Что такое гелиосистема? Преимущества и недостатки её применения.

Гелиосистема… В наше время этим словом уже похоже никого не удивить. Но не многие до конца понимают что же это такое. Некоторые «специалисты» задают вопрос: «А где же гелий?», другие утверждают, что при проектировании системы мы забыли включить в смету гель, но на самом деле ГЕЛИОСИСТЕМА – это всего лишь установленный комплект оборудования, способный превращать солнечное излучение в полезную для нас энергию.

Со времен появления на рынке Украины преобразователей солнечной энергии за ними крепко закрепились соответствующие названия:

Хотя в корне оба типа систем являются гелиосистемами.

Что такое гелиосистема?

Итак, гелиосистемой в классическом понимании этого слова является комплект оборудования, предназначенный для преобразования солнечной энергии в тепловую.

Как известно солнце дарит нам огромное количество энергии. Задача человечества – правильно собрать эту энергию. Если быть точным, то среднее количество энергии, излучаемое солнцем на земную поверхность на широте Киева в летний период времени ровняется 6кВт∙час/м² в сутки.

Первый закон термодинамики гласит, что энергия ниоткуда не берется и никуда не девается бесследно, а всего лишь переходит с одного состояния во другой.

Перезвоните мне

Назначение гелиосистемы

Прямой задачей гелиосистем является максимально эффективное преобразование энергии солнечного излучения в тепловую.

На сегодня максимальный КПД гелиосистем достигает 95%, что является высочайшим результатом по сравнению с другими технологиями.

Гелиосистемы используются в быту для:

• нагрева воды (горячего волоснабжения (ГВС)),
• поддержки системы отопления,
• подогрева воды в бассейне.

Существует интересная технология, когда с помощью геотермальных тепловых насосов энергия загоняется в землю, а потом зимой оттуда изымается.

Если использовать гелиосистему для горячего водоснабжения, отопления и подогрева бассейна, срок окупаемости становится более короткий, потому что потребляется абсолютно вся энергия.
Если применять только для нагрева воды, то нужен очень точный расчет, чтобы не было избытка энергии.
Если использовать для отопления и для ГВС, то это на самом деле это не очень эффективно, так как летом будет много избыточной энергии и возникнет проблема её распределения.

Использование гелиосистем для предприятий

Для нагрева воды в больших бассейнах (от 200 м³) гелиосистемы зарекомендовали себя очень хорошо. К примеру, для нагрева воды в бассейне объемом 980 м³ используется 37 коллекторов (1080 трубок).

Также эффективно применять гелиоколлекторы для горячего водоснабжения отелей, ресторанов, где есть постоянный разбор горячей воды и большая тепловая нагрузка. Это хорошо, так как солнечный коллектр всегда рассчитывается на 80% тепловой нагрузки.

То есть, если хотим применить гелиосистему для дома, где проживает семья из двух человек, то очень сложно рассчитать какая будет тепловая нагрузка: сегодня человек будет применять душ 2 раза, а завтра только раз. Это будет проблемой, так как целая четверть энергии не будет использована.

Поэтому применение гелиосистем для масштабных предприятий более сбалансированно, потому что разбор воды стабильный.

Состав гелиосистемы

В стандартный комплект гелиосистемы входят следующие элементы:

• генератор теплоты (гелиоколлектор любого типа),
• устройство, переносящее теплоноситель (насос или давление внешней системы водоснабжения),
• нагреваемый объект (вода системы ГВС, система отопления, бассейн).

Преимущества и недостатки использования гелиосистемы

Недостатки:

• Недостатком же является сезонность. Отопление солнцем зимой, точнее ее эффективность снижается из-за небольшой инсоляции.
• Высокая стоимость капиталовложений – это первоначальный минус, который быстро переростает в плюс. Потому что гелиосистема окупается очень быстро – на протяжении 7-8 лет.
• На гелиосистему негативно влияют перепады напряжения. Бывает, что отключают электричество, то гелиосистема закипает. Со временем, если произойдет несколько десятков подобных кипений система может выйти из строя. В таком случае нужно будет проводить сервисное обслуживание, в последствии которого будет перезаправлятьтя (меняться жидкость), для того, чтобы система снова могла работать в нормальном режиме.

Замена трубки солнечного коллектора. Конструкция солнечного коллектора и принцип работы

Преимущества:

• Неоспоримым преимуществом такой системы является возможность экономии существенной части энергии необходимой для нагрева необходимого тела.
• При правильном расчете система должна компенсировать до 80% затрат энергии в летний период времени.
• Длительный срок эксплуатации – 30 лет и больше.
• Короткий срок окупаемости – 7-8 и меньше лет.
• В состав гелиосистемы входят элементы изготовлены со стекла и алюминия, а занчит для изготовления комплектующих не используются материалы, которые подвергаются быстрому износу.

Эффективность использования солнечных систем на територии Украины

Вся территория Украины без исключения подходит для применения гелиосистем. То есть, даже северные регионы (например, Черниговская или Сумская области) прекласно подходят для использования на их территории солнечных коллекторов. Там достаточно солнечной инсоляции.
К примеру, максимальный показатель инсоляции в Черниговской области — 950 кВт∙час/м², а Херсонской и Одесской областях может достигать 1400 кВт∙час/м².
С этого следует, что наиболее эффективно применять гелиосистемы в южных регионах страны.

Гелиосистема для отопления помещений | SolarSoul.net ☀️

В Европейских странах гелиосистемы для отопления используют в 50% от общего количества установленных солнечных систем. Однако следует понимать, что гелиосистемы используют лишь для поддержки отопления и экономии основного энергоресурса, поскольку потребность в тепле значительно превышает выработку энергии солнечными коллекторами в отопительный период в нашей климатической зоне.

Основные предпосылки к использованию гелиосистемы для отопления дома:

• Развитие технологий энергоэффективного строительства. Благодаря этому снижается тепловая нагрузка здания и вклад солнечной энергии может быть более ощутим.
• Постоянно растущие тарифы на ископаемые энергоносители.
• Всё большая доступность и популярность солнечных систем. Технология удешевляется поэтому по сравнению с предыдущими годами установка гелиосистемы для отопления становится всё более рентабельна.
• Экологическая ответственность. Общемировой тренд сокращения вредных выбросов и устойчивого развития подкреплённый мировыми стратегиями.
• Появление новых технологий. Множество производителей предлагают решения благодаря которым можно оптимизировать первоначальные затраты и увеличить срок службы гелиосистем.

Наиболее распространенным является использование гелиосистем с суточной аккумулированием тепловой энергии. Недостатком гелиосистем для поддержки отопления с суточным аккумулированием являются невозможность использовать излишки тепла в летнее время. Выходом из данной ситуации может быть использование сезонного аккумулирования. Однако такую установку достаточно сложно реализовать на практике из-за необходимости обустройства огромных накопительных емкостей (объемом от 10 м³). Такие емкости закапывают под землю или строят специальный резервуар из бетона. Поэтому в подавляющем большинстве, в Европе гелиосистемы для отопления устанавливаются именно с суточным аккумулированием.

Варианты реализации гелиосистемы для поддержки отопления

Гелиосистема для отопления дома состоит из солнечных коллекторов, труб гелиоконтура и  бака аккумулятора. Такие баки могут быть комбинированными с отдельным встроенным внутренним баком для ГВС или отдельными.

Варианты схем реализации гелиосистемы с поддержкой отопления с суточным аккумулированием энергии

Объем таких баков аккумуляторов рассчитывается исходя из количества гелиоколлекторов, и ни в коем случае не определяется от объема теплоносителя в отопительной системе. В среднем это значение равно 75 л на один метр квадратный площади абсорбера солнечных коллекторов.

Следует так же отметить, что для максимального эффекта применения гелиосистемы для отопления, необходимо использовать низкотемпературные отопительные приборы такие как тёплый пол и т.

д. Чем ниже рабочая температура гелиосистемы, тем выше её КПД.

Зависимость КПД гелиосистемы от типа системы отопления
Оптимальный рабочий диапазон для системы теплоснабжения 30–40 °C, что соответствует температурному графику теплых полов.

Пример: гелиосистема для отопления дома 200 м² в г. Киев

Рассмотрим пример, когда гелиосистема для отопления устанавливаются в доме с площадью 200 м². Контур распределения энергии комбинированный: радиаторы и теплые полы. Все расчеты горячего водоснабжения проводятся с учетом потребностью 200 литров воды с температурой 55 °С в сутки.

Количество затраченного тепла сильно зависит от качества утепления дома. К примеру для энергопассивного дома необходимо затратить всего 30 кВт*ч тепловой энергии на один метр квадратный площади за отопительный сезон. А для слабо утепленного дома может понадобиться более 200 кВт*ч тепла на один метр квадратный площади дома за сезон.

Типичные удельные теплопотери жилого дома в зависимости от утепления

Предположим, что дом построен по современным технологиям и отвечает требованиям по энергосбережению. Средние затраты энергии на теплоснабжение за сезон – 100 кВт*ч/ м². Соответственно в среднем за отопительный сезон для системы теплоснабжения дома понадобится приблизительно =  200 м² * 100 кВт*ч/ м² = 20 000 кВт*ч тепла.

Для расчетов были выбраны плоские солнечные коллекторы фирмы Vaillant auroTHERM VFK 145V со следующими параметрами:

•  Площадь абсорбера – 2,35 м²;
•  Оптический КПД – 0,79;
•  Коэффициент тепловых потерь К₁ – 2,41 Вт/м²К;
•  Коэффициент тепловых потерь К₂ – 0,049 Вт/м²К.

Внешний вид солнечных коллекторов Vaillant

Рассмотрим три варианта гелиосистем. В первом варианте установлено 5 солнечных коллекторов с общей площадью абсорбера 11,75 м², во втором 10 коллекторов (23,5 м²) и 3-й вариант с 15 коллекторами суммарной площадью 35,25 м². Расчеты приведены для г. Киев с учетом усредненной базы данных солнечного излучения и окружающей температуры для соответствующей климатической зоны.

График выработки тепловой энергии гелиосистемой на отопление дома

Очевидно, что максимальная выработка солнечной энергии приходится в летний период года. Энергия, выработанная гелиосистемой для отопления, лишь частично покрывает потребности в тепле и практически полностью покрывает нагрузку по горячему водоснабжению.

Максимальная экономия приходится на межсезонье и незначительна в зимние месяцы года. Чем больше общая полезная площадь солнечных коллекторов, тем больше значение экономии энергоресурсов.

Диаграмма покрытия отопительной нагрузки за счет гелиосистемы

В каждом из вариантов гелиосистемы вырабатывают для отопления различное количество тепловой энергии в процентном соотношении относительно общей потребности в тепле. Основной задачей проектирования таких солнечных систем является подбор оптимального значения замещения (экономии) основного источника энергии с учетом капитальных затрат.  Для этого необходимо сопоставить затраты на установку гелиосистемы и затраты на энергоносители.

Гелиосистема отопления с двухфазной многокомпонентной жидкостью Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ЭНЕРГЕТИКА

УДК 697. 1:536.2

ГЕЛИОСИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ С ДВУХФАЗНОЙ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ЖИДКОСТЬЮ

Л. Л. ВАСИЛЬЕВ1, Д. Х. ХАРЛАМПИДИ2, В. А. ТАРАСОВА2, А. С. ЖУРАВЛЕВ1, М. А. КУЗНЕЦОВ2, Л. П. ГРАКОВИЧ1, М. И. РАБЕЦКИЙ1

1 Государственное научное учреждение «Институт

тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной

академии наук Беларуси», г. Минск

2Институт проблем машиностроения

имени А. Н. Подгорного Национальной академии наук

Украины, г. Харьков

Ключевые слова: альтернативная энергетика, гелиосистема, солнечный коллектор, термодинамический насос, тепловая труба.

Введение

В последнее десятилетие происходят значительные изменения в энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, архитектуре и строительстве. Основными мировыми тенденциями являются существенное сокращение потребления тепловой энергии от источников на углеводородном топливе и снижение ее потерь при транспортировке от генерирующих мощностей к потребителям. Большие перемены имеют место, в частности, в секторе теплоснабжения, горячего водоснабжения, кондиционирования помещений. Традиционные источники топлива и энергии активно вытесняются возобновляемыми, одним из которых является солнечное излучение, все шире используемое для производства электричества с помощью фотоэлектрических преобразователей либо в целях получения тепла для отопления помещений и систем горячего водоснабжения [1]-[6]. На достижение прогресса в области гелиотехники, совершенствование имеющихся и создание новых конструкций направлены научные исследования, поиски инженерных решений.

Важно отметить, что развитие альтернативных технологий в энергетике благотворно влияет на экологию, позволяя снизить количество выбросов вредных веществ в атмосферу.

Эффективность гелиосистемы для отопления помещений и нужд горячего водоснабжения в значительной степени определяется техническими возможностями солнечного коллектора и контура циркуляции. Высокие характеристики оборудования могут быть обеспечены применением естественно-циркуляционных систем с двухфазной многокомпонентной жидкостью, работающих по принципу термодинамического насоса и сорбирующих тепло солнечного излучения коллекторами на базе тепловых труб либо термосифонов.

Целью работы является повышение эффективности энергосберегающих систем получения тепла и холода, использующих солнечную энергию, усовершенствование контура циркуляции теплоносителя путем организации его работы по принципу термодинамического насоса.

Гелиосистемы с коллекторами на базе тепловых труб

Одним из способов использования солнечной энергии является подогрев воды для систем горячего водоснабжения, а также отопления при пониженных температурах и получения холода с целью обеспечения комфортных условий в помещениях летом.

Простая водонагревательная установка состоит из коллектора солнечной энергии, бака-аккумулятора, дополнительного нагревателя воды и насоса. Для тепло- и хладо снабжения предназначены более сложные комбинированные системы [7], состав которых дополняется сорбционной холодильной установкой, также использующие энергию солнечного излучения (рис. 1). Получаемый холод может быть предназначен для кондиционирования помещений в дневное время.

Нагрев Охлаждение

Рис. 1. Схема комбинированной солнечной установки для тепло-и хладоснабжения: 1 — солнечный коллектор; 2 — бак-аккумулятор; 3 — дополнительный источник тепла; 4 — конденсатор; 5 — испаритель; 6 — абсорбер; 7 — теплообменник;

8 — генератор; 9 — вентиль; 10 — жидкостный насос

Основным элементом гелиоустановки является солнечный коллектор, конструкция которого в значительной степени определяет эффективность и стоимость всей системы. Плоский коллектор (рис. 2) позволяет использовать прямую и рассеянную солнечную радиацию без необходимости слежения за Солнцем. Конвективные коллекторы, передача тепла в которых производится жидкостью при ее вынужденном течении, достаточно эффективны, технологичны и не дороги, однако обладают недостатками: реверсивность теплообмена при отсутствии солнечного излучения, сложность дренажа системы. В качестве теплоприемных и теплопередающих элементов солнечных коллекторов могут применяться автономные замкнутые двухфазные устройства для передачи тепла — тепловые трубы, обеспечивающие равномерность температуры по длине приемного элемента и снижение тепловых потерь. При этом повышается надежность коллектора, предотвращается сброс тепла из системы при отсутствии солнечного излучения вследствие однонаправленности теплопередачи наклонных тепловых труб, работающих в поле гравитации. К недостаткам коллекторов с тепловыми трубами можно отнести их более высокую стоимость.

При выполнении теоретического расчета системы солнечного отопления определяется количество тепла, которое может выработать солнечный коллектор с тепловыми трубами или термосифонами, и вычисляется потребная мощность дополнительного источника тепла. Уровень солнечной радиации, падающей на единицу площади коллектора, рассчитывается методом Ангстрема. Суть его состоит в том, что, располагая данными о продолжительности солнечного периода, полученными на основе многолетних наблюдений на метеорологических станциях, можно рассчитать среднемесячные уровни солнечной радиации, а затем ее суммарную величину, поступающую на коллектор, с учетом местной широты, склонения Солнца, угла наклона коллектора, используя уравнение Ангстрема-Прескотта [8]-[10]:

Н 1 п -= а + Ь—,

Н о по

где Н — суммарная среднемесячная солнечная радиация, поступающая на поверхность Земли; Н0 — радиация, поступающая на верхнюю границу атмосферы; п , п0 -среднемесячная и максимально возможная месячная продолжительности солнечного сияния; а и Ь — эмпирические коэффициенты, которые учитывают расположение местности, суммарную солнечную радиацию и определяются методом регрессии для разных климатических зон [11].

1

2

Рис. 2. Плоский коллектор солнечной энергии с тепловыми трубами: 1 — теплоизоляция; 2 — стеклянное покрытие; 3 — тепловые трубы; 4 — жидкостный теплообменник

Полезное количество тепла, производимое солнечным коллектором с селективной поверхностью, в который вмонтированы вакуумные изоляторы и тепловые трубы, может быть найдено из следующего уравнения [12]:

0 = ГА

А

$ —ТиЬ СТ — Та )

А

где — коэффициент отвода тепла; $ — энергия солнечного излучения, поглощенная единицей площади приемника; Аг — площадь абсорбционной поверхности коллектора; — общая площадь коллектора; — коэффициент теплопередачи; Тг — внутренняя температура коллектора; Та — температура окружающей среды.

Накопленный в Институте тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси многолетний опыт разработки и исследования тепловых труб разнообразных конструкций, работоспособных в различных диапазонах температур и внешних условий, термосифонов (конвективных, пародинамических, кольцевых), в том числе для использования возобновляемых источников энергии, а также солнечных коллекторов на их основе [7, ] [13]-[16], данные других авторов [17]-[19] свидетельствуют о высоком уровне теплотехнических параметров таких устройств. Анализ влияния на эффективность ц = двых/ дсолн (двых — удельная полезная энергия, используемая на нагрев теплоносителя; дсолн — удельная энергия падающего солнечного излучения) солнечного коллектора термических сопротивлений я входящих в его состав компонентов показал, что зависимость ц{я) не линейна, при уменьшении термического сопротивления до некоторого характерного значения эффективность ц практически не зависит от я .

4

3

В результате натурных испытаний установлено, что коллекторы такого типа обладают следующими достоинствами:

— поддерживается равномерность температуры по всей длине теплоприемного элемента, что снижает потери тепла;

— обеспечивается высокая надежность устройства, поскольку при выходе из строя отдельных элементов передача энергии уменьшается, но не прекращается;

— предотвращается сброс тепла из системы при недостатке солнечного излучения из-за отсутствия теплопередачи наклонными тепловыми трубами против сил гравитации;

— осуществляется быстрый запуск системы ввиду низкой теплоемкости конструкции.

Такие свойства коллекторов обеспечивают возможность успешного их применения для создания эффективных гелиосистем получения тепла и холода.

Естественно-циркуляционная система отопления с двухфазной многокомпонентной жидкостью

Важным звеном, обеспечивающим эффективность передачи полученной в гелио-коллекторе энергии потребителю, является контур циркуляции теплоносителя.

Существующие способы циркуляции теплоносителя в системах отопления, такие как применение насосов или осуществление движения горячей воды через отопительные приборы за счет движущего напора циркуляции, обусловленного разностью плотностей нагретой и охлажденной воды в опускных и подъемных трубах, имеют свои недостатки. Так, с одной стороны, естественно-циркуляционные системы с гомогенным теплоносителем обладают неоправданно высокой металлоемкостью, а с другой — работа систем с принудительной циркуляцией теплоносителя связана с затратами энергии на привод насосов. Зачастую работа насосов сопровождается шумом и вибрациями. Кроме того, насос является источником аварий и требует систематического надзора.

Работы по созданию принципиально новых методов обеспечения интенсивной циркуляции теплоносителя в системах охлаждения устройств промышленной теплоэнергетики велись в 80-х гг. прошлого столетия в Харьковском инженерно-строительном институте исследовательской группой, возглавляемой Е. М. Ново-хатским [20]. Разработанные ими экспериментальные образцы естественно-циркуляционных систем обладали многими преимуществами. Интенсификация движения теплоносителя осуществлялась в них за счет термодинамической работы цикла Ренкина (Rankine cycle), которая производилась в результате испарения и конденсации какой-либо жидкости с температурой кипения меньшей, чем температура кипения основного теплоносителя. Такая система получила название «система с термодинамическим насосом». С тех пор принципиально новый способ организации движения теплоносителя, основанный на использовании работы расширения легкокипящей вспомогательной жидкости, был незаслуженно забыт. Однако исследование таких систем не потеряло свою актуальность, а, наоборот, с повсеместным внедрением «зеленой» энергетики для них открылись новые области применения. Так, естественно-циркуляционная система может быть применена в комплексе с гелиоколлекторами на основе тепловых труб в системах отопления и горячего водоснабжения. Работающая без подвода внешних источников первичной энергии (электроэнергии) по принципу термодинамического насоса, образованного двухфазной многокомпонентной жидкостью, система имеет повышенную надежность движения теплоносителя, экономичность работы, низкую металлоемкость, простоту конструкции. В таких системах происходит существенное увеличение движущего напора циркуляции за счет использования работы расширения испаряющейся в

подъемной части циркуляционного контура легкокипящей жидкости и конденсации ее паров во вспомогательном теплообменнике.

Система отопления и горячего водоснабжения включает в себя несколько контуров (рис. 3). В гелиоконтуре осуществляется насосная циркуляция воды. При этом предусмотрен сброс части нагретой воды в бак-аккумулятор 15 для обеспечения горячего водоснабжения.

Рис. 3. Конструкция термосифонной гелиосистемы с термодинамическим насосом: 1 — вентиль; 2 — уровень вспомогательной жидкости в циклоне; 3 — уровень воды в циклоне; 4 — циклон; 5 — опускная труба; 6 — отопительные приборы; 7 — обратная труба; 8 — теплообменник; 9 — игольчатый вентиль; 10 — подъемная труба; 11 — труба для вспомогательного теплоносителя; 12 — конденсатор пара легкокипящей жидкости;

13 — солнечный коллектор; 14 — трехходовой вентиль; 15 — бак-аккумулятор;

16 — вентиль; 17 — насос

Отвод теплоты из гелиоконтура и подвод ее к основному теплоносителю (воде) естественно-циркуляционной системы отопления осуществляется через теплообменник рекуперативного типа 8. Система отопления заполнена водой так, что уровень воды 3 в циклоне 4 может располагаться несколько выше или ниже ввода в циклон пароводяной смеси, поднимающейся вверх по подъемной трубе 10. Помимо воды в данной системе имеется вспомогательная легкокипящая жидкость (например, бензол) или гетерогенная легкокипящая жидкость — бензин, у которого температура кипения первых фракций находится в пределах 40-50 °С, а последних — около 80-85 °С. Уровень этой вспомогательной жидкости 2 в циклоне 4 расположен выше уровня 3, так как ее плотность меньше плотности воды. Вспомогательная жидкость заливается в систему через вентиль 1, так что конденсатор пара легкокипящей жидкости 12 и труба 11, соединенная с подъемной трубой 10, также заполнены легкокипящей жидкостью. До начала пуска системы отопления в работу вентиль 9 закрыт. Циклон 4 соединен с отопительными приборами 6 опускной трубой 5. Охлажденная в отопительных приборах вода по обратной трубе 7 поступает в теплообменник 8. Начальный период работы такой отопительной системы ничем не отличается от этого периода работы обычной отопительной системы с естественной циркуляцией теплоносителя. После того как температура воды в подъемной трубе достигает величины,

превышающей температуру кипения самых легких фракций вспомогательной жидкости, вентиль 9 открывают, легкокипящая жидкость самотеком поступает в подъемную трубу 10, полностью или частично испаряется и пароводяная смесь поступает в циклон 4, где происходит разделение пара и жидкости. Горячая вода из циклона направляется в отопительные приборы 6. Отделившиеся от воды пары легкокипящей жидкости поступают в конденсатор 12, а затем конденсат самотеком поступает в нижнюю часть подъемной трубы. Конденсатор представляет собой оребренную трубу, которая омывается холодным воздухом.

Если легкокипящая жидкость гомогенна, то она участвует в процессе циркуляции теплоносителя, если гетерогенна — в процесс циркуляции с повышением температуры вступают фракции с более высокой температурой кипения, и, таким образом, количество вспомогательной жидкости, участвующей в процессе циркуляции, растет с повышением температуры теплоносителя до тех пор, пока не будет участвовать фракция с самой высокой температурой кипения.

Предлагаемая технология создания гелиосистемы отопления с двухфазной многокомпонентной жидкостью также позволяет реализовать новые перспективные способы интенсификации теплообмена, основанные на использовании наносред.

Гелиотехнологии могут быть успешно применены в сушильных установках аграрного сектора, системах нагрева воды для бытовых целей, обеспечивая экономию до 5 тыс. тонн условного топлива в год [21] при существенном улучшении экологической обстановки.

Задачи по использованию энергии Солнца, наряду с другими возобновляемыми источниками энергии, актуальны для Республики Беларусь и соответствуют приоритетным направлениям научно-технической деятельности на 2016-2020 гг.

Заключение

В результате обобщения изложенного можно сделать следующие выводы:

1. Развитие солнечной и других видов альтернативной энергетики является важной и актуальной задачей, направленной на решение экономических и экологических проблем.

2. Коллекторы на тепловых трубах и термосифонах обладают рядом достоинств, позволяющих создавать эффективные гелиосистемы для тепло- и хладоснабжения потребителей.

3. Высокой эффективностью использования солнечной энергии обладает естественно-циркуляционная система обогрева объектов, работающая по принципу термодинамического насоса, образованного двухфазной многокомпонентной жидкостью. Технология создания такой гелиосистемы отопления позволяет реализовать новые перспективные способы интенсификации теплообмена, основанные на использовании наносред.

Литература

1. Покотилов, В. В. Использование гелиосистем и других ВИЭ для теплоснабжения многоэтажных зданий / В. В. Покотилов, М. А. Рудковский // Энергоэффективность. — 2014. — № 1. — С. 16-20.

2. Анарбаев, А. И. Сопоставление эксплуатационных характеристик некоторых типов солнечных коллекторов и водонагревательных установок в условиях Узбекистана / А. И. Анарбаев, Р. А. Захидов, Н. И. Орлова // Гелиотехника. — 2007. -№ 1. — С. 14-20.

3. Jee, J. M. Flat plate solar photovoltaic-thermal (PV/T) systems: A reference guide / J. M. Jee, S. Iniyan, G. Ranko // Renewable and Sustainable Energy Reviews. — 2015. -Vol. 51. — P. 62-88.

4. Мырзакулов, Б. К. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии / Б. К. Мырзакулов // Наука, новые технологии и инновации. — 2013. — № 7. -С.18-24.

5. Del Chiaro, B. Solar Water Heating: How California Can Reduce Its Dependence on Natural Gas / B. Del Chiaro, T. Telleen-Lawton. — Los Angeles : Environment California Research & Policy Center, 2007. — 20 p.

6. Савилов, А. В. Альтернативные источники солнечной энергии в многоквартирном доме / А. В. Савилов, А. А. Петрушкин // Молодой ученый. — 2017. — № 10. -С. 80-85.

7. Васильев, Л. Л. Тепловые трубы в системах с возобновляемыми источниками энергии / Л. Л. Васильев, Л. П. Гракович, Д. К. Хрусталев. — Минск : Наука и техника, 1988. — 159 с.

8. Gueymard, C. Acritical look at recent interpretations of the Angstrom approach and its future in global solar radiation prediction / C. Gueymard, P. Jindra, V. Estrada-Cajigal // Solar Energy. — 1995. — Vol. 54, No 5. — P. 357-363.

9. Wong, T. Solar radiation model / T. Wong, W. K. Chow // Applied Energy. — 2001. -Vol. 69. — P. 191-224.

10. Пашинский, В. А. Оценка падающей солнечной радиации на горизонтальную поверхность территории в условиях Республики Беларусь / В. А. Пашинский, А. А. Бутько, А. А. Черкасова // Экол. вестн. — 2015. — Т. 32, № 2. — С. 77-82.

11. Radosavljevic, J. Defining of the intensity of solar radiationоn horizontal and oblique surfaces on Earth / J. Radosavljevic, A. Dordevic // Facta Universitatis. Ser.: Working and Living Environmental Protection. — 2001. — Vol. 2, No 1. — P. 77-86.

12. Duffie, J. A. Solar Engineering of Thermal Processes. 4th edition / J. A. Duffie, W. A. Beckman. — Hoboken, New Jersey (USA) : Wiley, 2013. — 936 p.

13. Анализ параметров плоского солнечного коллектора с тепловыми трубами / Л. Л. Васильев [и др.] // Весщ АН БССР. Сер. фiз.-энергет. навук. — 1984. — № 3. -С. 57-62.

14. Использование теплообменников на тепловых трубах для кондиционирования, в области пищевой промышленности и холодильной техники / Л. Л. Васильев [и др.] // Весщ НАН Беларусь Сер. фiз.-тэхн. навук. — 2014. — № 3. — С. 85-90.

15. Использование возобновляемых источников энергии и вторичных энергоресурсов с помощью тепловых труб / Л. Л. Васильев [и др.] // Энергоэффективность. -2016. — № 11. — С. 28-31.

16. Васильев, Л. Л. Утилизация возобновляемых и вторичных энергоресурсов с помощью тепловых труб и термосифонов / Л. Л. Васильев, А. С. Журавлев // Энергетика и ТЭК. — 2017. — Т. 167, № 2. — С. 20-22.

17. Rassamakin, B. Aluminum heat pipes applied in solar collectors / B. Rassamakin [et al.] // Solar Energy. — 2013. — Vol. 94. — P. 145-154.

18. Azad, E. Theoretical and experimental investigation of heat pipe solar collector / E. Azad // Experimental Thermal and Fluid Science. — 2008. — Vol. 32, Iss. 8. -P. 1666-1672.

19. Riffat, S. B. A novel hybrid heat pipe solar collector/CHP system / S. B. Riffat, X. Zhao // J. Renew. Energy. — 2004. — Vol. 29. — P. 2217-2233.

20. Новохатский, Е. М. Отопительная система с термодинамическим насосом / Е. М. Новохатский, А. Д. Харлампиди. — Харьков : ХИСИ, 1984. — 5 с. — Деп. в ВНИИИС № 5054-84.

21. Нистюк, В. П. Роль возобновляемой энергетики в Республике Беларусь и перспективы ее развития / В. П. Нистюк // Энергоэффективность. — 2010. — № 3. -С. 17-20.

Получено 27.11.2018 г.

Теплоноситель для солнечных систем отопления —

Теплоноситель для гелиосистемы.

Теплоноситель для гелиосистемы выполняет очень важную роль. Он обеспечивает транспортировку тепловой энергии от солнечного коллектора в бак аккумулятор. В трубках абсорбера коллектора теплоноситель нагревается, а затем отдает тепло водонагревателю через теплообменник.

Очень важно использовать в гелиосистемах качественный теплоноситель, поскольку он продлит срок службы всей гелиоустановки.

Принцип работы теплоносителя в гелиосистеме.

Гелиосистема (система солнечного горячего водоснабжения) включает в себя основные компоненты:

1. солнечные коллекторы;

2. насосный модуль с группой безопасности;

3. контроллер;

4. бак аккумулятор;

5. дублирующий источник энергии.

В солнечных коллекторах циркулирует теплоноситель или вода (циркуляция в контуре гелиосистемы обеспечивается за счет насоса или за счет естественной циркуляции возникающей при разнице температуры). Нагреваясь в солнечном коллекторе, теплоноситель передает тепловую энергию баку аккумулятору по средствам теплообменника (теплообменник может быть встроен в бак в виде змеевика или может использоваться наружный теплообменник). Вода в баке накапливает тепловую энергию. Этот процесс происходит автоматически благодаря контроллеру, регулирующему работу насоса в гелиосистеме. В случае необходимости автоматика запускает дублирующий источник энергии.

Свойства пропиленгликоля как теплоносителя для гелиосистем

Наиболее подходящим теплоносителем для гелиосистем является вода. Она имеет высокую теплоёмкость и общедоступность. Однако использование воды в чистом виде ограничено климатическими зонами, в которых не бывает отрицательных температур. В других же климатических условиях необходимо предусмотреть предотвращения замерзания воды, поскольку это может разгерметизировать гелиоконтур и привести к поломки солнечных коллекторов. Для этого воду смешивают с пропиленгликолем. В центральной Европе обычно используют 40%-ю концентрацию пропиленгликоля. Эта концентрация соответствует температуре -30˚ С как температура начала кристаллизации теплоносителя для гелиосистем.

Пропиленгликоль представляет собой трудновоспламеняемую, нетоксичную жидкость. Его безопасность свидетельствует применение пропиленгликоля в кондитерской и косметической промышленности. Температура кипения около 188˚ С, плотность – 1,04 г/см³. Пропиленгликоль – это органическая жидкость имеющая обычные свойства. Поэтому из-за воздействия высоких температур, которые возникают во время перегрева (стагнации), теплоноситель подвержен окислению. Это может вызвать появление коррозии на некоторых узлах гелиосистемы тем самым вывести ее из строя. Так же, если в жидкости содержится кислород, то это способствует разложению теплоносителя и образованию твердых отложений. Исследования показали, что в негерметичных системах с постоянным поступлением кислорода этот процесс возникает гораздо чаще, чем вследствие стагнации при высоких температурах.
Для увеличения срока службы теплоносителя, а как следствие всей гелиосистемы в жидкость добавляют специальные антиокислительные присадки. Это обеспечивает поддержание pH-среды в щелочном диапазоне (≥ 7,0). Это гарантирует длительную защиту от коррозии. Однако слишком большое количество добавок в теплоноситель гелиосистемы приводит к ухудшению теплоемкости, поэтому основной задачей производителей является достижения оптимального баланса физических свойств жидкости.>

На изображении показан начальный вид теплоносителя с (pH 8,2) и после эксплуатации (pH 6,7), а так же твердые отложения.

Теплоноситель для гелиосистем, подвергающийся незначительным термическим нагрузкам, может прослужить до 10 лет. В солнечных системах с возможными длительными периодами стагнации (например, если гелиосистема спроектирована с возможностью поддержки отопления) теплоноситель может прослужить значительно меньше. Рекомендуется после первых двух-трех лет эксплуатации гелиосистемы проверять показатели кислотности и темперературу замерзания при помощи рефрактометра теплоносителя каждый год.

Расход теплоносителя в солнечном коллекторе.

В гелиосистемах с принудительной циркуляцией теплоносителя основополагающим фактором является удельный расход теплоносителя. Этот параметр измеряется в литрах/час на 1 м² площади абсорбера солнечных коллекторов. Гелиосистема может работать с различными значениями удельного расхода теплоносителя. Значение может зависеть как от конструкции гелиосистемы и солнечных коллекторов, так и географического места эксплуатации гелиосистемы.

Циркуляция теплоносителя в солнечном коллекторе.

Во время циркуляции, увеличение расхода теплоносителя при одинаковой производительности солнечного коллектора уменьшает разность температур в контуре гелиосистемы (разница между температурой подачи теплоносителя в солнечные коллектора и температурой выхода), а уменьшение расхода ведет к увеличению разности температур.

При высоком значении разницы температур (т.е. при уменьшении расхода) средняя температура солнечных коллекторов будет возрастать, соответственно КПД падает. Однако, в таком режиме циркуляции требуется меньшее электроэнергии при работе циркуляционного насоса и можно использовать магистральные трубы меньших диаметров. Значительное увеличение расхода (Снижение разницы температур) с целью повышения коэффициента полезного действия нецелесообразно, поскольку это повлечет за собой необходимость использования более мощного насоса с высокой производительностью, поэтому эти затраты не будут компенсированы. Так же потребуется использовать трубопроводы с более высокими диаметрами. Это повлечет за собой удорожание все системы и повышение значения тепловых потерь из-за увеличения площадей трубы.

Различают три основных режима циркуляции:

• режим с расходом до 30 л/(ч · м2).

• режим с расходом более 30 л/(ч · м2).

• режим с регулируемым расходом теплоносителя.

Оптимальный расход теплоносителя в солнечных коллекторах.

При проектировании гелиосистемы с принудительной циркуляцией теплоносителя очень важно добиться оптимального значения расхода. Удельный расход должен быть таким, чтобы была обеспечена надежная циркуляция по всему гелиоконтуру и наиболее эффективный теплосъем солнечной энергии. Различные производители указывают различные значения удельного расхода для своих солнечных коллекторов.

Оптимальным значением для гелиосистем с плоскими коллекторами считается значение 25 л/(ч · м²) при полной мощности насоса.

Для некоторых типов вакуумных трубчатых солнечных коллекторов (коллекторы с прямоточным каналом) значение 40 л/(ч · м²) считается оптимальным.

Для солнечных вакуумных коллекторов с тепловой трубкой «Heat pipe» значение такое же, как для плоских коллекторов 25 л/(ч · м²).

Что характерно, что с развитием гелиотехники оптимальное значение расхода теплоносителя изменялось, так, например, 5 лет назад для плоских коллекторов оптимальным считалось значение 40 л /(ч · м²).

Наиболее эффективными являются системы с регулируемым (переменным) расходом теплоносителя. Значение расхода устанавливается автоматически посредствам контроллера и зависит от температуры в баке аккумуляторе и уровня солнечного излучения. Контроллер меняет значение расхода от 100% (максимальное значение) до 20%, регулируя в реальном времени мощность, подаваемую на насос, тем самым ускоряя или замедляя циркуляцию теплоносителя.

Однако в системах с использованием трубчатых солнечных коллекторов с прямоточным каналом режим с регулируемым расходом не рекомендуется, поскольку это нарушает равномерную циркуляцию теплоносителя через солнечный коллектор. При сложной гидравлической схеме коллекторного поля с несколькими параллельно подключенными коллекторными группами режим с регулируемым расходом требует особо точного проектирования и настройки.

Внимание!

На российском рынке сейчас достаточно большое количество незамерзающих теплоносителей. Но, не все теплоносители одинаково полезны. Дело в том, что химический состав большинства теплоносителей очень вреден как для котлов, так и для резиновых прокладок в системе. Со временем уплотнения начинают разъедаться, и зарастают накипью. Чтобы таких проблем не было Производственная компания «АНДИ Групп» рекомендует использовать Теплоноситель Antifrogen SOL HT компания Clariant – мирового лидера в области специализированных химических реагентов.

Antifrogen SOL HT / Антифроген SOL HT
Готовый к применению теплоноситель с антифризными и ингибирующими свойствами для солнечных систем отопления, работающих при повышенных тепловых нагрузках.

Гелиосистемы для отопления

Отоплении домов с помощью гелиосистем

В южных краях, на том же о. Кипр, где солнце по сути светит круглый год, гелиосистемы установлены на каждом доме. И в этом нет ничего удивительного. У нас же всегда считалось, что солнце не такое жаркое, а климат не такой благоприятный, чтобы позволить повсеместно устанавливать гелиосистемы. Математические же подсчёты опровергают эти доводы.

Судите сами. В зависимости от климатических условий и широты местности, среднегодовой поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в любом (независимо от широты) месте — около 1000 Вт/м2. В условиях средней полосы России солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию, эквивалентную примерно 150 кг у.т./м2 в год, где у.т. — это условное топливо (здесь и далее).

Практическая задача, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, состоит в том, чтобы наиболее эффективно «собрать» этот поток энергии и преобразовать его в нужный вид энергии (теплоту, электроэнергию) при наименьших затратах на установку. Простейшим и наиболее дешёвым способом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так называемых плоских солнечных коллекторах.

Тенденция последних трех лет — повышение мощности установок при снижении их цены. Сегодня стоимость вакуумных солнечных систем вполне сопоставима с затратами на традиционные системы отопления.А экономия, которую они дают, существенная

Показатели экономичности

По данным лаборатории нетрадиционной энергетики Института проблем морских технологий ДВО РАН (г. Владивосток) в целом солнечные установки могут обеспечить следующие показатели (на 1 м2 солнечного коллектора):

• выработка тепловой энергии в среднем: 600-800 кВт/ч (в год), максимальная — до 1050 кВт/ч (в год), что позволит покрыть до 40-60 % потребностей индивидуальных потребителей в тепле, соответственно, уменьшить расход органического топлива до 100 кг в год на 1 м2 площади солнечных коллекторов и снизить загрязнение окружающей среды при его сжигании.
• экономия органического топлива составляет около 100 кг у.т./м2 отапливаемой площади помещения. Установка с площадью солнечных коллекторов 30 м2 в целом экономит около 3 тонн у.т. или около 7,8 тонн угля;
• снижение выбросов СО2 достигает 0,6-0,7 кг на 1 кВт/ч выработанной тепловой энергии;
• 1 м2 солнечного коллектора предотвращает выброс 350-730 кг углекислого газа в год

Принцип работы солнечной водонагревательной установки

Рис. 1. Схема круглогодичной солнечной водонагревательной установки

Круглогодичная солнечная водонагревательная установка — СБУ (рис.1) состоит из солнечного коллектора и теплообменника-аккумулятора. Сердце системы — это коллектор. Он представляет собой устройство, позволяющее эффективно использовать энергию солнечного излучения для нагрева теплоносителя (антифриза). Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдаёт затем тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор. В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента её использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию.

В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, может использоваться естественная или принудительная циркуляция теплоносителя. В бак-аккумулятор может быть установлен электрический или какой-либо другой автоматический нагреватель-дублёр. В случае понижения в баке-аккумуляторе температуры ниже установленной (продолжительная пасмурная погода или малое количество часов солнечного сияния зимой)нагреватель-дублёр автоматически включается и доводит воду до заданной температуры.

В результате, используя систему солнечного отопления, можно получить до 50-60% горячей воды, необходимой в течение года для отопления и бытовых нужд. В летнее время солнце полностью обеспечит дом горячей водой.

Виды гелиосистем

Существуют различные виды солнечных коллекторов, но наибольшее распространение получили плоские коллекторы и коллекторы с вакуумными трубками (рис. 2)

Рис. 2. Солнечный коллектор

В мировой практике наиболее широко распространены малые системы солнечного теплоснабжения. Как правило, такие системы включают в себя солнечные коллекторы общей площадью 2-8 м2, бак-аккумулятор, ёмкость которого определяется площадью используемых коллекторов, циркуляционный насос или насосы (в зависимости от типа тепловой схемы) и другое вспомогательное оборудование. В небольших системах циркуляция теплоносителя между коллектором и баком-аккумулятором может осуществляться и без насоса, за счёт естественной конвекции (термосифонный принцип). В этом случае бак-аккумулятор должен располагаться выше коллектора.

Простейшим типом таких установок является коллектор, спаренный с баком-аккумулятором, расположенным на верхнем торце коллектора. Системы такого типа используют обычно для нужд  горячего водоснабжения в небольших односемейных домах коттеджного типа.

Рис.3. Тепловая схема активной солнечной системы горячего водоснабжения и отопления: 1 — радиатор отопления; 2 — отопительный котёл; 3 — солнечный коллектор; 4 — разбор горячей воды; 5 — тёплая вода для системы отопления; 6 — вода из солнечного коллектора; 7 — насосная группа; 8 — тепловой аккумулятор солнечной установки.

На рис. 3 показан пример активной системы большего размера, в которой бак-аккумулятор расположен ниже коллекторов, и циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса. Такие системы используют для нужд и горячего водоснабжения, и отопления. Как правило, в активных системах, снимающих лишь часть нагрузки отопления, предусматривают дублирующий источник тепла, использующий электроэнергию или газ.

Сравнительно новым явлением в практике использования солнечного теплоснабжения являются крупные системы, способные обеспечить горячим водоснабжением и отоплением многоквартирные дома или целые жилые кварталы. В таких системах используются либо суточное, либо сезонное аккумулирование тепла. Суточное аккумулирование предполагает возможность работы системы с использованием накопленного тепла в течение нескольких суток, сезонное — втечение нескольких месяцев.

Для сезонного аккумулирования тепла используют большие подземные резервуары, наполненные водой, в которые сбрасываются все излишки тепла, получаемого от коллекторов в течение лета. Другим вариантом сезонного аккумулирования является прогрев грунта с помощью скважин с трубами, по которым циркулирует горячая вода, поступающая от коллекторов.

На заметку

Европейские страны являются бесспорными лидерами в разработке новых систем солнечного теплоснабжения, однако сильно уступают Китаю в объёмах ввода в эксплуатацию новых солнечных установок. На Поднебесную сегодня приходится 78% вводимых в эксплуатацию солнечных коллекторов от общего числа производимых в мире. На долю Европы приходится всего 9%, Турции и Израиля — 8% и остальных стран — 5%. Не удивительно, что проще и дешевле сейчас в России купить именно китайские гелиосистемы, тем более что качественный показатель у них не хуже.

Математическое моделирование простейшей солнечной водонагревательной установки, проведённое в Институте высоких температур РАН с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показало, что в реальных климатических условиях России целесообразно использование солнечных водонагревателей.

Так, для установки системы с отношением площади солнечного коллектора к объёму бака-аккумулятора 2 м2/ 100  л вероятность ежедневного нагрева воды до температуры не менее чем 37°С составляет 50-90%, до температуры не менее чем 45°С — 30-70%, до температуры не менее чем 55°С — 20-60%. Максимальные значения вероятности относятся к летним месяцам.

Солнечную энергию широко используют для хозяйственных нужд в Европе. Так, общая площадь солнечных коллекторов, установленных в странах ЕС достигла 13 960 000м.кв., а в мире превысила 150 000 000 м.кв.. Ежегодный прирост площади солнечных коллекторов в Европе в среднем составляет 12%, а в отдельных странах достигает уровня 20-30% и более. По количеству коллекторов на тысячу жителей населения мировым лидером является Республика Кипр, где 90% домов оборудованы солнечными установками (на тысячу жителей здесь приходится 615,7 м2 солнечных коллекторов), за ним следуют Израиль, Греция и Австрия. Абсолютным лидером по площади установленных коллекторов в Европе является Германия — 47%, далее следуют Греция — 14%, Австрия -12%, Испания — 6%, Италия — 4%, Франция — 3%.

В настоящее время в Европе функционирует:

• 10 солнечных систем теплоснабжения с площадью коллекторов от 2400 до 8040 м2;
• 22 системы с площадью коллекторов от 1000 до 1250м2;
• 25 систем с площадью коллекторов от 500 до 1000 м2.

Гелиосистема. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Гелиосистема представляет собой устройство, которое используется с целью преобразования энергии солнца в иной вид, к примеру, в электрическую или тепловую. Главная особенность такой системы в том, что для ее получения не нужно что-то добывать или сжигать природные ископаемые, ведь это экологически чистая установка. Для возможности ее работы достаточно только солнечной погоды. Именно данный фактор ограничивает применение данного оборудования и ставит его эффективность в прямую зависимость от климатической зоны и времени года. Зимой такая установка поможет только подогревать воду, а летом ее энергии с лихвой хватит на удовлетворение всех нужд.

Сегодня гелиоустановки производятся серийно, ведь доказана их эффективность и имеется спрос на них. К тому же в ряде стран предусмотрены различные льготы и поощрения за их использование. Вызвано это тем, что затраты на эксплуатацию подобных установок минимальны и нет вреда экологии. Такие устройства можно использовать в любых сферах жизни. При помощи них можно нагревать или охлаждать воду, воздух в помещении, вырабатывать электрическую энергию и т.п.

Виды

Гелиосистема по способу применения может быть:

• Системы, которые используются для теплоснабжения. Их также называют солнечными.
• Системы, используемые для выработки электрического тока. Данное оборудование работает на фотоэлектрическом принципе.
• Системы, используемые для охлаждения, то есть для абсорбции и адсорбции.

Больше всего на данный момент используются системы теплоснабжения, так как они больше всего востребованы. На текущий момент времени подобное оборудование применяется с целью снабжения горячей водой и поддержания необходимой температуры в помещениях. В первую очередь это касается загородных домов, коттеджей, пансионатов и гостиниц. К тому же подобные установки могут применяться в различных областях промышленности и при выполнении ряда технологических процессов. Также данное оборудование может быть комбинированным и выполнять сразу несколько функций.

Системы солнечного теплоснабжения можно поделить по типу циркуляции теплового носителя:

• Оборудование с принудительной циркуляцией.

• Оборудование с естественной циркуляцией, то есть термосифонные.

По количеству контуров теплоносителя система может быть:

• Одноконтурной.
• Двухконтурной.

Одноконтурное оборудование

• Вода по трубопроводной системе направляется от бака аккумулятора в солнечный коллектор.
• Она нагревается и далее поступает в тепловую систему.
• В помещении вода отдает свою тепловую энергию воздуху и постепенно остывает.
• Далее вода направляется в бак, и цикл повторяется вновь.

У такого метода много плюсов:

• Простота устройства.
• Высокий коэффициент полезного действия.

Однако имеются и недостатки:

• Вода вызывает коррозию металлов.
• Сложность в условиях работы низких температур, ведь солнце не производит нагрев ночью и в плохую погоду. Это значит, что вода в системе может замерзнуть, расшириться и привести к поломке оборудования.

Двухконтурные системы

Предполагают использование специального теплоносителя в виде незамерзающей жидкости. При этом энергия тепла передается с помощью теплообменника, который часто имеет форму «змеевика».

К плюсам подобных систем можно отнести:

• Надежность.
• Безопасность и сохранность системы даже в зимний период.
• Продолжительная эксплуатация, достигающая полсотни лет.

Однако имеются и недостатки:

• Низкая эффективность функционирования.
• Необходимость частой замены теплоносителя.

Циркуляция теплоносителя может быть

• Естественной.
• Принудительной.

Гелиосистема естественной циркуляции базируется на том, что разогретый теплоноситель перемещается в вверх коллекторной системы, что приводит к появлению разности давления. Коллектор соединяется с баком, который находится выше него, что и приводит к появлению эффекта самопроизвольной циркуляции. Гелиосистема с принудительной циркуляцией предполагает применение специального насоса, который подключается к трубопроводной системе коллектора.

Устройство

Гелиосистема в большинстве случаев включает следующие основные элементы:

• Солнечный коллектор или так называемый гелиоколлектор. Данный элемент является основополагающим, ведь именно он улавливает солнечные лучи и преобразует световую энергию в тепловую или электрическую. Так инфракрасная составляющая излучения, попадая на коллектор превращается в тепловую энергию. Это приводит к разогреванию панелей. В результате этого жидкий теплоноситель в виде воды или незамерзающей жидкости нагревается.
• Система трубопроводов, по которым перемещается жидкость от коллектора в бак и наоборот.
• Бак-аккумулятор, в котором накапливается теплоноситель.
• Контур нагрева воздушных масс или воды. Это могут быть трубы отопления.
• Насос, который гоняет теплоноситель по системе.
• Устройства регуляции температуры и контроля.
• Дублирующий источник энергии. Он необходим, если на улице непогода или ночь.

Гелиосистема имеет замкнутый цикл работы, это значит, что теплоноситель отдает тепло и вновь перемещается к коллектору для нагревания.

Гелиосистема может иметь три основных вида гелиоколлекторов

• Открытые.
• Плоские.
• Вакуумные.

Все производители стремятся выпускать коллекторы, которые обеспечивали бы максимум поглощения энергии солнца с минимум потерь тепла.

В открытых установках используется поглощающая панель без корпуса. Она производится из резиновых или пластиковых материалов. Данные панели выделяются устойчивостью к ультрафиолету, поэтому их можно устанавливать непосредственно на крыше. Подобные коллекторы в большей части случаев применяются для подогрева воды в странах, которые выделяются теплым климатом и значительным числом солнечных дней в году.

К плюсам подобных коллекторов можно отнести:

• Простота устройства.
• Легкий монтаж.
• Большой коэффициент полезного действия устройства.
• Небольшой вес.

К минусам относят:

• Зависимость от погоды.
• Ограниченность применения.
• Небольшой эксплуатационный срок.

Плоские коллекторы наиболее распространены, ведь они предлагаются по лучшему соотношению эффективности, стоимости и надежности.

К плюсам подобных коллекторов можно отнести:

• Возможность эффективного применения круглый год.
• Надежность и эффективность.
• Универсальность.
• Длительный эксплуатационный срок.

Однако в сравнении с вакуумными устройствами у них может наблюдаться снижение коэффициента полезного действия в период низкого излучения солнца.

Вакуумные гелиоколлекторы бывают плоскими и трубчатыми. Основная проблема использования данных устройств заключается в поддержании вакуума на необходимом уровне в период их службы. Поэтому в плоских вакуумных устройствах дополнительно устанавливают специальные насосы.

К плюсам подобных коллекторов можно отнести:

• Высокая эффективность.
• Универсальность.
• Максимальный коэффициент полезного действия в зимний период.

Однако есть и минус — это низкая надежность, что вызвано большим риском побития градом или приведение в негодность другими погодными явлениями. К тому же любое небольшое повреждение приводит к исчезновению вакуума из панели.

Принцип действия

Главный принцип функционирования плоских солнечных коллекторов для отопления заключается в следующем:

• Лучи солнца падают на плоский слой панели коллектора. В большей части случаев это пластины из специальных металлов, окрашенные в черный цвет и заключенные в стеклянный или пластиковый корпус. Панели устанавливаются на крышах или в других местах, где имеется прямой доступ к солнечным лучам. Они работают по принципу миниатюрной теплицы.
• Полученная от солнца энергия нагревает воду, которая далее направляется к потребителю. Часть труб находится под пластинами.
• Нагретая вода направляется в резервуар, где хранится до ее использования. В солнечный день температура нагретой воды достигает 70 градусов.

Совсем другой принцип работы имеет гелиосистема, которая рассчитана на выработку электрической энергии. Солнечные панели данной установки выполнены из фотоэлектрических ячеек, которые смонтированы в рамку. Ячейки производятся из полупроводникового материала, к примеру, кремния.

Работа таких панелей выглядит так:

• Лучи попадают на полупроводник, что приводит к их нагреванию и частичному поглощению энергии.
• Полученная энергия приводит к высвобождению электронов внутри полупроводника.
• На фотоэлемент воздействует электрическое поле, приводящее к движению свободных электронов в требуемом направлении, что и приводит к образованию электрического тока.

Сила тока определяется мощностью фотоэлементов и напряжением ячеек. Эту электроэнергию можно использовать для работы различных электрических устройств. Для доставки электричества потребителю используются инверторы, контролеры и аккумуляторы.

Применение

Гелиосистема может применяться в следующих целях:

• Горячее водоснабжение построек.
• Горячее водоснабжение и отопление гостиниц и домов отдыха.
• В системах горячего водоснабжения кафе и баров.
• Подогревание воды в бассейнах.
• Горячее водоснабжение и отопление промышленных объектов.
• Для получения электрической энергии в частных домах и на промышленных объектах.

Похожие темы:

Гелиосистемы для отопления: экономия доступная всем

Так складывается ситуация, что цена на природный газ с каждым годом стремительно растет. А так как большинство котлов у потребителей работает именно на таком виде топлива, то это приводит к тому, что люди платят все больше и больше своих кровных денег. Хотя у другие энергоресурсы дорожают, но не с такими темпами.

Частный дом с солнечным коллектором

В последнее время появился вариант для экономии – гелиоотопление. Но в большинстве случаев люди переоценивают возможности таких установок, потому что они хороши лишь для экономии, а работать только самостоятельно они не могут. При этом такая установка предъявляет много требований к объекту проектирования и прочим составляющим системы отопления. С этими требованиями мы и ознакомимся в этой статье.

Объект установки и требования к нему

Как вы уже поняли из всего вышесказанного, гелиосистемы работают совместно с обычными источниками теплоты:

В результате такого симбиоза гелиосистема для отопления помогает сэкономить часть топлива благодаря энергии Солнца. Нужно отметить, что наибольшая эффективность такой системы в наших широтах в летний период, когда Солнце находится под оптимальным углом и максимальное время. Увидеть подробности этого явления вы можете на фото внизу.

Производительность по месяцам

Где:

• Е – производительность плоского коллектора при площади пятнадцать квадратных метров;
• D – тоже самое при площади пять квадратных метров;
• С – нагрузка на ГВС;
• В – нагрузка на отопление постройки нового образца;
• А – тоже, но постройки старого образца.

Проанализировав эту картинку можно прийти к выводу, что отапливать лишь гелиосистемой можно, но крайне сложно. Главные трудности (соответствие дома требованиям) можно минимизировать за счет идеальной теплоизоляции и небольшой площади. В таком случае гелиосистемы могут взять на себя нагрузку порядка тридцати процентов. Помимо этого необходимо учитывать требования к характеристикам и параметрам самой системы обогрева.

Принцип работы

Требования к характеристикам и параметрам солнечных систем

В этом разделе мы рассмотрим основные требования к гелиосистеме:

• Общих особенностях;
• Площади гелиополя;
• Угла наклона самих коллекторов;
• Объёма емкостного водонагревателя.

Коллектор, установленный под углом тридцать градусов

Общие особенности

Если вести диалог о таких системах, то для поддержания ними обогрева нужно помнить, что:

• гелиосистема для отопления не может заменить основной источник теплоты, а также уменьшить его мощность;
• она не должна рассматриваться как основной компонент теплоснабжения. В последнем большую роль играет качество работы основного генератора теплоты. Применение солнечных коллекторов позволит только повысить эффективность всей системы обогрева, но никак не полностью её заменить;
• Возможности поддержания отопительных систем без аккумулирования теплоты сильно ограничены;
• В летние периоды, когда нет потребности в обогреве, такая гелиосистема будет простаивать, если к ней не подключить контур горячего водоснабжения.

Несколько последовательно установленных солнечных установок

Площадь

Инструкция для нахождения параметров в целях поддержания обогрева декларирует, что берется во внимание тепловая нагрузка в летние месяцы. Она в себя включает нагрузку на ГВС и нагрузки прочих потребителей, работающих от гелиосистемы, к примеру, поддержание заданной температуры в подвальных помещениях, чтобы предотвратить конденсационные процессы.

Для таких потребностей специалисты выполняют расчет коллектора на нужды ГВС, целью которого является нахождение площади. Полученный результат умножают на два или два с половиной и находят диапазон площади коллектора для нужд отопления. Более точные вычисления выполняют, учитывая строительные размеры и монтажные работы гелиополя.

Устройство коллектора

Существует также и альтернативный способ подсчета, который производится на основании площади постройки и не является объективным. Если проанализировать потребности в тепловой нагрузки в течение всего года то становиться очевидным тот факт, что площадь коллектора на квадратный метр находится в пределах 0,1-0,2. Это говорит о том, что площадь будет изменяться в два раза! Этот факт сильно усложняет возможность четкого определения площади.

Помимо этого недостатка есть еще один – потребности в горячей воде не берутся должным образом, потому что нет четкого соотношения между площадью помещения и расходом воды для нужд ГВС.

Водонагреватель емкостного типа

Важно! Если в вашем доме есть бассейн, который обладает подогревом, то температура в нем может поддерживаться за счет избытка теплоты в летние месяцы. Такое решение никак не повлияет на площадь самого коллектора.

Угол наклона

Если гелиосистема обладает возможностью выбора угла наклона, то необходимо установить её на угол шестьдесят градусов. Такой угол позволяет, если сравнивать с коллекторами ГВС, достигнуть большей производительности в переходные периоды, а в летние получить меньше излишков теплоты. Такие установки можно ставить на грунте или плоской крыше.

Если место для монтажа это горизонтальная крыша с наклоном порядка тридцати градусов, то плоские тип оборудования не подойдет, нужно устанавливать трубные коллекторы вакуумированного типа с горизонтальной установкой.

Движение жидкости в коллекторе

Емкостный водонагреватель и его объем

Для случаев, когда в летние месяцы наблюдается плохая туманная погода, устанавливают емкостные водонагреватели.

Идеальные объемы таких элементов относительно одного метра квадратного гелиополя:

• Для плоских типов находятся в пределах пятидесяти — семидесяти литров;
• Для вакуумированных в диапазоне семьдесят – восемьдесят литров.

Требования к конструкции

При проектировании теплоснабжающей системы есть два варианта получать энергию Солнца:

• направить её в контур отопления (выполняет нагрев обратки отопления). В таких установках подогретая солнечной энергией вода выполняет работу, когда в баке температура воды больше чем в трубопроводе обратки. Если температура в подаче недостаточна, то вступает в работу основной источник теплоты;

Установка с нагревом воды в аккумуляторе

• направить на нагрев бака аккумулятора. В таких установках вода в баке доводится до температуры равной подаче благодаря котлу отопления или солнечному коллектору. В таком случае отопительный контур подключается через этот бак.

Установка с нагревом обратки

Требования к основному генератору теплоты

В народе есть распространенное мнение, что старые котлы имеющие малый коэффициент КПД, нужно включать в работу так, чтобы они нагревали воду с запасом по температуре. Делается это для того чтобы уменьшить частоту включения горелок, именно из-за них уменьшается эффективность работы системы. Специалисты не рекомендуют применять старые котлы с гелиосистемами, а заменять их современными источниками теплоты. Видео с такими моделями вы можете увидеть в нашей галерее сайта.

Совет. Не стоит экономить деньги на расчетах и монтаже, потому что, выполняя эти работы своими руками, вы можете допустить критические ошибки. Это не тот компонент, на котором можно сэкономить.

В отличие от «допотопных» источников теплоты, новые модели вырабатывают количество теплоты, которое требуется на данный период времени, чтобы получить необходимую температуру теплоносителя. Если происходит нагрев водонагревателя за счет генератора теплоты, то ухудшается КПД системы. Помимо этого, увеличивается температура воды на входе в установку, а, следовательно, качество работы гелиосистемы уменьшается в разы.

Современные источник теплоты Viessmann

Именно по этой причине ведущие специалисты рекомендуют применять нагрев обратки отопления. К тому же эти специалисты советуют использовать конденсационные котлы, при их применении возрастает КПД всего механизма теплоснабжения.

Требования к приборам обогрева

Самым оптимальным решением при функционировании гелиосистемы является установка теплых полов. Сама установка выдает теплоноситель с температурой не более пятидесяти градусов, что вполне устраивает «теплый пол», так как он имеет температурный режим 40/30.

Прибор обогрева

Если же говорить о радиаторах отопления, то они эффективно работают в большем режиме – 90/70. Поэтому воду придется догревать в котле, после чего увеличиться температура теплоносителя на входе в коллектор (читайте также о том, как рассчитать отопление).

Важно.  Повышение температуры на входе в гелиосистему приводит к снижению её КПД. Это неоспоримый факт, который делает использование теплых полов более экономически выгодным. Большое значение также играет правильность гидравлического увязывания трубопроводов и батарей. Теплый пол

Итоги

Предлагаю совместно с вами подвести итоги этой статьи и выделить основные пункты, которые мы рассматривали:

• Коллекторы хорошо подойдут для построек небольшой квадратуры и с хорошей изоляцией;
• При правильном монтаже и расчете такая установка покрывает тридцать процентов нагрузки;
• Обязательно применение традиционных котлов, предпочтительнее конденсационных;
• Необходимая площадь установки для ГВС минимум в два раза больше чем для отопления;
• Идеальный угол монтажа – шестьдесят градусов;
• Объем емкостного водонагревателя должен быть в диапазоне пятидесяти – девяноста литров;
• Эти гелиосистемы хорошо работают как с теплыми полами, так и с батареями.

Гелевая система отопления: 8 преимуществ

Гелевая система отопления представляет собой особенную климатическую техникуСолнечные 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.

Содержание:

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.



как сделать гелиосистему своими руками

Цены на энергоносители постоянно растут, а потому люди все чаще задумываются об использовании альтернативных источников энергии. Тем более что сегодня отопление – это чуть ли не самая большая статья расходов наших граждан. А потому и неудивительно, что все хотят найти едва ли не бесплатный источник энергии. И первое, что приходит на ум – это, конечно, энергия солнца. Более того, использовать ее в практических целях вполне реально; и не только в Крыму или в Ташкенте. А оборудование для этого стоит даже дешевле, чем мощные тепловые насосы. О том, как можно использовать энергию солнца, мы и поговорим в этой статье.

Солнечный коллектор

Плюсы и минусы гелиосистем для отопления

В настоящее время реально можно рассматривать пока только две схемы использования энергии нашего светила:

1. солнечные батареи, которые вырабатывают электрический ток. Причем кроме отопления их можно использовать для энергоснабжения любых бытовых приборов;
2. солнечные коллекторы – специальные устройства, в которые нагревается теплоноситель и напрямую подается в отопительную систему. Естественно, что если в качестве последнего используется вода, то ее нагревать можно и для бытовых нужд.

У обоих вариантов есть свои особенности. Кроме того, какой бы вариант обогрева при помощи энергии солнца вы не выбрали, ни в коем случае не стоит отказываться от уже имеющегося отопления. Конечно, солнце никуда не денется, однако самое практичное решение – это все же комбинированная система. Например, когда солнечной энергии вполне достаточно для обогрева здания, другой источник тепла можно просто отключать.

Так, вы будете жить в комфортных условиях круглый год, и одновременно обезопасите себя на случай различных поломок и прочих неприятностей. Но если дом только строиться, и у вас нет желания или возможности делать сразу две системы отопления, то обогрев солнцем должен быть спроектирован так, чтобы он имел двукратный запас прочности. Только так отопление дома с помощью солнечных коллекторов вас не подведет.

Схемы солнечных коллекторов

Солнечный коллектор для отопления: достоинства

1. Это экологически чистый и абсолютно безопасный источник энергии;
2. значительно снижаются затраты не только на отопление, но и на ГВС;
3. вне зависимости от экономической ситуации в стране, кризиса и скачков цен, солнце будет светить всегда;
4. оплачивать солнечную энергию не нужно, если, конечно, наше государство не обложит какими-нибудь налогами счастливых обладателей гелиоустановок.

Однако солнечное отопление частного дома имеет и некоторые недостатки, например:

1. вы станете зависеть от погоды и метеоусловий в определенном регионе;
2. лучше всего для снижения рисков иметь параллельную систему отопления. Но многие производители гелиоустановок сразу предусматривают такую возможность. Либо производители газовых котлов, например, в Европе проектируют свои устройства так, чтобы они могли работать вместе с солнечным отоплением. Однако даже если в действующем оборудовании у вас такой возможности и не предусмотрено, можно установить специальный контролер для согласованной работы двух схем;
3. значительные финансовые вложения на начальном этапе;
4. необходимость регулярного обслуживания – панели и трубки надо очищать от пыли и налипшего мусора;
5. отдельные модели солнечных коллекторов для отопления дома плохо работают либо вообще не функционируют при очень низких температура. А потому перед сильными морозами теплоноситель приходится сливать. Но относится это далеко не ко всем моделям, и не ко всем видам теплоносителя.

Далее мы более подробно расскажем о наиболее популярных солнечных системах отопления частного дома.

Гелиосистемы для отопления: коллекторы

Как правило, если говорят про солнечные системы отопления, то имеют в виду именно гелиоколлекторы. В таких установках солнечное тепло нагревает теплоноситель (жидкость), которая потом используется для отопления и ГВС. Особенность их работы заключается в том, что подобные водонагреватели дают температуру не более плюс 60 градусов по Цельсию, причем наибольшая эффективность на выходе получается при температуре всего плюс 35.

А потому такие системы обогрева солнечной энергией специалисты рекомендуют использовать с теплыми водяными полами. Но если расставаться с имеющимися радиаторами отопления не хочется, как и тратится на теплые полы, то придется увеличить количество секций батарей примерно вдвое, иначе в доме будет холодно.

В настоящее время наиболее востребованы две модификации таких коллекторов:

• трубчатые;
• плоские.

Причем в каждой из этих групп есть и свои вариации, однако принцип работы у всех схож – по трубкам проходит теплоноситель и нагревается от солнца. Но сами по себе конструкции могут быть самые разные.

Плоские солнечные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения

Такие гелиоустановки имеют наиболее простую конструкцию, и именно их имеют в виду, когда говорят про солнечное отопление своими руками. В принципе самодельный солнечный коллектор можно сделать из прозрачной трубки, свернутой кольцами, а среди дачников популярен солнечный коллектор из старого радиатора.

Как правило, на металлической раме закрепляют дно, на которое укладывают теплоизоляцию, уменьшающую потери энергии. Затем идет слой специального материала – адсорбера, хорошо поглощающего солнечное излучение и преобразующего его в тепло. А уже на адсорбере закрепляют трубки, по которым и циркулирует теплоноситель. Сверху вся конструкции должна быть закрыта особой прозрачной крышкой, изготавливаемой из закаленного стекла либо специального пластика, например, поликарбоната. Кроме того, нередко материал крышки еще и предварительно обрабатывают, чтобы он был чуть матовым и не гладким. Конечно, такое устройство для дома своими руками непросто будет сделать.

Принцип работы солнечного коллектора

Трубки обычно укладывают змейкой, и в коллекторе имеется 2 отверстия – выпускное и впускное. Как правило, для нормального теплообмена в схему включают и циркуляционный насос, но возможен и самотечный вариант, хотя это заметно снизит эффективность системы – ее вряд ли хватит даже на теплый пол, не то что на батареи.

А вот правильная заводская гелиоустановка имеет коэффициент полезного действия на уровне 72-75 процентов. Однако всегда есть минусы:

• при ветре возможны большие потери тепла;
• система плохо работает в пасмурную погоду и вообще не функционирует ночью;
• если какая-то деталь выходит из строя, то часто приходится менять всю панель.

Трубчатые коллекторы для отопительных систем

В таких устройствах по трубкам также циркулирует теплоноситель, однако каждая из трубок еще и вставлена в другую. А все вместе они соединяются в особую конструкцию – манифолд или гребенку. Современные трубчатые коллекторы выпускаются двух видов – перьевые и коаксиальные. Последние представляют собой трубу в трубе, они вложены друг в друга, и края их запаяны. А из пространства между трубками выкачан воздух.

В перьевых трубках вставляется еще и специальная адсорберная пластинка, напоминающая по структуре перо – для повышения теплоотдачи.

Воздушные коллекторы

Устанавливаются для обогрева частных домовладений и воздушные солнечные коллекторы. Такие установки обычно используются для воздушного отопления зданий. По своей конструкции они сильно напоминают описанные выше системы, однако по трубкам здесь циркулирует не жидкость, а воздух. Кстати, нередко такой обогрев совмещают с вентиляцией.

Устройство воздушного солнечного коллектора

Какой вариант выбрать

Мощность такого обогрева в Кв в каждом конкретном случае может рассчитать только специалист. Однако есть несколько нюансов, о которых важно знать каждому. Так, воздушные коллекторы будут эффективными, только если полностью покрыть ими южную сторону строения. Если вы проживаете в южном регионе, то самый оптимальный вариант – это плоский коллектор. Можно даже обустроить отопление теплицы солнечным коллектором этого типа. А вот в регионах с более суровым климатом лучше всего использовать трубчатые коллекторы. А если устройство еще и с системой Heat-pipe, то тепло будет не только в пасмурную погоду, но и ночью. Такие системы не боятся ни проветривания, ни суровых морозов.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Загрузка…

Расчет гелиосистемы для отопления — Всё о потолках. Дизайн, ремонт, монтаж

Рост популярности устройств, использующих возобновляемые источники (силу ветра или энергию Солнца) для выработки тепловой или электрической энергии более чем обоснован с экологической точки зрения – ископаемые ресурсы не расходуются, вредные выбросы отсутствуют.

Но одна лишь экологичность не может являться единственной причиной быстрого распространения ветровых и солнечных электростанций и тепловых гелиосистем. Главным фактором, побуждающим к их установке, является все же экономическая составляющая – существенное снижение расходов на оплату коммунальных услуг.

Давайте разберемся, насколько выгодны для собственника гелиосистемы при их использовании в системах отопления.

Расчет необходимой мощности гелиосистемы

Для примера, попробуем рассчитать гелиосистему, необходимую для включения в систему отопления коттеджа в Киевской области с общей площадью отапливаемых помещений в 100 кв.м.

Для указанной площади требуется тепловая мощность порядка 10кВт при использовании классических радиаторов и 6-7кВт при отоплении теплыми полами. Очевидным решением для обеспечения потребности в тепле кажется установка такого количества плоских модулей или вакуумных трубок гелиосистемы, чтобы в зимний период их было достаточно для выработки указанной мощности.

На самом деле подобное решение совершенно неправильно. Если под слабым зимним Солнцем вырабатывается 100% от потребности, то летним днем вода в системе будет постоянно кипеть, что неминуемо приведет к преждевременному износу оборудования и выходу его из строя.

Поэтому площадь солнечных коллекторов необходимо рассчитывать так, чтобы они перекрывали 30-40% от затрачиваемой на отопление здания тепловой мощности. Именно поэтому гелиосистемы всегда устанавливаются как дополнение к основной системе отопления – газовой, твердотопливной или электрической.

Если учесть, что уровень инсоляции одного квадратного метра в районе Киева в наиболее холодные месяцы составляет 0,86кВтч/сутки, то для покрытия потребности в 4кВт необходимо порядка 47 кв.м. при использовании прямого нагрева и около 20 кв.м. при наличии в системе бака — аккумулятора тепла.

Подробную консультацию по расчету (или готовый расчет) гелиосистемы отопления можно получить у специалистов сайта Инсталсис.

Оптимальная схема использования гелиосистем

Использование гелиосистем исключительно для нужд отопления целесообразно только в том случае, если вырабатываемое в летние месяцы тепло аккумулируется и может быть использовано в дальнейшем при снижении наружной температуры.

Таким примером может быть, например, сброс тепла в почву или закрытый водоем при реверсной работе теплового насоса. Также излишки тепла можно утилизировать путем подогрева воды в бассейне.

При отсутствии тепловых насосов и бассейна единственным способом утилизации излишков тепловой энергии является нагрев воды для горячего водоснабжения. Примеры таких совмещенных систем можно посмотреть, например, тут.

Окупаемость гелиосистем – прямые и косвенные факторы экономии

Опыт эксплуатации существующих на данный момент гелиосистем показывает, что при сохранении постоянной цены на энергоносители и электроэнергию расходы на установку всего комплекта оборудования окупаются примерно за 9-10 лет. Если же учесть инфляцию, то срок окупаемости снижается примерно до 6-7 лет. Про среднем сроке работы гелиосистемы в 25 лет, мы до 18 лет получаем чистую прибыль.

Главным фактором, влияющим на сокращение затрат, является, конечно, снижение расхода топлива котельным оборудованием на нагрев теплоносителя и горячей воды для системы ГВС. Кроме того, уменьшение нагрузки на котел сокращает потребность в его обслуживании и существенно повышает срок его службы.

Вывод

Существующие на сегодня технологии утилизации солнечной энергии позволяют за короткое время вернуть вложенные в монтаж гелиосистемы средства. Получаемая экономическая прибыль и положительный экологический эффект делают гелиосистемы одним из наиболее удачных способов инвестирования как для частных лиц, так и для крупных организаций.

(Visited 95 times, 1 visits today)

31.10.2017

Почему солнечное отопление в вашем проекте

Выберите солнечное тепло для своего нового дома … Возможно, это самая яркая вещь, которую вы сделали за долгое время!

Вот почему солнечное отопление должно быть частью вашего строительного проекта

Система теплых полов от компании Radiantec — самая удобная и эффективный выбор, который вы можете сделать, независимо от того, какое топливо вы выберете … но когда вы выбираете солнечную энергию в качестве источник энергии, вы действительно можете быть уверены в своем энергетическом решении.

Вот преимущества солнечного отопления:

• Солнечное тепло экологически безопасно. Солнечное тепло не загрязняет окружающую среду и не производит парниковых газов. Это помогает сохранить энергетические ресурсы Земли для наших детей и внуков.
• Солнечная энергия настолько чиста, чиста и безопасна, насколько это возможно. Это лучший выбор для людей, страдающих аллергией. проблемы и химическая чувствительность. В нем не будет резервуаров с легковоспламеняющимися материалами. твой дом.В нем не будет запаха топлива и будут более низкие электромагнитные поля.
• Солнечное отопление стабильно в цене. Купив его, вы защищены от инфляции и политические сюрпризы, связанные с другими видами топлива.
• Солнечное отопление — разумное вложение. Доходность сопоставима с хорошими акциями. Одна приятная вещь что доход от ваших инвестиций в солнечную энергию не облагается налогом и что доход растет в цене на уровень инфляции.Представьте, что это может быть через 20 лет!
• Солнечное тепло делает ваш дом особенным. Люди с домами с солнечным отоплением умны, самоуверенный, социально ответственный и экологически ответственный.

Мы приглашаем вас изучить этот веб-сайт и нажать «Следующий шаг», если вам нужна дополнительная информация.

Наши специалисты по солнечной энергии всегда готовы ответить на вопросы.

Звоните 1-800-451-7593

Солнечные системы отопления для дома и помещений — Solar Tribune

Активное солнечное отопление дома использует солнечную тепловую энергию для обогрева помещения в доме. Во-первых, солнечные коллекторы передают солнечное тепло воздуху или жидкости. После поглощения солнечного излучения воздух или жидкость переносятся либо непосредственно в пространство дома, либо в резервуар для хранения. Часто резервная система обеспечивает дополнительное тепло, которое не может производить солнечный домашний обогреватель.

Один тип домашней солнечной системы отопления помещений. Кредит: Солнечные панели Plus

.

Узнайте больше о различных видах солнечного отопления:

• Обогрев воздуха лучше всего подходит для прямого обогрева помещений
• жидкое отопление помещений лучше всего подходит для центрального отопления

Стоимость и производительность

Солнечные системы отопления помещений наиболее экономичны, когда они используются большую часть года, то есть в холодном климате с хорошими солнечными ресурсами, где дом требует отопления, и когда они используются вместо более дорогих методов отопления.

EnergySavers.gov рекомендует установить солнечную систему отопления, чтобы обеспечить 40–80% ваших потребностей в отоплении. Система отопления для полного удовлетворения ваших потребностей в отоплении может оказаться непрактичной или дорогой. Кроме того, многие строительные нормы и правила и кредитные организации требуют резервного источника тепла.

Большинство систем солнечного отопления имеют гарантию не менее 10 лет, а в некоторых штатах предусмотрены налоговые льготы на солнечное тепловое отопление дома. При использовании жидкостной системы отопления помещений, более экономично использовать солнечный коллектор и для нагрева горячей воды.

Поскольку воздушные системы производят тепло раньше и позже днем, солнечные воздухонагреватели могут производить больше полезной энергии в течение более длительного периода времени.

Солнечное воздушное отопление дома

Воздух в солнечных коллекторах зимой не может замерзнуть, а небольшие трещины в коллекторах или трубопроводах не являются проблемой. Но воздух менее эффективен для передачи тепла, чем жидкость.

Фото: GenPro

Системы обогрева воздуха обычно представляют собой комнатные воздухонагреватели, которые напрямую отапливают отдельные комнаты.Вентилятор втягивает воздух из помещения в коллектор. Воздух нагревается по мере прохождения через коллектор, а затем выдувается обратно в комнату. Есть два способа установить солнечный воздухонагреватель:

• Крышным обогревателям нужны воздуховоды для транспортировки воздуха от коллектора в комнату
• Настенные обогреватели устанавливаются на стене, выходящей на юг, с прорезанными в стене отверстиями, позволяющими воздуху проходить в комнату

Жидкостные солнечные тепловые системы отопления лучше всего подходят для центрального отопления в доме.

Солнечная вода для отопления дома

В солнечных коллекторах используется вода или нетоксичный антифриз на основе гликоля для поглощения тепловой энергии. Циркуляционный насос с помощью контроллера перемещает жидкость через коллектор. Жидкость быстро проходит через коллектор, что приводит к повышению температуры на 10–20 ° F (5,6–11 ° C).

Теплая жидкость поступает в накопительный бак или теплообменник. Затем тепло распространяется по дому одним из описанных ниже методов.

Светлые полы

Пример лучистого пола. Фото: Экономия благодаря дизайну

Нагретая жидкость из солнечного коллектора проходит по трубам в бетонной плите пола, обычно покрытой плиткой. Тепло излучается в комнату.

Этот вид солнечной системы отопления дома может работать без резервуара для хранения тепла, хотя резервуар необходим для контроля температуры.

Этим системам требуется больше времени для разогрева, но после работы они обеспечивают постоянную температуру.Ковры и коврики снизят эффективность сияющих полов.

Плинтусы или радиаторы с горячей водой

Для них требуется вода, нагретая от 71 ° до 82 ° C (160–180 ° F). Однако плоские солнечные коллекторы — наиболее распространенный тип коллектора — нагревают жидкость до более низкой температуры. В этом случае жидкость из коллекторов необходимо больше нагревать резервной системой или использовать коллектор с более высокой температурой (например, откачиваемый трубчатый коллектор).

Центральная система принудительной подачи воздуха

Эта система работает через теплообменник в воздуховоде.Когда воздух из дома проходит через теплообменник, жидкость внутри нагревает воздух. Змеевик должен быть достаточно большим, чтобы передавать достаточно тепла воздуху при самой низкой рабочей температуре коллектора.

Солнечное отопление и охлаждение вашего дома и бизнеса

Первоначально опубликовано на SolarLove.org .

Устраняя потребность в электричестве или природном газе, технологии солнечного нагрева и охлаждения вместо этого собирают и используют бесплатную чистую тепловую энергию солнца.Экономичная альтернатива солнечным фотоэлектрическим (PV) системам, которые вырабатывают электричество для удовлетворения всех потребностей собственности в энергии, солнечные системы отопления и охлаждения просто устраняют потребность в электричестве для охлаждения или нагрева воздуха и воды в доме или на предприятии.

Почти 75% бытового потребления энергии в США связано с нагревом воды, обогревом и охлаждением помещений. По данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики (SEIA), 115 миллионов домов потребляют энергии на 266 миллиардов долларов в год, что примерно столько же, сколько отправлять 10 миллионов американцев в колледж каждый год.Аналогичным образом, 4,8 миллиона коммерческих зданий ежегодно потребляют энергии на 107,9 миллиардов долларов, из которых примерно 47% приходится на отопление и охлаждение.

При таком высоком потреблении энергии в США, которое напрямую связано с нагревом и охлаждением воздуха и воды, солнечное отопление и охлаждение может сыграть важную роль в предоставлении экономически жизнеспособных и экологически устойчивых решений для удовлетворения этих основных потребностей.

Солнечное отопление и охлаждение также может сыграть важную роль в смягчении последствий глобального потепления.По данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики (SEIA), односемейный дом с установленной системой солнечного нагрева воды сократит выбросы CO2 в среднем на 28%. С комбинированной системой солнечного нагрева воздуха и воды это сокращение выбросов CO2 может легко превысить 60%. Точно так же предприятия и производственные предприятия с большими объемами подпиточного воздуха добьются аналогичного сокращения выбросов CO2 за счет установки систем солнечного отопления и охлаждения.

Растущее распространение солнечного отопления и охлаждения

Значительное сокращение зависимости Америки от импортного топлива, системы солнечного отопления и охлаждения (SHC) уже представляют собой важный промежуточный шаг на пути к эре солнечной энергии.Получив популярность несколько десятилетий назад в качестве эффективного средства обогрева открытых бассейнов, солнечное отопление и охлаждение теперь широко используется в жилых, коммерческих и промышленных помещениях для обогрева и охлаждения воздуха и воды.

SEIA сообщает, что более 30 000 солнечных систем отопления и охлаждения ежегодно устанавливаются в Соединенных Штатах, в которых работают более 5 000 рабочих по всей Америке, и приносят приблизительно 435 миллионов долларов дохода. Однако проникновение солнечного отопления и охлаждения на рынок США невелико: установленная мощность составляет всего 9 гигаватт тепловой энергии (ГВт тепл.).В Китае же солнечные системы отопления и охлаждения устанавливаются в 10 раз быстрее, чем в Америке.

Солнечное отопление и охлаждение — основы

Тепловая энергия может вырабатываться из многих возобновляемых источников, таких как солнечная энергия, биомасса и геотермальная энергия. Эти системы вместе известны как возобновляемые технологии отопления и охлаждения. Системы, которые преобразуют солнечный свет в полезную тепловую энергию, называются технологиями солнечного отопления и охлаждения (SHC).

Измерения тепловой энергии часто выражаются в британских тепловых единицах (БТЕ), которые представляют количество энергии, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. БТЕ или «термы» легко преобразовать в киловатт-часы (кВтч).

Улавливая солнечную энергию через солнечные коллекторы, тепло эффективно передается в здания для отопления и охлаждения. Технология солнечного отопления и охлаждения легко перерабатывается и не токсична, она состоит в основном из меди, алюминия, стали и / или полимеров.Системы SHC спроектированы надлежащим образом для удовлетворения конкретных потребностей здания в отоплении и охлаждении воды.

Ниже приводится базовое объяснение современных технологий солнечного отопления и охлаждения из «Солнечное отопление и охлаждение: энергия для безопасного будущего»:

• Солнечные коллекторы:

Удовлетворение потребностей в энергии для нагрева воды в среднем американском доме может быть достигнуто с помощью всего лишь одного или двух солнечных коллекторов, для которых требуется около 60 квадратных футов (фут2) пространства на крыше.Однако в более северных штатах со значительно более холодной погодой, чем в среднем, может потребоваться большее количество солнечных коллекторов, примерно до 400 кв. Футов.

Существует несколько типов солнечных коллекторов, в том числе плоская пластина, откачиваемая труба, интегральный коллектор-накопитель (ICS), термосифон и концентрирующий. Коллекторы с плоскими пластинами являются наиболее распространенным типом коллекторов в США. Коллекторы с плоской пластиной имеют медные трубы, прикрепленные к пластине-поглотителю, находящейся в изолированной коробке, покрытой закаленным стеклом или полимерной крышкой.

Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, из которых «откачан» воздух, создавая высокоэффективный теплоизолятор для жидкости, которая течет по длине трубки. Системы с откачанными трубами обычно используются, когда требуются более высокие температуры или большие объемы воды, а также в системах технологического отопления и солнечных систем кондиционирования воздуха.

Простые неглазурованные коллекторы обычно используются для нагрева воды в бассейнах или предварительного нагрева больших объемов технологической воды в теплом климате.В плоских пластинчатых, концентрирующих и вакуумированных трубчатых коллекторах используются прозрачные накладки или остекление, металлические или полимерные поглотители и изоляция для эффективного производства тепла при более высоких температурах.

В то время как большинство солнечных коллекторов обычно используются для нагрева воды и помещений при температуре до 200 ° F, концентрирующие коллекторы полезны в промышленных и производственных процессах, поскольку они могут производить тепло выше 300–400 ° F.

• Солнечный воздухонагреватель:

Солнечные системы отопления очень эффективны в улавливании солнечной энергии.С помощью сегодняшних технологий, SEIA сообщает, что солнечные системы отопления «обычно производят от 45 до 102 кВтч на квадратный фут установленной площади коллектора в год (или от 1,5 до 3,5 термов / фут2 в эквивалентных единицах тепла), что составляет до 80% всей доступная солнечная энергия, попадающая на поверхность коллектора ».

Солнечные системы воздушного отопления обычно используют нетоксичную жидкость, воду или воздух для передачи тепла от солнечного коллектора. В системах на жидкой основе для нагрева воды или раствора антифриза нагретая жидкость циркулирует через теплообменник, соединенный с накопительным баком.Системы на основе воздуха нагревают воздух в солнечном коллекторе воздуха, а затем вентиляторы распределяют нагретый воздух, циркулируя по дому или собственности по мере необходимости для обогрева помещения. Технологии накопления энергии могут также использоваться с системами солнечного отопления для обеспечения тепла в отсутствие солнечного света и в ночное время. Накопители энергии также могут использоваться с солнечным охлаждением и солнечным нагревом воды.

В качестве альтернативы солнечному отоплению помещений используются вертикально установленные прозрачные солнечные коллекторы на южной стене.В просвечиваемых солнечных коллекторах есть перфорация, через которую воздух проникает, нагревая его по мере подъема. По мере того, как нагретый воздух поднимается к верху стены, он направляется в вентиляционные каналы здания для распределения в качестве обогрева помещения.

Изображение предоставлено: солнечная система воздушного отопления, вертикально установленная на внешней стене в Форт-Драм, Нью-Йорк, от Solar Wall через SEIA.org

• Солнечное охлаждение:

Солнечные системы охлаждения очень полезны, поскольку кондиционирование воздуха представляет собой серьезную нагрузку на электрическую сеть в очень жаркую погоду.Использование того же тепла и сильного солнечного света для создания солнечного кондиционирования воздуха — идеальное решение для снижения этого напряжения. Солнечные системы охлаждения жилых домов надлежащего размера, также называемые охлаждением с помощью солнечной энергии, могут также использоваться для обогрева помещений в зимние месяцы.

Абсорбционные холодильные системы и адсорбционные системы — это два типа солнечных систем охлаждения. Наиболее распространенными из этих двух являются абсорбционные холодильные системы, в которых используются солнечные водонагревательные коллекторы и термохимический абсорбционный процесс для создания кондиционирования воздуха без использования электричества.Процесс очень похож на холодильный, за исключением того, что компрессор не используется в солнечном охлаждении. Вместо этого нагретая жидкость из солнечного коллектора запускает цикл абсорбции.

Второй тип солнечной системы охлаждения — это осушающая система. Воздух охлаждается, проходя через обычный осушитель, такой как силикагель, который вытягивает влагу из воздуха, делая его более комфортным. Солнечное тепло используется для осушения адсорбента и его регенерации для повторного использования.

• Солнечный водонагреватель:

SEIA сообщает, что более 9 миллионов бытовых водонагревателей в США заменяются каждый год, что создает прекрасную возможность для перехода на солнечное нагревание воды.Стоимость относительно невысока, и большинство домашних солнечных водонагревательных систем можно легко установить за один день. Есть два типа солнечных водонагревательных систем: активные системы, использующие электрический насос для циркуляции воды, и пассивные системы, которые используют термодинамику для перемещения воды. Активные солнечные водонагревательные системы являются наиболее распространенными в США как для жилых, так и для коммерческих применений.

Солнечные водонагреватели состоят из трех основных элементов: солнечного коллектора, изолированного трубопровода и резервуара для хранения горячей воды.Также могут быть включены электронные элементы управления, а также система защиты от замерзания для более холодного климата. Солнечное излучение попадает в солнечный коллектор, солнечный коллектор поглощает тепло и передает его питьевой воде в системе. Вытекающая из коллектора в резервуар для горячей воды нагретая вода доступна и используется по требованию.

При низких температурах в более холодных регионах используется непрямая система. В этом случае раствор антифриза, например нетоксичный пропиленгликоль, нагревается в солнечном коллекторе и поступает в теплообменник на резервуаре для горячей воды.Теплообменник передает тепло от раствора антифриза, нагревая накопительный бак, заполненный питьевой водой. Эта горячая вода используется по запросу, а раствор антифриза возвращается в солнечный коллектор для повторного нагрева.

В любом случае правильно спроектированная и установленная солнечная система водяного отопления может обеспечить до 80% потребности дома или здания в горячей воде.

• Солнечное отопление бассейна:

Наибольшее распространение в США сегодня используют солнечные нагревательные технологии для бассейнов.По данным SEIA, ежегодно устанавливается более 30 000 солнечных систем обогрева бассейнов. Благодаря простоте установки и быстрой окупаемости, общенациональное признание солнечного обогрева бассейнов в жилом секторе было неизменно высоким на протяжении последних 35 лет.

SEIA также отмечает, что такие предприятия, как отели, курорты, жилые комплексы, клубы здоровья и школы, являются отличными площадками для солнечного нагрева бассейнов. В стране насчитывается более 186 000 коммерческих бассейнов с подогревом, более 60% находятся в закрытых помещениях и требуют обогрева круглый год.Открытые коммерческие бассейны также часто нагреваются непрерывно. Как отмечает SEIA, «количество энергии, необходимое для обогрева открытого бассейна соревновательного размера, расположенного в теплом климате, таком как Калифорния, эквивалентно ежегодному потреблению природного газа примерно в 150 односемейных домах, поэтому можно достичь значительной экономии энергии. в этом районе.»

В зависимости от климата и от того, расположен ли бассейн в помещении или на открытом воздухе, для системы солнечного нагрева бассейна потребуется соответствующий солнечный коллектор.Затем нагретая вода течет из солнечного коллектора через систему фильтрации бассейна, чтобы передать нагретую воду в бассейн.

Изображение предоставлено Aquatherm через SEIA.org

Экономика солнечного отопления и охлаждения

Согласно данным SEIA, стоимость бытовых солнечных водонагревательных систем обычно составляет от 6000 до 10 000 долларов в зависимости от типа системы и географического положения. Эта стоимость значительно снижается за счет Федерального инвестиционного налогового кредита (ITC) и различных местных, государственных и коммунальных программ стимулирования.Стоимость установленных систем из кармана обычно составляет от 3000 до 5000 долларов с учетом этих стимулов, а период окупаемости обычно находится в диапазоне от 4 до 8 лет.

Типичные коммерческие применения включают отопление, охлаждение и нагрев воды. Типы зданий, которые особенно хорошо подходят для этих солнечных приложений, согласно SEIA, включают «военные объекты, производственные предприятия, большие многоквартирные жилые дома и доступное жилье, муниципальные объекты, гостиницы, дома для престарелых и студентов, больницы, спортивные центры, и сельскохозяйственные операции.«Коммерческие и промышленные системы обычно стоят от 20 000 до 1 000 000 долларов США, в зависимости от размера и тепловой или охлаждающей нагрузки. В зависимости от области применения, местоположения и финансовых стимулов срок окупаемости коммерческих систем также может составлять 4–8 лет.

SEIA отмечает, что капитальные затраты (CAPEX) на солнечные системы отопления и охлаждения часто выше, чем у традиционных топливных систем, но, с другой стороны, эксплуатационные расходы (OPEX) намного ниже, поскольку топливо производится и поставляется бесплатно.Бюджетирование расходов на топливо уходит в прошлое, что значительно снижает операционные затраты с переходом на чистые возобновляемые технологии солнечного отопления и охлаждения.

Содействие дальнейшему росту

На малый жилой сектор приходится около 80% текущего объема рынка солнечного отопления и охлаждения в США. По оценкам SEIA, расширение систем солнечного отопления и охлаждения для выработки около 8% общих потребностей Америки в отоплении и охлаждении может заменить эквивалент 64 угольных электростанций, или примерно 226 миллионов тонн компенсации выбросов углерода в год.

«Солнечное отопление и охлаждение: энергия для безопасного будущего», разработанный компаниями-членами SEIA и BEAM Engineering, закладывает основу для достижения этих 8% за счет увеличения установленной мощности солнечного отопления и охлаждения с сегодняшних 9 ГВт тепловой до 300 ГВт тепловой за счет 2050. SEIA прогнозирует, что это приведет к созданию более 50 000 хорошо оплачиваемых рабочих мест в Америке и, по оценкам, ежегодной экономии энергии на сумму 61 ​​миллиард долларов для домовладельцев, предприятий, школ и правительств.

Президент и главный исполнительный директор

SEIA Рона Реш сообщает: «В 1891 году изобретатель Кларенс Кемп из Балтимора запатентовал первый коммерческий солнечный водонагреватель в Америке.Кемп заключил простой металлический резервуар в деревянный ящик, создав так называемый «периодический» водонагреватель. Оглядываясь назад, — говорит Реш, — с тех пор мы, безусловно, прошли долгий путь! »

Изображение предоставлено: крупнейшая солнечная система водяного отопления в США, компания Prestage Foods в Северной Каролине, производит 10 000 галлонов горячей воды в день для обработки индейки. От Prestage Foods через SEIA.org

Все изображения предоставлены SEIA.org

---

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или представителем CleanTechnica — или покровителем Patreon.

Есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

Солнечные водонагреватели | Системы водяного отопления на солнечных батареях

Fast Water Heater больше не устанавливает водонагреватели на солнечных батареях.

Солнечная система горячего водоснабжения превращает солнечную энергию в тепло. Нагревательная жидкость, обычно вода или пищевой антифриз (пропиленгликоль), циркулирует через панели, которые обычно устанавливаются на крыше.Затем это тепло передается воде вашего накопительного резервуара через теплообменник.

Есть два основных типа солнечных систем горячего водоснабжения:

1. «замкнутый контур» (часто называемый гликольевой или незамерзающей системой)
2. «дренажная система». Основное различие между двумя типами систем заключается в том, что вода используется для передачи тепла в системе с обратным отводом, а раствор гликоля используется для передачи тепла в системе с замкнутым контуром. Тип системы влияет на общий дизайн системы, и у каждого типа системы есть свои сильные и слабые стороны.

В настоящее время используются также два основных типа солнечных водонагревательных панелей:

1. плоские коллекторы — лучше работают в более теплых местах с большим количеством прямых солнечных лучей
Коллекторы с вакуумированными трубками
2. — лучше работают в облачную погоду, например, Pacific Northwest

Общие затраты и окупаемость солнечных водонагревательных систем

Первоначальная стоимость установки солнечной системы водяного отопления обычно колеблется в пределах 6000–10 000 долларов.Как на федеральном, так и на местном уровне доступны несколько скидок, которые снижают начальную стоимость. В настоящее время существует федеральный налоговый кредит на 30% от общей стоимости установки. Государства и коммунальные службы имеют скидки, которые также могут компенсировать от 10% до 30% от первоначальной стоимости.

Если также будет учтена стоимость замены существующего водонагревателя, то дополнительные затраты на солнечную систему снижаются еще на 10-20%. Принимая во внимание все эти факторы, чистая стоимость установки солнечного водонагревателя колеблется от 1800 до 5000 долларов в зависимости от имеющихся скидок и от того, собирался ли домовладелец заменить свой водонагреватель в любом случае.

Предполагая, что годовое потребление энергии составляет 300 термов для нагрева горячей воды в доме, это приравнивается к окупаемости солнечной системы на основе чистой экономии энергии от 6 до 17 лет (при условии отсутствия инфляции стоимости природного газа и затрат на приблизительно 1,2 долл. США / терм.) Если существующий водонагреватель электрический, то срок окупаемости уменьшается примерно до 4–12 лет на основании нескольких предположений.

Большинство производителей солнечного оборудования заявляют, что солнечные системы должны прослужить более 30 лет, прежде чем их потребуется заменить.Если это верно, то за 30 лет эксплуатации солнечный водонагреватель может сэкономить вам значительную сумму денег за весь срок службы. Общая экономия будет включать экономию на счетах за электроэнергию в течение всего срока службы продукта плюс экономию за счет снижения затрат на замену. Согласно расчетам, приведенным на обратной стороне конверта, солнечная система сэкономит в общей сложности 8000–12000 долларов за 30 лет без учета стоимости инфляции энергии.

Солнечный водонагреватель со временем сэкономит домовладельцу значительную сумму денег.Однако окупаемость инвестиций может занять время, учитывая высокие первоначальные затраты. Другие преимущества включают значительное сокращение выбросов парниковых газов и, возможно, повышение привлекательности собственности. Министерство жилищного строительства и городского развития США заявляет, что стоимость домов вырастает в среднем на 20 долларов на каждый доллар снижения ежегодных счетов за электроэнергию.

Гликолевый водонагреватель с замкнутым контуром

Солнечные водонагревательные системы с замкнутым контуром, иногда называемые антифризовыми или гликольными системами, включают тепловые коллекторы, изолированные трубы, циркуляционный насос, расширительный бак, резервуар для горячей воды, теплообменник, жидкость для солнечной энергии (обычно раствор воды и нетоксичного антифриза пропиленгликоля), контроллер, клапаны и датчики.Гликолевая система с замкнутым контуром имеет тенденцию сопротивляться замерзанию лучше, чем система с обратным сливом.

Смесь гликоля и воды хранится в коллекторе тепла, теплообменнике и трубах, а насос обеспечивает циркуляцию нагретой жидкости через коллекторы и теплообменник. Трубопровод обеспечивает циркуляцию раствора гликоля от коллекторов к теплообменнику и обратно. Когда солнце освещает коллекторы, включается циркуляционный насос, и солнечная жидкость циркулирует в замкнутом контуре.Горячая жидкость внутри коллекторов перекачивается обратно в теплообменник, который передает тепло от жидкости воде внутри резервуара для хранения. Теплообменник с двойными стенками необходим для предотвращения контакта гликоля с питьевой водой. Чтобы предотвратить повышение давления из-за теплового расширения (когда жидкость нагревается, она расширяется в замкнутом пространстве, что может привести к скачкам давления), в системе установлен расширительный бак. Когда солнце не светит, циркуляционный насос выключается, и жидкость перестает циркулировать.

Циркуляционный насос требует питания. Однако, если циркуляционный насос питается от постоянного тока, его можно подключить к небольшой фотоэлектрической (PV) панели, установленной с солнечными коллекторами. Эта установка также позволяет избежать необходимости в контроллере, поскольку насос просто отключается и выключается, когда светит солнце. Эти типы систем также автоматически работают с переменной скоростью в зависимости от уровня солнечного света. Как правило, они предпочтительнее систем с питанием от переменного тока, поскольку не требуют контроллера, который может выйти из строя.

В качестве альтернативы, если используется насос с питанием от переменного тока, насос подключается к домашней системе электроснабжения на 120 вольт. Эта установка также требует датчиков температуры и контроллера — когда вода в коллекторах становится более горячей, контроллер включает насос, а когда становится холоднее, он отключает насос.

Дренажная система

Система обратного слива по большей части работает аналогично гликолевой системе с замкнутым контуром, за исключением того, что в ней обычно используется вода в качестве нагревающей жидкости.Поскольку это представляет возможность замерзания, система обратного слива будет сливать всю жидкость из коллекторов (если она установлена ​​правильно) ночью или в любое время, когда есть вероятность замерзания. При установке дренажной системы решающее значение имеют дизайн и исполнение. Если трубопровод коллекторного контура не откалиброван должным образом (минимум 1/4 дюйма на фут), коллекторы не будут стекать обратно, и возникнут разрывы замерзания.

Обычно в этих системах используются контроллер и насос переменного тока, которым требуется больше мощности, чем в системе с замкнутым контуром (насос системы с замкнутым контуром циркулирует жидкость в системе, которая всегда заполнена и требует меньше энергии).В то время как в системах с обратным сливом меньше клапанов и манометров и не требуется расширительный бак, правильная установка трубопровода имеет решающее значение для защиты от замерзания.

Типы солнечных водонагревательных панелей: вакуумная труба и плоская панель

Есть два типа солнечных коллекторов. Оба типа обычно монтируются на крыше, но также могут быть установлены на земле в солнечном месте рядом с домом. Плоские коллекторы тепла могут использоваться как с системами замкнутого цикла, так и с системами обратного отвода тепла.Их труднее повредить, чем тепловые коллекторы с вакуумными трубками, но поскольку они тяжелые, для их установки обычно требуется более одного человека. Плоские коллекторы обычно более эффективны при обогреве, когда больше прямого солнечного света. Напротив, вакуумные трубчатые коллекторы тепла иногда могут быть повреждены при транспортировке, но, поскольку они легче, их легче установить одним человеком. Вакуумные трубчатые коллекторы используются только в гликолевых системах с замкнутым контуром. Они более эффективно собирают тепло в пасмурную погоду, где солнечный свет менее прямой.Вакуумные трубчатые коллекторы обычно дороже плоских. Однако обычно это компенсируется более низкой стоимостью установки.

Солнечная установка от Fast Water Heater Company

Компания

Fast Water Heater предлагает установку солнечных водонагревателей. Кроме того, если у вас сейчас нет горячей воды, мы можем предоставить вам временный резервуар, пока мы выполняем установку. Это гарантирует, что у вас будет горячая вода, пока мы изучаем объем проекта, и вы сможете рассмотреть возможность использования солнечной системы нагрева воды, даже если вам нужно вернуть горячую воду сегодня.Если вы собираетесь находиться в своем доме в течение длительного периода времени и заинтересованы в том, чтобы со временем сэкономить деньги, мы настоятельно рекомендуем вам рассмотреть вариант решения этого типа. В течение срока службы продукта он сэкономит вам значительную сумму денег, потребляет меньше энергии и, возможно, повысит стоимость вашего дома при перепродаже. Во многих областях, которые мы обслуживаем, особенно в Калифорнии, стимулы для установки системы солнечного нагрева воды являются большими, что значительно снижает первоначальные затраты и повышает окупаемость.

Позвоните нам или заполните форму ниже, чтобы поговорить с координатором по установке о работе коммерческого водонагревателя.

Fast Water Heater в настоящее время обслуживает следующие области. Если вам нужна помощь или у вас есть вопросы, позвоните нам, и мы быстро ответим по номеру

!

• Вашингтон , включая округа Водонагреватель Сиэтл, Такома и Саут-Саунд, а также округа Снохомиш и Скагит.
• Орегон , включая большую часть Портленда, Ванкувер и юг до Салема и Юджина.
• Область залива , включая Сан-Франциско и полуостров, Ист-Бэй, Сан-Хосе, Напа, округа Сонома и Марин, округ Монтеррей и округ Санта-Крус.
• Южная Калифорния , включая Лос-Анджелес и Долину, округ Ориндж, округ Вентура и Сан-Бернадино и Внутреннюю империю.

Солнечное водонагревание эффективно и недорого

Solar Hot Water — нагрейте воду солнцем

Благодаря своей простоте и эффективности, солнечное водонагревание является одной из старейших в мире солнечных технологий.Римляне настолько защищали свои права нагревать воду солнцем, что доступ к солнечным лучам был защищен законом (соседи не могли затенять вашу собственность). Сегодня солнечное нагревание воды является наиболее распространенным применением солнечных технологий во всем мире.

Солнечное водонагревание — основы

Солнечные водонагревательные системы развивались с течением времени, но все еще остаются относительно простыми. Все системы включают в себя два основных компонента: накопительный бак и солнечный коллектор. Резервуары для горячей воды на солнечных батареях имеют суперизоляцию и могут использоваться в сочетании с существующими резервуарами для водонагревателей, чьи газовые или электрические обогреватели могут использоваться в качестве резервных для воды, нагретой солнечными батареями.Солнечные коллекторы различаются по сложности от массивов простых черных трубок (для подогрева бассейна) до герметичных высокопроизводительных (застекленных) блоков. Типы систем солнечного отопления (активные и пассивные) различаются в зависимости от климата, в котором они будут использоваться, а также количества и цели производимой горячей воды. В зависимости от конструкции они могут работать с насосами или без них.

Типы солнечных водонагревательных систем — активные и пассивные

Активный солнечный водонагреватель (с использованием насосов) — прямой и косвенный

Active — Системы прямой циркуляции

Для более теплого климата системы прямой циркуляции нагревают воду для дома напрямую и используют насосы для циркуляции воды через коллектор на крыше в резервуары для хранения.

Active — Системы косвенной циркуляции

В климатических условиях, где температура может опускаться ниже нуля, незамерзающая жидкость (похожая на антифриз, используемый в вашем автомобиле) прокачивается через солнечный коллектор, а тепло передается питьевой воде через теплообменник. Теплообменники различаются по конструкции, но обычно состоят из медного змеевика, по которому циркулирует незамерзающая жидкость, передавая тепло воде. Очевидно, что антифриз содержится в собственном контуре и никогда не смешивается с питьевой водой.

Пассивное солнечное водонагревание — термосифонные системы

Пассивные солнечные водонагревательные системы не требуют насосов. Они полагаются на простую концепцию, известную как «термосифон», которая перемещает воду посредством конвекции (нагретая жидкость становится менее плотной и хочет подняться). В термосифонных системах резервуар для воды должен располагаться над коллекторами. Из-за простоты этих систем они обычно менее дороги и требуют меньшего обслуживания. При установке на крыше необходимо учитывать дополнительный вес резервуара для воды.

Резервуары и солнечные коллекторы

Солнечные резервуары для хранения горячей воды

Ядром любой солнечной системы горячего водоснабжения является суперизолированный накопительный бак. Солнечные системы можно комбинировать с обычными системами водяного отопления (резервуары для воды с электрическими или газовыми нагревателями в качестве резервных). Типичные системы могут использовать один или два резервуара. Две системы резервуаров позволяют солнечному нагревателю предварительно нагревать воду, которая затем добавляется в обычный резервуар для воды.

Солнечные коллекторы горячей воды

Солнечные коллекторы собирают тепловую энергию солнца для непосредственного нагрева воды или для нагрева жидкости типа незамерзающей жидкости.В жилых системах используются три разных типа коллекторов — плоские, интегральные (ICS) или откачанные.

Коллекторы плоские — глазурованные, неглазурованные

Плоские коллекторы (застекленные) представляют собой герметичные элементы, покрытые стеклом или пластиком, на которых размещается пластина-поглотитель (окрашена в черный цвет для поглощения солнечного тепла). Неглазурованные плоские коллекторы имеют простую конструкцию, они не герметичны и используют длинную черную трубку, свернутую в спираль таким образом, чтобы максимально увеличить площадь, подверженную воздействию солнца, но на минимально возможной площади.Эти коллекторы обычно используются для солнечного нагрева бассейна, и их размер требует, чтобы они занимали больше места на крыше.

Интегральные пассивные коллекторно-накопительные системы

В интегрированных солнечных системах горячего водоснабжения (также известных как системы периодического действия или ICS) коллектор и резервуар объединены в единый блок. Простая конструкция интегрированной пассивной системы позволяет ей работать без насосов или внешнего управления.

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками

Вакуумные трубчатые коллекторы содержат ряды специально сконструированных стеклянных трубок.Внутри каждой трубки находится дополнительная трубка с металлическим ребром, покрытым черным покрытием, которое поглощает солнечное тепло. Многие коммерческие солнечные системы горячего водоснабжения используют вакуумные трубчатые коллекторы.

Системы резервного копирования

Солнечные водонагревательные системы обычно сочетаются с обычными водонагревательными системами (электрическими или газовыми) для обеспечения поддержки в пасмурные дни или для обеспечения дополнительной воды в ночное время, если это необходимо. Установщики солнечной горячей воды хорошо оснащены, чтобы задавать правильные вопросы, чтобы определить правильный тип и размер системы для удовлетворения потребностей в горячей воде как бытовых, так и коммерческих потребителей.

Солнечные системы горячего водоснабжения также естественным образом сочетаются с солнечными фотоэлектрическими (солнечно-электрическими), геотермальными (тепловые насосы) и ветряными системами.

Как солнечное водонагревание экономит ваши деньги

Мы можем получать долю продаж от товаров, на которые есть ссылки на этой странице. Учить больше.

Идея солнечных водонагревателей довольно проста: солнечный свет, падающий на воду в черные трубы или поверхности, становится горячим.

А теперь представьте, сколько горячей воды вы используете в доме, от горячего утреннего душа до той чашки кофе. Что, если бы у вас была вся горячая вода, необходимая вашей семье, без сопутствующих счетов за коммунальные услуги? С солнечным водонагревателем это возможно.

В этой статье мы исследуем солнечный водонагреватель. Что это? Как это работает? Как это сэкономит вам деньги? Что нужно учитывать перед установкой системы водяного отопления? Ошиваться; мы собираемся сэкономить немного денег из вашего ежемесячного бюджета.

Также ознакомьтесь с нашим руководством по началу работы с солнечным нагревом воды.

Что такое солнечный водонагреватель?

Солнечный водонагреватель использует энергию солнца для нагрева воды в бытовых или коммерческих целях. Эта технология использует чистый и устойчивый источник энергии, что снижает общий углеродный след.

Большинство людей ассоциируют солнечную энергию с солнечными батареями — популярной формой производства электроэнергии, которая преобразует солнечную энергию в электричество.Однако солнечная технология не ограничивается производством электроэнергии. Вы также можете использовать его для нагрева воды.

Как работает солнечный водонагреватель?

Солнечные водонагревательные системы используют солнечные коллекторы для сбора тепла от солнца. Эти коллекторы в идеале устанавливаются на крышу, там, где они получают больше всего солнечного света. В качестве альтернативы вы можете установить солнечные коллекторы на земле или стене, выходящей на юг. Затем коллекторы передают солнечное тепло воде.

Солнечные тепловые коллекторы бывают двух типов:

• Коллекторы плоские
• Пробирки с осевой или откачанной водой

Их основное отличие заключается в эстетике, но они работают одинаково.

Например, плоские тепловые солнечные коллекторы состоят из солнечных панелей с плоским остеклением для горячей воды, установленных на крыше. Напротив, откачанные трубки состоят из нескольких темных «вакуумных трубок», закрепленных в коллекторе и установленных сверху.

Кроме того, вы можете использовать погружной нагреватель или бойлер вместе с солнечной системой нагрева воды для повышения температуры воды, когда это необходимо.

Преимущества: как сэкономить деньги с солнечными водонагревателями

Прелесть возобновляемой энергии в том, что вы всегда можете получить больше, когда вам это нужно.Как и в случае с большинством солнечных систем, как только вы преодолеете начальные препятствия при установке, система начнет окупаться с первого дня.

Согласно отчету Министерства энергетики США, солнечные водонагреватели могут сократить ваши счета за коммунальные услуги от 50 до 80 процентов. Экономия зависит от вашей настройки и использования горячей воды. Например, семья из семи человек получит больше сбережений, чем семья из двух человек.

При такой значительной экономии солнечные водонагревательные системы окупаются довольно быстро — обычно в течение 5-10 лет.

Становится еще лучше. Текущие модели окупаемости привязаны к текущим тарифам на коммунальные услуги. Таким образом, по мере роста цен на энергоносители окупаемость солнечного водонагревателя становится еще короче, поскольку он защищает вас от роста цен на коммунальные услуги.

В отличие от других источников энергии, солнце всегда бесплатно.

Кроме того, если вы находитесь в процессе покупки нового дома или рефинансирования своего нынешнего дома, вы можете включить стоимость новой солнечной системы водяного отопления в ипотеку.Недвижимость с повышением энергоэффективности повышает стоимость при перепродаже.

По оценкам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), на каждый доллар, сэкономленный в годовом счете за коммунальные услуги, стоимость вашего дома увеличивается на 20 долларов.

Прочие льготы

Помимо бесплатной горячей воды для жизни, солнечные водонагреватели имеют и другие преимущества, в том числе:

• Снижение выбросов углекислого газа — Согласно отчету компании Pacific Gas and Electric (PG&E), солнечная система нагрева воды может предотвратить попадание в окружающую среду 4 000 фунтов или от 30 до 510 кг углекислого газа ежегодно.Вот ваш идеальный способ сократить ваши счета, защищая планету.
• Низкие затраты на обслуживание — В отличие от других солнечных водонагревателей, солнечные водонагреватели требуют меньших затрат на техническое обслуживание. Благодаря меньшему количеству движущихся частей установка служит дольше, что подтверждается расширенной гарантией от пяти до десяти лет.
• Более низкие эксплуатационные расходы — После того, как вы преодолеете первоначальные затраты на установку, других дополнительных затрат будет очень мало. Система водоснабжения использует солнечную энергию, которая всегда остается свободной.
• Совместимость с существующей системой водяного отопления s — Солнечные водонагреватели хорошо работают с другими системами, такими как котлы, тепловые насосы и системы отопления на биомассе.
• Поощрение возобновляемого тепла — Солнечное водонагревание имеет право на регулярные поощрительные выплаты за производство энергии из возобновляемых источников в Великобритании. По сути, это означает, что вам платят за производство тепла независимо от того, используете ли вы все это.
• Дешевле в установке, чем P.V. панели — Вам нужно меньше солнечных панелей для нагрева воды на одно домохозяйство по сравнению с количеством P.V. панели
• Энергоэффективность и пространство — Солнечные тепловые панели очень эффективны, они преобразуют 80% солнечного излучения в тепловую энергию. Кроме того, они требуют меньше места на вашей крыше по сравнению с солнечными батареями. панели. Например, хотя вам может понадобиться P.V. солнечная батарея, состоящая из 10–16 панелей, вам понадобится всего около 2–3 солнечных тепловых панелей для горячего водоснабжения вашего дома.

Что следует учитывать при выборе солнечной системы водяного отопления

Прежде чем перейти на солнечное отопление, оцените свои текущие расходы на нагрев воды, чтобы определить потенциальную экономию. Сколько вы собираетесь сэкономить, зависит от:

• Ваше местоположение и количество солнечного света, которое вы получаете каждый день
• Сколько горячей воды вы ежедневно используете дома
• Стоимость энергии и других видов топлива в вашем районе
• Доступное финансирование и другие стимулы.

Вам также следует учитывать местные строительные нормы и правила, а также любые ограничения на установки в месте вашего проживания.

Для достижения наилучших результатов с вашей солнечной водонагревательной установкой:

• Убедитесь, что ваша крыша обращена на юг, или подумайте о покупке термодинамической панели, установленной на любой стороне дома для максимальной эффективности солнечного коллектора.
• При использовании плоских коллекторов на человека, живущего в здании, требуется примерно один квадратный метр солнечных коллекторов.Этого достаточно, чтобы нагреть 30-60 литров воды.
• Проведите обзор энергетической эффективности, чтобы определить использование энергии и эффективность. Внесите необходимые изменения перед установкой солнечной системы отопления.

Заключение

Возобновляемые источники энергии имеют тенденцию быть дешевле в долгосрочной перспективе. Благодаря солнечной системе водяного отопления вы гарантированно получаете горячую воду в течение всего года, сокращая при этом счета за коммунальные услуги. То, что вы также вносите свой вклад в защиту планеты, делает вложения еще более выгодными.

Есть ли у вас дома солнечная система водяного отопления? Что вам в нем нравится и что вы хотите знать перед установкой? Дайте нам знать в разделе комментариев ниже.

Экономьте деньги, переведя свой дом на солнечную энергию. Подсчитайте свои сбережения.

Солнечный водонагреватель — Системы для солнечных водонагревателей

Это не гламурно. Принципы просты. Он проверен временем и может работать практически где угодно. Это может сэкономить Соединенным Штатам миллионы баррелей нефти каждый год, и это не требует больших вложений для каждого домашнего хозяйства — обычно от 3000 до 6000 долларов.Эта технология может сократить расходы средней семьи на нагрев воды на 20-40 процентов (до 90 процентов в некоторых юго-западных регионах).

Так почему же солнечное водяное отопление медленно распространялось в течение примерно 30 лет с тех пор, как оно впервые заинтересовало общественность?

Один ответ: неопытные подрядчики и плохо спроектированные системы наносят ущерб отрасли. «Многие люди вбежали», — говорит Том Лейн, который устанавливал эти системы с 1977 года, когда он стал первым лицензированным подрядчиком по солнечному отоплению во Флориде.Когда в конце 70-х цены на топливо резко подскочили и была предоставлена ​​первая налоговая льгота за солнечную энергию, быстро воцарилась атмосфера золотой лихорадки. «Было много хороших вещей и несколько паршивых», — говорит Лейн, автор книги Солнечные системы горячего водоснабжения: уроки, извлеченные с 1977 года по сегодняшний день . «Заказчиками были подопытные кролики. Фактически, подрядчики тоже были — все мы».

Стремительно растущие цены на топливо и налоговая льгота в размере почти 30 процентов, установленная в Законе об энергетической политике 2005 г. (EPAct 2005), могут спровоцировать новый всплеск использования солнечной энергии.К счастью, с 1970-х годов стандарты производства и монтажа повысились. Тем не менее, домовладельцам следует проявлять бдительность.

Используйте систему солнечного отопления, которая имеет рейтинг OG300 от Solar Rating and Certification Corp. (solar-rating.org), советует Аллен Холл, президент и владелец The Energy Service Co., фирмы по солнечному отоплению в Юджине, штат Орегон. Это необходимо, чтобы воспользоваться налоговой льготой EPAct. Подрядчик по солнечной энергии также должен быть членом Ассоциации производителей солнечной энергии (seia.org), — говорит он. Наконец, домовладельцы должны понимать различные типы систем солнечного отопления, которые можно использовать в любой конкретной ситуации. Квалифицированный подрядчик будет готов предложить различные системные проекты. «Не существует универсального решения», — говорит Холл. «Если подрядчик говорит:« Это то, что я делаю для всех », вы можете подумать о другом».

Можете ли вы установить базовую систему самостоятельно? Да, если вы разбираетесь в сантехнике и делаете уроки.

Насколько большим должен быть ваш коллектор, зависит от того, где вы живете и сколько горячей воды вам нужно.Обратитесь к опытному установщику или поставщику системы в вашем регионе, чтобы произвести расчет. Некоторые подрядчики рекомендуют 20 кв. Футов коллекторной площади для каждого из первых двух членов домохозяйства. Если вы живете в Солнечном поясе, добавьте 8 кв. Футов за каждого дополнительного члена семьи; добавьте от 12 до 14 кв. футов на человека, если вы живете на Севере. Размер накопительного бака зависит от использования и размера коллектора. Северные районы могут обойтись примерно с 1,5 галлона. емкости для хранения на каждый квадратный фут коллектора, в то время как в регионах с поясом Солнца потребуется около 2 галлонов.В более солнечном и жарком климате требуется немного большая емкость для хранения, потому что там системы способны производить больше горячей воды. Лучше убрать горячую воду из коллектора, чем рисковать перегревом.

Образцы использования также могут повлиять на то, какой размер системы вам понадобится. Если вы можете переключить интенсивное использование на середину дня, когда производство горячей воды достигает пика, вы максимально эффективно используете свою систему. Точно так же лучше распределять использование горячей воды, например стирку, в течение недели, а не концентрироваться на один или два дня.

ВЫБОР СИСТЕМЫ

Все солнечные водонагреватели делятся на две категории: с открытым или закрытым контуром. Отличие простое. Системы с открытым контуром нагревают воду, которую вы фактически используете, в то время как системы с обратной связью нагревают водный раствор антифриза (вода и гликоль), который передает свое тепло горячей воде для бытового потребления.

Если вы живете в регионе, где температура остается выше нуля, вы можете обойтись более простым типом с открытым контуром. Если вы живете в районе, где большую часть года наблюдаются отрицательные температуры, вам понадобится система с обратной связью.

Самый простой тип разомкнутого цикла называется пакетным коллектором или системой хранения со встроенным коллектором. Трубы большого диаметра или один или несколько резервуаров монтируются в изолированном боксе с двойным или тройным остеклением. Коллекторы периодического действия подключаются к бытовой системе водоснабжения и подают горячую воду в бытовой водонагреватель или обходят его, когда много солнечного света. Недостатком коллектора периодического действия является то, что он также является резервуаром для хранения. Это означает, что если вы не используете горячую воду быстро, вы потеряете тепло, которое в ней содержится.

Более эффективная система с открытым контуром представляет собой коллектор с плоской пластиной, который передает воду в изолированный резервуар для хранения. Эти изолированные и застекленные панели содержат воду в виде рядов медных трубок, установленных на теплопоглощающей черной пластине. В большинстве систем используется электрический циркуляционный насос, но также доступны фотоэлектрические насосы.

Термосифонная система, показанная справа, представляет собой систему с разомкнутым контуром, в которой используются коллектор и накопительный бак, но в ней используется конвекция для перемещения нагретой воды по системе.В большинстве случаев утепленный бак располагается на чердаке. Из чердака вода подается в систему горячего водоснабжения.

Если вы живете в районе, который периодически замерзает, любой тип разомкнутой системы может быть настроен для циркуляции теплой воды из накопительного бака в коллектор, когда температура падает, чтобы предотвратить замерзание. Однако это рискованно, поскольку может нанести ущерб датчикам температуры системы. Кроме того, он тратит впустую тепло и использует электричество; следовательно, эти системы не подходят для многих районов США.

Системы с обратной связью по своей природе более сложны, чем системы с обратной связью. В системе, показанной на главной странице, нагретый водный раствор антифриза течет из коллектора в змеевик в баке. Бытовая вода в баке нагревается змеевиком. В системе обратного слива, показанной справа, происходит прямо противоположное. В нем нагретая вода поступает прямо в резервуар, передавая свое тепло домашней воде в змеевике. Система, в которой используется дистиллированная вода или смесь воды и гликоля, спроектирована таким образом, что в коллекторе вода поступает только при работающем циркуляционном насосе.