водоснабжением довольно просто, не прибегая к помощи водоканала и энергетических компаний. Солнечная энергия, которой вполне достаточно на поверхности земли, может эффективно использоваться для нагрева воды, необходимой для бытовых нужд.

Солнечные батареи или коллектора

Существует два основных мнения о том, каким образом получать горячую воду в автономном здании. Первое мнение гласит о том, что для нагрева воды можно использовать солнечные батареи. Разумное зерно в таком подходе, безусловно, есть, ведь любой автономный дом уже оборудован солнечной электростанцией и ничего не мешает заложить мощность солнечного массива с учетом электрического бойлера, к тому же цена на солнечные фотоэлектрические модули стремительно снижается в последние годы. Несмотря на очевидные преимущества, данный метод годится, если потребность в горячей воде не велика (50-100литров/сутки), так как КПД солнечных батарей не велик (13-20%), к тому же существуют потери энергии в самой солнечной электростанции.

Для нагрева большого количества воды (150литров/сутки и более) целесообразно использовать устройства для прямого нагрева жидкости от солнечного излучения — солнечные коллектора, КПД которых достигает 90%. Существуют два основных типа солнечных водонагревателей:

• плоские солнечные коллекторы;
• коллекторы с вакуумными трубками.

В плоских коллекторах теплоизоляция жидкости от окружающей среды осуществляется за счет селективных покрытий стекла и теплоизоляционных материалов. В вакуумных солнечных коллекторах нагрев происходит в вакуумных трубках, служащих идеальным теплоизолятором. В настоящее время устройства обоих типов близки по характеристикам и по стоимости.

Приведем данные для солнечного коллектора площадью 2м2, установленного в Ленинградской области:

Варианты применения солнечных коллекторов в системах ГВС

Приведем различные теплотехнические схемы систем ГВС с применением солнечных коллекторов.

Одноконтурная схема с естественной циркуляцией. Холодная вода поступает в нижнюю часть бойлера. Горячая вода забирается из верхней точки бойлера. Солнечный коллектор подключается между нижней и средней точкой бойлера. Циркуляция возникает за счет разности плотностей нагретой и холодной воды. Данная схема применима только в летний период.

Рис.1 Одноконтурная схема с естественной циркуляцией.

В двухконтурной системе с естественной циркуляцией уже можно использовать в качестве теплоносителя антифриз и эксплуатировать систему круглый год. Принцип работы тот же, что и в предыдущей схеме за исключением того, что используется бойлер с косвенным нагревом.

Рис.2 Двухконтурная схема с естественной циркуляцией.

Как наиболее эффективная чаще всего применяется двухконтурная схема с принудительной циркуляцией, когда теплоноситель перекачивается циркуляционным насосом. Такая схема не накладывает ограничений на размещение оборудования и позволяет снизить диаметр трубопроводов. Однако для нормальной работы системы требуется блок автоматики с двумя термодатчиками (температура в бойлере и температура в солнечном коллекторе). Задача автоматики – управлять насосом с целью предотвращения перегрева бойлера и сброса тепла в окружающую среду через солнечный коллектор.

Рис.3 Двухконтурная схема с принудительной циркуляцией.

Устройство солнечной батареи..

Альтернативные источники энергии..

Как расcчитать солнечную электростанцию..

Солнечный коллектор своими руками – нагрев воды солнцем

Солнечный коллектор позволяет использовать дармовую энергию солнца для отопления или подогрева воды на бытовые нужды, причем и в межсезонье и зимой. Дает значительную экономию, так как хорошие модели вырабатывают приличное количество тепла.

Но хороший заводской солнечный коллектор стоит столько, что всегда возникает вопрос, — окупится ли он вообще или дешевле нагреть воду газом?

Насколько выгодны солнечные коллектора

Окупаемость таких устройств зависит от широты использования. В южных районах, где много солнца, они выгодны. Но на уровне 52 параллели у нас они уже не окупаются, если используются для отопления (зимой солнца мало), но окупаются и севернее, если используются для ГВС в межсезонье и летом.

В Европе, например, где газ дороговат, а техника дешевая, коллектора однозначно выгодны для отопления, даже в северных районах.

• У нас точно выгодными оказываются наиболее дешевые летние солнечные коллектора, которые можно изготовить буквально из подручных материалов, или которые сделаны «полукустарно» на местных производствах.

Они используются для подогрева воды в бассейне, летнего душа, ГВС в доме и отопления домов в межсезонье. В зимних условиях дешевые (самодельные) коллектора не могут соперничать по КПД с заводскими, становятся скорее охладителями, поэтому не используются.

Как обычно устроен солнечный коллектор

• Плоский коллектор с трубкой. Представляет собой лист металла темной расцветки (поглощающий лучевую энергию) с прикрепленной к нему медной трубкой, по которой движется теплоноситель. Помещен в короб с теплоизоляцией толщиной от 50 мм. Со стороны солнца закрыт стеклопакетом.

Такой заводской коллектор дает в летний день до 600Вт с метра квадратного своей площади – весьма мощный нагрев. В межсезонье в полдень – до 300 Вт.

• Трубчатые конструкции солнечных коллекторов здесь подробно рассматриваться не будут, так как их нельзя повторить в домашних условиях. Они представляют собой различные трубки из стекла, в том числе с обратным отражением солнечной энергии, с легко испаряющимися жидкостями, вакуумные… Это наиболее дорогие конструкции, которые можно заказать в организациях, после чего преступить к практическому изучению вопроса, на тему как их эксплуатировать, чтобы окупить в видимой перспективе….

Но КПД их больше, а самое главное зимой они вырабатывают тепло начиная с мощности солнечного излучения 20 Вт/м кв., в то время как заводские плоские – 100Вт/м кв., если меньше – они просто не греют воду, а самодельные….

Как используется тепло от солнечного коллектора

Солнечный коллектор вырабатывает больше энергии тогда, когда она меньше всего нужна – в самый жаркий полдень. Летом энергии на порядок больше, чем зимой. В межсезонье ее также маловато… Тепловая энергия от солнечного коллектора в первую очередь идет на подогрев воды для бытовых нужд, на нагрев летнего бассейна или душа, а также на отопление здания.

• Чтобы ее использовать для ГВС, теплоноситель от коллектора должен поступать в спираль бойлера-теплообменника. Такие косвенные бойлеры с несколькими спиралями нагрева можно приобрести заранее.
• Чтобы использовать тепловую энергию от коллектора для отопления, ее нужно накапливать в буферной емкости.
• Летний нагрев бытовой воды может быть прямым – вода из бассейна и душа может прокачиваться через солнечный коллектор напрямую.

Как изготавливается солнечный коллектор своими руками

• Типичная самодельная конструкция солнечного коллектора – просто спираль черной трубы ПНД, прикрепленной хомутами к какому-либо металлу. Или даже без металла. Общая площадь 2 – 6 м кв. позволяющая развить 1 кВт и более мощности в солнечный полдень. Такие коллектора с утеплением 50 мм экструдированным пенополистиролом, закрываются со стороны солнца светостабилизированной полиэтиленовой пленкой, используются для нагрева воды Устанавливаются под солнце на открытой площадке.

• Более основательная конструкция – черный металлический лист с пришитым к нему скобами медным змеевиком из мягкой меди диаметром 10 мм. Площадь коллектора обычно до 10 м кв. Не нужно ее слишком увеличивать, так как при этом КПД будет падать. Утепляются с тыла, закрываются обязательно стеклом или стеклопакетом.

Типичных конструкций не существует, и расчет ожидаемой отдачи всегда не верен. Но по результатам собственных экспериментов можно создать своими руками коллектор на солнечной энергии, который окажется даже на удивление работоспособным. Ведь энергии солнца на самом деле весьма немало…

Как подключить солнечный коллектор к баку (душу) самотечно

Слабым местом для летних солнечных коллекторов остается необходимость использования насоса. Это резко удорожает конструкцию или делает ее вовсе не приемлемой.

Но можно сделать нагревающийся бак, соединенный с солнечным коллектором так, чтобы жидкость двигалась самотечно. Принцип самотека сохраняется – нагреватель расположен ниже, чем накопитель (радиатор).

По данной схеме, при применении труб от ¾ дюйма вода должна двигаться самотечно. Из данного бака нагретую воду можно слить и в бассейн.

Как подключить коллектор к ГВС

Лучшая денежная выгода получается от изготовления и эксплуатации коллектора из алюминиевых или медных трубок на металле под стеклом, с подключением его к системе ГВС.

Поскольку коллектор и спираль в бойлере представляют собой малогабаритную нагреваемую систему, она должна снабжаться расширительным баком, предохранительным клапаном. Циркуляция осуществляется с помощь маломощного насоса. Хороший коллектор обеспечит дом горячей водой и в межсезонье….

Солнечные системы — Vaillant

Солнечные коллекторы

Различают два типа солнечных тепловых (генерирующих тепло) коллекторов, которые используются в солнечных тепловых системах: плоский коллектор и вакуумный трубчатый коллектор.

Плоские коллекторы — Энергия на поверхности

Главным элементом плоского коллектора является поглощающая поверхность, которая ориентирована на солнце. Покрытие поглощающей поверхности сконструировано таким образом, что оно способно поглощать максимум излучения и отражает лишь небольшую часть энергии. Поглощенная энергия передается на теплоноситель, который циркулирует в трубках под поверхностью поглотителя.

С технической точки зрения плоские коллекторы отличаются от вакуумных трубчатых коллекторов, главным образом, изоляцией поглотителя. В плоском коллекторе используется традиционный изолирующий материал, такой как минеральная вата или полиуретановая пена.

Преимущества плоского коллекторов:

• Более низкая закупочная стоимость
• Низкие затраты на обслуживание и ремонт
• Идеально подходят для низкотемпературных систем для обеспечения горячей водой или поверхностного отопления

Для того чтобы предложить высококачественные коллекторы, эффективные в каждой системе и комбинации систем за выгодную цену, Vaillant разработала плоские коллекторы. Благодаря инновационным технологиям они достигают самую высокую эффективность с оптимальной выработкой солнечной энергии при существенном снижении стоимости.

Вакуумные трубчатые коллекторы — самая высокая выработка солнечной энергии от трубчатых коллекторов

Функциональный принцип вакуумных трубчатых коллекторов такой же самый, что и для плоских коллекторов. Они также поглощают солнечное излучение с помощью поглотителей и затем передают солнечную энергию в форме тепловой энергии на теплоноситель.

Однако в отличие от пластинчатых коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы используют хороших изолирующие свойства вакуума. Именно поэтому они и называются вакуумными трубчатыми коллекторами. Благодаря вакууму в стеклянной трубке тепловые потери почти полностью отсутствуют. Кроме того, под каждой отдельной трубкой устанавливается отражатель, который фокусирует солнечный свет на поглощающую трубку. В целом, вакуумные трубчатые коллекторы более эффективны, чем плоские коллекторы.

Преимущества вакуумных трубчатых коллекторов:

• Более высокая эффективность, лучшая производительность даже при меньшем количестве солнечного света и при рассеянном свете.
• Может также использоваться на участке крыши, не ориентированном строго на юг.
• Производит более высокую температуру и может быть интегрированным с высокотемпературными нагревательными системами.

Вакуумный трубчатый коллектор фирмы Vaillant auroTHERM exclusiv является выбором для тех, кто стремится к оптимальному использованию солнечной энергии. Конструкция вакуумного трубчатого коллектора позволяет достичь максимальной производительности даже отклонениии солнечных лучей и рассеянном солнечном свете, постоянно высокая выработка солнечной энергии, и, в целом, максимально возможное получение энергии.

Узнайте больше о солнечных коллекторах от Vaillant

Подогрев воды в бассейне с помощью солнечного нагревателя

   Для поддержания комфортной температуры воды в бассейне рекомендуется использовать солнечные коллекторы. Это выгодная альтернатива электронагревателям.
Солнечный коллектор — это устройство, с помощью которого бесплатная солнечная энергия преобразуется в тепловую энергию.

Почему солнечная система для нагрева воды в бассейне с каждым годом становится все более востребованной?

• 1. Преимуществом вышеуказанного оборудования является большая экономия денежных средств, так как солярные коллекторы преображают совершенно бесплатную солнечную энергию в тепловую. Так же при использовании солнечных нагревателей необходимо отметить их экологическую безопасность, простоту и удобство в монтаже и последующем использовании, возможность установки возле любого вида каркасных и надувных бассейнов.
  2. При производстве солярного коллектора на чешском производстве «Mountfield» используются самые современные  материалы и технологии, что делает их оборудование одним из самых эффективных методов подогрева воды и позволяет существенно продлить купальный сезон.
  3. Стоит отметить, что солнечные нагреватели выделяются высокой производительностью, с их помощью можно повысить температуру воды в бассейне до 6 град.С, имеют небольшой вес и габариты, эстетичный внешний вид. Такие конструкции можно разместить на любой открытой для солнечных лучей площадке и в случае необходимости перенести в другое место, угол наклона, при желании, так же с легкость можно изменить в зависимости от направления солнца, что повышает их эффективность.
  4. Еще одной отличительной особенностью является также то, что с помощью данного метода подогрева можно получить теплую воду даже в случае проблем с электричеством. Однако, важно учитывать зависимость от климата в регионе, так как максимальной эффективности от использования солнечного коллектора можно достичь в основном в жаркие и теплые дни.

Данные солярные системы стремительно набирают популярность во всем мире, так как крайне выгодны и в глобальном, и в материальном смысле. По поводу более детальной консультации обращайтесь, пожалуйста, к менеджерам нашего интернет-магазина.

Солнечные коллекторы для нагрева воды

Солнечные коллекторы для нагрева воды – это наиболее распространенный и рентабельный способ использования солнечной энергии. Всё благодаря тому, что прямое преобразование солнечной энергии в тепловую имеет наибольшую эффективность, при этом потребление горячей воды стабильно на протяжении всего календарного года.

Как определить суточное потребление горячей воды

Суточную потребность в горячей воде можно приблизительно оценить на основании данных расходов воды основными санитарными приборами за одно применение (см. рисунок ниже).

Типичные значения расхода ГВС бытовыми приборами за одно применение

Зная привычки членов семьи, легко рассчитать суточное потребление для каждого
пользователя и для всей семьи. Обычно расход горячей воды для одного человека в Европе
равен 50–70 литров горячей воды за день, при условии, что средняя температура горячей
воды составляет 45 °С. Учитывая, что не многие потребители в Украине экономят горячую воду, то расход воды может быть выше.

Подогрев такого количества санитарной горячей воды требует существенных затрат
тепловой энергии, с учетом теплопотерь в трубах на рециркуляции, составляет не менее
3,65 кВтч/сут на одного пользователя. В месяц понадобится более 109 кВтч энергии. А для семьи из 4-х человек – 435 кВтч в месяц.

Как подбирается количество солнечных коллекторов для нагрева воды

Эффективность системы определяется двумя параметрами: процентом покрытия (замещения) необходимого тепла от солнечных коллекторов и эффективностью гелиосистемы. Для обеспечения этого баланса необходимо вести расчет по наиболее солнечному летнему месяцу года.

Среднегодовое солнечное излучение в кВтч/м² горизонтальной поверхности в год и поступление солнечной энергии на 1 м² площади коллектора, установленного под углом 45° и ориентированного в южном направлении для каждой условной зоны.

Для упрощенного расчета необходимой площади солнечных коллекторов для нагрева воды следует воспользоваться следующей формулой:

S = Q/n*ƞ, где

• Q — необходимое количество тепла в месяц, кВтч/мес.;
• N — среднее количество тепла, поступающего на 1 м2 площади солнечного коллектора в самый солнечный месяц, кВтч/мес.;
• ƞ — средний КПД гелиосистемы (как правило, в пределах 0,5–0,6).

При условии среднего расхода горячей воды 70 л в сутки, в зависимости от региона установки гелиосистемы, необходимо от 1 до 1,5 м2 полезной площади солнечных коллекторов для нагрева воды на одного человека.

Возможность использования солнечной энергии не совпадает по времени с потреблением горячей воды. Как правило, утром и вечером потребление находится на максимальном уровне, а солнечной энергии в это время недостаточно. Поэтому водонагреватель гелиоустановки выполняет функцию аккумулирования тепловой энергии, чтобы предоставлять теплую воду в то время суток, когда солнечной энергии недостаточно.

Пример расчета солнечных коллекторов для нагрева воды

Для примера рассчитаем среднегодовую производительность солнечных коллекторов для ГВС частного дома. Данные для расчета: Потребление ГВС для семьи из 3 человек — 210 л с температурой 45 °С. Линия рециркуляции 20 м, работает 8 ч/сут. Место установки — г. Киев. Коллекторы расположены под углом 45° и ориентированы строго в южном направлении. Для примера в среде моделирования принимаем солнечные коллекторы ТМ Vaillant VFK 145 имеющий 2,35 м² полезной площади. Объем бака аккумулятора 250 литров.

Пример расчета производительности солнечных коллекторов для нагрева воды

Для заданных параметров способна обеспечить в среднем 60% потребностей в горячей воде за год. В летнее время система способна обеспечить 100% горячей воды.

Для сравнения рассчитаем гелиосистему такими же параметрами, но добавив еще один солнечный коллектор.

Пример расчета с большим количеством солнечных коллекторов

При данном расчете прогнозируемый процент покрытия от гелиосистемы в среднем составит 71%. Однако ожидается высокий уровень переизбытка энергии летом, что может привести к частым стагнациям. При дальнейшем увеличении количества коллекторов процент покрытия увеличивается незначительно, а эффективность гелиосистемы падает. Это происходит из-за того, что водонагреватель и теплоноситель в солнечных коллекторах работают на более высоких температурах, следовательно, увеличиваются тепловые потери.

Зависимость процента покрытия от количества солнечных коллекторов

Таким образом, оптимальный процент покрытия для солнечных установок горячего водоснабжения рекомендуется выбирать в пределах 60–70%.

Объекты с большим потреблением ГВС

Для потребителей с большим объемом потребления горячей воды, таких как гостиницы, рестораны, школы и т.д. нормы потребления ГВС могут отличаться. В таблице ниже приведены типичные значения среднего расхода и температуры горячей воды для различных групп потребителей.

В условиях украинского климата и солнечного излучения 1 м2 солнечного коллектора может производить в среднем до 3,6 кВтч/сут в летнее время. Исходя из этого для оптимального соотношения эффективности и процента замещения следует подбирать солнечные коллекторы для нагрева воды согласно отношению 1 м² коллектора на каждые 60-80 литров воды.

Рассмотрим пример использования солнечных коллекторов для нагрева воды. Потребление ГВС для гостиницы с 10 двухместными номерами. В каждом номере находится душ.

Среднее потребление горячей воды — 100 л / (гость х день). Линия рециркуляции 60 м, работает 8 ч/сут. Место установки — г. Одесса. Коллекторы расположены под углом 45° и ориентированы строго на юг. Общий расход воды составляет в среднем 2000 л в день с температурой 45 °С .

Пример использования гелисистемы для обеспечения ГВС гостиницы

Согласно рекомендации, подбираем 12 солнечных коллекторов Vaillant VFK. Бак аккумулятор объемом 2000 л, исходя из требования не менее 50 л объема водонагревателя на каждый м² полезной площади солнечного коллектора и суточного расхода горячей воды. Такая компоновка системы способна экономить до 65% традиционных энергоресурсов в год благодаря солнечной энергии.

Пример использования гелиосистемы для обеспечения сезонного ГВС гостиницы

Если такая же по размеру гостиница будет работать только в курортный сезон, то процент покрытия может составить до 97 %. А тепло, которое вырабатывается в оставшееся время года возможно направить на частичное поддержание дежурного отопления гостиницы.

Коврик для нагрева воды от солнечной энергии

В последние годы солнечная энергия находить широкое применение во многих сферах человеческой жизни, это касается как производственных аспектов, так и использования в личных целях на собственных участках. Популярность данного ресурса объясняется его доступностью и неисчерпаемостью. Разве что в дождливые пасмурные дни эффективность такого источника падает. Тем не менее, когда солнечные лучи вновь пробиваются из-за туч, работа возобновляется. И такая цикличность может помочь вам гораздо сэкономить, особенно, сейчас, когда традиционных ресурсов становится все меньше, а цена на них повышается.

Нужны ли подобные источники альтернативной энергии?

Чем дальше шагает в своем техническом развитии наше общество, тем больше источников энергии может потребоваться с каждым новым этапом. А всем нам небезызвестно, что традиционные и привычные ресурсы, как нефть, уголь или газ, порядком исчерпались за столько лет активной эксплуатации. И на образование новых уйдет не одно тысячелетие.

Чем меньше ресурсов становится, тем выше цена на них. Поэтому люди начали активнее задумываться об альтернативных вариантах энергоснабжения. И тут пришли на помощь возобновляемые источники. Энергия ветра, воды или Солнца – это новый виток, позволяющий и дальше развиваться обществу, снабжая его необходимыми ресурсами.

Какие системы используются для нагрева воды с помощью солнечной энергии?

Применение энергии солнечных лучей для подогрева воды – это самый простой и дешевый способ, доступный человеку. Существуют различные приемы и оснащение, предназначенные для этого.

Что делать, чтобы нагреть воду посредством солнечной энергии?

• Самое простое и наименее затратное – это покрасить емкость, в которой храниться вода в темный цвет. Таким нехитрым образом солнечная энергия будет преобразовываться в тепловую, и вода будет нагреваться.
• Помимо этого, вы можете использовать специальный коврик для нагрева воды от солнечной энергии. Он помогает нагреть воду и поддерживать нужную температуру в бассейне. Исходя из этого, вам не грозят дополнительные расходы на энергозатраты. Купив такой коврик один раз, вы получите теплую воду в бассейне в нужное вам время в течение долгих лет эксплуатации, и это ничего не будет вам стоить.
• Если вам нужно нагреть воду не на улице, есть отличный вариант для этого – солнечный коллектор. Преимущество такого оборудования в том, что его работу можно регулировать. Если по каким-то причинам в определенный период времени вы не нуждаетесь в горячей воде, то можете прекратить работу коллектора. В таком случае будет включаться функция сбрасывания тепла. А в нужный момент ее можно возобновить вновь.

Подобное оснащение является очень удобным в повседневной жизни. Подобные коллекторы и коврики для нагрева воды от солнечной энергии можно купить по адекватным ценам. При этом они смогут окупить себя достаточно быстро, ощутимо снизив расходы на централизованное энергоснабжение.

Сейчас на рынке представлен широкий спектр оборудование, с помощью которого производится нагрев воды от солнечной энергии. Но помимо этого, вы также можете создать коллектор, выполняющий данную функцию, своими руками. Для этого вам не потребуются глубокие инженерные познания, а все необходимые материалы и составляющие вы сможете найти в магазинах строительных товаров и оборудования.

Способен ли мини ветровой генератор обеспечить наличие горячей воды?

Еще одной популярной системой для нагрева воды служит мини ветровой генератор. Подобное оборудование можно использовать не только для обеспечения горячей воды, но и как альтернативный источник питания электроэнергии. Так что, соорудив подобное устройство на своем участке, вы получите очень выгодное энергоснабжающее оборудование.

Разновидности мини ветровых генераторов:

• Устройство с двигателем лентопротяжного типа;
• Мотор постоянного тока как основа генератора;
• Аксиальная модель;
• Прибор, за основу в котором взят кулер старого компьютера.

Таких разновидностей существует большое количество. Поскольку самодельные устройства придумываются не профессионалами, в каждом из них существует определенная особенность или отличие. Однако, практика показывает, что их использование может быть достаточно эффективным. А именно этого мы и добиваемся.

Солнечные нагреватели воды — особенности устройства своими руками, инструкции на фото и видео

1. Особенности гелиосистем
2. Вакуумные гелиосистемы

В последнее время в Европе стали активно использовать солнечные нагреватели воды. Они позволяют обеспечивать семью горячей водой, а нередко хватает солнечных батарей для отопления дома, если установлено достаточное количество солнечных батарей. Энергия Солнца бесплатна, поэтому такие устройства позволяют сэкономить, причем неплохо. Кроме того, использование такой энергии не сказывается на состоянии окружающей среды.

Особенности гелиосистем

Чтобы обеспечить нагрев воды от солнца своими руками установить гелиосистему можно, но лучше подобную доверить эту работу специалистам. Чаще всего солнечные батареи устанавливают на крыше дома. Чтобы солнечные коллекторы для отопления были эффективны, необходимо внимательно просчитать угол наклона ската, угол падения солнечных лучей, количество ясных дней в году и многое другое. Исходя из этого, выбирают месторасположение коллекторов, их количество и площадь.

Благодаря естественной конвекции горячая вода поднимается вверх, а холодная поступает вниз. Встроенный датчик регулирует температуру в устройстве и реагирует на ее изменение. Таким образом, человеку практически не нужно контролировать работу гелиосистемы.

В пасмурные дни, когда солнечных лучей недостаточно для нагрева, начинает работать основная система отопления. В жаркие дни, когда вода нагревается солнцем слишком быстро, расширительный бак принимает излишек теплоносителя. Наиболее эффективен нагрев воды солнцем в странах с теплым климатом, где в году много ясных дней.

Глобальное использование энергии Солнца даст возможность существенно сократить расходы основных ресурсов-теплоносителей и улучшить экологическое состояние окружающей среды. Кроме того, это скажется на экономике стран с низкими запасами энергоресурсов.

Солнечный водонагреватель своими руками — подробное видео:

Вакуумные гелиосистемы

Вакуумный коллектор работает по принципу термоса. Состоит он из двух трубок, между которыми находится вакуум. Внутрь помещена медная герметичная трубка, в которой циркулирует жидкость, а снаружи располагается стеклянная трубка большего диаметра. 

Использование вакуумных коллекторов удобно еще и тем, что они легко ремонтируются. Если один из коллекторов пришел в негодность, то вышедший из строя элемент можно легко поменять на новую деталь, не демонтируя всю систему. Устройство солнечного водонагревателя вакуумного типа таково, что теплоноситель идет одним потоком, поэтому для замены испорченного элемента зачастую требуется остановить работу всей системы. В то же время, КПД гелиосистемы достигает 76%.

Широко распространено мнение, что от солнечных водонагревателей зимой и в пасмурную погоду нет никакой пользы. На самом деле, горячая вода от солнца – это вполне реально. Вакуумные коллекторы сделаны таким образом, что они достаточно эффективны даже при минусовой температуре (до -35 градусов). Кроме того, тучи не являются препятствием для нагрева воды, так как эти гелиосистемы улавливают даже ультрафиолетовое излучение. Но периодически коллекторы нужно очищать от инея и снега. Плоские гелиосистемы от снеговых осадков самоочищаются, их стоимость меньше, но в то же время, они не столь функциональны.

Установка солнечного водонагревателя

Если вы пытаетесь решить, подходит ли вам солнечное горячее водоснабжение, понимание требований к установке и процесса может быть полезным для лучшего понимания масштабов проекта солнечного горячего водоснабжения для вашего дома. Как и в случае любого сложного механического устройства, важно работать с авторитетной профессиональной установочной компанией, чтобы убедиться, что ваша солнечная система горячего водоснабжения правильно настроена.

Шесть ступеней к солнечной установке горячего водоснабжения

1. Установите солнечные коллекторы на крыше
2. Установить резервуары для хранения и теплообменник
3. Установить системы трубопроводов для перекачиваемой жидкости
4. Установить водопроводные трубы
5. Установить системы управления
6. Изолируйте систему

Хотя нет двух абсолютно одинаковых установок, это общие шаги, которым, вероятно, будет следовать любой подрядчик, устанавливающий солнечную систему горячего водоснабжения.Шесть шагов, описанных ниже, предназначены для обзора процесса установки солнечной горячей воды и не отражают точный курс действий, который может предпринять каждый установщик.

Важно отметить, что эти шаги предназначены для объяснения типичного процесса установки для активной и косвенной установки солнечного горячего водоснабжения. Большинство, но не все системы, установленные в США, являются активными косвенными системами. (Подробнее о типах доступных систем см. Здесь.)

Шаг 1: Установите солнечные коллекторы

В большинстве солнечных систем горячего водоснабжения первым шагом является установка солнечных коллекторов на крыше.Большинство солнечных коллекторов горячей воды похожи по форме на фотоэлектрические солнечные панели, и они также будут лежать на вашей крыше.

Для того, чтобы правильно установить коллекторы, вашему установщику может потребоваться удалить части вашей черепицы и обнажить плоскую битумную бумагу, которая действует как защита между вашей черепицей и настилом крыши. После того, как подходящая поверхность найдена или создана, коллекторы устанавливаются на место и привинчиваются непосредственно к настилу крыши и лежащим под ней стропилам.

Шаг 2: Установите накопительные баки и теплообменник

Затем вашим коллекторам потребуется резервуар для хранения, куда они могут отправлять нагретую антифризную перекачивающую жидкость.Резервуар для хранения и содержащийся в нем теплообменник являются самой большой частью солнечной системы горячего водоснабжения и обычно расположены в подвале или хозяйственном туалете, где к ним можно получить доступ по линиям водоснабжения и трубкам антифриза.

Если вы заменяете резервуар для воды, работающий на газе, этот шаг по сути является проектом замены. Вы можете установить любое количество резервуаров для хранения в зависимости от размера вашего дома и использования воды. Кроме того, это когда вы захотите освободить место и установить резервный резервуар, который будет работать от электричества или газа на время, когда у вас закончится солнечная горячая вода.

Шаг 3: Установите системы трубопроводов для антифриза

Чтобы подключить ваши коллекторы к теплообменнику и резервуарам для хранения, ваш установщик проложит гибкий трубопровод от вашей крыши к вашему новому резервуару или резервуарам. Антифриз выходит из одной трубы на стороне ваших коллекторов и стекает в теплообменник. Будет установлена ​​дополнительная линия, чтобы соединить конец теплообменника с вашей крышей, чтобы можно было циркулировать жидкость. Если у вас несколько коллекторов, для их соединения будут установлены дополнительные трубы.

Для установки этих трубопроводов антифриза требуется доступ к вашей крыше, что почти всегда будет означать вырезание пары отверстий в настиле крыши — одно для трубопровода, по которому антифриз спускается вниз, и одно для трубопровода, который отправляет его обратно в коллекторы. Эти отверстия не обязательно должны быть больше диаметра трубы, и их можно легко закрыть изоляционным материалом и запасной черепицей, когда установка будет завершена.

Шаг 4: Установите водопроводные трубы

Как и в случае с антифризом, вода должна циркулировать через вашу новую установку для горячего водоснабжения от солнечных батарей.Линии водного транспорта, обычно в виде медных труб, должны проходить от вашего резервуара для хранения до остальной части вашего дома.

Скорее всего, в вашем доме уже проложены соответствующие водопроводные сети. Единственная работа, которую сделает ваш установщик, — это отключить подключение к водопроводу от вашей старой системы горячего водоснабжения и подключить его к новому резервуару для хранения и резервной системе.

В качестве важного примечания, вам также необходимо учитывать резервную инфраструктуру горячего водоснабжения. Если ваша резервная копия — электрический водонагреватель, необходимо установить надлежащую проводку.Если вы планируете использовать газ для резервного копирования горячей воды от солнечной энергии, необходимо провести газопровод к резервному накопительному резервуару.

Шаг 5: Установите системы управления

Два датчика температуры должны быть соединены проводкой и установлены вдоль вашей системы горячего водоснабжения. Один датчик должен быть подключен к коллекторам, а другой — к основанию резервуара для хранения. Эти устройства будут подключаться к центральной системе управления и указывать, когда следует циркулировать антифриз. Например, если температура в коллекторах ниже, чем температура в резервуаре, нет причин для циркуляции жидкости — фактически, это охладит вашу воду.

Также необходимо установить центральную систему управления и подключить ее к электросети в вашем доме. Это устройство будет действовать как «мозг» вашей новой солнечной установки для горячего водоснабжения, облегчая перекачку антифриза на основе данных, которые оно получает от датчиков температуры.

Шаг 6: Изолируйте систему

После того, как все части будут на своих местах, последний шаг в любой работе по горячему водоснабжению от солнечной энергии — изоляция каждой части. Установщик заткнет дыры в крыше, изолирует трубы и дважды проверит герметичность соединений между компонентами.Любая энергия, теряемая в системах трубопроводов или внутри самого резервуара для хранения, означает потерю сбережений, поэтому очень важно правильно изолировать вашу систему.

Подходит ли вам солнечное горячее водоснабжение?

Большинство домовладельцев получат выгоду от солнечной горячей воды, но прежде чем поставить свою подпись на пунктирной линии, вам необходимо оценить свою ситуацию. Географические и экологические факторы могут повлиять на эффективность солнечной системы горячего водоснабжения. Ваши финансовые выгоды также будут зависеть от наличия скидок в вашем районе, а также от возраста вашей нынешней системы горячего водоснабжения.

Географические факторы и факторы окружающей среды

Одна из самых важных вещей, на которые следует обратить внимание при выборе солнечной системы горячего водоснабжения, — это ваш местный климат. Вам не нужно 365 дней в году, чтобы солнечная горячая вода имела смысл — системы всегда включают в себя резервный водонагреватель (обычно газовый или электрический), поэтому даже в пасмурные дни у вас не закончится горячая вода. . Однако экономия, которую вы увидите на счетах за отопление воды, будет больше, если вы живете в солнечном месте, потому что вам не придется так часто полагаться на резервный нагреватель.

Деревья также могут отбрасывать тень на ваши солнечные коллекторы, уменьшая количество горячей воды, которую вы получаете из вашей системы. Когда вы устанавливаете солнечную горячую воду, постарайтесь разместить ее на самой солнечной части вашей крыши. В некоторых случаях может быть недостаточно солнечного света, достигающего ваших коллекторов, чтобы сделать солнечную горячую воду жизнеспособным вариантом без обрезки или удаления деревьев, которые могут блокировать солнечный свет.

Какие у вас потребности в горячей воде?

Для стандартного дома в США большая часть горячего водоснабжения может быть обеспечена солнечной горячей водой.Однако вы можете рассмотреть варианты горячей воды по запросу, такие как электрические или газовые обогреватели, если вы склонны использовать большую часть своей горячей воды в темное время суток. Поскольку солнечная горячая вода требует солнечного света для производства горячей воды, дома, которые используют большую часть своей горячей воды в ночное время, не получат особой выгоды от установки солнечного горячего водоснабжения, поскольку им придется гораздо больше полагаться на существующие резервные системы горячего водоснабжения.

Скидки и льготы

В большинстве случаев солнечная система горячего водоснабжения сэкономит вам деньги в долгосрочной перспективе, но первоначальные затраты на установку могут показаться немного устрашающими.Если вас беспокоит цена на солнечную горячую воду, понимание доступных вам скидок и льгот может помочь вам определить, нужно ли вам использовать солнечную горячую воду.

Массачусетс и Делавэр предлагают жилищные скидки на установку солнечного горячего водоснабжения. Некоторые коммунальные предприятия также предлагают финансовые стимулы для солнечного горячего водоснабжения, например, CPS Energy в Техасе и Ocala Utility Services во Флориде. Кроме того, налоговый кредит на возобновляемые источники энергии для жилищного строительства (также известный как инвестиционный налоговый кредит или ITC) дает домовладельцам повсюду налоговый кредит в размере 26 процентов от общей стоимости установленной солнечной системы горячего водоснабжения.

Сколько лет вашей нынешней системе горячего водоснабжения?

Последний фактор, который необходимо принять во внимание перед установкой солнечной горячей воды, — это возраст вашей текущей системы горячего водоснабжения. Если у вас есть новый эффективный электрический или газовый водонагреватель, может быть нерентабельно или нецелесообразно вкладывать средства в установку солнечного горячего водоснабжения. Однако, если вы знаете, что в ближайшее время вам потребуется заменить систему горячего водоснабжения, солнечное горячее водоснабжение, скорее всего, сэкономит вам деньги.

Распределение затрат на горячее водоснабжение от солнечной энергии

Последнее обновление 07.07.2021

Инвестиции в солнечное горячее водоснабжение — разумное финансовое решение.Как только ваша установка будет завершена, ваша солнечная система горячего водоснабжения начнет вырабатывать бесплатную нагретую воду за счет солнечной энергии. Результат: мгновенная отдача в виде гораздо более низких счетов за коммунальные услуги.

За долгий срок эксплуатации ваша солнечная установка для горячего водоснабжения в конечном итоге окупится, а затем и немного. Солнечные системы горячего водоснабжения обычно служат около 20 лет, а некоторые системы будут работать еще дольше. В дополнение к денежным преимуществам установка солнечной горячей воды сокращает использование парниковых газов, производящих ископаемое топливо, что также делает ее хорошим выбором для окружающей среды.

Стоимость солнечных систем горячего водоснабжения

Сколько может вам стоить установка солнечной горячей воды? В среднем полная система будет стоить примерно долларов 9000 без учета скидок и льгот. Если учесть сбережения от 26% налогового кредита на жилищные инвестиции (ITC), вы получите ориентировочную цену в $ 6 300 .

Важно отметить, что цена, которую вы платите, зависит от качества и размера системы, которую вы покупаете. Например, установка солнечной системы горячего водоснабжения, предназначенной для поддержки большого семейного дома, будет стоить больше, чем система, предназначенная для поддержки одного или двух жителей.

Финансовая выгода от солнечной горячей воды

Установка солнечной системы горячего водоснабжения в вашем доме сократит ваши ежемесячные счета, но точная сумма, которую вы сэкономите, зависит от количества горячей воды, которую вы используете, вашей местной погоды и солнечного потенциала, а также доступных льгот и скидок.

В большинстве случаев ваши ежемесячные счета за нагрев воды уменьшатся сразу после установки солнечной горячей воды. Это связано с тем, что большая часть вашей горячей воды теперь будет поступать за счет бесплатной солнечной энергии, а не из топлива, такого как электричество, газ или нефть, — все это стоит денег каждый месяц.

Более того, получая энергию для нагрева воды от солнца, вы изолируете себя от тенденции роста цен на энергию. Вместо того, чтобы жить по ставкам коммунальных услуг, вы можете вырабатывать большую часть энергии для горячего водоснабжения за счет солнца, стоимость которого всегда будет составлять 0 долларов.

Расчет «срока окупаемости» солнечной горячей воды

Срок окупаемости солнечной системы горячего водоснабжения может сильно варьироваться в зависимости от того, как вы в данный момент нагреваете воду. Например, период окупаемости системы, заменяющей природный газ, будет больше, чем срок окупаемости системы, заменяющей электричество или бензин, потому что природный газ является сравнительно менее дорогим топливом.

Скидки и льготы на солнечную горячую воду

Существуют национальные, государственные и местные финансовые стимулы для владельцев недвижимости, заинтересованных в установке солнечной системы горячего водоснабжения. В США налоговый кредит на возобновляемые источники энергии для жилых домов (также известный как инвестиционный налоговый кредит или ITC) предлагает кредит, эквивалентный 26 процентам от общей стоимости установки солнечного горячего водоснабжения. (Это также относится к солнечным фотоэлектрическим системам.)

Многие штаты также предлагают стимулы, которые могут еще больше снизить стоимость солнечной установки для горячего водоснабжения.Одним из примеров является программа штата Массачусетс для бытового и мелкомасштабного солнечного горячего водоснабжения, которая предусматривает скидку в размере 40 процентов от установленной стоимости солнечной системы горячего водоснабжения (до 4500 долларов).

Доступно даже несколько локальных и служебных программ. В Техасе скидка на солнечный водонагреватель CPS Energy предлагает не более 2000 долларов за установку солнечной системы горячего водоснабжения для бытовых потребителей коммунального предприятия.

Экологические преимущества солнечного нагрева воды

Оснащая свой дом солнечной горячей водой, вы принимаете экологически сознательное решение.Для нагрева воды требуется значительное количество энергии, и когда вы используете энергию солнца для нагрева воды, вы избегаете традиционных видов топлива, таких как нефть и природный газ, которые способствуют загрязнению воздуха при их сжигании.

Солнечная система горячего водоснабжения обычно лучше для окружающей среды, чем электрический водонагреватель, потому что электричество, которое вы покупаете у коммунального предприятия, скорее всего, было произведено из угля или природного газа. С солнечной горячей водой вы можете быть уверены, что используете возобновляемый ресурс с нулевым уровнем выбросов.

Солнечная горячая вода — Старый дом

а. плоский солнечный коллектор;
г. Расширительный бачок ;
г. насос;
г. Контроллер ;
e. Резервуар хранения ;
ф. основная поставка;
г. водонагреватель;
ч. Горячая вода для дома

Если вы когда-либо чувствовали поток теплой воды из садового шланга, протянутого по солнечной лужайке, вы знаете, как работает солнечный водонагреватель.И если вы когда-либо оплачивали счет за топливо или электричество, вы можете понять, почему использование солнечных лучей для нагрева воды — хорошая идея. До 25 процентов счета за коммунальные услуги уходит на нагрев воды для стирки одежды, посуды и нас самих. Солнечная система горячего водоснабжения может снизить эти затраты на две трети — без использования каких-либо ископаемых видов топлива и без какого-либо загрязнения. Вам даже не нужно жить в солнечном климате, чтобы воспользоваться этим бесконечно возобновляемым источником бесплатной энергии. Благодаря достижениям в технологии солнечных коллекторов, эти системы стали практичными даже в тех местах, где небо чаще бывает серым, чем голубым.

Базовая установка состоит из улавливающего тепло солнечного коллектора, установленного на открытом воздухе с южной стороны, обычно на крыше, и резервуара для хранения воды внутри дома. В холодном климате насос перекачивает жидкость с добавкой антифриза по замкнутому контуру трубы, соединяющей массив крыши и резервуар. Погружной змеевик внутри резервуара передает тепло от нагретой солнцем жидкости в систему водоснабжения дома. (В зонах, защищенных от мороза, питьевую воду можно нагревать непосредственно от коллектора.)

бывают двух основных типов. Наиболее популярны так называемые плоские коллекторы: изолированные стеклянные коробки с медными трубками, прикрепленными к улавливающим тепло «листам поглотителя». В идеальных условиях они могут производить воду с температурой 150 градусов, что намного выше 125 градусов воды в обычном водонагревателе. Более эффективные коллекторы трубчатого типа заключают абсорбирующие листы и трубы в стеклянные вакуумные трубки для максимального изолирующего эффекта (см. Слайд 2 слева: Сбор тепла в вакууме). Они могут нагревать воду до 200 градусов.А поскольку трубки могут улавливать тепло, когда солнце не находится прямо над головой и даже в пасмурные дни, вам не нужен большой массив, чтобы получить много горячей воды. Обратной стороной является то, что они стоят вдвое дороже плоских пластин.

В отличие от плоских коллекторов, системы с вакуумными трубками закрывают солнечные поглотители в вакууме, предотвращая любые значительные потери тепла.

Стоимость

Тем не менее, независимо от того, насколько хорошо работает коллектор или насколько хорошо он размещен, нельзя обойти стороной тот факт, что он полагается на источник энергии, который работает только неполный рабочий день.«Вы никогда не сможете полностью удовлетворить спрос, потому что вы не можете включить солнце, когда оно вам нужно», — говорит Роберт Уотерс из компании Viessmann, производителя солнечных тепловых систем. В некоторых частях Соединенных Штатов солнечные панели могут обеспечивать до 95 процентов горячей воды в доме летом и всего 20 процентов зимой. И в отличие от электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями, которую можно хранить в батареях или продавать обратно энергетической компании, горячая вода — это мимолетный актив; даже хорошо изолированный резервуар для хранения становится холодным через несколько пасмурных дней.Вот почему практически все солнечные системы горячего водоснабжения являются дополнением, а не заменой обычных водонагревателей.

Как это часто бывает, экономия денег стоит денег. Типичная установка для семьи из четырех человек с резервуаром для хранения емкостью 80 галлонов стоит около 5000 долларов плюс еще около 2000 долларов за установку. Но по сравнению с фотоэлектрическими элементами или ветряными генераторами сроки окупаемости относительно короткие — всего пять лет, в зависимости от местных затрат на электроэнергию и государственных субсидий.(Это учитывает текущий федеральный инвестиционный налоговый кредит на 30 процентов стоимости солнечной тепловой системы, до 2000 долларов.) Солнечные системы горячего водоснабжения также довольно легко модернизировать в существующих домах. Накопительный бак с солнечным обогревом просто подключается к существующему водонагревателю, который включается только тогда, когда вода из коллектора опускается ниже заданной температуры водонагревателя. В новых домах один бак может обогреваться как солнечными коллекторами, так и газом или электричеством. В любом случае, вы можете отложить свои сбережения на горячей воде в банке.Или вы можете принять душ и спеть более длинную песню.

Солнечное отопление и охлаждение

Некоторые солнечные системы могут дополнять водяные (водяные) системы отопления, но не ожидают такой же эффективности или окупаемости, как от солнечных коллекторов, которые только обеспечивают горячее водоснабжение. Это потому, что эти системы дороги, а наибольшая потребность в тепле приходится на самые темные месяцы года. Наибольшая выгода приходит в межсезонье, весной и осенью, когда солнечная гидроника может обеспечивать 20 процентов общей годовой тепловой нагрузки.

Более многообещающее применение, которое все еще находится в стадии разработки, — это использование воды, нагреваемой солнечными батареями, для привода чиллеров, систем охлаждения без компрессоров. Это заманчивая концепция, потому что солнечная мощность достигает пика одновременно с использованием переменного тока. Задача состояла в том, чтобы спроектировать небольшие бытовые чиллеры, которые могут работать при более низких температурах жидкости, чем может производить солнечная батарея.

Отрывной лист солнечной системы

Что это: Способ пополнения горячего водоснабжения за счет энергии солнца.

Как это работает: Жидкость, протекающая через наружный коллектор, улавливает солнечное тепло и переносит его внутри помещения в резервуар для хранения.

Почему вам нужен один: Снижает стоимость горячей воды на две трети, поскольку снижает зависимость от ископаемого топлива. Не производит парниковых газов.

Что искать:

Система с замкнутым контуром: Обеспечивает циркуляцию морозостойкой жидкости по системе, не касаясь питьевой воды.

Система без обратной связи: Обеспечивает циркуляцию питьевой воды.Практично только в безморозном климате.

Утверждено SRCC: Solar Rating and Certification Corporation независимо сертифицирует и оценивает эффективность солнечных систем горячего водоснабжения.

Стоимость: Установлено от 5000 до 9000 долларов, в зависимости от размера и типа. Налоговые льготы и льготы по коммунальным услугам могут компенсировать некоторые затраты, если система сертифицирована SRCC.

Где найти: Viessmann Manufacturing Co. Inc.

Солнечное водяное отопление | Американское общество солнечной энергии

В большинстве регионов Северной Америки лучшая экономия на солнечной энергии — это домашнее солнечное водонагревание (DSWH).

Под редакцией Барри Батлера, Лиз Мерри и Дайаны Янг

Полная система DSWH может быть установлена ​​за 4000–7000 долларов, в зависимости от ее размера, сложности и климата. Теперь эти системы имеют право на получение 30-процентной федеральной налоговой скидки. При сегодняшних ценах на энергию в течение всего срока службы системы стоимость эксплуатации примерно на 20 процентов ниже, чем у обычного газового водонагревателя, и на 40 процентов ниже, чем у электрического. По мере роста цен на газ и электроэнергию DSWH будет выглядеть все лучше и лучше.Преимущества намного больше, поскольку солнечная энергия позволяет избежать выброса 2400 фунтов CO2 в год и обеспечивает безопасный источник горячей воды для бытовых нужд.

Солнечные системы горячего водоснабжения бывают двух видов: пассивный и активный . В теплом климате простая пассивная система может обеспечить много горячей воды.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные системы устанавливаются там, где защита от замерзания не является проблемой. Наиболее распространенными типами являются интегральные коллекторные накопители (ICS) и термосифонные системы.

В системе ICS (или хлебной коробке) холодная городская вода поступает в коллектор на крыше. Коллектор вмещает от 30 до 50 галлонов воды в змеевидной трубе с теплоотводящим покрытием. Горячая вода из коллектора поступает прямо в обычный водонагреватель; Фактически, солнце делает большую часть работы, которую обычно выполняет горелка водонагревателя. По мере того как горячая вода забирается из водонагревателя, холодная вода всасывается в коллектор за счет давления в городских водопроводных трубах.

Термосифон использует тот факт, что вода поднимается по мере нагрева. Вода, нагретая солнечными батареями в плоском коллекторе, поднимается по трубам и течет в верхнюю часть изолированного резервуара. Более холодная вода из нижней части этого резервуара втягивается в нижний вход солнечного коллектора. Таким образом, вода течет непрерывно, постоянно нагреваясь в светлое время суток. Когда в доме открывается кран горячей воды, горячая вода течет из верхней части накопительного бака и заменяется холодной городской водой, текущей в нижнюю часть накопительного бака.Фото любезно предоставлено Star Max Solar.

Несмотря на то, что система проста, термосифоны помещают резервуар для хранения на 800 фунтов высоко на крышу, который должен быть усилен, чтобы поддерживать его. В других системах солнечного нагрева воды резервуар для хранения воды размещается на уровне земли или в подвале, где это не является структурной проблемой.

Активные солнечные водонагревательные системы

В активных системах используется электрический насос для циркуляции воды через коллектор. В теплом климате практична прямая (или разомкнутая) система : городская вода поступает в изолированный резервуар для хранения.Насос откачивает воду из резервуара для хранения, чтобы пройти через солнечный коллектор и вернуться в резервуар. Горячая вода для бытовых нужд забирается из верхней части накопительного бака, иногда проходя через вспомогательный нагреватель. Система автоматического управления запускает насос всякий раз, когда коллектор теплее, чем резервуар для хранения.

В условиях холодного климата часть системы на крыше должна быть защищена либо путем слива воды при понижении температуры, либо путем подачи раствора антифриза. Для этих систем для холодной погоды требуются датчики температуры, электрические насосы и системы автоматического управления, что усложняет установку и увеличивает ее стоимость.

Наиболее распространенной системой для холодных погодных условий сегодня является система теплообменника антифриза с замкнутым контуром или активная непрямая система . Когда коллектор нагревается, безопасный для пищевых продуктов раствор антифриза пропиленгликоля прокачивается через коллектор и далее через теплообменник, а затем обратно в коллектор. Теплообменник нагревает городскую воду для бытовых нужд. Теплообменник обычно расположен на дне изолированного резервуара-хранилища (иногда резервуар-хранилище также является домашним водонагревателем с электрическим или газовым нагревательным механизмом для использования, когда коллектор холодный).При повреждении теплообменника антифриз попадет в питьевую воду, поэтому в этих системах необходимо использовать только безопасный для пищевых продуктов пропиленгликоль. Многие должностные лица местного сантехнического кодекса требуют, чтобы теплообменники имели двойные стенки, чтобы разрешить использование систем в их юрисдикции.

Бассейны и джакузи

Одним из наиболее распространенных способов использования солнечной энергии для нагрева воды является нагрев воды в бассейне. Солнечные коллекторы для бассейнов легче по весу — обычно они изготовлены из стойких к ультрафиолетовому излучению полимеров — и дешевле, чем системы DSWH.Размер должен составлять от 50 до 100 процентов площади поверхности бассейна. Чем больше площадь солнечного коллектора, тем теплее будет бассейн в прохладную погоду. Бассейн служит резервуаром для хранения, а фильтрующий насос циркулирует воду в бассейне через коллекторы. Солнечный коллектор может обеспечить все необходимое для обогрева плавательного бассейна, но для гидромассажных ванн и спа требуется резервный или дополнительный нагреватель.

Ознакомьтесь с этой статьей о бассейне с солнечным подогревом в Игл-Вейл, работающем зимой, в горах Колорадо.

Отопление помещений

DSWH также можно использовать для отопления помещений. Самый эффективный метод — это система лучистого отопления в полу, которая направляет горячую воду по трубам, встроенным в пол. Резервный водонагреватель Agas обычно используется, потому что ночью и зимой в доме очень холодно. Необходимая площадь солнечного коллектора обычно составляет от 10 до 30 процентов от площади дома, в зависимости от климата.

Техническое обслуживание

Все водонагреватели и накопительные баки солнечной системы необходимо промывать ежегодно.Насосы и клапаны в активной системе — это электромеханические устройства, которые требуют периодического внимания. Ежегодные испытания под давлением могут выявить потенциальные проблемы до того, как они перерастут в серьезные утечки. Долговременная коррозия является проблемой любой водопроводной системы, но хорошо обслуживаемая система может прослужить 35 или более лет до замены основных деталей.

Эта статья адаптирована из Solar Energy Resource Guide 2008 , опубликованного NorCal Solar Energy Association , главой Американского общества солнечной энергии.

2021 Руководство по солнечным водонагревательным системам

Хотя первоначальная стоимость солнечного водонагревателя может быть выше, чем у традиционных водонагревателей, солнечная энергия, которую вы используете, может принести большую экономию и экологические преимущества. На отопление воды приходится 18% энергии, потребляемой домом, но солнечный водонагреватель может сократить ваши счета за нагрев воды на 50-80%.

В этой статье мы объясним, как водонагреватель на солнечной энергии может помочь вам использовать бесплатный возобновляемый источник энергии, потенциально экономя деньги и принося пользу планете.Обладая этой информацией, вы сможете принять наилучшее решение о том, является ли солнечный водонагреватель хорошим вложением для удовлетворения потребностей вашего дома в горячей воде.

Основы солнечного водонагревателя

Основная функция солнечного водонагревателя заключается в том, чтобы подвергать воду или теплообменную жидкость воздействию солнечных лучей, а затем направлять нагретую жидкость обратно в ваш дом для домашнего использования. Основные компоненты всех солнечных водонагревателей — это накопительный бак и коллектор для улавливания солнечного тепла.

Коллекторы представляют собой серию плоских пластин, трубок или резервуаров, через которые проходит вода или жидкий теплоноситель и поглощает солнечное тепло.Оттуда жидкость циркулирует либо в резервуар для воды, либо в теплообменник.

Солнечные водонагреватели чаще всего используются в качестве энергосберегающих устройств для предварительного нагрева воды перед подачей в обычный водонагреватель в доме. Но некоторые солнечные водонагреватели нагревают и накапливают воду без использования обычного резервуара, предлагая горячую воду полностью на солнечной энергии.

Типы солнечных водонагревателей

Солнечные водонагреватели делятся на две большие категории: пассивные и активные.Основное различие между ними заключается в том, что активные системы требуют циркуляционных насосов для перемещения воды, а пассивные системы полагаются на гравитацию для перемещения воды. Активным системам также требуется электричество для работы, и они могут использовать антифриз в качестве теплоносителя.

В простейшем из пассивных солнечных коллекторов вода нагревается в трубках, а затем при необходимости направляется прямо в водопроводный кран. Активные солнечные коллекторы либо используют антифриз, который передается из солнечного коллектора в теплообменник, который нагревает питьевую воду для хранения и домашнего использования, либо просто нагревают воду напрямую, которая затем перекачивается в резервуар для воды.

Активные и пассивные системы имеют подкатегории, специализированные для различных климатических условий, задач, мощностей и бюджетов. Тот, который вам подходит, будет зависеть от следующих факторов:

• Свободное место
• Наличие солнечного света
• Ваши требования к мощности
• Строительные нормы и правила в вашем районе
• Ваш бюджет на установку

Давайте посмотрим на каждый тип солнечной системы горячего водоснабжения и на то, какую пользу он может принести вашему дому.

Активные солнечные водонагреватели

Хотя активные солнечные водонагреватели дороже пассивных систем, они более эффективны. Существуют два типа активных солнечных водонагревательных систем:

Активный прямой

В активной прямой системе питьевая вода проходит непосредственно через коллектор тепла в накопительный бак для использования. Они лучше всего подходят для мягкого климата, где температура редко опускается ниже нуля.

Активный косвенный

Активные непрямые системы обеспечивают циркуляцию незамерзающей жидкости через солнечный коллектор в теплообменник, где тепло жидкости передается питьевой воде.Затем вода направляется в резервуар для хранения для бытовых нужд. Активные непрямые системы необходимы для холодного климата, где температура регулярно опускается ниже нуля. Без активной косвенной системы трубы могут замерзнуть и лопнуть.

Пассивные солнечные водонагреватели

Пассивные солнечные водонагреватели — менее дорогой и простой вариант, но они также менее эффективны, чем активные системы. Однако они могут быть более надежными и служить дольше, поэтому не стоит упускать из виду их как вариант, особенно если у вас ограниченный бюджет.

Все пассивные системы используют давление или силу тяжести для циркуляции воды и бывают двух видов:

Встроенный коллектор-накопитель и нагреватели периодического действия

Интегральные коллекторные накопители (ICS) являются самыми простыми из всех солнечных водонагревательных агрегатов — тепловой коллектор также служит резервуаром для воды. Они довольно эффективны, но работают только в климате с небольшим риском отрицательных температур. Системы ICS могут быть такими простыми, как большой черный резервуар или серия небольших медных трубок, прикрепленных к крыше.Агрегаты ICS с медными трубками нагреваются быстрее из-за увеличенной площади поверхности, но быстрее теряют тепло по той же причине.

Системы ICS обычно используются для подогрева воды для обычных водонагревателей. В такой системе, когда вода необходима, она покидает накопительный бак / коллектор и попадает в обычный водонагреватель в доме.

При выборе системы ICS важно учитывать размер и вес: поскольку резервуар для хранения сам по себе также является коллектором, он большой и тяжелый.Конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы поддерживать громоздкие системы АСУ ТП, что может оказаться непрактичным или невозможным для некоторых домов. Еще одним недостатком системы ICS является ее склонность к замерзанию и даже взрыву в более холодную погоду, что делает ее пригодной только для более теплого климата или иным образом осушаемой до наступления холода.

Водонагреватели Thermosyphon

Системы Thermosyphon полагаются на тепловую циркуляцию. Вода циркулирует, когда теплая вода поднимается, а холодная спускается. У них есть резервуар, как у блока ICS, но коллекторы прикреплены к резервуару с наклоном вниз, чтобы обеспечить тепловую циркуляцию.

Коллекторы термосифона собирают солнечный свет, отправляя нагретую воду обратно в резервуар через замкнутый контур или тепловую трубу. Хотя термосифоны более эффективны, чем системы ICS, их нельзя использовать там, где происходит регулярное высыхание.

Сколько стоит солнечный водонагреватель?

Чем больше горячей воды вы используете, тем больше вероятность того, что солнечный водонагреватель со временем окупится. Солнечные водонагреватели наиболее рентабельны для домашних хозяйств с большим количеством членов или большой потребностью в горячей воде.

Обычный солнечный водонагреватель будет стоить около 9000 долларов без учета федеральных льгот, а активные модели с большей мощностью — до 13000 долларов. Небольшие системы могут стоить всего 1500 долларов.

Цены сильно различаются в зависимости от многих факторов, включая выбранные вами материалы, размер системы, затраты на установку и обслуживание и многое другое. Хотя системы ICS являются самым дешевым вариантом (около 4000 долларов за 60-галлонные блоки), они не будут работать во всех климатических условиях, поэтому, если в вашем доме регулярно температура ниже нуля, у вас не будет другого выбора, кроме как потратить деньги на активная косвенная система или, по крайней мере, использовать другую систему только часть года.

Вес и размер более дешевых пассивных систем могут подходить не всем. Если ваша конструкция не выдержит вес пассивной системы или у вас нет места, более дорогая активная система снова станет вашим лучшим вариантом.

Если ты При строительстве нового дома или рефинансировании вы можете включить стоимость нового солнечного водонагревателя в свою ипотеку. Включая стоимость нового солнечного водонагревателя в 30-летнюю ипотеку, вы обойдетесь в 13-20 долларов в месяц.Возьмите федеральные льготы, и вы можете платить всего от 10 до 15 долларов в месяц. Поэтому, если вы строите новый дом или рефинансируете его, а ваши счета за отопление воды составляют от 10 до 15 долларов в месяц, вы сразу же начнете экономить деньги. И чем больше воды вы используете, тем быстрее окупится система.

Помимо стоимости покупки и установки самой системы, вам необходимо учитывать годовые эксплуатационные расходы. В простой пассивной системе это может быть ничтожно мало или ничего.Но в большинстве систем, использующих обычные водонагреватели в тандеме с солнечным обогревателем, вы понесете некоторые расходы на отопление, хотя и намного ниже, чем при использовании обычного водонагревателя.

Налоговые льготы для солнечных водонагревателей

Вам не нужно брать на себя всю цену новой солнечной системы водяного отопления. Федеральные налоговые льготы могут значительно снизить стоимость установки. Федеральные налоговые льготы по возобновляемым источникам энергии для жилых домов (также известные как ITC или инвестиционные налоговые льготы) могут предоставить 26-процентный налоговый вычет на солнечные водонагреватели.Но есть некоторые условия для участия:

• По крайней мере, половина энергии, производимой в собственности, должна поступать от солнца (фотоэлектрические системы).
• Новый солнечный водонагреватель должен быть сертифицирован Solar Rating and Certification Corporation (SRCC) или аналогичным органом, одобренным правительством штата, в котором установлена ​​система.
• Солнечная система отопления не может использоваться для обогрева бассейнов или гидромассажных ванн — она ​​должна нагревать воду, используемую в доме или на работе.

Многие штаты, муниципалитеты и коммунальные службы предлагают собственные льготы и скидки на установку солнечных водонагревателей. Проверьте База данных DSIRE для получения дополнительной нормативной информации.

Где взять солнечный водонагреватель

Компоненты солнечного водонагревателя легко доступны во многих национальных сетевых магазинах, таких как Home Depot. Установки также доступны для покупки напрямую у производителей, при этом Duda Diesel и Sunbank Solar предлагают несколько отличных вариантов солнечных водонагревателей для жилых домов.Местные установщики также могут предложить качественные солнечные водонагреватели.

Для Солнечное отопление бассейна и маломасштабное использование, обратите внимание на нагреватели ниже:

• Duda Solar 30 Tube Water Heater Collector: Эта система является идеальным выбором для подогрева бассейнов, гидромассажных ванн и систем с обратной связью. Тридцать высокоэффективных негерметичных трубок обеспечивают отличное поглощение солнечного света и рассчитаны на потребление до 45 000 БТЕ в день.
• Sunbank Solar Солнечный водонагреватель на 40 галлонов: Этот солнечный водонагреватель разработан для домашних хозяйств, состоящих из одного-трех человек.Эта термосифонная система обеспечивает исключительную эффективность поглощения (92-96%) и поддерживает горячую воду в течение всего дня в сверхизолированном встроенном резервуаре. При весе всего 180 фунтов его можно установить на большинстве крыш.
• Duda Solar 200 литровый водонагреватель Активная сплит-система: Этот полный комплект включает резервуар для воды из нержавеющей стали, контроллер и погружной водяной насос. Это система с двумя змеевиками, которая позволяет нагревать воду в резервуаре как с помощью солнечной энергии, так и от вторичного источника электричества или тепла.

Поскольку на то, какой солнечный водонагреватель вам следует купить, влияет очень много факторов, при выборе и установке более крупной солнечной водонагревательной системы рекомендуется проконсультироваться с профессионалом.

Солнечные водонагреватели Vs. Домашняя солнечная система

Солнечные водонагреватели встречаются реже, чем раньше. Во многом это связано с резким снижением стоимость солнечных панелей, в результате чего многие люди, которые в противном случае установили бы солнечные водонагреватели, отказались от них и нагревали воду электричеством, вырабатываемым их собственными солнечными панелями.

Солнечные водонагреватели занимают драгоценную недвижимость, и для домовладельца, заинтересованного в производстве собственного электричества, вырабатываемого солнечными батареями, может иметь смысл максимально увеличить доступное пространство и вообще отказаться от солнечного нагрева воды. вместо этого покупать солнечные батареи.

Однако, если у вас нет места для солнечных панелей, солнечные водонагреватели все равно могут подойти, поскольку они занимают гораздо меньше места, чем солнечные панели. Солнечные водонагреватели также могут быть отличным вариантом для тех, кто живет в удаленных местах, или в качестве экологически чистого дополнения к существующей солнечной генерации электроэнергии.Современные электрические водонагреватели невероятно эффективны и при питании от солнечной энергии в сочетании с солнечным водонагревателем дадут значительную экономию для вашего кошелька и сократят выбросы парниковых газов.

Для многих домовладельцев решение сводится к цене. Солнечные водонагреватели могут стоить более 13000 долларов. Чтобы узнать, сколько будет стоить полная домашняя солнечная система для вашего дома, вы можете получить бесплатную, не обязательную цитату от ведущая солнечная компания в вашем районе, заполнив форму ниже.

FAQ: Солнечный водонагреватель

Стоит ли солнечный водонагреватель?

Стоит ли солнечный водонагреватель все это зависит от того, где вы живете, ваших потребностей и предпочтений, а также от того, планируете ли вы установка солнечных батарей. Солнечные водонагреватели теряют свои позиции в основном из-за всплеска домашних солнечных водонагревателей: люди, которые установят солнечные водонагреватели, также хотят, чтобы солнечная энергия использовалась для выработки электроэнергии, и часто предпочитают отказаться от солнечных водонагревателей, которые конкурируют за ценное пространство на крыше.

Если у вас есть место, солнечный водонагреватель, вероятно, снизит ваши счета за нагрев воды. Солнечный водонагреватель, используемый в сочетании с другими возобновляемыми источниками энергии, по-прежнему является отличным выбором практически для любого применения.

Сколько стоит солнечный водонагреватель?

Типичная солнечная система водонагревателя будет стоить около 9000 долларов, а более дорогие модели — более 13000 долларов. Обогреватели для мелкомасштабного использования будут намного дешевле — от 1000 до 3000 долларов.

Какие недостатки у солнечных водонагревателей?

Самым большим недостатком солнечного водонагревателя является то, что он не работает в туманные, дождливые или пасмурные дни, а также ночью. Хотя с этим можно справиться с помощью обычного вспомогательного нагревателя, это по-прежнему является недостатком, присущим всем солнечным технологиям. Техническое обслуживание может стать еще одним препятствием. Хотя обычно они не требуют особого обслуживания, некоторые солнечные водонагреватели требуют регулярного осушения, очистки и защиты от коррозии.

Как работает солнечный водонагреватель?

Солнечные водонагреватели циркулируют жидкость через солнечный коллектор — чаще всего это коллектор с плоской пластиной или трубчатый коллектор — нагревая жидкость и отправляя ее либо в резервуар для использования, либо в теплообменник, где жидкость используется для нагрева воды для домашнего использования.

Кристиан Йонкерс — писатель, фотограф, кинорежиссер и любитель активного отдыха, одержимый пересечением людей и планеты.Он сотрудничает с брендами и организациями, в основе которых лежит социальное и экологическое воздействие, помогая им рассказывать истории, которые меняют мир.

4 факта о бытовых солнечных водонагревательных системах

Системы ICS иногда называют системами периодического действия. Черные трубы или резервуары находятся в водонепроницаемом боксе для предварительного нагрева воды солнечной энергией. Нагретая вода выходит из коллектора АСУ ТП и поступает в резервный водонагреватель.

В солнечных коллекторах с вакуумными трубками используются специальные стеклянные трубки, металлические трубки и ребра для поглощения солнечной энергии и уменьшения потерь тепла.Система коллектора с вакуумными трубками основана на вакууме, создаваемом между стеклянными и металлическими трубками для удержания тепла.

Все три типа солнечных коллекторов полагаются на накопление воды. Системы солнечной энергии бывают активными или пассивными, независимо от типа коллектора.

2 . Активные солнечные системы используют насосы

В активной системе солнечного водонагревателя насосы перемещают воду или жидкий теплообменник из зоны хранения воды через коллектор и обратно в домашнюю водопроводную систему.Ваш резервуар для воды находится внутри вашего дома.

Жидкости для теплообмена лучше всего, если вы живете в районе с морозными зимами. Пропиленгликоль или другая одобренная жидкость поднимается к коллектору тепла на крыше, а затем спускается по трубам в баке с горячей водой для нагрева воды.

Если вы живете в районе, где замерзание не является проблемой, бытовая вода направляется прямо в коллектор и напрямую обратно в резервуар для горячей воды или ваши водопроводные трубы. Некоторые строительные нормы и правила требуют, чтобы вы использовали обычный водонагреватель в качестве резервного устройства и устройства для хранения воды.

Вам нужен источник питания для обеспечения энергией вашего водонагревательного насоса в активной системе. Солнечные панели могут производить достаточно энергии для работы большинства типов бытовых насосных систем.

3. Пассивным солнечным обогревателям не нужны насосы

Самый простой тип солнечной системы водонагревателя — это пассивная система. Для работы системы не требуется энергии, электрических компонентов или дополнительных солнечных батарей.

Пассивная система горячего водоснабжения основана на большом резервуаре, который находится на крыше.Солнце нагревает воду напрямую, а сила тяжести направляет воду в резервуар для горячей воды. Как и в случае с активной солнечной системой отопления, местные правила и нормы могут потребовать от вас наличия обычного водонагревателя для дополнительного горячего водоснабжения.

Активная солнечная система водонагревателя дороже пассивной солнечной системы горячего водоснабжения. Однако активные системы более надежны, чем пассивные. Возможно, вам также придется вложить средства в структурные улучшения вашей крыши, чтобы удерживать тяжелый пассивный резервуар для воды.

4. Солнечные водонагреватели предлагают множество преимуществ

Независимо от типа вашего солнечного водонагревателя, вы можете сэкономить от 50 до 80 процентов расходов на нагрев горячей воды. Ваш поставщик солнечных батарей может помочь вам рассчитать фактические эксплуатационные расходы вашей системы, которые будут варьироваться в зависимости от того, использует ли ваша вспомогательная система газ или электричество для нагрева воды.

Одним из показателей, определяющих эффективность вашей солнечной водонагревательной системы, является ее коэффициент солнечной энергии.Чтобы найти эту цифру, разделите газовую и / или электрическую энергию, используемую системой, на общую энергию, поставляемую солнечными компонентами. Чем выше число, тем эффективнее солнечный водонагреватель.

Установка солнечных водонагревателей стоит от 2000 до 6000 долларов. Хотя изначально солнечный нагреватель дороже обычного водонагревателя, эффективная пассивная или активная солнечная система со временем окупается. Между тем, вы сами производите горячую воду с помощью чистой экологически чистой энергии.

Солнечные системы горячего водоснабжения обеспечивают защиту от роста цен на энергию и нехватки топлива. Пассивные системы производят и поставляют воду в ваш дом даже при отключении электроэнергии из-за шторма. Некоторые системы имеют право на скидки или налоговые льготы.

Запланируйте установку вашей новой солнечной системы водонагревателя в Ларго, Флорида, связавшись с компанией Solar Source сегодня.