Солнечный коллектор для отопления дома зимой

В настоящее время все большей популярностью начинают пользоваться альтернативные источники энергии. Одними из наиболее простых считаются солнечные коллекторы .

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

В этой статье мы расскажем, что представляет собой солнечный коллектор для отопления дома, отметим его ключевые особенности и рассмотрим разновидности.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Принцип работы

Обычно гелиосистемы функционируют на обычной воде или антифризе . Если температура в нижней части ниже, чем в коллекторе , то включается обогрев. Вода циркулирует по системе посредством циркуляционного насоса.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Нагрев воды в накопителе осуществляется через теплообменник, коллекторы обычно нагреваются только до определенного температурного режима. При необходимости, направление воды в системе меняется благодаря смесителю.

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

В итоге, теплая и холодная вода время от времени сменяют друг друга. Из-за расширения теплой воды жидкость в системах с естественной циркуляцией заменяется.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

В процессе нагрева теплая вода поднимается вверх, а холодная вытесняется в нагревательный бак. Важно, чтобы был обеспечен теплоизоляционный слой, толщиной 25-30 см.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

Если не соблюсти это требование, систем будет функционировать нестабильно. Резервуар лучше использовать прямоугольной формы, это поспособствует равномерному распределению воды по всем имеющимся участкам.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

Солнечный коллектор для отопления дома

Отопление зимой

По статистике на 1 тысячу россиян приходится около 0,2 м² используемых у нас солнечных коллекторов, в то время как в Германии этот показатель равен 140 м², а в Австрии — 450 м² на 1 тысячу жителей.

Некоторое отставание России в этом плане обусловлено сравнительно низкими доходами жителей, наличием собственных крупных газовых месторождений, что способствует доступности голубого топлива.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

Немаловажную роль отыгрывает и то, что многие потенциальные пользователи с недоверием относятся к отоплению с помощью солнечных коллекторов, полагая, что установка подобного оборудования будет нецелесообразной.

В любом случае, каждый для себя решает сам, И для того, чтобы определиться в том, подходит ли такой источник обогрева для вас, необходимо узнать об устройстве и разновидностях солнечных коллекторов.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Что представляет собой солнечный коллектор и как осуществляется его подключение к отопительной системе

Очень часто владельцы отдают предпочтение солнечным коллекторам , выбирая их как вспомогательный источник обогрева. В качестве автономного отопления они также выступают, однако, здесь важно, чтобы теплоизоляция помещения была выполнена верно, согласно требованиям.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Естественная циркуляция воды посредством конвекционных потоков — это один из принципов, согласно которому может быть организована гелиосистема. Из-за пассивного движения воды такой вариант считается наименее эффективным в сравнении с другими. Бак обязательно соединен с коллектором , но располагается выше его.

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

Вспомогательные электрические циркуляционные насосы нашли свое применение в системах с принудительной циркуляцией. Здесь коллекторы становятся наиболее эффективными, т.к.вода используется более эффективно. Однако стоит сказать, что и в обслуживании такие агрегаты более требовательны, все зависит от электроэнергии, благодаря которой все функционирует.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

В зависимости от типа циркуляции, используемой в системе, будет и зависеть то, каким образом осуществляется подключение к системе отопления. Наиболее доступным и нетрудоемким способом считается подсоединение к системе с естественной циркуляцией. Здесь ключевой принцип — нагрев воды в отопительной системе.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Выше уровня коллектора подсоединяется накопительный бак. Верхний вывод должен подсоединяться ко входу горячей воды в систему, а нижний — к обратке. Используя такой вариант подключения, нужно быть готовым к тому, что на входе в солнечный коллектор могут возникнуть воздушные пробки. Этим обусловлена более низкая стоимость таких систем, по сравнению с теми, где применяются насосы.

p, blockquote 16,1,0,0,0 —>

Применяя автоматику можно подсоединить солнечный коллектор к системе с принудительной циркуляцией, которая имеет свои характерные черты:

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

1. Контроллер управляет насосом исходя из показаний, появляющихся на специальных датчиках.
2. В момент, когда по датчикам температурный режим доходит до заданного значения, обогрев прекратится.
3. Бак-накопитель, обратка и выход коллектора — это участки, где обязательно монтируется данные датчики.
4. Совместно с такой системой лучше применять вспомогательные источники тепла. Например, можно установить твердотопливный и газовый котел.

На степень нагрева воды оказывает влияние то, в каком месте размещен коллектор по отношению к солнцу, а также уровень его наклона. Оптимально изначально устанавливать коллекторы таким образом, чтобы под прямыми лучами солнца они располагались как можно дольше на протяжении дня. Если вы не собираетесь подключать вспомогательные источники обогрева, то объем бака в зимний период следует выбирать около 40 м³.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Выполнить расчет солнечного коллектора для отопления достаточно трудно. Чтобы выявить сколько квадратных метров требуется нужно для конкретной коллекторной системы, важно учесть не только наклон крыши и сторону, также следует принимать во внимание на уровень солнечной радиации в конкретном регионе, объем накопителя.

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

Чтобы не допустить погрешностей, лучше расчет доверить специалистам.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Схема подключения вакуумного коллектора к системе отопления дома

Разновидности

Сегодня используются плоскопластинчатые и вакуумные типы гелиоустановок.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Плоскопластинчатые

Такие приборы отличаются простой конструкцией и дешевизной. Конструкция их следующая: пластина, которая улавливает солнечное излучение (абсорбера), прозрачное покрытие, теплоизоляция. На ту поверхность, которая находится на солнечной стороне, наносится черная краска или особое покрытие, например из оксида титана или черного никеля. Такой вид покрытия называется селективным.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Светопропускающее покрытие изготавливается из специального профильного поликарбонатного листа или закаленного стекла, которое практически полностью очищено от примесей из металла. Все зазоры и просветы между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что приводит к снижению теплопотерь вследствие конвекции .

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

В воздушных коллекторах воздух, выступающий в качестве теплоносителя , омывает непосредственно абсорбер — с одной или двух сторон. В приборах, которые работают на жидкостном теплоносителе (воде, масле, антифризе), к абсоберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

p, blockquote 24,0,0,1,0 —>

Если не отбирать накапливаемое плоскопластинчатым коллектором тепло, то он сможет осуществить нагрев воды до температуры 190-210°С.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

Для того, чтобы эффективность таких установок была выше, используются покрытия из особых материалов, не излучающих тепло в виде инфракрасных волн.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

Вакуумные

В качестве абсорбера в таком коллекторе отыгрывает поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она помещена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Получается, что каждая трубка с теплоносителем окружена вакуумом.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

По цене вакуумные коллекторы дороже, но и эффективность их выше. Посредством такого устройства можно осуществить нагрев воды до 250-300°С.

p, blockquote 28,0,0,0,0 —>

Достоинства и недостатки

У солнечных коллекторов имеется ряд плюсов:

p, blockquote 29,0,0,0,0 —>

• высокая производительность, их КПД намного выше по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами;
• энергия, которую они усваивают — полностью бесплатна;
• функционируют они без вреда для окружающей среды.

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

• высокая стоимость;
• из-за переменчивости погоды, производительность солнечного коллектора не может похвастаться стабильностью.

p, blockquote 31,0,0,0,0 —> p, blockquote 32,0,0,0,1 —>

Отзывы пользователей, установивших у себя в доме солнечные коллекторы, свидетельствуют о высокой эффективности таких приборов. Одни считают, что цена для них — завышена, другие же считают ее абсолютно оправданной. В среднем, стоимость такого оборудования окупается за 7-10 лет.

Воздушный солнечный коллектор

Пост опубликован: 12 апреля, 2020

Воздушные солнечные коллекторы — альтернативная система обогрева помещения

Собрать систему альтернативного обогрева помещения при минимальных затратах, но с впечатляющей эффективностью, можно на основе воздушного солнечного коллектора. Такие устройства на Западе производятся в промышленных масштабах, и плотность распространения например в Бельгии достигает 0,4 м 2 на человека. В России воздушные солнечные коллекторы практически не известны, собирают их кустари для личного использования. По статистике, на одного жителя РФ приходится всего по 2 квадратных сантиметра(!) площади таких конструкций.

Описание и принципы работы воздушных солнечных коллекторов

Понять основу идеально работающего Воздушного Солнечного Коллектора (ВСК) будет легче, если к чистому остову постепенно прибавлять дополнительные элементы конструкции повышающие эффективность.

Основа ВСК – адсорбер, который поглощает солнечное излучение, затем передаёт энергию воздуху, а он через систему труб поступает в комнату.

Это самая простейшая система называется SolarWall, и она даже не имеет покрытия. Для поглотителя тепла используют металлический лист, с множеством мельчайших отверстий.С обратной стороны они открываются в систему воздуховодов, которая объединяется в единый комплекс.

Преимущество SolarWall проявляется в том, что она захватывает нагретый воздух с лицевой стороны, плюс зимой дополнительную инсоляцию даёт отражённые от снежного покрова солнечные лучи.

Нагретый в приграничном слое воздух (3-7 мм от поверхности стены), устремляясь вверх, попадает в эти отверстия, а затем в общую систему воздуховодов.

Конструкция кажется несуразной, почти игрушечной, но за простоту и эффективность, она была причислена к выдающимся изобретениям индустриальной эпохи, наряду с электрической лампочкой и паровым двигателем. С 1 м 2 такого солнечного воздушного коллектора SolarWall, собирают до 0,6 кВт тепла в зимний период. С середины 90-х годов почти половина коммерческих и промышленных зданий в Канаде отделываются такими панелями.

Закрытые воздушные солнечные коллекторы

Поместив адсорбер под стекло, эффективность системы повышается в несколько раз, но это требует изменить и конструкцию устройства. Дело в том, что солнечное излучение после поглощения адсорбером, преобразуется из видимой части спектра, в инфракрасную (тепловую). Получается, что поверхность поглощает видимый свет, а излучает тепло.

Чтобы устранить утечку целевого ресурса, адсорбер помещают в плоский короб, а сверху его закрывают стеклом. В идеальном варианте, используются низкоэммисионные K-стекло или I-стекло.

Информация: низкоэммисионные стёкла с одной из сторон покрыты тончайшим слоем металла, который пропускает внутрь видимый свет, но отражает инфракрасный. K-стекло отражает около 45% тепла, его покрытие очень прочное. I-стекло возвращает более 95% тепловой радиации, но слой металла легко повреждается.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Для адсорбера могут использовать листовой металл (жесть, толщиной 0,2-0,4 мм).

В этом случае, сверху коллектора врезают только одну трубу, через которую и забирают тёплый воздух.

Часто встречается конструкции, где из металлических банок от прохладительных напитков, собирают импровизированные воздуховоды, предварительно срезав торцевые грани.

Абсорбер воздушного солнечного коллектора обязательно покрывают тончайшим слоем чёрной краски. Для предотвращения утечек тепла, все внутренние поверхности отделывают термоизоляционными материалами. В ясный солнечный день нагрев может достигать 80˚C, поэтому используют минераловатные теплоизоляторы, ибо газонаполненные полимеры при такой температуре подвергаются термической деструкции.

Герметичность воздушного солнечного коллектора непременный атрибут высокой эффективности.

Варианты интеграции воздушного солнечного коллектора в частный дом

Возможны два способа подключения ВСК для обогрева дома – капитальный и мобильный.

Стационарный ВСК формируется по принципу «вентилируемых фасадов», но вместо обычного декоративного покрытия, дом обшивается перфорированными листами жести, тёмного цвета. В верхней части стены встраивается термоизолированный воздуховод, по которому воздух подаётся в помещения.

Это вариант обеспечивает постоянную вентиляцию и приток свежего воздуха, но работоспособность системы обеспечивается не естественной циркуляцией, а принудительной. Для этого интегрируют канальный вентилятор. В большинстве проектов, вентиляторы запитывают от альтернативных источников энергии, например от солнечных батарей.

Недостаток и преимущество SolarWall – две стороны одной медали.

С одной стороны, в помещение поступает свежий воздух с температурой ≈55˚C, это положительная сторона. Но эмпирически доказано, что если бы воздух циркулировал по кругу, то его температура достигала бы 70-75˚C.

Мобильный вариант воздушного солнечного коллектора

Качественно собранный ВСК представляет собой прямоугольный модуль 1 на 2 метра, толщиной 10-15 см.

Хотя нет какого-то официального типоразмера, но большинство конструкций вписываются в эти параметры. С обратной стороны у них два отверстия:

• Сверху – выход нагретого воздуха;
• Снизу – подача прохладного воздуха.

Подключают воздушный солнечный коллектор в замкнутый цикл, т.е. холодный воздух берётся из дома, он нагревается от адсорбера, и через выходной канал поступает внутрь помещения.

Творческий подход повышает производительность

Установив один воздушный солнечный коллектор, можно собрать второй, третий и т.д., подключая их в общую систему. Но полученное в доме тепло можно ещё и запасать, чтобы ночью оно продолжало согревать помещение.

Несколько модулей могут подавать горячий воздух в специально уложенную теплоаккумулирующую конструкцию. В некоторых случаях для этого отсыпают слой гравия, между лагами напольного покрытия.

Подача горячего воздуха будет полноценнее прогревать дом, если внутрь комнат он будет поступать через небольшие трубки воздуховодов, интегрированные в плинтуса. 20 лет назад в Италии разработана система Barra Thermosyphon, которая мало известна за пределами Аппенинского полуострова. Для её реализации, ещё на стадии строительства в стяжке бетонного пола закладывается система воздуховодов, по которой и проходит горячий воздух. Днём бетонное основание нагревается, а ночью отдаёт тепло внутрь помещения.

Ещё более любопытна система термосифонного ребойлера, которая нагревается от воздушного солнечного коллектора. В схематичном виде её можно представить как автомобильный радиатор, который обдувается горячим воздухом и нагревает воду.

При грамотном размещении, жидкий теплоноситель будет циркулировать естественным образом, сохраняя энергию в термоаккумуляторе. Ночью процесс запускается в обратную сторону, но перекрывая заслонку, нагретый от воды воздух, будет поступать в комнату, а не в солнечный коллектор.

Тёплый пол от солнечного воздушного коллектора

При желании, интегрировав в поток тёплого воздуха двигатель Стерлинга, от солнечного воздушного коллектора можно даже получать электричество альтернативным способом.

В общем, есть поле, куда можно приложить творческий потенциал.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца!

Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.