Снижение затрат на электроэнергию с помощью солнечных коллекторов. Солнечные панели для нагрева воды

Солнечный коллектор для нагрева воды от солнца "Дачник"

Солнечные водонагреватели "Дачник" предназначены для горячего водоснабжения,в тёплый период времени - когда ночью нет заморозков и температура ночью не падает до нуля.

На большей части территории России это период: с начала апреля до середины октября.

Всем знакома ситуация когда в загородном доме или летнем участке используется летний душ:железная или пластиковая бочка, которая нагревается днём и более-менее сносно снабжаеттёплой водой в июле и в августе, в остальные месяцы вода уже не успевает нагреться днёми быстро остывает ночью.

Солнечные коллекторы "Дачник" нагревают воду во встроенном баке из нержавейки в течение дня до 95 °C от солнечного света весь период эксплуатации: с начала апреля до середины октября.

Нагрев происходит даже в пасмурную и облачную погоду, при слабом солнечном свете,но не за несколько часов как при ярком солнце, а в течение всего светого дня.

Нагретая до 95 °C вода может использоваться как для душа, так и для летней кухни.

Коллектор полностью автономен, для него не нужно электричество,и расходных материалов.

Принцип работы "Дачника" прост, что является отличительной чертой всех инновационных технологий. Холодная вода поступает в трубки солнечного коллектора самотеком из бака (любой открытой емкости). Каждая трубка представляет состоит в свою очередь из двух, вложенных друг в друга трубок, пространство между которыми заполнено вакуумом. За счет этого потери тепла стремятся к нулю. С другой стороны, эффективное нагревание обеспечивается за счет селективного покрытиявнутренней трубки, которое превращает солнечное излучение в тепловую энергию.

Нагреваясь в трубках коллектора, вода поднимается в теплоаккумулирующий бак, расположенный выше, по принципу естественной циркуляции. Весь процесс проходит естественным образом и не требует никакого вмешательства. "Дачник" будет работать тихо, бесшумно и безотказно в течение многих дачных сезонов.

Почему стоит приобрести водонагреватель "Дачник"?

Главное преимущество - экономическое, т.е отсутствие каких-либо затрат на нагрев воды. В то время как традиционные приборы тратят на нагрев воды несколько киловатт в час, летом "Дачник" не потребляет электричество вовсе, а лишь безотказно производит горячую воду. Это позволяет окупить затраты за один-два сезона.

Более низкая стоимость по сравнению с другими моделями солнечных водонагревателей. Если потребность в горячей воде - сезонная, то "Дачник" - идеальный вариант.

Водонагреватель не требует ухода и затрат на эксплуатацию, ведь на даче и так хватает забот.

Продолжительный срок службы (не менее 15 лет), что превышает сроки службы обычных водонагревателей.

При нагревании воды не происходит сжигание газа или угля, и следующее за этим загрязнение атмосферы. Используя солнечную энергию, вы делаете вклад в сохранение атмосферы нашей планеты.

Ну и, конечно, солнечный водонагреватель - это эксклюзив. Это товар, которого, наверное, еще нет ни у одного из ваших друзей, гостей, соседей.

Гарантия производителя – 12 месяцев - время, достаточное, чтобы убедиться в надежности технологий возобновляемой энергетики, привыкнуть к энергии, за которую не надо платить.

Энергия солнца бесконечна, так почему же ее не использовать? Зачем ждать, пока электричество опять повысится в цене?

Технические характеристики:

• Бак 100 литров с двойными стенками изготовлен из нержавеющей стали • Длина вакуумной трубки 1500 мм • Внешний диаметр трубки 48 мм • Максимальное давление в трубке 0,6 Мп • Устойчивость к граду до 5 мм • Материал трубки боросиликатное стекло с селективным поглощающим покрытием • Вес установки в сборе без воды 45 кг

Комплектация системы на 100 л

• Бак термос 100 л – 1 шт • Расширительный бак – 1 шт • Станина с комплектом болтов для сборки -1 шт

Вакуумные трубки – 16 шт

Набор уплотнительных пыльников – 1шт

Схема солнечного водонагревателя:

Фотографии установки солнечного коллектора на обычный летний душ в Подмосковье.

Солнечный коллектор в коробках приехал на дачу,он легко влезает в автомобили в кузове универсал

Обычный летний душ, с металлической ёмкостью перед модернизацией.

Станина коллектора в собранном виде, далее на неё устанавливаются бак и трубки.

Коллектор за 1 день установлен силами двух рабочих, которые первый раз увидели его в жизни.Хозяева принимают работу.

Габаритные размеры нагревателя на 100л в сборе:

ширина 1100 мм × длина 1200мм × высота 1600 мм

Транспортные размеры для перевозки:Ящик 1 ( для бака) – 46 × 46 × 1350Ящик 2 (для трубок) - 25 × 30 × 1600Ящик 3(для станины) - 10 × 32 × 1500Ящик 4 (для поплавка) - 17 × 17 × 25 ,Вес - 45 кг

Примечания:Солнечный коллектор наиболее эффективен, если трубки развёрнуты на юг.В баке 4 отверстия, под различные дополнительные аксессуары (термопары, замер уровня вода, тэн электрический)которые в летней эксплуатации не используются, и их необходимо закрыть заглушками.

* Производитель оставляет за собой право вносить изменения в конструкцию, комплектацию и внешний вид изделия, не ухудшающие его технические свойства.

invertory.ru

Вакуумный нагреватель на солнечной энергии

Содержание:

Устройство альтернативного источника энергии
Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов
Варианты исполнения вакуумных нагревателей
Недостатки уникальных устройств

Использование солнечной энергии один из самых современных и ожидаемых источников энергии. Весомый аргумент в пользу такого энергоносителя - его абсолютная бесплатность и неисчерпаемые возможности. Именно поэтому все больше и больше людей предпочитает осваивать необычный и по-своему уникальный источник. Ученые и разработчики не стоят на месте, конструируя все новые и новые необычные установки, работающие на солнечном топливе. Одним из таких изобретений, все теснее входящий в повседневную жизнь людей выбравших экологичный вариант – вакуумный солнечный коллектор.

Устройство альтернативного источника энергии

Солнечные батареи только на первый взгляд имеют сложное, местами может даже фантастическое устройство. На самом деле это далеко не так. Любая солнечная батарея состоит всего из четырех основных элементов:

солнечные модули, принимающие и синтезирующие лучи нашего светила,
инвертор, который преобразует полученный от модулей электрический ток в подходящий формат для потребителей,
контроллер – устройство управления и контроля над всей солнечной установкой.
аккумуляторные батареи, для накапливания заряда и поддержания стабильной работы электрической сети в пасмурные дни и в темное время суток,

Такое несложное устройство имеют практически все стандартные солнечные батареи, применяемые по всему миру. С помощью установки подобных элементов можно обеспечить свой дом электричеством в достатке. Но в последнее время стали активно применятся коллекторы на базе солнечных батарей.

Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов

Коллекторы служат для нагрева жидкости, которую в дальнейшем используют для обогрева и личных нужд человека на кухне или в быту. Предыдущие коллекторы имели конструкцию обычного нагревателя. То есть трубки находились в самих солнечных батареях и нагревались от тепла, которое вырабатывают солнечные батареи. Современные вакуумные трубочные коллекторы на альтернативной энергии устроены немного по другому принципу. Такие солнечные коллекторы имеют ряд неоспоримых преимуществ:

площадь, занимаемая устройством намного меньше предшественников,
теплопотери сведены к минимуму,
позволяют существенно экономить затраты на горячее водоснабжение,
увеличенный срок службы,
легкая установка, не занимающая много времени,
простая замена комплектующих элементов,
легкость в обслуживании за счет малой площади.

За счет чего достигаются все эти уникальные особенности? Все дело в устройстве непосредственно самих трубок. Вакуумные трубки состоят из двух трубок разного диаметра. Меньшая трубка вставлена в большую, таким образом, что между стенками имеется воздушный зазор.

Таким образом, подобные вакуумные коллекторы имеют строение обычного термоса, который сохраняет свое тепло, за счет отсутствия теплопотерь через охлаждение стенок. В ранних аналогах теплопотери были слишком огромными, и нагреть воду или другой теплоноситель до температуры выше 60 °С было практически невозможно. Технология батареи, в которой применяются вакуумные технологии, позволяет нагревать теплоноситель до температуры в 120-160 °С.

За счет тех же самых преимуществ вакуумные коллекторы имеют возможность нагревать и что самое главное сохранять тепло при любой температуре окружающего воздуха. Что является неоспоримым преимуществом подобных устройств перед другими аналогами.

Интересной особенностью, позволяющей экономить достаточно обширное место на крыше это расположение световых элементов, которые преобразуют солнечные лучи в бесплатную энергию. Расположены солнечные батареи непосредственно на поверхности трубок, то есть трубки сами по себе и есть батареи цилиндрической формы. Без сомнения цилиндрическая форма не дает столько энергии как плоские батареи, но за счет преимуществ с устройством двустенных трубок, форма батареи отходит на второй план.

Варианты исполнения вакуумных нагревателей

Вакуумные коллекторы в настоящий момент имеют три разные технологические конструкции:

вакуумные коллекторы, в которых солнечные батареи передают тепло непосредственно воде, без каких либо сторонних приспособлений и нагревателей. Такие коллекторы изготавливаются исключительно в Китае, что уже само по себе наводит на мысль о качестве, но, тем не менее, имеют успех среди тех, кто не желает выкладывать значительные суммы денег. Устройство подобных агрегатов довольно простое и основано на явлении естественной конвекции воды. То есть холодная вода опускается на дно, а горячая поднимается наверх. За счет этого и происходит перемешивание и нагрев воды. Как правило, подобные солнечные конвекторы не имеют емкости для накапливания воды или теплоносителя.
солнечные коллекторы с использованием теплообменника. Устройство подобных агрегатов схоже с предыдущими за исключением наличия емкости для сбора воды и установленным теплообменником. Такая схема позволяет встраивать солнечные коллекторы в контур централизованного отопления и использовать платную горячую воду только при необходимости.
солнечные батареи с нагревательными термоэлементами. Этот вариант исполнения самый сложный и, безусловно, дорогой. Основное отличие от других исполнений, наличие нагревательного элемента в виде легко нагреваемого теплоносителя. Подобные системы могут работать при значительных отрицательных температурах. Систему можно заправлять как водой, так и специальными жидкостями, к примеру, тосол или антифриз, в том случае если нагреватель работает исключительно для отопления.

Применение таких жидкостей обосновано в тех случаях, когда солнечные коллекторы используются для нагревания теплоносителя до высоких температур. Подобные специальные жидкости не оставляют при нагреве накипи и других вредных отложений внутри батареи.

Недостатки уникальных устройств

В каждых устройствах и изобретениях есть свои плюсы и минусы. Не обходятся без негативных моментов и вакуумные коллекторы, к которым можно отнести, пожалуй, только стоимость самого устройства по сравнения с его плоским предшественником. Минус подобного коллектора в пониженном коэффициенте выработки тока за сет цилиндрической формы не может считаться весомым, так как перекрывается производительность устройства. Все это подводит к выводу, что последние разработки вакуумных коллекторов стоят на несколько ступеней выше плоских аналогов по сумме преимуществ, включая и материальную сторону, так как в конечном итоге срок окупаемости подтвердит целесообразность покупки именно таких солнечных устройств.

виды солнечных батарей и их установка

Содержание:

Принципы устройства и действия
Виды солнечных батарей
Особенности установки

Рациональность и экономия в ведении собственного хозяйства остается на сегодняшний день одним из самых актуальных вопросов. Такое положение вещей напрямую связано с постоянным увеличением расценок на привычные энергоносители и периодически возникающими кризисными ситуациями в отечественной экономике.

Поэтому одним из способов существенной экономии в статье расходов на содержание загородного дома, его освещение, отопление является применение солнечной воздушной системы отопления, а также нагрева воды солнечной энергией посредством использования солнечных батарей.

Принципы устройства и действия

Подзаряжающиеся от солнца устройства появились еще в конце прошлого века. Компактные солнечные батареи широко использовались в часах, фонариках, калькуляторах. Но ученые, преимущественно зарубежные, не остановили изучение основополагающих принципов солнечных фотоэлементов. Благодаря этому современный человек может выигрышно использовать солнечные батареи для отопления загородного дома, существенно сокращая расходы или полностью отказавшись от традиционного способа отопления. Водонагреватели на фотоэлементах имеют достаточно высокие рабочие показатели, кроме основной функции широко используются для нагрева воды бассейна.

Солнечные фотоэлектрические установки для отопления представляют собой комплекс множества соединенных элементов. Они обладают способностью поглощать значительное количество солнечных лучей, которые благодаря структуре самих элементов, вступают в ряд электрохимических реакций. После этого каждая фотосоставляющая начинает вырабатывать определенное количество электрического тока, который впоследствии трансформируется в единый поток и выходит из установки.

Этот принцип является основополагающим для того, чтобы успешно работали специально установленные солнечные водонагреватели, качественно проходил нагрев воды, осуществлялось освещение, отопление помещения или постепенный обогрев бассейна.

Одна среднестатистическая солнечная батарея вырабатывает в среднем около 250 вольт. Если взаимосвязано соединить, установить несколько таких устройств, то их мощности вполне хватает для обогрева, освещения помещения средней площадиили нагрева большого количества воды.

Если учитывать тот факт, что подзарядка аккумуляторов происходит в течение всего светового дня, то дефицита электроэнергии для освещения или обогрева жилого дома не возникает. К тому же некоторые системы могут работать в темное время. Принцип их работы основан на использовании фотоэлемента для панели, способной функционировать от инфракрасного излучения, проникающего через тучи, облака, густую темноту.

Таким образом, водонагреватель или обогреватель на солнечных батареях дает прекрасную возможность использовать в своих целях природный ресурс, доступность к которому не ограничена, коэффициент полезного действия достаточно велик, а вот цена за пользование равна нулю. При этом сохраняется практически полная независимость от жилищно-коммунальных служб.

Виды солнечных батарей

Наиболее востребованными, широко используемыми являются два основных варианта солнечных батарей:

система фотоэлектрических элементов, действие которой основано на свойствах кремниевой пленки, либо на фотокристаллах; наиболее часто используются не только для бытовых нужд (водонагреватель), но и для подогрева бассейна;
вакуумный коллектор косвенного действия; работа осуществляется не посредством изначально вырабатываемого электрического тока, а за счет тепловой энергии, она образуется от нагрева воды, протекающей по трубопроводам устройства на солнечных батареях.

К первой категории относятся системы, вырабатывающие энергию в диапазоне до 24 вольт. Такой мощности вполне хватает для полноценного освещения дома, круглосуточной работы телевизора или для нагрева воды бассейна.

Устройства из второй категории имеют больший КПД, а потому пригодны не только для качественного освещения, но и интенсивного отопления жилых строений средней площади используя водонагреватели.

Батареи можно приобретать как отдельно, так и в комплекте с дополнительным оборудованием, включающим наличие:

электрического тэна;
вакуумного коллектора;
контроллера;
емкости под горячую воду;
насоса

Для расчета комплектности и мощности монтажного оборудования необходимо учитывать площадь жилого помещения, количество постоянно проживающих в нем человек, стандартный ежемесячный объем потребляемого света и тепла, а также климатических условий.

Если ежемесячно возникает потребность в использовании 500 кВт энергии на отопление, освещение и/или нагрева воды бассейна, следует учитывать, что из тридцати календарных дней, как минимум двадцать, должны быть солнечными.

Особенности установки

Водонагреватель, работающий от воздушно-солнечной системы нагрева, освещение дома, основанное на функционировании панели фотоэлементов и даже установка оборудования для нагрева воды бассейна от энергии солнца, кроме вышеперечисленных достоинств, имеет и ряд особенностей.

Для того чтобы фотоконструкция приносила должный эффект в использовании, необходимо учитывать следующие нюансы:

установка панели должна производиться исключительно с южной стороны здания;
жилое помещение должно иметь прочную стропильную систему, так как система соединенных между собой фотоэлементов имеет внушительный вес и размеры;
крыша сооружения должна иметь угол склона не более 45%;

Стоит также помнить, что водонагреватель на фотоэлементах имеет низкий коэффициент полезного действия, а эффективность системы освещения, отопления дома от солнечных батарей и воздушно-солнечный способ нагрева воды бассейна неизменно снижается во время пасмурных и холодных дней, целесообразно не отказываться от традиционного варианта обогрева жилого помещения. Компромиссным вариантом может стать совмещение нескольких способов.

Несмотря на все недостатки использования солнечных батарей в функциональном обслуживании загородного дома, данный вариант считается одним из самых экономичных. Главное грамотно подойти к выбору самой системы, ее комплектации и мощности.

Похожие публикации:

Подписаться на рассылку

ekobatarei.ru

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.

Статьи со схожей тематикой:

Устройство солнечной батареи..

Альтернативные источники энергии..

Как расcчитать солнечную электростанцию..

www.helios-house.ru

Солнечные батареи для нагрева воды в частном доме

Нагрев воды при помощи солнечных коллекторов

Сегодня вряд ли возможно представить себе существование без горячей воды. Каждый из нас уже привык к благам цивилизации в виде теплого душа или приятной, горячей ванны, полили бассейн с подогревом и др.

Человек использует колоссальное количество горячей воды, и соответственно, потребляет огромные объемы электрической энергии для этих целей.

Следует заметить, что практически каждый из нас зависим от водо и теплоснабжающих организаций и вынужден мириться с повышением тарифов. Многие выходят из положения путем переезда в частные дома и отказа от услуг коммунальщиков, а некоторые пытаются в квартирах создавать автономные системы отопления, что не избавляет их от необходимости оплачивать потребленное топливо.

На сегодняшний день выгодной альтернативой можно назвать солнечные коллекторы. Все больше и больше жителей устанавливают на крышах своих домов солнечные батареи. В связи с широким использованием солнечных батарей среди населения, цены на данные установки постепенно снижаются и становятся все более доступными. А если еще учесть длительный срок службы, к примеру солярных систем – 40 лет, то можно с уверенностью сказать, что данные установки на сегодняшнем рынке занимают достойное место.

Целевое назначение гелиосистем

Электрические солнечные панели и солярные водяные системы могут использоваться для различных целей, к примеру:

автономное горячее водоснабжение и отопление с экологически чистыми показателями;
подогрев воды для бассейнов;
техническое использование воды;
уменьшение энергозависимости, повышение экологической чистоты окружающей среды;
снабжение электроэнергией коммуникаций и бытовых приборов в помещении;
экономия денежных средств.

На сегодняшний день энергия солнца уверенно приходит на замену традиционным способам получения электрической энергии. Данная статья позволит разобраться в вопросе солнечных установок для нагрева воды.

Рассмотрим основные элементы и назначение гелиосистем.

Предназначение солнечных коллекторов

Солнечный коллектор преобразовывает солнечную энергию в тепловую, которая в свою очередь передается жидкости. Работа системы находится в прямой зависимости от эффективности работы солнечной установки, т.е., чем больше энергии получит коллектор, тем будут меньше потери и, следовательно, эффективнее будет функционировать система.

Солнечная энергия преобразовывается в тепловую в абсорбере, который поглощает солнечное излучение. Жидкий теплоноситель прогревается в процессе прохождения через каналы в панели.

Наиболее распространенными и доступными среди солнечных коллекторов можно выделить вакуумные и плоские солнечные коллекторы.

В зависимости от потребностей в горячей воде может устанавливаться любое количество солнечных батарей путем их объединения в одну систему. Как правило, при установке коллекторов на крышах коттеджей для этой цели используются наклонные скаты кровель. Батареи могут быть установлены поверх или даже вместо кровельных покрытий.Помимо этого, солнечные коллекторы могут размещаться на любых поверхностях (стены, крыши, специальные площадки).

Правильной ориентации солнечных батарей помогают рамы-опоры. Следует отметить, что солнечная батарея может также выполнить функцию декора и быть элементом архитектуры здания.

Предназначение емкости накопителя с теплообменником

Данная емкость выполняет функцию передачи тепла от жидкости к проточной воде. В качестве теплообменника выступает специальная труба спиралевидной формы (змеевик), которая способствует взаимодействию между нагретой жидкостью и холодной водой. Теплоизолированный бак удерживает температуру воды в случае если забор воды не производится. С целью подогрева воды до определенной температуры в баке, в случае необходимости может быть установлен тэн с электронным контроллером. В результате, в холодное время года и в плохую погоду может производиться подогрев. Следует отметить, что современные солнечные коллекторы способны выдавать необходимое количество тепла даже при неблагоприятных погодных условиях, что позволяет экономить электроэнергию и использовать тэн в исключительных случаях. Также, при отсутствии тэна, вода может подогреваться при помощи газового котла или котла на твердом топливе.

Вспомогательные коммуникации, арматура и трубопроводы

Назначение всех коммуникаций солнечного коллектора сводится к главному – достижение максимальной изоляции, герметичности, устойчивости и надежности. Обычные трубы из пластика в данном случае не подойдут, поскольку они не смогут обеспечить вышеуказанных требований в полном объеме. Наша система должна эффективно работать при любой погоде и в любое время года. При создании солнечных коллекторов, как правило, используется фурнитура из нержавеющей стали и запорная арматура высокого качества, а для трубопровода применяются медные трубки. Это позволяет избежать риска поломки коммуникаций и появления коррозии.

Благодаря теплоизоляционным материалам снижается процент теплопотерь.

Насосы создают необходимое давление, которое нужно для циркуляции воды в системы. Контроль температуры и обеспечение бесперебойной работы осуществляется при помощи автоматики.

Классификация систем горячего водоснабжения

Системы водоснабжения можно классифицировать по следующим критериям:

В зависимости от количества контуров теплоносителя:

— простые одноконтурные. Вода в таких системах нагревается в баке и поступает в систему;

— более сложные двухконтурные, т.е. имеется солнечный коллектор и контур отбора воды.

1. Одноконтурная гелиосистема ГВС с естественной циркуляцией теплоносителя

Двухконтурная система ГВС с принудительной циркуляцией теплоносителя:

1. Солнечный коллектор 2. Бак теплоаккумулятора (бойлер) 3. Циркуляционный насос контура коллекторов 4. Электронный блок управления 5. Датчики температуры

В зависимости от способов циркуляции

— естественная циркуляция жидкости (термосифонная система). После подогрева теплоноситель проходит к верхней части системы и в случае если коллектор подключен к баку, находящемуся выше, происходит «самоциркуляция» теплоноситея.

— принудительная. Движение теплоносителя происходит благодаря работе насоса, работающего под управлением контроллера.

Нагрев воды для дома при помощи солнечных коллекторов

На температуру воды и полученное ее количество в деньвлияет немало факторов. Для получения максимального эффекта работы системы целесообразно произвести расчеты, учитывая температуру воздуха на улице, погодные условия, температуру воды при подаче изначально, количество потребляемой воды, особенности солнечного коллектора и др.

К примеру, если вы планируете использовать солнечный коллектор в теплый сезон, вам достаточно будет установить одноконтурную систему, которая обеспечит подачу подогретой воды в летний душ.

Для круглогодичного использования рекомендуется устанавливать двухконтурную систему, более того, ее желательно обеспечить солнечными батареями с высокой производительностью.

Исходя из данной статьи, можем подытожить, что при выборе системы для нагрева воды необходимо учитывать:

качество комплектующих коллектора;
грамотный монтаж;
расчеты и комплексный подход к установке солнечного коллектора.

В любом случае необходимо внимательно подходить к данному вопросу, чтобы обеспечить долговечность и эффективность работы коллектора для нагрева воды в доме.

Рекомендуем прочесть:

www.solar-battery.com.ua

Солнечные коллекторы для отопления дома: плоский, трубчатый, вакуумный, воздушный

Солнечные коллекторы — системы сбора тепла, поступающего от солнца. Именно эти устройства удобнее использовать для водяного отопления: в них нагревается теплоноситель. Затем он может подаваться в систему отопления (лучше — в теплый пол) или горячего водоснабжения.

Конструктивно любая установка состоит из самой солнечной панели и резервуара для нагретой воды (баки бывают с теплообменником при использовании в качестве теплоносителя антифриза). В местностях с небольшим количеством солнечных дней в бак для воды может быть установлен резервный нагреватель. Чаще всего это ТЭН. Но нужно помнить, что подключать второй источник нужно не параллельно, а последовательно. Только тогда он будет работать лишь в том случае, если солнечной энергии для нагрева до заданных температур не хватает. В этом случае система будет экономно расходовать платные источники энергии.

Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами

По строению солнечные коллекторы для отопления бывают:

плоские;
трубчатые;
воздушные.

Есть еще коллекторы концентраторы, но это уже системы промышленного типа, состоящие из множества параболических зеркал, установленных на подвижных опорах. Положение зеркал регулируется системой слежения, которая дает команды сервомоторам, изменяющим положение зеркал вслед за движением солнца. Такие системы способны нагревать теплоноситель до 120-250oC, но крайне сложны и дороги. Для бытового отопления подходят мало.

Плоские коллекторы

Плоские гелиоколлекторы — это металлическая рама, на которой, если смотреть снизу-вверх, закреплены:

Схема плоского коллектора

пластина корпуса;
слой термоизоляции;
светоотражающий слой (присутствует не во всех моделях) ;
пластина теплосборника (теплопоглотителя или еще называют адсорбирующая пластина), к которой припаяны теплообменные трубки;
прозрачная светопропускающая крышка (закаленное стекло с 95% коэффициентом пропускания света или не менее прозрачный поликарбонат).

Также на корпусе имеется выпускной и впускной патрубок — через них циркулирует теплоноситель.

Есть модели открытые — без крышки. Единственное их достоинство — низкая цена, но они очень неэффективны и совершенно неработоспособны при отрицательных температурах. Из-за того, что крышки нет, абсорбционное покрытие быстро разрушается, так что служат открытые коллекторы несколько сезонов, а из-за своих особенностей могут использоваться для подогрева воды в бассейне или в душе. Для отопления они бесполезны.

Внешний вид плоского коллектора

Принцип работы плоского солнечного коллектора следующий: солнечные лучи почти полностью проходят через верхнее защитное стекло. От этих лучей нагревается теплопоглотитель. Тепло, понятное дело излучается, но наружу почти не выходит: прозрачное для солнечных лучей стекло, тепло не пропускает (позиция «в» на диаграммах). Получается, что тепловая энергия не рассеивается, а сохраняется внутри панели. От этого тепла нагреваются теплообменные трубки, а от них тепло передается циркулирующему по ним теплоносителю.

Правила расположения плоских коллекторов

Коллекторы этого типа должны располагаться под углом 90o по отношению к падающим лучам света. Чем точнее выставлен этот угол, тем больше тепла собирает система. Понятно, что на неподвижной крыше постоянно выдерживать этот угол нереально, но расположить панель нужно так, чтобы на нее как можно больше времени падал свет. Есть довольно дорогие устройства, которые изменяют положение панели по отношению к солнцу, поддерживая оптимальный угол падения солнечных лучей. Они называются системами слежения.

Гелиоустановки показывают большую эффективность, если лучи солнца падают под прямым углом

От чего зависит цена

Цена плоского коллектора во многом зависит от использованных материалов. Так корпус может быть алюминиевый или из оцинкованной стали. Корпус из алюминия предпочтительнее, но стоит дороже. Бывают еще корпуса из полимера. Они характеризуются высокой прочностью и надежностью.

Большое влияние на эффективность оказывают теплообменные трубки и материал пластины-теплосборника. Они бывают алюминиевыми (такие панели стоят дешевле) и медными. Медные более дорогие, но и более долговечные, также они имеют более высокий КПД. Для России, даже для южных ее регионов, использовать желательно именно их. Так как инсоляция даже на юге редко бывает чрезмерной, скорее ее не всегда хватает для отопления.

Цена на плоский коллектор зависит от материалов, из которых он сделан

Важно также покрытие пластины теплосборника: чем ближе к абсолютному черному цвету оно будет, тем меньше отразится лучей и больше получится в результате тепла. Потому технологи постоянно работают над усовершенствованием этого покрытия. В первых моделях это была обычная черная краска, сегодня же — напыление черного никеля.

Пластиковые коллекторы

В отдельный вид можно выделить пластиковые солнечные коллекторы. В простейшем варианте это две панели из поликарбоната, которые закреплены на раме из алюминия. Между ними наварены или наплавлены ребра, создающие в панели лабиринт для тока воды. В верхней части панели расположено впускное отверстие, в нижней — выпускное. В верхнее заливается холодная вода, которая, проходя по лабиринту, нагревается и выходит с более высокой температурой через нижнее. Система применяется для нагрева воды в летний период. Из-за малого гидравлического сопротивления очень хорошо функционирует в самотечной системе. Такой вид солнечного водонагревателя — идеальный вариант снабжения горячей водой дачи в огородный сезон.

Пластиковые коллекторы служат для нагрева воды. Отличный вариант для летнего домика или дачи

Но иногда пластиковыми солнечными коллекторами называют полноценные коллекторы для отопления. Просто в них верхняя крышка выполнена не из стекла, а из того же поликарбоната или другого пластика, хорошо пропускающего солнечные лучи. Такие модели меньше подвержены риску: пластики более прочные, чем стекло (даже закаленное).

Трубчатые гелионагреватели

В системах нагрева одна из первостепенных задач — обеспечить сохранность тепла и не допустить его потерь. Для этого используются разные утеплители и среды, предупреждающие рассеивание тепловой энергии. Самый эффективный теплоизолятор — вакуум. Этот принцип и использован в трубчатых или, как их еще называют, вакуумных солнечных коллекторах. Но вакуумные гелиоколлекторы могут быть четырех модификаций. Они имеют разный тип стеклянной трубки и разные тепловые каналы.

Так выглядят трубчатые гелиоустановки

Типы трубок

Сегодня в основном используются два типа трубок: коаксиальная (труба в трубе) или перьевая. Коаксиальная трубка по строению напоминает термос: две колбы герметично спаяны между собой одним из концов, между стенками — разреженное пространство — вакуум. На стенку второй колбы нанесен поглощающий слой. В нем солнечные лучи преобразуются в тепловую энергию. Внутренняя стенка колбы нагревается, от нее нагревается воздух внутри колбы, а от него в свою очередь нагревается теплоноситель, который циркулирует по тепловому каналу. Из-за сложной системы передачи тепла нагреватели с такими трубками имеют не очень высокий КПД. Но используются они чаще. По тому причине, что работать могут в любое время, даже в сильные морозы и имеют небольшие теплопотери (из-за вакуума), что улучшает их эффективность.

Коаксиальная трубка

Перьевая трубка — это всего одна колба, но с большей толщиной стенки. Внутрь вставляют тепловой канал, который для улучшения теплоотдачи снабжают плоской или чуть извилистой пластиной из адсорбирующего материала. После чего трубка вакуумируется. Этот тип имеет более высокий КПД, но стоит намного дороже коаксиальных. К тому же более сложная замена при выходе трубки из строя.

Перьевая трубка — внутри пластина, напоминающая перо

Виды тепловых каналов

Сегодня распространены два типа тепловых каналов:

Heat-pipe
U-type или прямоточный канал.

Схема работы теплового канала Heat-pipe

Система Heat-pipe — это полая трубка с массивным наконечником на одном конце. Это наконечник изготовлен из материала с хорошей теплоотдачей (чаще всего медь). Наконечники соединяются в единую шину — манифолд (manifold). Их тепло отбирает циркулирующий через манифолд теплоноситель. Причем циркуляция теплоносителя может быть организована по одной или двум трубам.

Внутри трубки находится легко кипящее вещество. Пока температура невысокая, оно находится в жидком состоянии в нижней части теплового канала. По мере нагрева начинается его кипение, часть вещества переходит в газообразное состояние, поднимается вверх. Разогретый газ отдает тепло металлу массивного наконечника, охлаждается, переходит в жидкое состояние и по стенке стекает вниз. Затем он снова нагревается и т.д.

В трубчатых коллекторах с прямоточным каналом используется более привычная схема теплообмена: имеется U-образная трубка, по которой движется теплоноситель. Проходя по ней, он нагревается.

Теплообменники U-типа показывают лучшую производительность, но их главный недостаток — они являются неделимой частью системы. И при повреждении одной трубки в солнечной панели менять придется всю ее полностью.

Теплообменники Heat-pipe типа менее эффективны, но используются намного чаще из-за того, что система получается модульной и любая поврежденная трубка меняется очень просто. Просто из манифолда достается одна, на ее место ставится другая. Как это происходит, вы можете увидеть в видео. Как ни странно, но так собирается вакуумная трубка для солнечных коллекторов. И противоречия тут нет. Просто использована коаксиальная колба и вакуум находится между ее стенками, а не вокруг теплового канала.

Отдельным видом солнечных трубчатых коллекторов являются установки прямого нагрева. Их еще называют «мокрой трубкой». В этой конструкции между двумя колбами циркулирует вода, она и нагревается от их стенок, затем поступает в резервуар. Эти установки просты и дешевы, но не могут работать под повышенным давлением или при отрицательных температурах (вода замерзает и разрывает колбы). Этот вариант для отопления непригоден, можно использовать для нагрева воды в теплый сезон.

Теплоноситель в коллекторах

По внутренним теплообменным трубкам может циркулировать как вода, так и антифриз. Использовать воду можно в регионах, в которых минусовых температур не бывает или предполагается эксплуатация системы исключительно в теплое время года (на дачах, например). Но при сезонном использовании перед консервацией на зиму с панелей необходимо слить всю воду. Во всех остальных случаях и регионах требуется заливка антифриза или его водного раствора (зависит от минимальных температур в регионе).

Нужно помнить, что при использовании антифриза в баке-аккумуляторе будет находиться змеевик, а циркуляция теплоносителя будет обеспечиваться насосом. Такая система называется «замкнутой»: по гелиосистеме движется теплоноситель по замкнутому контуру.

Если через коллектор протекает антифриз, в баке стоит теплообменник

Многих пугает зависимость от наличия электричества. Стоит сказать, что есть модели плоских солнечных коллекторов с естественной циркуляцией. Их КПД ниже из-за меньшей скорости продвижения теплоносителя, но они вполне работоспособны. Правда, для организации полноценного отопления потребуются значительные площади.

Для тех, кого не устраивает снижение эффективности, есть другой выход: обеспечение резервного питания. В самом простом варианте это источник бесперебойного питания с несколькими автомобильными аккумуляторами. Это даст несколько часов работы без электричества в сети. Для более продолжительной работы потребуется уже генератор. Есть и третий вариант: насосы, работающие от солнечной энергии. Но они пока редкость. И четвертый способ: поставить солнечную батарею и аккумуляторы, которые и будут резервным источником питания.

При использовании воды в качестве теплоносителя, она из накопительного бака поступает на гелиоколлектор, где нагревается. Нагретая возвращается в резервуар, и затем напрямую идет в систему отопления и горячего водоснабжения. Так как из системы вода расходуется, то она называется «открытой». Вода при такой системе безопасна в бактериальном и биологическом плане: в теплообменных трубках она нагревается до высоких температур, так что погибают все микробы.

Воздушные коллекторы

Не всегда есть возможность или желание устраивать полноценную систему отопления, частью которой являются все гелиосистемы, о которых речь шла выше. Но сэкономить на отоплении помещения можно без устройства системы. И помогут в этом воздушные коллекторы. Полностью заменить традиционное отопление они не в состоянии, но снизить расходы могут.

Принцип отопления воздушными конвекторами

В самом простом случае воздушный солнечный коллектор — это две пластины, между которыми устроен лабиринт, по которому проходит воздух. Наружная пластина имеет отверстия (перфорацию) в которые проходит холодный воздух. Проходя по лабиринту, он нагревается и затем через отверстие в стене дома попадает внутрь. Работать система может с использованием вентилятора (принудительная циркуляция) или без него. Все зависит от конфигурации.

Устанавливается такой солнечный нагреватель воздуха чаще на южной стене (возможна естественная циркуляция за счет восходящих потоков теплого воздуха), но можно сделать и на крыше (с вентилятором).

Еще один вариант отопления с использованием воздушного гелиоколлектора

Сильного нагрева вы в таких устройствах не получите: КПД у них совсем небольшой, но до 30-45oCв прохладные дни или до 50oC в жаркие дни воздух нагреть можно. Только для получения хорошего эффекта воздушные коллекторы должны иметь более чем приличные размеры. Для увеличения КПД вторую стенку делают из теплопоглощающего материала, который используется в плоских коллекторах. Также заднюю стенку утепляют, предупреждая рассеивание тепла. Но эффективность все равно остается низкой: воздух в 4000 раз менее теплоемкий по сравнению с водой.

Какой лучше

Плоские коллекторы применимы в областях с большим количеством солнечных дней и небольшими перепадами ночных температур. Они малоэффективны в облачную или ветреную погоду: велики потери тепла с большой поверхности. Хоть современные плоские гелиоколлекторы и стараются делать герметичными, а некоторые даже вакуумируют, но при отрицательных температурах все равно более эффективными остаются трубчатые солнечные нагреватели.

Самые популярные трубки в разрезе выглядят так

Трубчатые установки имеют более низкую производительность. Но потери тепла при этом небольшие. Плюсом является также их способности улавливать рассеянный солнечный свет, а даже некоторые другие части спектра солнечного света: они немного греются даже ночью. В результате для северных регионов они оказываются более эффективными. Ведь греют даже ночью, не говоря уже о пасмурном дне. Потому однозначно: для центральных, и, тем более, северных регионов, солнечные коллекторы для отопления дома выбирайте только трубчатые. А вот которые — это решайте сами.

Самые эффективные солнечные коллекторы для отопления дома — с перьевой трубкой и U-образным тепловым каналом. Но они — самые дорогие, и ремонту не подлежат. Меняется только вся панель целиком.

Эта трубка более эффективна, но если хоть одна в панели повреждена, приходится менять всю панель

Чуть хуже по эффективности те же перьевые трубки, но с системой Heat-pipe. Но они все еще дороги, и при выходе из строя нагревателя придется менять трубку целиком, а это недешево.

Итоги

Самые популярные коаксиальные трубки теплообменником Heat-pipe: они стоят меньше, просто меняются, да еще и могут быть отремонтированы. Если повредился теплообменник, его просто достают, устанавливают новый, и трубка после сборки (пара движение) снова готова к работе. Аналогично поступают при повреждении колбы: меняют только ее. В общем, хоть и не самая производительная система (все другие типы имеют большие КПД), но самая ремонтопригодная.

teplowood.ru