Гелиосистемы для дома – стоит ли применять

Получать дармовую энергию от солнца на нагрев воды – заманчиво. Но оборудование для такого действа, а именно, гелиосистемы в комплекте, требует не мало вложений. Главный вопрос у пользователя – окупится ли гелиосистема с солнечным коллектором при использовании в частном доме? Рассмотрим какие конструкции бывают, какой опыт применения имеется…

Основной принцип работы

В основе домашней гелиосистемы находится солнечный коллектор. Работает предельно просто – ряд трубок с теплоносителем (водой) нагревается солнечными лучами. Разогретая вода поступает в устройство по теплообмену в доме (бойлер косвенного нагрева, гидроаккумулирующая емкость) и там нагревает теплоноситель системы отопления или воду, которую мы используем как горячую.

В результате отопление и (или) вода греются бесплатно. Все знают, что отопление и ГВС – основная статья расходов по дому, энергия дорога. А в Европе солнцем иногда вообще отапливают полностью, не сжигая и килограмма нашего природного газа.

Что получится у нас, и какой солнечный коллектор лучше?

Разновидности солнечных коллекторов

Упрощенное описание конструкций коллекторов гелиосистемы следующее.

Плоские пластинчатые.
Металлическая пластина, покрытая никелем (поглотителем) с припаянными к ней медными трубками. Или две пластины с канавками, сложенные вместе. Все это заключено в теплоизолированный кожух с ударопрочным самоочищающимся стеклопакетом.

Трубчатые.
Ряд вакуумных стеклянных трубок, внутри которых находятся тонкие трубки с теплоносителем. Вакуумные трубки имеют особое покрытие концентрирующие солнечный свет на нагреваемых трубах, которые с обоих сторон подключены к сборным шинам в теплоизоляторе.

Тепловые трубы
Здесь похожие на предыдущий вариант вакуумные трубки, только внутри них находятся стеклянные трубы с жидкостью, которая легко испаряется при нагреве солнцем. Пар поднимается в верхнюю часть труб на охладитель, отдает энергию теплоносителю, и жидкость стекает вниз, чтобы опять испаряться…

Из описания ясно, что все эти конструкции не могут быть дешевыми. Отсюда и вопросы по окупаемости.

Летом гелиосистема всегда пригодится

Есть еще одна разновидность гелиосистемы – летняя плоская открытая. Тот же пластинчатый солнечный коллектор, но пластина с трубками из копеечного пластика, без теплоизоляций и стекла.
Эффективно может работать только при высокой температуре наружного воздуха летом.

Такой упрощенной гелиосистемой можно греть воду в бочке, с циркуляцией самотеком, если бочка будет выше коллектора на 0,5 метра и больше. Или греть воду в бассейне, или для нужд дома, но с принудительной циркуляцией.

Причем пластмассовый коллектор греет в 10 раз эффективней, чем просто бочка летнего душа. Так что получить теплый бассейн можно, условно бесплатно. А простейшая система окупится, в сравнении с затратами на топливо, если нагрев делать посредством сжигания чего быто ни было.

Сколько энергии дает солнце

Из вышесказанного ясно, что эффективней всего гелиосистема будет работать летом, когда солнце высоко и солнечного света больше.

В цифрах энергия солнечного света характеризуется для 52 параллели и южнее как:
Для июня — около 600 Вт энергии с метра кв. нагреваемой площади за один час.

Зимой же – чуть ли не в десять раз меньше.
Для декабря – 80 Вт/м кв. за час.

В межсезонье, что-то среднее – октябрь, апрель – 300 – 350 Вт/м кв.

Но это, как указывалось, — для южных широт. Севернее солнца все меньше, и получаемой энергии значительно меньше.

Что же это значит с практической точки зрения, — что можно нагреть?

Окупается ли солнечный коллектор

Нужно заметить, что пластинчатые коллектора начинаю работать, когда энергия солнца больше 80 Вт/м кв. Т.е. в зимние месяцы плоские практически не работают.

Трубчатые начинают работать от 20 Вт/м2. Следовательно зимой они могут подогревать немного дом.

Простые расчеты показывают, что даже в южном климате (52параллель), если применять гелиосистему для отопления, то солнечный коллектор не окупится. Отопление ведь нужно больше всего зимой, и меньше в межсезонье, — когда солнца меньше всего. Получаемой энергии с метра квадратного – очень мало, ее стоимость не возмещает цену оборудования и за десятки лет, при нынешних ценах на энергоносители.

Но если применять коллектор для горячего водоснабжения, которое нужно и в межсезонье и частично летом, то он может окупиться. Т.е. у нас основной упор должен делаться на включение гелиосистемы в ГВС-схему, для максимального использования энергии солнца. Отопление может подключаться попутно, когда горячая вода уже подготовлена.

Плоский или трубчатый коллектор выбрать

• Плоский более эффективней летом, он имеет больше КПД при различных температурах теплоносителя, может разогревать его до больших температур.
• Трубчатый эффективней при малых энергиях солнца, может работать круглый год.

Так же плоский более дешевый. А варианты без теплоизоляции, для лета – копеечные.

Для наших условий, для подготовки ГВС эффективней оказывается плоский коллектор, который вероятно окупится, если до этого на ГВС тратилось не мало топлива.

Но трубчатый, — для любителей экспериментов, также может окупится, учитывая, что он в «хитрой» схеме может еще и отапливать зимой.

Какая площадь коллектора, как использовать

Можно обратить внимание на графики КПД солнечных коллекторов, в зависимости от температуры теплоносителя. Особенно для плоского заметна разница – он отдает больше энергии, пока теплоноситель холодный.

Поэтому для ГВС-схемы делается приоритет гелиосистемы. Сначала она греет воду, затем уже включаются обычные методы нагрева.

Из графиков ясно, что слишком большая площадь коллектора вредна, — из-за перегрева теплоносителя КПД падает, дорогая система большой площади не окупается.

Существуют следующие рекомендации по площади коллекторов гелиосистемы, которая была бы оптимальной по окупаемости с учетом графиков КПД:

• Для ГВС на одного человека — 1,2 м кв., на семью, — 5 м кв.
• Для отопления – до 0,4 м2 на 1 м2 площади дома. Соответственно – до 40 м2 для дома 100 м2.

Из чего состоит гелиосистема

Сам солнечный коллектор должен размещаться под определенными углами к горизонту – плоскость светоприемника перпендикулярна потоку солнечного света, а также в направлении на юг, возможно с небольшими до 10 град отклонениями или автоповоротом вслед за солнцем.

Крыша должна быть рассчитана на подобную нагрузку с учетом ветра и снега.

Простейшая схема – с самотечной циркуляцией. Коллектор может быть и на крыше, при условии, что бак выше него на 0,5 м для самотечной циркуляции, а трубы в теплоизоляции большого диаметра.

Также в гелиосистему может входить:

• Теплоаккумулятор — Бойлер косвенного нагрева или буферная емкость, с отдельным змеевиком для подключения солнечного коллектора. Но прибор должен оборудоваться основным нагревом.
• Циркуляционный насос.
• Предохранительный клапан по давлению, — вода может закипать.
• Трубопроводы в теплоизоляционной оболочке, выдерживающей повышенную температуру (минеральная вата).
• Схема переключения «ГВС – отопление», отопление подключается при достижении максимальной температуры ГВС.
• Автоматический воздухоотводчик в самом высоком месте.
• Расширительный бак 1/10 объема теплоносителя – система замкнутая.

Какая цена, что приобрести

Гелиоустановки могут приобретаться как комплект оборудования со схемой подключения и рекомендациями. Они характеризуются определенной мощностью солнечного коллектора, т.е. его площадью.

Так, например, усредненный теплоизолированный пластинчатый коллектор мощностью порядка 2,0 кВт/час (максимальный солнечный свет) обойдется от 150 000 руб. А вот выгодный ли он, окупится ли – нужно считать самостоятельно по расходуемой энергии на ГВС. Но к этой цене нужно добавить еще монтаж и содержание….

Также, планируя расходы на домашнюю гелиосистему, нужно просто учитывать, тот факт, что в Австрии, в не самой теплой европейской стране, на 1000 жителей приходится 450 м кв. гелиосистем. В России этот показатель пока равен 0,2 кв. м. – в 2250 раз меньше. Возможно, настало время изменить этот показатель.

Гелевая система отопления: 8 преимуществ

Гелевая система отопления представляет собой особенную климатическую технику Солнечные коллекторы сегодня пользуются все большей популярностью. Это техника, которая позволяет нагревать воду без использования электричества. Гелевая система отопления отличается от всех остальных возможностью внедрения бесплатных энергетических источников. Их работа основана на том, что они изменяют плотность воды, что приводит к движению воды наверх, там она прогревается за счет того, что выталкивается холодная вода. Примечательно то, что в использовании насоса нет необходимости.

Принцип работы солнечного коллектора

Чтобы гелиосистема работала, используют воду или же антифриз. Температура воды постоянно сравнивается с коллектором: если вода в нижней части холоднее, устройство мгновенно начинает ее подогревать. Вода двигается по системе при помощи встроенного насоса.

Вода, которая находится в накопителе, нагревается при помощи теплообменника, который обычно нагревает коллекторы до определенного температурного режима.

Если воду в движение воды в системе нужно поменять, используют смеситель. Принцип работы системы базируется на том, то вода, которая остывает, сменяется теплой водой. Замена жидкости в системе происходит благодаря расширению подогретой воды, которая направляется вверх. Чтобы обеспечить стабильность работы системы, необходимо позаботиться об укладке теплоизоляционного слоя (минимальная толщина должна составлять 25 см).

Принцип работы солнечного коллектора

Особенности работы солнечных коллекторов:

• Контролер анализирует показания специальных датчиков и управляет работой насоса.
• Когда датчики показывают определенного значения, система прекращает обогрев воды.
• Датчики необходимо устанавливать в баке-накопителе, обработке и на выходе коллектора.
• Желательно дополнить работу солнечной системы дополнительными источниками тепла.

На уровень температурного режима воды влияет то, как и где установлен коллектор, с какой стороны на него светит солнце. Лучше всего, когда прямые солнечные лучи светят на коллектор в течение большей части дня. Важно заметить, что в зимние периоды коллектору нужно обеспечить особые условия для работы, иначе он будет не очень эффективным.

Солнечные коллекторы для отопления дома зимой

Сегодня довольно популярным и востребованным становится использование альтернативных источников энергии. Самым простым в устройстве можно назвать солнечный коллектор, что увеличивает его роль для использования устройства в бытовых условиях. Покупка гелевых систем отопления довольно затратная.

Многие потребители избегают использования солнечных коллекторов для отопления, так как считают, что, если летом они работают хорошо, но не особой нужны, а зимой толку от них нет, так как солнечные лучи очень слабые.

Потребители также высказывают о том, что зимой установка постоянно покрыта снегом. К тому же, если коллектор накапливает достаточно тепла, то морозный воздух обирает его. Гелиустановка также подвержена механическим повреждениям, например, может значительно пострадать от града.

Современные модели солнечных коллекторов настолько мощные, что доводят воду до кипения в самую холодную погоду

Аргументы против зимних коллекторов и их опровержение:

• Проблема засыпки снегом. Ее актуальность касается только коллекторов с плоско-пластинчатой системой. Вакуумные установки устроены так, что снег на них накапливается очень редко, только если на это повлияют особые погодные условия: изморозь и т.д. Если снегопад сопровождается ветром, то панель будет чистой.
• Холодный воздух отнимает тепло коллектора. Плоско-пластинчатые коллекторы действительно теряют много тепла. Вакуумные модели считаются более совершенными: вакуумная прослойка в них способствует тому, то коллектор усвояет до 95 процентов накопленного тепла.

Некоторые современные модели настолько мощные, что доводят воду до кипения в самую холодную погоду. Град не может повредить коллекторы, так как для их изготовления используют высокопрочные материалы. Конечно, летом коллекторы отличаются большей производительностью, но правильно подобранный коллектор, будет эффективен и в зимний период.

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Теплоноситель в вакуумном коллекторе движется по специальной трубке. Сама трубка окружена вакуумом: именно это делает отопительную систему очень эффективной. Вода в таком коллекторе может нагреться до 300 градусов.

Вакуумный коллектор, дополненный параболоцилиндрическими отражателями, может нагревать масло до 390 градусов.

Производительность коллектора увеличивают благодаря установке системы слежения за солнцем. Таки коллекторы используют в быту и в промышленной сфере. Вакуумный коллектор отлично справляется с нагревом теплоносителя даже в холодные периоды.

Вакуумный солнечный коллектор — высокоэффективная система отопления

Типы гелиустановок:

• Плоскопластинчатые. Их легко монтировать и использовать. В их состав входят пластины, которые улавливают солнечные лучи, прозрачное покрытие и теплоизоляция, которая закрывает нижнюю поверхность коллектора. Ту сторону пластины, которая обращена к солнцу, покрывают черной краской или особым покрытием (оксидом титана или черным никелем). Лучше всего покрывать пластины медными абсорберами. Покрытие, которое пропускает свет, изготовляют из поликарбоната или закаленного стекла. Зазоры должны быть обязательно загерметизированы.
• Вакуумные. Абсорбером в этом типе коллектора выступает поверхность трубы, по которой движется теплоноситель. Сама труба находится в круглом прозрачно кожухе, из которого полностью выкачивают воздух. Каждая трубка находится в вакууме. Вакуумный коллектор стоит довольно дорого, но его эффективность оправдывает такую цену. Эффективность коллекторов повышают парабоцилиндрическими отражателями. Они состоят из продолговатых элементов, имеющих вогнутую зеркальную поверхность. Отражатели монтируют за трубками, чтобы на них фокусировался солнечный свет, который не был усвоенным.

Система также состоит из накопительного бака, наполненного водой. Система отопления может быть циркуляционной и принудительной. Главная задача всех гелиосистем – экономия основного энергетического ресурса.

Тепловые коллекторы для отопления: преимущества

Развитие технологий привело к широкому применению гелиосистем для отопления. Использование таких систем снижает тепловую нагрузку на здание, к тому же становится ощутимым вклад энергии солнца. Гелиосистемы обязаны своей популярностью тем, то они позволяют экономить на оплате за пользование традиционными энергоносителями.

Использование солнечных систем отопления позволяют заботиться об окружающей среде, снижая уровень вредных выбросов.

Самый распространенный на сегодня вид гелиосистем – устройства суточного аккумулирования тепловой энергии. Их недостаток – невозможность сделать то-либо с излишками тепла в летний период. Выход – следование методу сезонного аккумулирования.

Тепловые коллекторы для отопления имеют массу достоинств

Преимущества системы:

• Экологичность;
• Экономичность;
• Эффективность;
• Легкий монтаж и использование.

Солнечные водяные системы отопления можно подключить самостоятельно, если есть схема подключения и понимание процесса. Установку можно выполнить с помощью профессионального мастера, который также поможет выбрать эффективную систему. Установка такой системы экономически оправданна, так как расчет электроэнергии значительно изменятся.

Как работает гелевая система отопления (видео)

Гелиоколлектор – современное устройство, которое способствует нагреванию воды в котле от солнечной энергии. Бойлер работает по принципу беспрерывного движения теплоносителя по трубам без использования насоса. Такие системы стоят довольно дорого, но очень скоро оправдывают себя.