Расчет солнечного коллектора для отопления дома и ГВС

Использование гелиоколлекторов для системы теплоснабжения – способ существенно сэкономить на отоплении дома. Солнечное излучение бесплатно и доступно всем, а стоимость гелиосистем постоянно снижается. Правильный расчет солнечного коллектора для отопления дома позволит избежать лишних затрат на оборудование и организовать эффективную систему обогрева здания.

Большинство производителей, поставщиков и установщиков делают лишь приблизительный расчет солнечных коллекторов, но мы опишем все детально. В статье мы пошагово расскажем, как выполнить расчет гелиосистем для отопления, чтобы полностью обеспечить дом теплом зимой. Пусть вас не пугает количество формул – для подсчета потребуется обычный калькулятор. Ваши вопросы и мнение вы можете оставить в комментариях.

Расчет реальной мощности солнечного коллектора

Производители указывают максимальную мощность гелиоколлектора при полном освещении при направлении на юг и ориентации перпендикулярно солнцу в полдень.

Но не всегда можно так направить панели, особенно если их устанавливать крыше дома.

Ниже приводим формулы, которые универсальны и могут использоваться как для подсчета количества коллекторов, так для подсчета общей площади в квадратных метрах.

Подсчет эффективности гелиоколлектора по направлению

Рассчитать базовую тепловую производительность солнечного плоского или вакуумного коллектора можно по следующей формуле:

Pv = sin A x Pmax x S

Значения:

• Pv – мощность солнечного коллектора;
• A – угол отклонения плоскости гелиоколлектора от направления на юг;
• Pmax – средний уровень инсоляции в вашем регионе в холодное время года.

Даже если солнце не скрыто облаками, в течении дня уровень инсоляции меняется, от чего зависит производительность коллектора. Усредненные данные видно на этом графике:

Данные на иллюстрации по дневному уровню инсоляции усредненные, но позволяют понять разницу между количеством тепловой энергии, которую можно получить в разное время года.

Максимальный уровень инсоляции зимой в среднем в 3-4 раза меньше, чем летом. Количество солнечной энергии, которую может получить гелиоколлектор за сутки зимой в 5-7 раз ниже (в зависимости от широты) чем летом.

Расчет производительности гелиоколлектора по углу установки

Оптимальный угол установки солнечного коллектора для отопления дома зимой – так, чтобы он был перпендикулярен солнечным лучам в 10 часов утра. Так он может собрать максимум тепловой энергии на протяжении светового дня.

Иногда не получается этого сделать (при установке на крыше, монтаже на стандартных опорах). Из-за отклонения от оптимального угла энергоэффективность коллектора может измениться. Рассчитать ее можно по такой формуле:

Pm = sin(180 — A — B) x Pv

Значения:

• Pm – производительность гелиоколлектора;
• A – угол между коллектором и плоскостью земли;
• B – высота солнца над горизонтом в 10 часов утра;
• Pv – найденная ранее мощность.

Если у вас есть возможность ориентировать солнечный коллектор так, чтобы он был перпендикулярен солнцу, тогда:

Pm = Pv

На фотографии обозначен угол наклона солнечного коллектора, который нужно использовать при вычислениях.

Особенности плоских панелей

Плоский гелиоколлектор имеет небольшие теплопотери через заднюю стенку, которые составляют в среднем 5 Вт на квадратный метр. Поэтому от полученного ранее значения реальной мощности P надо отнять 5 Вт на каждый квадратный метр площади.

Уровень поглощения солнечного излучения плоского гелиоколлектора ниже 100%. Это нужно учесть при подсчете его тепловой мощности. Если панель поглощает только 95%, то ее реальная мощность:

P = Pm x 0.95 х S

Значения:

• Pm – мощность коллектора из формулы выше;
• P – реальная производительность коллектора;
• S – площадь коллектора.

Производительность вакуумного коллектора

Производители вакуумных коллекторов могут указывать мощность коллектора без учета расстояния между трубками. Чтобы определить, какова реальна площадь поверхности трубок и производительность вакуумного коллектора, воспользуемся формулой:

P = Pm x D / L

Обозначения:

• P – реальная производительность солнечного коллектора;
• Pm – мощность коллектора, рассчитанная ранее;
• D – диаметр вакуумных трубок;
• L – расстояние между трубками.

Термодинамические солнечные панели

С таким типом коллекторов все гораздо сложнее. Сейчас они не слишком распространены, производители экспериментируют с материалами и селективным покрытием. Разные модели отличаются уровнем поглощения и теплопотерями.

В целом, термодинамические солнечные панели имеют право на жизнь. Но мы бы не рекомендовали обустраивать отопление с их помощью. На рынке мало эффективных моделей, а те, которые есть, продают по завышенным ценам.

Сколько нужно солнечных коллекторов для отопления дома?

Независимо от того, какая система отопления установлена в доме, теплопотери у него будут одинаковыми. Для точного просчета лучше обратиться к специалистам, но для получения примерных данных можно использовать онлайн-сервисы http://teplo-info.com/otoplenie/raschet_teplopoter_online.

Разделив полученные данные на значение P, вычисленное по последней формуле, вы узнаете, сколько гелиоколлекторов или квадратных метров коллекторов вам необходимо чтобы обеспечить отопление дома зимой.

Отдельно стоит напомнить, что в холодное время года есть нюансы с эксплуатацией гелиоколлекторов. Узнать об этом больше можно в статье «Как работает солнечный коллектор зимой – эффективность, проблемы и их решение».

Основная проблема змой — чистить коллекторы от холода.

Подключим горячее водоснабжение?

В дополнение к отоплению, к коллекторной солнечной системе можно подключить горячее водоснабжение. Для этого подсчитаем, сколько тепловой энергии вам необходимо тратить каждый день. Формула расчета солнечного коллектора для ГВС проста:

Pw = 1,163 x V x (T – t) / 24

Обозначения:

• Pw – количество тепла, необходимое для подогрева воды;
• V – средний объем горячей воды, расходуемый за сутки;
• T – температура, до которой нужно подогреть воду;
• t – температура, с которой вода поступает в систему.

Чтобы рассчитать необходимое количество дополнительных коллекторов для ГВС – разделите это значение на производительность солнечного коллектора P, полученное по последней формуле.

Советы по отоплению дома гелиоколлекторами

• Плоские солнечные коллекторы эффективнее в теплое время года, а вакуумные трубки – зимой. В зависимости от модели и производителя разница может достигать 50%. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье «Солнечный коллектор – плоский или вакуумный?».
• На случай непредвиденной ситуации стоит иметь альтернативные источники тепловой энергии – конвекторы, газовый или твердотопливный котел, тепловой насос.
• Обычно коллекторы поставляются вместе с отдельными баками-накопителями. Выгоднее будет приобрести отдельно плоские или вакуумные панели и один или два больших резервуара с хорошей теплоизоляцией. Чем меньше объем бака, тем быстрее он остывает.
• Для организации эффективного отопления стоит иметь большой бак накопитель, в котором в светлое время суток коллекторы будут нагревать воду, а ночью она будет расходоваться на обогрев здания.
• Наличие качественного контроллера в системе отопления позволит поддерживать заданную температуру, регулировать циркуляцию, устанавливать температурные режимы, задавать таймер включения.
• Для автономного отопления дома солнечными коллекторами необходимо купить большое количество оборудования, оплатить его монтаж и подключение. Если вам это не по карману – можно использовать гелиоколлекторы как вспомогательную систему отопления.
• Хорошей экономии можно достичь если использовать солнечные коллекторы в паре с тепловым насосом. Они будут нагревать воду, а тепловой насос – подогревать ее до необходимой температуры.
• Если здание плохо утеплено, то использовать солнечные коллекторы эффективнее с водяным теплым полом. Он отдает максимум тепла в помещение, а не стенам, как радиаторы отопления.

Как видим, расчет солнечных коллекторов для отопления дома довольно прост. Конечно, специалист должен будет посчитать множество других нюансов, но они не смогут существенно повлиять на конечный результат.

В некоторых случаях обогрев здания коллекторами нецелесообразен, но в качестве дополнительного источника бесплатного тепла, гелиоколлекторы незаменимы.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

воздушные, вакуумные, видео-инструкция по монтажу своими руками, фото и цена

Человек всегда старался по максимуму использовать возобновляемые источники энергии. На реках строятся плотины, используется энергия ветра, а в солнечных регионах и солнечный свет может стать неплохим источником энергии. Многих привлекает то, что такая энергия практически бесплатна – потратиться придется только на установку соответствующего оборудования и периодическое техобслуживание.

Дом с солнечными коллекторами

Виды солнечных коллекторов

Достоверно известно, что за день Земля в среднем получает столько же солнечной энергии, сколько все человечество потратит в лучшем случае за год.

К сожалению, большая часть этой энергии уходит впустую. Использование коллекторов позволяет перенаправить хотя бы часть абсолютно бесплатной энергии на свои нужды.

Таблица позволит представить объем солнечной энергии, который получает Земля

Такие устройства могут использоваться, например, для простого подогрева воды в бассейне на улице, но и отопление дома солнечными коллекторами становится все более реальным.

Обратите внимание! На 100 % обеспечить потребность дома в тепле коллекторы пока не в состоянии, особенно если дом находится в суровых климатических условиях. Поэтому они чаще всего используются в связке с более привычными отопительными системами.

Перед тем как думать о коллекторной системе отопления не лишним будет ознакомиться с их основными видами.

Выделяют:

• вакуумные коллекторы на тепловых трубках – считаются самыми совершенными представителями этого класса устройств. В конструкции используются полые герметичные трубки с залитой внутрь легкокипящей жидкостью. При нагревании солнечным светом жидкость вскипает, испаряется и переносится в верхнюю часть трубки, где отдает тепло теплоносителю. При этом газ вновь переходит в состояние жидкости и стекает вниз, цикл повторяется;

Схема работы теплотрубки

Обратите внимание! Вакуумный коллектор на теплотрубках стоит немало, но это того стоит. Помимо высокой эффективности он отличается еще и устойчивостью к повреждениям, дело в том, что трубки работают независимо друг от друга и если произойдет разгерметизация одной из них, то остальные все равно будут работать.

Устройство вакуумной трубки

• плоский коллектор – асборбер (поглощающий элемент) в этом случае выглядит как пластина, соответственно, от размеров пластины зависит и мощность устройства. Светопоглощающий элемент передает накопленную энергию теплоносителю. Самым эффективным режимом работы считается тот, при котором теплоноситель нужно нагреть до температура на 20-40ᵒС больше, чем температура снаружи.

Устройство плоского солнечного коллектора

Отопление на солнечных коллекторах будет более эффективным в случае использования вакуумных моделей. Дело в том, что конструкция трубок позволяет направить солнечные лучи под углом 90ᵒ к внутренней трубке даже в утренние и вечерние часы. Плоские коллекторы в это время работают в разы менее эффективно.

Единственным минусом вакуумных устройств можно считать стоимость. В таком случае разовые затраты на монтаж отопительной системы будут выше, с другой стороны, ремонт плоских коллекторов обойдется намного дороже, ведь менять придется всю пластину целиком, а не отдельную трубку.

Отдельно стоит упомянуть об устройствах, в которых в качестве теплоносителя используется воздух. Воздушный солнечный коллектор для отопления больших площадей не подойдет, ведь у воздуха по сравнению с водой плохая теплопроводность.

Максимум на что такие коллекторы способны – создать комфорт в небольшом помещении, например, небольшой мастерской. В таком случае вентиляторы подают подогретый воздух в помещение и нет нужды тратиться на монтаж традиционной отопительной системы.

Схема работы воздушного коллектора

Использование солнечного коллектора для отопления дома

Несмотря на различия в конструкции все коллекторы используются для одной и той же цели. Принцип работы у отопительных систем, использующих энергию Солнца также не сильно отличается – солнечная энергия передается теплоносителю (чаще всего используется вода) и подогретая жидкость подается дальше, в отопительный контур.

Принцип действия отопительной системы с использованием солнечных коллекторов

Отопление солнечными коллекторами может быть, как с естественной, так и с принудительной циркуляцией. В первом случае теплоноситель движется за счет разницы температур в подающем и отводящем трубопроводе, во втором – циркуляционный насос решает все вопросы с движением воды по контуру.

Обратите внимание! Система с естественной циркуляцией абсолютно независима от электропитания. Это может стать решающим фактором для загородных домов в труднодоступной местности.

Один из вариантов отопительной системы с использованием солнечной энергии

Для систем с естественной циркуляцией характерны такие особенности:

• накопительный бак устанавливается обязательно выше уровня самого коллектора;
• верхний вывод теплообменника – точка подключения подающей трубы, нижний – обратка;
• помимо слабой циркуляции отметить можно и то, что в таком случае велик риск возникновения воздушных пробок.

Если с питанием нет проблем, то солнечный коллектор для отопления своими руками можно использовать в системе с принудительной циркуляцией. Работа такой системы отличается тем, что по достижении определенной температуры теплоносителя она просто отключается.

Для этого в местах где к теплообменнику подключаются подающий трубопровод и обратка обязательно устанавливаются датчики для контроля температуры воды. Вне зависимости от того, используются вакуумные солнечные коллекторы для отопления или обычные плоские модели, такая система неспособна обогреть жилище, поэтому рекомендуется ее использовать как дополнение к, например, газовому или электрическому обогреву.

Рекомендуется дополнительный источник тепла, чтобы не зависеть от погодных условий

Самодельный коллектор

Строго говоря, даже выкрашенная в черный цвет бочка с водой может считаться простейшим коллектором, ведь она преобразовывает солнечную энергию в тепловую и передает ее теплоносителю. Понятно, что в этом случае КПД будет минимальным и такое решение подойдет разве что для душа на дачном участке.

Тем не менее, любому по силам самостоятельно изготовить коллектор, который можно использовать для обогрева жилья и подачи горячей воды. Особых навыков не потребуется, разве что умение работы со сварочным аппаратом.

Солнечный коллектор своими руками для отопления будет состоять из таких элементов как:

• теплоизолированный короб, в нем разместится радиатор;
• аквакамера – понадобится для создания давления в системе;
• бак для воды – накопитель;
• трубы.

Система собирается в такой последовательности:

• сперва изготавливается короб, для него подойдут обычные доски, а дно можно усилить несколькими брусьями. Щели теплоизолируются любым доступным способом. На дне ящика должен находиться металлический лист черного цвета, на него ставится радиатор (также окрашенный в черный цвет), все это накрывается прозрачным куском стекла и размещается на крыше;

Основа – обычный деревянный ящик

• на чердаке размещается накопительный бак и аквакамера, которая располагается примерно на 1 метр выше бака;
• затем система соединяется трубами.

В этом примере использованы пластиковые трубы, но для большей долговечности лучше все-таки остановиться на металлическом трубопроводе

Во время работы подогретая вода в радиаторе поднимается вверх и по трубам поступает в бак, вытесняя холодную. Холодная вода наоборот – попадает в радиатор.

Обратите внимание! Аквакамера выполняет еще одну функцию – не дает смешиваться теплой и холодной воде.

Такой солнечный коллектор зимой для отопления вряд ли может использоваться. Это скорее неплохой способ существенно снизить затраты на оплату горячей воды, при желании он может использоваться для того, чтобы немного разгрузить основную отопительную систему.

Подведение итогов

Солнечные коллекторы – попытка человека использовать возобновляемый источник энергии в повседневной жизни. Такие решения пока что не способны обеспечить на 100%, например, обогрев жилья, но могут использоваться для снижения расходов на отопление примерно на 40-60%. Учитывая то, что тепловая энергия абсолютно бесплатна, неудивительно, что солнечные коллекторы пользуются популярностью (см.также статью “Ремонт вентиляции: некоторые особенности и рекомендации мастеров”).

На видео показана работа самодельного коллектора.

Вакуумные солнечные коллекторы для отопления частного дома

На сегодняшний день использование солнечных коллекторов в быту становится все более распространенным. Причина достаточно банальна – солнечную энергию смело можно назвать неистощимым запасом. Да, к тому же, ее использование никак не вредит окружающей среде. Учитывая это, большинство производителей современной техники предлагают качественные солнечные коллекторы для отопления, применение которых заставит вас забыть о проблемах с отоплением и подачей горячей воды.

Солнечные коллекторы для отопления

Конечно, следует учитывать, что есть одно важное условие для использования данного типа оборудования – в вашем регионе должно быть как можно больше солнечных дней в году. Кроме того, факторами, которые в той или иной степени способны влиять на эффективность работы системы, являются также ландшафт местности, общие климатические условия, место расположения коллектора, и еще много других.

Если вы не можете приобрести современный солнечный коллектор для отопления дома, то есть приятная новость – для отдельных умельцев собрать его из вполне доступных подручных материалов не составит особого труда.

Альтернативная энергетика

На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных гелиоустановок. Отдельные модели имеют существенные конструктивные различия, которые, впрочем, никоим образом не влияют на принцип работы. То есть, основная цель их применения – сбор и превращение солнечной энергии в тепловую. При этом установки показывают на самом деле высокую эффективность работы. В частности, в полдень при максимальном поглощении коллектором солнечной энергии он способен выдавать до 1500 кВт. Особенно радует то, что отопление загородного дома солнечными коллекторами показывает вполне приемлемый уровень работы даже в относительно пасмурный день.

Принцип работы солнечного коллектора

Работает система, основываясь исключительно на отдельных законах физики. В частности – солнечные лучи, попадая на специальную поверхность коллектора, преобразовываются в тепловую энергию, которая накапливается в системе. Многие сомневаются что система, КПД которой составляет приблизительно 60-65%, способна составить на самом деле должную конкуренцию более мощным отопительным системам. Но они не правы. Да, в коллекторе, в аккумуляторе и в трубах происходит частичная потеря энергии – но, тем не менее, она весьма незначительна. С другой стороны, как говорят отзывы, даже такой «невысокий» КПД вполне способен помочь создать максимально комфортные условия в помещении.

Рекомендуем к прочтению:

В ряде европейских стран (особенно северный регион) применение солнечного коллектора является весьма распространенным фактом.

Такое простое устройство помогает выполнить примерно 50% работы обычной отопительной системы. То есть, установка гелиоколлектора и дополнение его каминами, работающими на твердом топливе (преимущественно это дрова) полностью решает проблему отопления отдельного дома. Для более продуктивной работы установку следует дополнить насосом. Однако его ресурсопотребление в среднем не превышает 400 кВт/часов в год.

Солнечные коллекторы получили широко распространение во многих странах мира

Типы солнечных коллекторов

• Воздушный солнечный коллектор для отопления концентратор. Он имеет довольно простой принцип действия, именуемый «парниковый эффект». То есть, инфракрасное излучение, попадая через специальное покрытие, которое проводит свет, на  теплоприемник, полностью поглощается. В свою очередь, теплоприемник после получения порции заряда отдает тепло определенному объему воздуха. И уже  именно этот горячий воздух и способствует быстрому обогреву помещения.

Воздушный солнечный коллектор

• Подвижные аккумуляторно-образующие системы. Преимущество данных систем в том, что они имеют специальный датчик, который поворачивает светопоглощающую поверхность вслед за перемещением солнца. Таким образом, лучи постоянно подают на коллектор под прямым углом. Несмотря на это, система не является популярной, поскольку ее стоимость значительно выше.
• Плоское светопоглощающее устройство. По сути – это небольшой черный ящик со стеклянной поверхностью, который накапливает энергию попадающих на него лучей. Модель является весьма распространенной ввиду своей функциональности и относительно доступной стоимости.
• Трубчатый коллектор. Такая система состоит из большого количества ровно уложенных трубочек черного цвета, которые заполнены теплоносителем. Разница в температуре теплоносителя верхних и нижних трубок стимулирует его циркуляцию. Преимущество круглых элементов системы в том, что они имеют большую площадь поглощающей поверхности – это положительно влияет на КПД системы.

Строение солнечного трубчатого коллектора

• Вакуумный солнечный коллектор для отопления. По сути, это подвид трубчатой системы. Разница лишь в том, что черная трубка проходит внутри другой – стеклянной трубы, большего диаметра. Между стенками вакуумные коллекторы для отопления имеют вакуумное пространство, которое является своеобразной теплоизоляцией.
• Коллектор-концентратор излучения. Данная система является одной из наиболее сложных технически. Прежде всего, она оснащена специальными рефлекторами, которые «собирают» (фокусируют) солнечные лучи с большого пространства, и направляют их на значительно меньший по площади принимающий элемент. На плотность потока солнечной энергии влияют также специальные зеркала. Еще одним достоинством системы являются датчики, которые следят за перемещением солнца, способствуя увеличению результативности работы коллектора.

Коллектор-концентратор излучения

Самый простой солнечный коллектор

На самом деле для создания простейшего солнечного коллектора любому дачнику потребуется минимум времени, стальная бочка объемом около 150-200 литров и несколько оцинкованных листов. Все, что требуется сделать – покрыть южную часть крыши блестящими металлическими листами, на них установить бочку и подвести к ней воду. Это нехитрое приспособление, которое, между тем, можно назвать солнечным коллектором, способно выдавать воду, нагретую примерно до 60 градусов.

Простой солнечный коллектор

Несмотря на простоту, такое отопление частного дома солнечными коллекторами благодаря минимальному уровню теплоотдачи в воздух обладает теми же характеристиками, что и фабричные устройства. Только себестоимость значительно ниже.

Конечно же, использование бочки сложно назвать эффективным в холодное или пасмурное время. В частности, даже в солнечный зимний день вода в бочке будет оставаться холодной. Да и в пасмурный летный день температура ее также будет невысока.

Коллектор из змеевика холодильника

Не секрет, что некоторые народные умельцы способны их небольшого количества ненужных вещей сделать нечто удивительно полезное. Это с уверенностью можно сказать о змеевике старого холодильника. Для того чтобы превратить этот элемент в качественный коллектор, понадобится фольга, резиновый коврик, стекло и рейки для каркаса. Также необходимы – бочка для воды, вентили, трубы для организации подачи и слива воды.

Рекомендуем к прочтению:

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Последовательность работы:

• Змеевик тщательно очищается от остатков фреона. Далее специально под него изготавливается каркас из реек. В соответствии с каркасом корректируются и размеры резинового коврика.
• На дне каркаса закрепляется коврик, который следом покрывается слоем фольги.
• Далее над фольгой закрепляется при помощи хомутов и болтов и сам змеевик.
• При изготовлении каркаса заранее следует участь – в его стенках непременно должны быть отверстия, через которые будут выводиться трубки, идущие от змеевика.
• Верхняя часть каркаса (с уже расположенным внутри змеевиком) закрывается стеклом. Его необходимо как следует зафиксировать.

Готовый коллектор можно располагать как на крыше, так и несколько поднятым посредством специальных опор над землей. Желательно, чтоб он размещался на южной стороне. Расчет солнечного коллектора для отопления показывает, что наиболее подходящий угол наклона падающего на стекло луча – 30-35 градусов.

При помощи труб коллектор подсоединяется к бочке, в которой будет проходить накопление нагретой жидкости. В трубы коллектора самотеком подается холодная вода, которая после нагрева самовольно перемещается в бочку. Следует отметить, что такая емкость непременно должна иметь вентиль, при помощи которого можно будет контролировать уровень давления в ней.

В нижней части бочки располагается труба, по которой остывшая вода будет возвращаться для нагрева в коллектор. Система является достаточно простой, но, вместе с тем, эффективность ее достаточно велика. В частности, ее довольно часто используют на дачных участках, где существует относительно небольшая потребность в горячей воде.

Преимущество солнечных коллекторов достаточно велико. Они экологичны, достаточно эффективны, а кроме того, их можно сделать из подручных материалов. При этом информации о том, как создать качественный коллектор, сегодня существует много, и она доступна всем.

Как сделать солнечные коллекторы для отопления дома

Чем солнечные батареи отличаются от коллекторов

Первое, что вам нужно знать — это отличия солнечной батареи и коллектора. В батарее тепловая энергия преобразуется в электрическую, аккумулируется и может быть направлена на работу электроприборов, нагрев теплоносителя и т.п. Чтобы собрать солнечную батарею, нужны фотоэлементы, последовательно соединенные в корпусе.

Коллектор предназначен для отопления дома непосредственно с помощью тепловой энергии. Солнце нагревает воду, поступающую в отопительную систему, эта же вода может быть использована для автономного горячего водоснабжения. Фотоэлементы для устройства коллектора не требуются, и материалы для установки вы вполне можете собрать в своем подручном хозяйстве.

Устройство солнечного коллектора

Принцип работы солнечного коллектора основан на законах физики — лучи попадают в короб (замкнутое пространство), трансформируются в теплоэнергию и накапливаются. Конечно, в коллекторе и в трубах часть энергии теряется, но даже при КПД 60% солнечные коллекторы — достойная альтернатива традиционному отоплению. На севере Европы так обогревают половину частных домов, вторую половину добирают печным отоплением древесиной.

Составные части гидравлической системы солнечного коллектора:

• Панель.
• Аванкамера.
• Накопительный бак.

Панель — это радиатор из труб в коробе с верхней стеклянной стенкой. Панель обычно устанавливают на крыше или в другом незатененном месте. Вода поступает в радиаторы, нагревается и перетекает в аванкамеру, где холодная жидкость замещается горячей. Таким образом сохраняется давление в системе. Горячий теплоноситель переходит в накопительный бак и распределяется по отопительной системе.

Подходящее место для панели — южный склон крыши с углом наклона 35-45о. Для эффективного нагрева радиатор и короб внутри нужно покрасить черной краской.

Делаем солнечный коллектор

Солнечная панель

1. Сначала я сбил фанерный короб и утеплил его пенопластом.

2. Для радиатора нарезал широкие трубы и соединил их более тонкими.

3. Радиатор и короб покрасил в черный цвет.

4. Короб закрыл стеклом.

Схема солнечной панели

Аванкамера и бак

5. Для накопительного бака подобрал емкость в 300 литров. Если вы не найдете большой бак, можете заменить его несколькими соединенными между собой емкостями.

6. Бак поместил в фанерный короб, пустоты заполнил пенопластом для теплоизоляции.

7. Для аванкамеры тоже нужен бак, но поменьше — до 40 л. Аванкамера должна быть герметично закрытой, с шар-краном или подобным устройством.

Собираем систему

8. Установил в накопительный бак аванкамеру так, чтобы уровень воды в накопителе был на 80 см ниже. При проектировании системы рассчитайте, какую нагрузку выдержат перекрытия, на которые вы установите коллектор.

9. Установил солнечную панель на крыше — между накопителем и радиатором расстояние в 80 см.

10. Присоединил дренажные трубы накопителя и аванкамеры.

11. Установил трубы холодной и горячей воды к аванкамере, смесителям, накопительному баку, радиатору. На участках с повышенным напором воды использовал трубы в полдюйма, на остальных — дюймовые. При соединении устанавливал переходники, фитинги, сгоны и т.д.

12. Через нижние отверстия дренажа залил воду в установку.

13. Аванкамеру присоединил к водоснабжению и отрегулировал уровень воды в коллекторе.

14. Проверка прошла успешно — стыки не протекли. Значит, установка пригодна к эксплуатации.

Советы по монтажу

• В системе может скапливаться лишний воздух, для развоздушивания внизу системы установите дренажные краны.

• Утеплите все трубы с горячей водой, чтобы не терять тепло.

• Для сохранности системы при резком похолодании установите запорный вентиль на трубе с теплоносителем.

• Если собираетесь использовать коллектор для нагрева воды, установите смесители, так как температура может быть высокой.

Плоский коллектор — самый дешевый и простой вариант гелио-устройства, эффективно работающий на протяжении солнечного дня. Возможно, для отопления частного жилого дома, одного солнечного коллектора будет недостаточно, но для дачи тепла вполне хватает.

Солнечный коллектор своими руками для отопления дома

Различные солнечные коллекторы появились на рынке достаточно давно. Это устройства, использующие энергию солнца для нагрева воды на домашние нужды. Но приобрести популярность среди пользователей им мешает высокая стоимость, это беда всех альтернативных источников энергии. Например, общие затраты на приобретение и монтаж установки, что обеспечит нужды средней семьи, составят 5000$. Но выход есть: можно сделать солнечный коллектор своими руками из доступных по цене материалов. Какими способами это реализовать, будет рассказано в данном материале.

Как работает солнечный коллектор?

Принцип действия коллектора основан на поглощении (абсорбции) тепловой энергии солнца специальным приемным устройством и передачей его с минимальными потерями теплоносителю. В качестве приемника используются медные или стеклянные трубки, окрашенные в черный цвет.

Ведь известно, что лучше всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Теплоносителем чаще всего выступает вода, иногда – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения бывают таких видов:

• воздушные;
• водяные плоские;
• водяные вакуумные.

Среди прочих воздушный солнечный коллектор отличается простотой конструкции и, соответственно, самой низкой ценой. Он представляет собой панель – приемник солнечной радиации из металла, заключенный в герметичный корпус. Стальной лист для лучшей теплоотдачи снабжен с задней стороны ребрами и уложен на дно с тепловой изоляцией. Спереди установлено прозрачное стекло, а по бокам корпуса имеются проемы с фланцами для подключения воздуховодов или других панелей, как показано на схеме:

Воздух, поступающий через проем с одной стороны, проходит между стальными ребрами и, получив от них тепло, выходит с другой.

Надо сказать, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет свои особенности. Из-за их невысокой эффективности для обогрева помещений нужно применять несколько подобных панелей, объединенных в батарею. Кроме того, обязательно понадобится вентилятор, поскольку нагретый воздух из коллекторов, находящихся на кровле, самостоятельно вниз не пойдет. Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Простое устройство и принцип работы позволяют выполнять изготовление коллекторов воздушного типа своими руками. Но потребуется много материала для нескольких коллекторов, а подогреть воду с их помощью все равно не получится. По этим причинам домашние умельцы предпочитают заниматься водяными нагревателями.

Конструкция плоского коллектора

Для самостоятельного изготовления наибольший интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначенные для нагрева воды. В корпусе из металла или алюминиевого сплава прямоугольной формы размещен тепловой приемник — пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник выполняется из алюминия или меди, покрытой абсорбционным слоем черного цвета. Как и в предыдущем варианте, снизу пластина отделена от дна слоем теплоизоляционного материала, а роль крышки играет прочное стекло или поликарбонат. Ниже на рисунке изображено устройство солнечного коллектора:

Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его теплоносителю, движущемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло выполняет 2 функции: пропускает к теплообменнику солнечную радиацию и служит защитой от осадков и ветра, снижающих производительность нагревателя. Все соединения выполнены герметично, чтобы внутрь не попадала пыль и стекло не теряло прозрачности. Опять же, тепло солнечных лучей не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

Данный вид – самый популярный среди покупателей из-за оптимального соотношения цена — качество, а среди домашних мастеров — по причине относительно несложной конструкции. Но применять такой коллектор для отопления можно лишь в южных регионах, с понижением температуры наружного воздуха его производительность значительно падает из-за высоких тепловых потерь через корпус.

Устройство вакуумного коллектора

Еще один вид водяных солнечных нагревателей изготавливается с применением современных технологий и передовых технических решений, а потому относится к высокой ценовой категории. Таких решений в коллекторе реализовано два:

• тепловая изоляция с помощью вакуума;
• использование энергии парообразования и конденсации вещества, кипящего при низкой температуре.

Идеальный вариант защитить абсорбер для коллектора от тепловых потерь – это заключить его в вакуум. Медная трубка, наполненная хладагентом и покрытая абсорбирующим слоем, помещена внутрь колбы из прочного стекла, воздух из пространства между ними откачан. Концы медной трубки входят в трубу, через которую протекает теплоноситель. Что происходит: хладагент под воздействием солнечных лучей закипает и обращается в пар, он поднимается по трубке вверх и от соприкосновения с теплоносителем сквозь тонкую стенку снова переходит в жидкость. Ниже показана рабочая схема коллектора:

Фокус в том, что в процессе превращения в пар вещество поглощает гораздо больше тепловой энергии, чем при обычном нагреве. Удельная теплота парообразования любой жидкости выше, нежели ее удельная теплоемкость, а потому вакуумные солнечные коллекторы весьма эффективны. Конденсируясь в трубе с проточным теплоносителем, хладагент передает ему всю теплоту, а сам стекает вниз за новой порцией энергии солнца.

Благодаря своему устройству вакуумные нагреватели не боятся низких температур и сохраняют свою работоспособность даже на морозе, а потому могут применяться в северных регионах. Интенсивность нагрева воды в этом случае ниже, чем летом, так как зимой на землю поступает меньше тепла от солнца, часто мешает облачность. Понятно, что изготовить стеклянную колбу с откачанным воздухом в домашних условиях просто нереально.

Примечание. Существуют вакуумные трубки для коллектора, заполняемые напрямую теплоносителем. Их недостаток – последовательное подключение, при выходе из строя одной колбы придется менять весь водонагреватель.

Как изготовить солнечный коллектор?

Прежде чем приступить к работе, следует определиться с габаритами будущего водогрейного аппарата. Произвести точный расчет площади теплообмена непросто, многое зависит от интенсивности солнечного излучения в данном регионе, расположения дома, материала нагревательного контура и так далее. Правильным будет сказать, что чем больше тепловой коллектор, тем лучше. Однако, его размеры наверняка ограничиваются местом, где планируется его устанавливать. Значит, надо исходить из площади этого места.

Корпус проще всего изготовить из древесины, проложив на дно слой пенопласта или минеральной ваты. Также для этой цели удобно использовать створки старых деревянных окон, где сохранилось хотя бы одно стекло. Выбор материала для приемника тепла неожиданно широк, чего только не используют мастера-умельцы, чтобы собрать коллектор. Вот перечень популярных вариантов:

• тонкостенные  медные трубки;
• различные полимерные трубы с тонкими стенками, желательно черного цвета. Хорошо подойдет полиэтиленовая РЕХ труба для водопровода;
• наружный теплообменник старого холодильника;
• трубки из алюминия. Правда, соединять их сложнее, чем медные;
• стальные панельные радиаторы;
• черный садовый шланг.

Примечание. Кроме перечисленных, существует масса экзотических версий. Например,воздушный солнечный коллектор из пивных банок или пластиковых бутылок. Подобные прототипы отличаются оригинальностью, но требуют значительного вложения труда при сомнительной отдаче.

В собранный деревянный корпус или старую оконную створку с приделанным дном и уложенным утеплителем надо поместить металлический лист, накрывающий всю площадь будущего нагревателя. Хорошо, если найдется лист алюминия, но подойдет и тонкая сталь. Ее необходимо окрасить в черный цвет, а затем уложить трубы в виде змеевика.

Без сомнения, коллектор для нагрева воды лучше всего получится из медных труб, они отлично передают тепло и прослужат долгие годы.Змеевик плотно прикрепляется к металлическому экрану скобами или любым другим доступным способом, наружу выводятся 2 штуцера для подачи воды.

Поскольку это плоский, а не вакуумный коллектор, то поглотитель тепла нужно закрыть сверху светопрозрачной конструкцией – стеклом или поликарбонатом. Последний легче обрабатывается и надежнее в эксплуатации, не разобьется от ударов града.

 

После сборки солнечный коллектор надо установить на место и подключить к накопительному баку для воды. Когда позволяют условия монтажа, то можно организовать естественную циркуляцию воды между баком и нагревателем, в противном случае в систему включается циркуляционный насос.

Заключение

Осуществлять отопление дома солнечными коллекторами, сделанными своими руками, – привлекательная перспектива для многих домовладельцев. Жителям южных районов этот вариант более доступен, только придется заполнить систему антифризом и как следует утеплить корпус. На севере самодельный коллектор поможет нагреть воду на хозяйственные нужды, но для обогрева дома его не хватит. Сказывается холод и короткий световой день.

можно ли сделать батарею самостоятельно?

Конечно, использовать возможности вечного двигателя для обогрева собственного жилья при сегодняшнем уровне развития техники не выйдет. А вот использовать практически неисчерпаемый источник энергии поможет отопление частного дома солнечными коллекторами, для работы которых не требуется никакого топлива, вполне достаточно обычного дневного света.

Достаточно простая конструкция способна обеспечить получение немалого количества тепловой энергии, причем практически бесплатной.

Отопление частного дома солнечными коллекторами

Виды преобразователей солнечной энергии

Для преобразования энергии солнечного света в доступную для бытового и промышленного применения могут использоваться несколько типов оборудования.

Основными из них считаются:

Солнечные коллекторы

• Солнечные батареи, преобразующие свет в электрическую энергию. Основу таких батарей составляют современные полупроводниковые приборы, способные изменять свои электротехнические характеристики в зависимости от уровня освещенности. Отопление на солнечных батареях предполагает использование традиционных электрических отопительных устройств, которые работают на аккумулированной энергии.
• Более простой является схема солнечного коллектора, позволяющего преобразовывать солнечную энергию непосредственно в тепловую. Такая технология позволяет избежать необходимости превращения солнечного света в электроэнергию для последующей передачи потребителям. Ликвидация промежуточного звена в схеме позволяет получить установку с достаточно высоким КПД, при этом конструкция коллектора отличается простотой и возможностью самостоятельного изготовления.

Отопление частного дома солнечными батареями, конечно же, более современный вариант, определенно имеющий будущее. Но высокая стоимость фотоэлементов, преобразующих свет в электрическую энергию, делает недоступной широкое применение данной технологии в быту. Именно поэтому стоит детально рассмотреть второй вариант, солнечный коллектор может быть собран самостоятельно, а его эксплуатация и обслуживание не вызовет затруднений.

Солнечный коллектор — устройство и принцип работы

Устройство данного типа может эффективно применяться для обеспечения горячего водоснабжения и отопления дома. Целесообразно монтировать панели солнечные для отопления в регионах с высоким количеством ясных дней.

При этом стоит учитывать тот факт, что при экстремально низких температурах теплоноситель может замерзнуть из-за нехватки мощности коллектора, поэтому необходимо предусмотреть возможность слива воды или применять незамерзающие технические жидкости (масло и другое).

Принцип действия солнечного коллектора достаточно прост. Под воздействием энергии солнечного света происходит нагрев теплоносителя в батарее коллектора. Разность плотности холодной и горячей воды (или другого теплоносителя) обеспечивает его естественную циркуляцию в системе, в большинстве случаев установка насоса для создания подпора не требуется.

Сделать солнечный коллектор самостоятельно несложно, основными узлами установки считаются:

Принцип работы солнечного коллектора

• Батарея (непосредственно коллектор) представляет собой радиатор, размещенный в утепленном коробе. Именно объем коллектора и протяженность труб, входящих в него и определяет тепловую мощность установки.
• Накопительный бак предназначен для обеспечения запаса воды, предназначенной для обеспечения нужд отопления и горячего водоснабжения. В его нижнюю часть врезан трубопровод обратки из системы отопление (подается остывшая вода), а отбор горячей воды осуществляется из верхней части.
• Аванкамера (расширительный бак) предназначена для обеспечения постоянного уровня воды в системе, благодаря ей предотвращается возможность завоздушивания магистралей и обеспечивается циркуляция теплоносителя.

Помимо этих элементов солнечное отопление частного дома включает в себя систему трубопроводов, запорную арматуру для регулировки потоков, слива теплоносителя, отопительные приборы.

Реально ли смонтировать солнечный коллектор самостоятельно?

Панель солнечного коллектора представляет собой систему соединенных между собой труб, помещенную в утепленный короб. Для изготовления панели можно применять трубы различного диаметра, при этом больший основные элементы соединяются между собой перемычками меньшего сечения (подобную конструкцию имеет отопительный регистр).

Солнечный коллектор своими руками

Устройство солнечного коллектора предполагает размещение теплообменного радиатора в утепленный короб. Для его монтажа могут применяться различные материалы (от фанеры и OSB до обычных досок), утепление можно выполнить пенопластом или минеральной ваты достаточной для региона толщины. Для увеличения эффективности установки внутренняя часть короба и сам радиатор красят черной краской, которая обеспечит увеличение поглощения солнечного света и позволит увеличить тепловую мощность установки.

Устанавливать панель коллектора необходимо с южной стороны строения, при этом угол наклона к горизонту должен составлять 30-45 градусов, это обеспечит более устойчивую циркуляцию теплоносителя.

Накопительный бак должен иметь объем, позволяющий обеспечить потребность всех потребителей. Обычно его емкость составляет 300-500 литров (если бак такого объема подобрать сложно, можно соединить между собой несколько отдельных емкостей). Необходимо предусмотреть мероприятия по утеплению этого устройства, это позволит снизить неэффективные потери тепловой энергии, что обеспечит более качественное отопление дома. По уровню расположения накопительный бак должен быть несколько выше, чем солнечная панель, минимальное расстояние между ними составляет 0,7-1 метр.

В верхней точке системы устанавливается аванкамера емкостью до 40-50 литров. Он оснащается краном поплавкового типа и дренажным трубопроводом. Эти элементы обеспечат подпитку системы из подключенного трубопровода холодного водоснабжения при снижении уровня теплоносителя.

Особенности монтажа

Установка солнечных коллекторов

Стоит сказать о том, что для обеспечения эффективности работы коллектора необходимо особенное внимание уделить утеплению всех элементов системы, в том числе и подключенных трубопроводов. Это позволит снизить теплопотери сети.

Кроме того, помните о том, что температура нагрева воды может быть достаточно высокой, поэтому при использовании ее в горячем водоснабжении предусмотрите установку смесителей в конечных точках отбора, иначе избежать ожогов не удастся.

Устройства для стравливания воздуха, попадающего в систему, позволят обеспечить бесперебойную циркуляцию воды по системе, а дренажные (сливные) трубопроводы позволять предотвратить замерзание воды в сильные морозы.

Как видите, сделать солнечный коллектор своими руками достаточно просто. Его конструкция не предполагает необходимости применения дорогостоящих элементов, вполне хватит общедоступных труб, утеплителя, материалов для возведения корпусов элементов. Все это легко можно найти практически у каждого владельца загородного дома или дачи.

Срок окупаемости такой установки составляет 2-3 года, поэтому ее применение весьма целесообразно с экономической точки зрения.

Солнечные водонагреватели — Ecohome

• Начать
• Войти

• РУКОВОДСТВО ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
  • • Планирование и дизайн
      • Образ жизни, местоположение и поездки на работу
      • Гранты и поощрения
      • Строительные нормы и правила
      • Сертификаты зеленого строительства
      • Концепция и дизайн
      • Автономное и нулевое жилищное строительство
      • Материалы и ресурсы
      • Архитектура и планировка
      • Как найти квалифицированных специалистов по экологическому строительству
      • Здоровое качество воздуха в помещении
      • Управление отходами
      • Недвижимость
    • Фундаменты и подвалы
      • Раскопки
      • Радон в домах — смягчение последствий
      • Новые фундаменты и монолитные плиты
      • Улучшения фундамента и цоколя
      • Гидроизоляция и дренаж
  • • Стены и Крыши
      • Монтаж стен — новое строительство
      • Монтаж стен — ремонт
      • Воздухо- и пароизоляция
      • Изоляция и звукоизоляция
      • Окна и двери
      • Монтаж кровли — новое строительство
      • Монтаж кровли — ремонт
      • Кровельные покрытия
      • Внешняя облицовка
      • Борьба с вредителями
    • Механические системы
      • Отопление и охлаждение
      • Вентиляция
      • Сантехника и водонагреватели
      • Электричество
      • Возобновляемая энергия
  • • Интерьеры
      • Стены и потолки — внутренние поверхности
      • Полы и лестницы
      • Краски, отделочные материалы и натуральные покрытия
      • Двери и отделка
      • Кухни
      • Ванные комнаты
      • Отделка подвала
      • Дизайн интерьера и меблировка
      • Чистка и уход
      • Переработка и компостирование
    • Экстерьер — экологически чистые альтернативы
      • Палубы, веранды и беседки
      • Проходимые переулки и патио
      • Ландшафтный дизайн
      • Сбор дождевой воды и полив
      • Производство продуктов питания
      • Природные бассейны и пруды
      • Теплицы и солярии / Солярии
• СПРОСИТЕ ЭКСПЕРТОВ
• ВДОХНОВЛЯЮЩИЕ ДОМА
  • • Сборные эко дома
    • Витрина зеленого дома
  • • Зеленые дома на продажу
    • Net Zero Energy Homes — Пример использования
• ЗЕЛЕНЫЕ СЕРТИФИКАЦИИ
  • • LEED Главная
    • Пассивный солнечный индекс
  • • Пассивный дом
• ПОСЛЕДНИЕ ЗАПИСИ

Связанное руководство

Товар месяца: Солнечный водонагреватель с защитой от перегрева

Все о солнечных воздухонагревателях — Сделай сам или купленный

Тепловые батареи: как пассивно хранить тепло

Плоские коллекторы для солнечной горячей воды или отопления

Коллекторы с плоской пластиной для солнечной горячей воды или отопления Статья Учебники по альтернативной энергии 18. 06.2010 08.02.2020 Учебники по альтернативной энергии

Поделитесь / добавьте в закладки с:

Плоские солнечные коллекторы для солнечной горячей воды

A Плоский коллектор — это теплообменник, который преобразует лучистую солнечную энергию от солнца в тепловую энергию с использованием хорошо известного парникового эффекта.Он собирает или улавливает солнечную энергию и использует эту энергию для нагрева воды в доме для купания, стирки и обогрева и даже может использоваться для обогрева открытых бассейнов и гидромассажных ванн.

Для большинства жилых и небольших коммерческих систем горячего водоснабжения плоские солнечные коллекторы имеют тенденцию быть более рентабельными из-за их простой конструкции, низкой стоимости и относительно простой установки по сравнению с другими формами систем водяного отопления. Кроме того, плоские солнечные коллекторы более чем способны подавать необходимое количество горячей воды требуемой температуры.

Солнечный коллектор с плоской пластиной на крыше

Плоский солнечный коллектор обычно состоит из большой теплопоглощающей пластины, обычно из большого листа меди или алюминия, поскольку они оба являются хорошими проводниками тепла, который окрашен или химически протравлен в черный цвет для поглощения как можно большего количества солнечного излучения для максимальной эффективности. . Эта почерневшая теплопоглощающая поверхность имеет несколько параллельных медных труб или трубок, называемых стояками, проходящих через пластину, которые содержат теплоноситель, обычно воду.

Эти медные трубы приклеиваются, припаяны или припаяны непосредственно к пластине абсорбера, чтобы обеспечить максимальный контакт с поверхностью и передачу тепла. Солнечный свет нагревает поглощающую поверхность, температура которой увеличивается. По мере того, как пластина нагревается, это тепло проходит через стояки и поглощается жидкостью, протекающей внутри медных труб, которая затем используется в домашнем хозяйстве.

Трубы и абсорбирующая пластина заключены в изолированную металлическую или деревянную коробку с листом остекления, либо из стекла, либо из пластика на передней части, чтобы защитить закрытую абсорбирующую пластину и создать изолирующее воздушное пространство.Этот материал остекления не поглощает в значительной степени солнечную тепловую энергию, и поэтому большая часть приходящего излучения принимается почерневшим поглотителем.

Воздушный зазор между пластиной и материалом остекления улавливает это тепло, предотвращая его утечку обратно в атмосферу. По мере того как пластина абсорбера нагревается, она передает тепло жидкости внутри коллектора, но также теряет тепло в окружающую среду. Чтобы свести к минимуму эту потерю тепла, нижняя и боковые стороны плоского пластинчатого коллектора изолированы высокотемпературной жесткой пеной или изоляцией из алюминиевой фольги, как показано на рисунке.

Типовой плоский коллектор

Плоские коллекторы

могут нагревать жидкость внутри, используя как прямой, так и непрямой солнечный свет под разными углами. Они также работают в рассеянном свете, который преобладает в пасмурные дни, поскольку поглощается окружающее тепло, а не свет, в отличие от фотоэлектрических элементов. Степень нагрева циркулирующей воды будет зависеть в основном от времени года, от того, насколько чистое небо и насколько медленно вода течет по коллекторам.

Системы прямого и косвенного горячего водоснабжения

Существует несколько различных способов нагрева воды для домашнего использования. Солнечные водонагревательные системы, в которых используются плоские солнечные коллекторы для улавливания солнечной энергии, могут быть классифицированы как прямые или непрямые системы по способу передачи тепла по системе. Чтобы успешно нагреть воду и использовать ее днем ​​и ночью, вам понадобится солнечный коллектор для сбора тепла и передачи его в воду, а также резервуар для горячей воды для хранения этой горячей воды для использования. по мере необходимости.

Система прямого горячего водоснабжения

В системе прямого солнечного нагрева воды, также известной как активная система с открытым контуром, используется насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается непосредственно из дома в центральный водонагреватель или погружной резервуар и проходит через солнечный коллектор для обогрева. Горячая вода выходит из плоского пластинчатого коллектора и возвращается обратно в резервуар, протекая по непрерывному контуру. Оттуда вода закачивается обратно в дом в качестве горячей воды, пригодной для использования.

Может использоваться насос низкого напряжения 12 В, который может питаться от небольшого фотоэлектрического элемента или электронного контроллера, что делает систему более экологичной. Прямые системы обычно используются в более теплом климате с несколькими холодными днями или сливаются зимой, чтобы вода в трубах не замерзла. Химические вещества нельзя добавлять в воду для защиты, так как в доме используется та же вода, которая циркулирует через плоский коллектор.

В пассивной системе прямого горячего водоснабжения система не использует насосы или механизмы управления для передачи созданного тепла в накопительный бак. Вместо этого пассивные системы — это так называемые «системы с разомкнутым контуром», которые используют естественную силу тяжести для циркуляции воды по системе. В этом типе системы используется солнечный коллектор с плоской пластиной в сочетании с горизонтально установленным накопительным баком, расположенным непосредственно над коллектором.

Вода, нагретая солнцем, естественным образом поднимается за счет конвекции через трубы солнечных коллекторов и попадает в резервуар, расположенный выше. Когда нагретая вода поступает в резервуар-накопитель наверху, более холодная вода вытесняется и стекает вниз на дно коллекторов под действием силы тяжести, поскольку холодная вода более плотная, чем горячая.Этот цикл подъема горячей воды и падения более холодной воды известен как «поток термосифона» и непрерывно повторяется без посторонней помощи, пока светит солнце.

Система горячего водоснабжения Thermosyphon

Термосифонная система является наиболее распространенным типом систем горячего водоснабжения с солнечным обогревом на рынке, и в большинстве имеющихся в продаже пассивных систем прямого солнечного нагрева воды используется этот тип комбинации плоских пластинчатых коллекторов и накопительных баков, установленных на крыше.

Однако при установке такой системы необходимо соблюдать осторожность, так как общий вес солнечного коллектора, накопительного бака и самой воды может быть слишком большим для конструкции несущей крыши.

Когда пассивные солнечные системы горячего водоснабжения используются для больших зданий, чем для домов, предприятий или офисов, часто имеется более одного резервуара для хранения нагретой воды.

Так называемая удаленная термосифонная система работает по тому же принципу, что и предыдущая пассивная прямая термосифонная система, за исключением того, что резервуар для хранения расположен далеко в пространстве под крышей или в пустоте, рассеивая вес на большей площади, а также защищая резервуар для хранения от холодной погоды и температуры.Однако для правильной работы процесса термосифонирования основание резервуара для хранения воды должно располагаться на высоте не менее 1–2 футов (от 300 до 500 мм) над верхней частью плоских пластинчатых коллекторов. Это расстояние также известно как системная «высота головы».

Система косвенного нагрева горячей воды

Системы косвенного нагрева воды, которые также известны как системы с замкнутым контуром, отличаются от предыдущей термосифонной системы тем, что в ней используется теплообменник, который отделен от плоского пластинчатого коллектора солнечной батареи для нагрева воды в накопительном баке.Системы косвенного горячего водоснабжения являются активными системами и требуют насосов для циркуляции жидкого теплоносителя по замкнутой системе от коллектора до теплообменника в баке. Система содержит раствор антифриза, обычно смесь 50% гликоль / вода, в первичном замкнутом контуре, а не просто воду, которая нагревается и хранится отдельно от основного горячего водоснабжения.

Система косвенного нагрева воды

Теплообменник передает тепло от раствора антифриза коллектора воде, находящейся в резервуаре для хранения воды.Теплообменник может быть либо медным змеевиком внутри нижней части резервуара для хранения, либо теплообменником с плоской пластиной вне резервуара для хранения.

Одним из основных преимуществ этой замкнутой системы косвенного нагрева является то, что раствор антифриза обеспечивает круглогодичную работу в областях, где температура опускается ниже точки замерзания, а также защищает систему от коррозии коллекторов неочищенной водопроводной водой, содержащей газы. и различные растворенные соли.

Основным преимуществом косвенной системы горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией является то, что существующую систему нагрева воды для бытовых нужд можно легко преобразовать на солнечный нагрев воды, просто добавив плоский коллектор и один насос, поскольку в большинстве домов используются газовые или жидкие котлы. а также бак-накопитель горячей воды со встроенным теплообменником.

Система также, вероятно, будет более эффективной, и резервуар для хранения горячей воды можно разместить в любом месте дома, потому что он не обязательно должен быть выше коллекторов, как в предыдущей пассивной или термосифонной системе. Однако одним из недостатков является то, что система с обратной связью зависит от электричества для циркуляционного насоса, что может быть дорогостоящим или ненадежным. В некоторых конструкциях используются небольшой низковольтный насос и фотоэлектрическая панель рядом с коллектором, что делает систему более эффективной и экологичной.Для более крупных установок и в более прохладном климате резервуары для горячей воды устанавливаются под крышей внутри зданий, поэтому косвенное солнечное нагревание воды с принудительной циркуляцией является нормой.

Расчет солнечной системы горячего водоснабжения

Размер плоского солнечного коллектора для использования в солнечной системе горячего водоснабжения или отопления зависит от потребности в горячей воде. Если потребление горячей воды в доме или максимальная температура воды снижены, потребность в горячей воде может быть обеспечена за счет меньшей солнечной батареи, которую легко установить на крыше.Кроме того, меньшие тепловые системы дешевле в установке и быстрее окупаются за счет экономии энергии.

Размер солнечной тепловой системы, конечно, зависит от ваших потребностей в горячей воде, температуры и потребления, но можно использовать общие практические правила, которые помогут составить представление о размере системы. В Интернете доступны всевозможные учебные планы и книги, которые помогут вам построить свой собственный солнечный термальный водонагреватель, так почему бы не нажать здесь и не получить на Amazon копию набора планов для самостоятельного использования солнечного водонагревателя и заставить солнце работать в вашем доме. домой сегодня.

Плоские коллекторы

обычно имеют размер от 32 квадратных футов (4 x 8 футов) или 3 квадратных метра и могут весить более 200 фунтов или 100 килограммов каждый. Один квадратный фут (1000 см ² ) нагревает около двух галлонов или 10 литров воды в день до температуры более 70 ^o C. Следовательно, одна панель площадью от 20 до 30 квадратных футов нагревает около 60 галлонов (300 литров) воды. воды размером со стандартный резервуар для горячей воды.

Как правило, вам понадобится от 10 до 16 футов ² плоских коллекторов на человека и около 1.От 5 до 2,0 галлонов горячей воды на квадратный фут площади коллектора. Таким образом, для семьи из четырех человек это означает от 40 до 60 квадратных футов площади коллекторной плиты и от 60 до 120 галлонов хранилища. Тогда для солнечной системы водяного отопления для семьи из четырех человек потребуются как минимум два стандартных плоских солнечных коллектора площадью около 32 квадратных футов (4 x 8 футов) каждый.

В то время как плоские коллекторы превосходно собирают солнечную энергию более эффективно, коммерчески доступные коллекторы горячей воды иногда могут быть дорогими.Простые и дешевые плоские панели можно сделать из старых радиаторов центрального отопления, окрашенных в черный цвет, или даже из змеевика пластикового шланга или водопровода, проложенного на крыше, но эффективность системы будет очень низкой. Правильно установленные бытовые солнечные системы горячего водоснабжения эффективны и надежны. Конфигурации системы могут быть от простых систем термосифонирования, которые полагаются на силу тяжести, до более сложных систем с принудительной циркуляцией, для которых требуются насосы, контроллеры и теплообменники.

Несмотря на то, что они имеют более высокую начальную стоимость, чем обычные газовые, масляные и электрические водонагреватели, солнечные тепловые системы значительно сокращают потребление топлива и могут иметь период окупаемости менее 10 лет.Есть несколько типов конструкций и планов солнечных водонагревателей, которые в настоящее время производятся поставщиками. Какие системы водяного отопления и конструкции подходят для вашего дома или бизнеса, во многом зависит от регионального климата.

В следующем уроке о солнечном нагреве и солнечном нагреве воды мы рассмотрим еще один более эффективный способ нагрева воды до гораздо более высокой температуры с использованием небольших индивидуальных медных коллекторов, герметизированных под вакуумом в стеклянной трубке. Эти типы коллекторов широко известны как вакуумные трубчатые коллекторы и становятся предпочтительным выбором для плоского коллектора .

Солнечные водонагревательные системы

Солнечные водонагревательные системы

Содержание

2. Состояние отрасли
3. Подходит ли вам солнечная система водяного отопления?
4. Поощрения
5. Дополнительные ресурсы
6. Упомянутые компании

Этот информационный лист предоставляет фермерам и сельским жителям варианты солнечные системы водяного отопления, объясняет текущую технологию и метод для определения того, подходит ли вам солнечная система водяного отопления. Также включена информация о текущих возможностях стимулирования.

Солнечные водонагревательные технологии

Солнечные водонагревательные системы, впервые разработанные на рубеже 20-го века ^-го века, преобразовывать энергию солнечного света в тепло, которое затем используется для повысить температуру воды. Солнечные водонагревательные системы имеют высокую эффективность летом, преобразовывая до 80 процентов энергии, которая контактирует с системой в тепло.Зимой около 20-25 чел. цент энергии преобразуется. Меньшие системы подходят для обеспечения горячая вода для бытового потребления путем предварительного нагрева воды перед ее поступлением обычный бак для горячей воды. Более обширные солнечные системы водяного отопления может нагревать большие объемы воды для сельскохозяйственных нужд, например, молока производство.

Солнечные коллекторы для системы водяного отопления бывают разных видов и могут монтироваться на крыше, на внешних стенах или на земле. Одна общая форма представляет собой застекленный плоский коллектор (рис. 1), в котором вода или антифриз циркулирует по сети медных трубопроводов прикреплен к плоской черной пластине внутри застекленной рамы.

Рис. 1. Глазурованные плоские коллекторы для молока на ферме. процессор. Предоставлено Enerworks & Ronnybrook Farms.

Солнечный свет, проходя через стекло, попадает на пластину и становится теплом.В тепло улавливается стеклом и повышает температуру жидкости внутри трубопровода.

Основанный на аналогичных принципах, вакуумный трубчатый коллектор (рис. 2) покрывает отдельные трубки слоем стекла и создает вакуум между ними. Стекло пропускает солнечный свет, ударить по трубке и нагреть жидкость, пока вакуум изолирует трубку и сводит к минимуму потери тепла.Система вакуумных трубчатых коллекторов состоит из ряд изолированных стеклянных трубок, расположенных параллельными рядами.

Рисунок 2. Вакуумные трубчатые коллекторы для горячего водоснабжения. Любезно предоставлено CAREarth.

Наиболее распространенной для холодных сред солнечной системой нагрева воды является замкнутая жидкостная система незамерзания (Рисунок 3 и Рисунок 4), на котором циркулирует пищевой антифриз (обычно пропиленгликоль) через солнечный коллектор.Нагретый гликоль затем перекачивается в теплообменник. Теплообменник может быть пластинчатым (Рисунок 3) или два змеевика медных труб в водяной резервуар (рисунок 4).

Рисунок 3. Плоская солнечная система водяного отопления (с пластиной теплообменник). Любезно предоставлено Enerworks.

Характеристики плоских коллекторов и вакуумных трубчатых коллекторов одинаково независимо от количества солнечного излучения.

Рис. 4. Солнечная водонагревательная система с вакуумной трубкой (с теплообменник с медным змеевиком). Предоставлено CAREearth.

Плоские коллекторы

работают лучше в те дни, когда температура аналогична температуре коллектора, тогда как откачанный трубчатые коллекторы, как правило, работают лучше в те дни, когда разница больше по температуре. Для регионов с холодным и пасмурным климатом испарительные трубы могут работают лучше, чем коллекторы с плоской пластиной.

Состояние отрасли

Солнечные системы горячего водоснабжения считаются зрелой технологией, поскольку они коммерчески доступны уже более века. Они доступны на множество весов, от небольших наборов для нужд ГВС своими руками, к крупным коммерчески устанавливаемым системам для сельского хозяйства. Установлено более 600000 м 2 солнечных водонагревателей ² в Канаде.

Используется ли в жилых или сельскохозяйственных целях, солнечное нагревание воды системы обычно сочетаются с резервной системой отопления, чтобы следите за тем, чтобы не было недостатка в горячей воде. Солнечный водонагреватель система может обеспечить от 80 процентов всей горячей воды в доме потребности летом, в зависимости от привычек потребления воды. В течение зимой, однако, его выработка падает до 20-25% от потребности в горячей воде.

Подходит ли вам солнечная система водяного отопления?

Хотя не в состоянии обеспечить все потребности в горячей воде в жилом или в сельском хозяйстве, солнечная система горячего водоснабжения обеспечивает чистую, возобновляемый и эффективный способ сократить общую стоимость воды обогрев.

Солнечная система горячего водоснабжения может быть подключена к имеющейся у вас горячей воде. танк, что позволяет использовать значительно меньше энергии.Счета отопительной воды за четверть потребления энергии в обычном жилом доме; используя солнечную тепло может существенно сократить ваши счета за электроэнергию.

Независимо от того, установлен ли он на земле, на внешней стене или на крыше, солнечный коллектор для системы водяного отопления должен быть обращен на юг, чтобы он подвергаться как можно большему количеству прямых солнечных лучей в часы пик, с 10. 00 до 15.00

Энергия, используемая для нагрева воды, — это солнечный свет, чистый, возобновляемый и бесплатный источник энергии.Солнечной системе горячего водоснабжения потребуется только электричество. используется для закачки воды в коллектор. После установки солнечная вода система отопления потребует только планового обслуживания.

Поощрения

Для всех одобренных коммерческих солнечных водонагревательных систем, провинция Онтарио предлагает полную скидку на PST для установленных и приобретенных до 1 января 2010 г.

Коммерческие стимулы

Для коммерческих предприятий федеральное и провинциальное правительства предлагают совместные стимулы для использования солнечного нагрева воды, возмещение фермы до 50% от общей стоимости системы солнечного нагрева воды.

Для федеральной программы ecoEnergy for Renewable Heat стимулом является до 400000 долларов США и пропорционально присвоенному «Фактору производительности» индивидуальной системе, «Стимулирующая ставка» присваивается общей тип системы и «Площадь (в квадратных метрах) солнечного коллектора» установлены. Программа Ontario Solar Thermal Heating Incentive (OSTHI) соответствует по федеральной программе до 80 тысяч долларов.

Ассоциация улучшения почвенных культур Онтарио через Канаду-Онтарио Программа управления фермерским хозяйством предлагает оплатить 30% затрат, но не более 5000 долларов на солнечную систему нагрева воды для фермы.

Жилые льготы

Для бытовых солнечных водонагревателей, Bullfrog Power и Enbridge Gas Предложение по дистрибуции приблизительное
скидка 2400 долларов на плоские системы Enerworks. Федеральная ЭКОЭНЕРГЕТИКА поощрение и предложение Программы экономии энергии на дому в Онтарио 1250 долларов США на оплату солнечной водонагревательной системы. Чтобы иметь право на участие в этих двух программах, домовладелец должен взять на себя энергетическая оценка, проводимая лицензированным консультантом по домашней энергетике; провинциальный правительство предлагает оплатить 50 процентов стоимости, до 150 долларов, из этого оценка энергии дома. В 2009 году можно также претендовать на стоимость жилого солнечная система нагрева воды и любые другие приемлемые расходы в соответствии с федеральными Налоговая скидка на ремонт дома на сумму более 1000 долларов США, но не более чем 10000 долларов. Кредит составляет 15 процентов, но не более 1350 долларов ((10 000 долларов — 1000 долларов) х 15%).

Общественные группы в Кингстоне, Оттаве и Торонто предлагают ресурсы, советы и дополнительные стимулы для домовладельцев, желающих установить солнечную водопроводную система отопления.Например, Sustainable Ottawa через Solar h3Ottawa программа, предлагает дополнительный стимул в размере 1200 долларов США, а также льготные цены с местными установщиками. В сочетании с федеральными и провинциальными льготами для ремонта дома и модернизации энергетики некоторые региональные программы могут значительно снизить стоимость солнечной горячей воды.

Дополнительные ресурсы

упомянутых компаний

Солнечные энергетические системы CAREarth
Почта: 349 Terry Fox Drive, Kanata, ON K2K 2V6
Звоните: (613) 271 3672
Посетите: www.carearth-intl.com

EnerWorks
Почта: Hamilton Cres, Dorchestor, ON N0L 1G4
Звоните: (519) 268 6500
Посетите: www.enerworks.com

Молочная ферма Роннибрук
Почта: PO Box 267 Ancramdale, NY. 12503
Звоните: (518) 398-6455
Посетите: www.ronnybrook.com

компаний внесены в список только для примера. Этот список не предназначен исключить других квалифицированных поставщиков, предлагающих эту технологию и услугу по всему Онтарио.См. Полный список разрешенных солнечных коллекторов на www.ecoaction.gc.ca.

Особое спасибо Грэму Джуно за его усердную работу по созданию этот информационный лист.