Выбор и установка гелиосистем для отопления

Отопление с помощью Солнца, как давно человечество мечтало об этом, периодически страдая то от избытка солнечной энергии, то от ее нехватки. Гелиосистемы являются попыткой реализовать это желание в бытовых условиях.

Что такое гелиосистема

Гелиосистема — устройство, позволяющее преобразовывать солнечную энергию в тепловую или электрическую. По этому признаку, системы делятся на два вида.

• Система теплоснабжения – установка, реализующая технологию солнечного коллектора. Конструкция преобразует световую энергию в тепловую, а тепловая энергия, в свою очередь, используется для обогрева и организации снабжения горячей водой.
• Система энергоснабжения – типичный представитель – солнечная батарея, являющая собой совокупность полупроводников, преобразующих солнечную энергию в электрическую.

Второй вид является более универсальным, но, как указывается в отзывах, альтернативные источники энергии предпочтительнее использовать для отопления, так как последние требуют меньшей мощности.

Гелиосистема для теплоснабжения состоит из солнечного коллектора, резервуара-аккумулятора, теплоприемника и, собственно, системы отопления. Теплопередачу обеспечивает движение незамерзающего теплоносителя.

Коллекторы бывают двух типов:

• Плоские – панели, содержащие абсорбирующее вещество, защищенное закалённым призматическим стеклом и располагающееся на слое термоизоляции. Незамерзающая жидкость циркулирует по полиэтиленовым или медным трубкам коллектора, и, нагреваясь до нужной температуры, передается в бак. На этой фотографии показан пример расположения коллектора на крыше
• Трубчатые или вакуумные коллекторы представляют собой панель, состоящую из трубок. Трубка имеет двойную структуру: внешняя часть трубки прозрачная, внутренняя покрыта абсорбером, между ними находится вакуум. Такая конструкция позволяет сохранить больше энергии (до 95%) .

Особенности работы гелиосистемы

Схема устройства показывает, что энергетическим источником в системе является солнце. Отсюда следует логичный вывод, что наиболее эффективна гелиосистема летом, когда продолжительность дня и интенсивность солнечного излучения достигают максимальной отметки. В зимнее время эффект оборудования имеет минимальное значение.

Именно поэтому солнечный коллектор не рекомендуется к использованию в качестве основного источника тепла в зимний период. Тем не менее, при небольшой площади здания и высокой степени утепления, гелиосистема может производить до 30% тепла, тем самым способствуя экономии других отопительных ресурсов.

Увеличить полезность устройства можно, используя его для горячего водоснабжения.

Рабочая площадь

Производительность коллектора имеет прямую зависимость от площади его рабочего поля и степени освещения, Поэтому площадь следует рассчитывать на основе летней нагрузки: затраты на горячее водоснабжение, поддержку системы, предотвращающую конденсацию, и так далее. Всё это можно рассчитать собственноручно: для этого проще всего воспользоваться онлайн-услугой, указав количество обитателей, уровень потребления горячей воды и угол наклона, под которым возможно установить солнечный коллектор.

Для отопления в зимний период рабочая площадь аппарата, должна быть в 2– 2,5 раза больше. Более точное устанавливается специалистом, который учитывает степень утепления, особенности здания и тому подобное.

Угол наклона

Ещё один основополагающий фактор для производительности системы – размещение относительно движения солнца.

• Сторона света – юг, так как при любых погодных условиях большую часть дня солнце расположено на южной стороне небосвода.
• Оптимальный угол наклона, с учётом возможности выбирать расположение, 60 градусов. Это положение обеспечивает максимальное попадание солнечных лучей на поверхность в зимнее время. Если выбора нет, то при наклоне менее 30 градусов рекомендуется установить вакуумный коллектор.

Принцип действия гелиосистемы

Типовая комплектация содержит 5 обязательных компонентов:

• коллектор – плоский или трубочный;
• насос для подачи воды;
• бак-аккумулятор – в нем собирается нагретая вода;
• контроллер;
• доводчик – как правило, электрический тэн.

Предлагается два способа установки системы.

• Аккумуляция. В данном случае происходит подача нагретой жидкости в бак-аккумулятор, нагревает воду, поступающую в подающий трубопровод при достижении соответствующей температуры. В зимнее время нагрев воды недостаточен, поэтому бак также обеспечивается дополнительным нагревом с помощью котла или тэнов.
• Подача в систему отопления. Коллектор соединяется водонагревателем, откуда нагретая до нужной температуры вода попадает в бак, а затем в трубопровод. Такой способ соединения, когда в системе действует котел отопления, считается более выгодным, так как в этом случае вода в бак поступает уже в подогретом состоянии, следовательно, отопительный котел тратит меньше тепла.

Гелиосистема поддерживает как радиаторную систему обогрева, так и напольную.

Установка гелиосистемы

Собственноручно производить монтаж гелиосистемы следует только при наличии нужного опыта. Как правило, самостоятельно выполняются работы по размещению системы на баню или душевые. Солнечные коллекторы наиболее удобно располагать на крыше – лучше инсоляция и меньше опасности оказаться в тени объектов, что само по себе представляет и сложность, и опасность для жизни.

• Аппараты размещаются на крыше здания: плоские укладываются на ее поверхности, трубчатые рекомендованы установить на опоры. Дело в том, что снег на плоских аппаратах не задерживается, в то время как с вакуумных его нужно будет очищать.
• Бак-аккумулятор, насос и теплообменник рекомендуется установить как можно ниже, соблюдая те же условия для естественной циркуляции, что и в обычной водяной системе отопления. Если предполагается установить насос, то расположение коллектора не имеет особого значения.
• В качестве теплоносителя рекомендуется использовать антифриз, так как зимой угроза замерзания воды сведет на нет все преимущества солнечного обогрева.

Гелевые системы отопления

Актуальность использования солнечной энергии для отопления домов не подлежит сомнению. В то время как цены на тривиальные источники тепла растут, экологическая обстановка в мире с каждым годом ухудшается. По этим причинам именно на Солнце обращают повышенное внимание, поскольку этот источник неисчерпаем, а его использование никоим образом не влияет на экологическую ситуацию.

В быту солнечная энергия может применяться по-разному. Наряду с получением электроэнергии или для оборудования систем охлаждения, люди научились с её помощью обогревать свои дома. Эти технологии дали жизнь гелевым системам отопления, которые сегодня можно применять в любое время года.

Применение солнечной энергии для поддержания тепла в помещениях является, пожалуй, самым развитым направлением гелиосистем. Оно и не удивительно, ведь при помощи солнечных батарей можно как обеспечивать отоплением и горячей водой жилые дома, так и эффективно поддерживать целые технологические процессы промышленных предприятий.

Принцип работы гелевой системы

Все гелиосистемы, вне зависимости от способа применения, можно разделить на два типа:

• с искусственной циркуляцией теплоносителя, в которых жидкость поступает в бак аккумулятора при помощи насоса, встроенного в контур, по которому циркулирует передающая температуру жидкость; из-за присутствия в системе насоса, подобные системы более эффективны;
• с естественной циркуляцией теплоносителя, в которых жидкость, служащая для передачи тепла перемещается уже без помощи насоса, но вследствие особенностей плотности жидкости; в таких системах бак аккумулятора следует располагать выше уровня фотоэлементов.

Среди основных компонентов, входящих в любую гелевую систему отопления, стоит отметить солнечный коллектор, чьё назначение принимать солнечный свет и нагревать теплообменник. Кроме коллектора в системе принимают участие:

• насос, обеспечивающий передвижение носителя по контуру;
• контроллер, регулирующий работу насоса;
• бак аккумулятор, в который поступает нагретый теплоноситель;
• рекомендуется использовать и дополнительный источник отопления, например, газовый котел, который вступит в работу, если начнутся проблемы с подачей тепла через коллектор.

А принцип действия гелиосистемы довольно прост: жидкость, играющая роль теплоносителя, нагревается в коллекторе, после чего естественно или искусственно транспортируется в бак. В баке аккумуляторе жидкость собирает тепловую энергию, которая и используется для отопительных целей. А для того, чтобы этот процесс был автоматизирован, используется контроллер, который в случае неисправностей может подключить в работу дополнительные источники получения энергии, которые предусмотрены для помещений.

Стоит ли устанавливать гелиосистемы для отопления: обзор технологий и полезные рекомендации

Энергосберегающие технологии не стоят на месте – с каждым годом на рынке появляется все больше и больше предложений по продаже и установке тех или иных экономичных систем обогрева дома. Пожалуй, одно из самых необычных и привлекательных предложений – это гелиоотопление.

В этой статье мы рассмотрим, что это вообще такое, а также разберемся в особенностях данной технологии. Кроме того коснемся и некоторых нюансов установки.

Фото дома, на кровле которого установлены солнечные коллекторы

Что представляет собой гелиосистема

Если вкратце, то суть такой системы в том, что она преобразует солнечную энергию в другие типы энергии. Гелиосистемы на данный момент применяются для получения либо тепловой, либо электрической мощности.

Основной компонент тут – это солнечный коллектор. Главное отличие изделия от солнечной батареи заключается в том, что последняя является «поставщиком» непосредственно электричества. А коллектор же выполняет нагрев теплоносителя.

Схема работы солнечной батареи для поставки электричества в дом

То есть устройство накапливает солнечное тепло, которое переносится видимым переносимым светом и инфракрасным излучением, и затем как бы «передает» все накопленное тепло в воду системы отопления и горячего водоснабжения.

Отсюда вытекают основные сферы применения коллекторов:

1. Отопление и поставка горячей воды в коттеджах, домах и дачах.
2. Подогрев воды в бассейнах.
3. Нагрев теплоносителя в системах водяных теплых полов.
4. Дополнительный элемент отопления в крупных промышленных зданиях и административных учреждениях.

Теперь начнем более подробный обзор.

Принцип работы конструкции

Коллектор стандартного типа представляет собой квадратную или прямоугольную панель, под которой располагается пластина – «поглотитель» тепла. Внутри пластины проходит жидкость-теплоноситель, которая после нагрева переходит в специальный накопительный бак, где уже и собирается основное количество горячей воды.

Схема работы системы с накопительным баком

Обратите внимание! Накопительную емкость нужно постараться утеплить максимально эффективно, чтобы вода остывала как можно медленнее. Если это будет обычная сталь безо всяких изоляционных прослоек, то вода остынет буквально за ночь в летнее время и за пару часов в зимний период.

Принцип тут довольно простой – чем больше площадь поверхности конструкции, тем большее количество тепла способна создать система. По сути, тут действует принцип теплицы – плоскость нагревается и внутри коллектора скапливается огромное количество горячего воздуха.

При этом конструкция имеет очень хорошую, грамотно продуманную теплоизоляцию, благодаря которой накопленное тепло не «уходит» за пределы панели, а гарантированно остается внутри.

Пример здания с огромной площадью гелиосистем

Автоматически получается, что гелиосистема для отопления обладает таким важным качеством, как абсолютная экологичность. Ведь тут при нагреве воды не происходит никаких вредных выбросов углекислого газа и токсичных веществ.

Конструкции бывают двух видов:

1. Активные системы. В них горячая вода подается в бак с помощью специальных электрических насосов.
2. Пассивные. Тут циркуляция воды происходит естественным способом.

С основными данными закончили, теперь ознакомимся с особенностями системы.

Преимущества и недостатки

Лучше всего разобрать все в сравнительной таблице.

Плюсы гелиосистем:	Минусы:
Высокий уровень экономичности – при правильной установке и расчете, снижение затрат на обогрев дома может достигать 30-50%.Все зависит от того насколько верно рассчитана мощность оборудования и насколько хорошо утеплен дом. Что же касается горячего водоснабжения, то тут можно достигнуть и планки в 90-95%.	Существует прямая зависимость от погоды и силы солнечного света. Естественно, что в пасмурную погоду гелиосистема будет нагревать воду довольно медленно.Кроме того есть и такой негативный фактор, как сезонная зависимость – в большинстве регионов в зимний период не очень-то и солнечно.
Долгий срок службы, который обычно составляет не менее 25 лет!	Инструкция монтажа хоть и довольно проста, но самостоятельно такой сборкой лучше не заниматься. Во-первых, если работы выполняют не продавцы, то срок гарантии автоматически уменьшается, а, во-вторых, тут все-таки требуется определенный опыт и знания.
Во время эксплуатации не требуется постоянного контроля, по сути, можно месяцами не проверять ничего.	Система не везде может эффективно работать. Например, если ваша квартира выходит на северную или теневую сторону, то устанавливать коллектор бессмысленно, потому что подогрев в такой ситуации будет очень слабый.

На плоскость приборов попадает тень

Ну и, конечно, нельзя не отметить главную особенность коллекторов – цена систем такого типа довольно высокая и без «прицела» на долгие годы или на большие объемы горячей воды – их покупать нецелесообразно.

То есть если в доме вы проживете несколько лет, то дешевле будет переплачивать за другую энергию. А вот если такую покупку делать для приморского пансионата, например, или для дома, где вы живете постоянно, то это решение однозначно выгодное.

Теперь стоит коснуться одного важного момента.

Виды гелиосистем

На рынке вы можете встретить две модели коллекторов – плоские и вакуумные, и этот нюанс может стать затруднением, потому что продавцы-консультанты далеко не всегда могут объяснить толково и доступно в чем тут разница. Кроме того иногда перед работниками магазина может стоять задача склонять покупателя в сторону какого-то одного варианта, который, кстати, не всегда является оптимальным.

Мы расскажем о том, чем отличается одна гелиосистема от другой, чтобы максимально облегчить вам процесс выбора.

Начнем обзор этого момента.

Вакуумные коллекторы

Конструкция такого типа устроена по принципу термоса – трубки с теплоносителем вставлены в трубки большего диаметра и получается, что между ними создается вакуумная прослойка, которая служит теплоизоляционным слоем. В принципе считается, что такая прослойка позволяет сохранять около 95% накопленного тепла.

Обратите внимание на то, что теплоносителем в таких системах может служить не только вода, но и также практически любой антифриз. Это свойство позволяет максимально обезопасить трубы или радиаторы от разрыва в зимний период в случае аварийной остановки системы.

Изделие вакуумного типа обладает такими положительными качествами:

1. Ремонтопригодность. Поскольку прибор состоит из трубочек, то при поломке одной из них – ее легко можно заменить на другую. При этом, как вы понимаете, замена трубочки по стоимости гораздо ниже обойдется, чем замена прибора целиком.

Так выглядят тепловые трубки

1. Способность нагревать воду до температуры кипения.

Что же касается недостатков, то можно выделить такие особенности:

1. Трубочки довольно хрупкие, поэтому панель боится механических ударов и нагрузок. Даже при небольшой трещине на стеклянной поверхности – поврежденный элемент коллектора мгновенно теряет свои теплосберегающие свойства.
2. Ухаживать за вакуумным изделием трудно, так как очистить каждую трубочку от снега, пыли или грязи довольно проблематично. Во-первых, к месту установки еще нужно добраться, а, во-вторых, если накопителей много, то протереть все трубочки – та еще работа.

И рассмотрим второй тип нагревателей.

Плоские панели

По сути, данные изделия представляют собой тонкие короба из металла, которые закрыты либо стеклянной, либо пластиковой крышками. А вот уже внутри такого короба и располагаются все те же трубочки с теплоносителем. Короба имеют довольно хороший уровень теплоизоляции и трубочки внутри них могут быть сделаны из матового или прозрачного стекла.

Совет: эффективнее всего использовать варианты с матовым стеклом, в котором уровень содержания железа не очень высокий. Такие решения стоят немного дороже, но зато этот материал пропускает солнечное излучение практически на все 100%. То есть нагрев теплоносителя будет осуществляться быстрее.

Плоские изделия труднее и дороже ремонтировать своими руками за счет того, что при выходе устройства из строя – заменить придется всю панель. Но зато за счет наличия защитной крышки и короба – стойкость к механическим повреждениям тут довольно высокая.

Ну и уход – согласитесь, плоскую большую поверхность гораздо легче протереть, чем массу трубочек.

В принципе, если говорить о том, какой вариант лучше, то универсального ответа тут нет. Ориентироваться нужно на бюджет и особенности задачи. Если требуется решение, в котором температуру воды требуется повышать всего лишь на 20-40 градусов выше от показателей окружающей среды, то оптимально подойдет плоский коллектор.

Ну а если нужна максимально горячая вода и нет опасности механических повреждений, то лучше взять вакуумный аналог.

В целом же стоит помнить, что основное назначение гелиосистем – это совместная работа, в комплексе с другим теплогенератором. То есть гелиосистема для отопления первично нагревает теплоноситель, когда мощность солнечного света позволяет это сделать, а газовый или электрический котел отопления при необходимости доводят жидкость до более высокой температуры.

Пример системы, работающей в комплексе с основным котлом отопления

Вот только в такой «связке» данная технология будет выгодной и эффективной. Безусловно, можно попытаться сделать абсолютно автономное солнечное отопление и горячее водоснабжение – и это реально, вот только затраты будут очень большими.

Ведь в нашей стране изменчивые погодные условия, а значит, придется устанавливать большое количество панелей и при этом в регионах с очень суровым климатом все равно придется использовать дополнительные котлы для подстраховки.

Теперь коснемся еще одного момента.

Рекомендации по установке

В этом списке мы перечислим те моменты, к которым монтажники должны подойти со всей ответственностью.

Итак, важны такие нюансы:

1. Площадь гелиополя. То есть позаботьтесь проверить, достаточное ли количество панелей вы приобрели. Также часто случается так, что магазин в погоне за прибылью продает слишком большое количество изделий.
2. Угол наклона коллекторов.

Исходные данные для вычисления оптимального угла наклона прибора

1. Объем накопительного бака.

Во всех случаях самым лучшим решением будет взять консультацию у независимого специалиста и уже с этими расчетами идти в магазин.

На этом наш обзор завершен, и можно перейти к итогам.

Вывод

Мы с вами рассмотрели, что такое гелиосистема для отопления, разобрались в том, какие они бывают, а также вкратце коснулись и тех важных моментов, которые нужно учитывать при установке.

Надеемся, что информация вам пригодится в деле, и вы сможете приобрести по-настоящему подходящую систему и проследить за тем, чтобы ее установили правильно. Если же сведений показалось недостаточно, то обратите свое внимание на дополнительное видео в конце данной статьи.