Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Панельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома — это источник дополнительной тепловой энергии. Модули подходят для жилых домов, теплиц, дач, коттеджей, турбаз. Один блок в среднем вырабатывает около 1,5 кВт/час, чего более чем достаточно для поддержания комфортной температуры в весенне-осенний период.

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:

• корпус с теплоизоляцией;
• нижний экран, абсорбер;
• радиатор с аккумулирующими ребрами;
• верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.

В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:

• воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
• внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
• происходит нагрев воздуха;
• разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.

В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

• газ до 315 м³;
• дрова до 3,9 м³.

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

• в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
• перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
• в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

На КПД воздушного коллектора существенно влияет время года. Так, в декабре коэффициент полезного действия поддерживается на уровне 50%, в октябре и марте увеличивается до 75%.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:

• Водяной коллектор — применяется для обеспечения потребностей в ГВС и низкотемпературных систем теплых полов. Эффективность работы в зимний период существенно снижается. Вакуумные и панельные коллекторы косвенного нагрева, подсоединенные к буферной емкости, продолжают аккумулировать тепло в течение всего года. Главный недостаток, высокая стоимость гелиоколлектора, монтажа и обвязки.
• Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.

Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

Как и из чего сделать воздушный коллектор

Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

Как сделать расчёты коллектора

Вычисления выполняются следующим образом:

• каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
• для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².

Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².

Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

Типы конструкции коллектора

Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.

В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

Материалы для изготовления коллектора

Для изготовления модулей для нагрева жилого или хозяйственного здания потребуются несколько комплектующих:

• Внешний блок — собирается из фанеры, ДСП и деревянных брусков. По внешнему виду напоминает обыкновенный коробок.
• Дно — изготавливают из профнастила. Лист металла обрабатывают специальной черной краской с высоким коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных алюминиевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтобы избежать тепловых потерь.
• Ребра радиатора — используются для лучшей абсорбции тепла. При изготовлении используют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старого холодильника.
• Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося хорошей светопропускной способностью и одновременно удерживающая тепло внутри коллектора. Чтобы сэкономить, в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. Теплоэффективность при этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.
• Теплоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.

Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.

Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.

Пошаговая инструкция изготовления воздушного коллектора

Изготовление воздушного солнечного коллектора из алюминиевых банок:

Изготовление солнечного воздухогрейного коллектора из квадратной трубы:
{banner_downtext}

Солнечные коллекторы — энергия тепла

Добрый день дорогие читатели, Зеленая планета вместе с вами продолжает открывать тему — альтернативные источники энергии, и сегодня мы расскажем об использовании солнечной энергии для получения тепла, с помощью солнечных тепловых коллекторов.

Что такое солнечные коллекторы?

Использование солнечной энергии начинается с тепловых коллекторов. Солнечными тепловыми коллекторами называют устройства, в которых происходит преобразование света в тепло с помощью специальных элементов – поглотителей излучения.
Такие коллекторы не способны непосредственно производить электроэнергию, как полупроводниковые солнечные батареи. Они предназначены лишь для нагрева жидкости – теплоносителя и с успехом используются в системах снабжения горячей водой и отопления жилья. Также они используются и в солнечных электростанциях как основные элементы.

Виды солнечных тепловых коллекторов

Коллекторы солнечные подразделяются на два вида:

1. Плоские
2. Вакуумные

1. Плоский солнечный коллектор

Плоский коллектор представляет собой обычный приёмник солнечного тепла, состоящий из плоского резервуара-поглотителя излучения, надёжно упакованного в теплоизолированный корпус с прозрачной поверхностью. Прозрачная сторона плоского коллектора должна быть обращена к солнцу, и чем перпендикулярнее направление хода световых лучей к его поверхности, тем эффективнее работает коллектор, выше его КПД.

Большую роль в устройстве плоского коллектора играет покрытие теплоприемника. Чем ближе оно по цвету к абсолютно чёрному телу, тем интенсивнее поглощение и преобразование солнечного излучения в тепло, меньше отражение. Технология производства этих покрытий постоянно совершенствуется, пройдя путь промышленной эволюции от обычных чёрных красителей до селективного покрытия — чёрного никеля. Также важен прозрачный экран солнечной стороны. Надёжнее его изготавливать или из прочного закалённого стекла, или поликарбоната.

Резервуар плоского коллектора связан трубчатыми подводами теплоносителя с системой отопления, циркуляция жидкости в которой обеспечивается насосом.

Как корпус теплоприемника, так и теплоотводящие трубки должны быть надёжно защищены от потерь тепла. Для этой цели можно с успехом использовать различные теплоизолирующие материалы, выпускаемые современной промышленностью.

Вакуумный солнечный коллектор

Вакуумные солнечные коллекторы — это вид коллекторов, которые представляют собой более сложное техническое устройство с высоким КПД. Основными элементами коллектора являются тепловые трубки, по конструкции схожие с бытовым термосом. Отличие лишь в том, что наружная сторона каждой колбы — трубки прозрачна, а на внутреннюю её поверхность нанесено светопоглощающее покрытие.

В пространстве между наружной и внутренней поверхностями создаётся неглубокий вакуум, который и предохраняет весь коллектор от возвратных потерь тепла за счёт конвекции. Такая конструкция теплоприемника позволяет снизить потери при преобразовании энергии до 5%. Это очень важно для тех случаев, когда тепловая система работает в условиях недостаточного освещения или низкой температуры окружающего воздуха.

Солнечные системы теплоснабжения.

Используя отдельные коллекторы, собирается тепловой блок требуемой мощности. При увеличении площади покрытия возможен практически бесконечный рост производительности таких солнечных батарей.
Нагретый теплоноситель из коллекторов закачивается в бак – гидроаккумулятор, из которого производится забор горячей воды потребителями. При коротком отопительном контуре возможна естественная циркуляция воды в магистрали, что дополнительно повышает общий КПД системы. В более сложных системах циркуляционные потоки создаёт насос.

Традиционное солнечное теплоснабжение реализуется в двух вариантах систем:
• Одноконтурные системы, в которых вода непосредственно из коллекторов поступает в тепловую магистраль;
• Двухконтурные системы, где в контуре коллекторов циркулирует теплоноситель, отдающий в теплообменнике энергию водяному контуру.

Двухконтурные системы солнечного теплоснабжения хороши тем, что в условиях низких температур расположенный вне здания первый контур с коллекторами может быть заполнен незамерзающей жидкостью. В этом случае ночные холода системе не страшны.

Преобразование энергии солнца в электроэнергию.

Используя солнечные коллекторы и параболические системы зеркал большой площади, можно производить нагрев теплоносителя до высокой температуры. Когда эта температура значительно превышает температуру кипения воды, возникают условия для работы паровой турбины. Так работают некоторые солнечные тепловые электростанции. Водяной пар под давлением вырывается из котла и, попадая в сопло турбины, вращает ротор электрогенератора.

Несколько по-иному устроены солнечные панели. За счёт внутреннего фотоэффекта в них излучение солнца непосредственно превращается в электроэнергию.

При наличии аккумуляторов большой накопительной способности электроэнергия может использоваться не только в дневное время, но и ночью. Устанавливать такие батареи можно везде, куда беспрепятственно проникает свет, но для средних широт в северном полушарии наилучшим местом является южная крыша дома.

Ещё одним видом является солнечная тепловая электростанция, использующая в своей конструкции двигатель Стирлинга. От двигателей внутреннего сгорания этот двигатель отличается простотой конструкции и всеядностью по отношению к источникам тепла. Экономичный, экологичный и долговечный, он имеет высокий КПД и вполне подходит для схем, использующих преобразование энергии солнца в механическую энергию, а затем уже и в электричество.

модель двигателя Стирлинга

Источником тепла для двигателя Стирлинга в солнечной электростанции может быть как горячий жидкий теплоноситель, так и разогретый в коллекторах воздух. Двигатель не имеет выхлопа, бесшумен и высокопроизводителен, как в генераторах с вращающимися элементами, так и с возвратно-поступательным движением магнитов.

для отопления дома, бассейна, теплицы, душа

Солнечный коллектор – это альтернативный источник получения тепловой энергии за счёт использования солнечной. Сейчас это удобное приспособление уже не новшество, но позволить себе его установку может далеко не каждый. Если подсчитать, покупка и монтаж коллектора, который удовлетворит бытовые нужды среднестатистической семьи, могут обойтись в пять тысяч американских долларов. Само собой, окупаемости такого источника придется ждать довольно долго. Но почему бы не сделать солнечный коллектор своими руками и установить его?

Виды

Стандартное устройство имеет вид металлической пластины, которая помещена в пластмассовый или стеклянный корпус. Поверхность этой пластины аккумулирует солнечную энергию, задерживает тепло и передаёт его для различных бытовых нужд: отопление, подогрев воды и т.д. Интегрированные коллекторы бывают нескольких видов.

Накопительные

Накопительные коллекторы ещё называют термосифонными. Такой солнечный коллектор своими руками без насоса получается наиболее выгодным. Его возможности позволяют не только подогревать воду, но и поддерживать температуру на необходимом уровне некоторое время.

Такой солнечный коллектор для отопления состоит из нескольких баков, наполненных водой, которые находятся в теплоизоляционном ящике. Баки накрыты стеклянной крышкой, через которую пробиваются солнечные лучи и подогревают воду. Этот вариант наиболее экономичен, прост в эксплуатации и в обслуживании, но его эффективность в зимнее время практически равна нулю.

Плоские

Ппредставляет собой большую металлическую пластину – абсорбер, который находится внутри алюминиевого корпуса со стеклянной крышкой. Плоский солнечный коллектор своими руками будет более эффективен при использовании именно крышки из стекла. Поглощает солнечную энергию через градостойкое стекло, которое хорошо пропускает свет и практически его не отражает.

Внутри ящика присутствует термоизоляция, что позволяет значительно снизить теплопотери. Сама пластина имеет низкий КПД, поэтому она покрыта аморфным полупроводником, который значительно увеличивает показатель аккумуляции тепловой энергии.

При изготовлении солнечного коллектора для бассейна своими руками, часто отдают предпочтение именно плоскому интегрированному устройству. Впрочем, он не хуже справляется и с другими задачами, такими как: подогрев воды для домашних нужд и отопление помещения. Плоский – самый широко используемый вариант. Абсорбер для солнечного коллектора своими руками предпочтительно делать из меди.

Жидкостные

Из названия понятно, что главным теплоносителем в них выступает именно жидкость. Водяной солнечный коллектор своими руками делается по следующей схеме. Через поглощающую солнечную энергию металлическую пластину, тепло передаётся по прикрепленным к ней трубам в бак с водой или незамерзающей жидкостью или прямо к потребителю.

К пластине подходят две трубы. Через одну из них подаётся холодная вода из бака, а через вторую в бак поступает уже подогретая жидкость. У труб обязательно должны присутствовать отверстия входа и выхода. Такую схему подогрева называют замкнутой.

Когда же подогретая вода напрямую подаётся для удовлетворения нужд пользователя – такую систему называют разомкнутой.

Неостекленные чаще применяются для нагрева воды в бассейне, поэтому сборка таких тепловых солнечных коллекторов своими руками не требует закупки дорогих материалов – сгодится резина и пластмасса. У остекленных КПД выше, поэтому они способны отапливать дом и обеспечивать потребителя горячей водой.

Воздушные

Воздушные устройства экономичнее вышеперечисленных аналогов, использующих воду в качестве теплоносителя. Воздух не замерзает, не подтекает и не кипит как вода. Если в такой системе происходит утечка, она не приносит столько проблем, однако определить где она произошла довольно сложно.

Самостоятельное изготовление не обходится потребителю дорого. Солнцеприемная панель, которая накрывается стеклом, нагревает воздух, который находится между ней и теплоизоляционной пластиной. Грубо говоря, это плоский коллектор, имеющий внутри пространство для воздуха. Внутрь поступает холодный воздух и под действием солнечной энергии подаётся потребителю тёплый.

Вентилятор, который крепится в воздуховод или непосредственно на пластину, улучшает циркуляцию и улучшает воздухообмен в устройстве. Для работы вентилятора требуется использование электричества, что не очень-то экономно.

Такие варианты долговечны и надёжны и обслуживать их проще, чем устройства, которые используют жидкость в качестве теплоносителя. Для поддержания нужной температуры воздуха в погребе или для отопления теплицы солнечным коллектором подойдёт как раз такой вариант.

Как это работает

Коллектор собирает энергию с помощью светонакопителя или, другим словами, солнцеприемной панели, которая пропускает свет к аккумулирующей металлической пластине, где солнечная энергия преобразуется в тепловую. Пластина передает тепло теплоносителю, которым может быть как жидкость, так и воздух. Вода отправляется по трубам к потребителю. С помощью такого коллектора можно отопить жилище, нагреть воду для различных домашних целей или бассейна.

Воздушные коллекторы используются, в основном для отопления помещения или подогрева воздуха внутри него. Экономия при использовании таких устройств очевидна. Во-первых, не нужно использовать какое-либо топливо, а во-вторых, снижается потребление электроэнергии.

Для того чтобы получить максимальный эффект от использования коллектора и бесплатно подогревать воду на протяжении семи месяцев в году, он должен иметь большую поверхность и дополнительные теплообменные устройства.

Коллектор Станилова

Инженер Станислав Станилов представил миру самую универсальную конструкцию солнечного коллектора. Основной идеей использования разработанного им устройства является получение тепловой энергии за счет создания парникового эффекта внутри коллектора.

Конструкция коллектора

Конструкция этого коллектора очень проста. По сути, это солнечный коллектор из стальных труб, сваренных в радиатор, который помещён в деревянный контейнер, защищённый теплоизоляцией. В качестве теплоизоляционного материала могут выступать минеральная вата, пенопласт, понополистирол.

На дно коробки кладется оцинкованный металлический лист, на который монтируется радиатор. И лист, и радиатор окрашиваются в чёрный, а сама коробка покрывается белой краской. Разумеется, контейнер накрывается стеклянной крышкой, которая хорошо герметизируется.

Материалы и детали для изготовления

Для сооружения такого самодельного солнечного коллектора для отопления дома понадобится:

• стекло, которые будет служить в качестве крышки. Размер его будет зависеть от габаритов короба. Для хорошей эффективности лучше подбирать стекло размером 1700 мм на 700 мм;
• рама под стекло – её можно сварить самостоятельно из уголков или сколотить из деревянных планок;
• доска для короба. Тут можно использовать любые доски, даже с разборки старой мебели или дощатого пола;
• прокатный уголок;
• соединительная муфта;
• трубы для сборки радиатора;
• хомуты для крепления радиатора;
• лист оцинкованного железа;
• приёмная и выпускная труба радиатора;
• бак объемом 200−300 литров;
• аквакамера;
• теплоизоляция (листы пенопласта, пенополистирола, мин. вата, эковата).

Этапы работ

Этапы изготовления коллектора Станилова своими руками:

1. Из досок сколачивается контейнер, дно которого укрепляется брусьями.
2. На дно укладывается теплоизолятор. Основание должно быть особенно тщательно утеплено, чтобы избежать утечки тепла у теплообменника.
3. После на дно короба устраивают оцинкованную пластину и устанавливают радиатор, который сваривается из труб, и закрепляют его стальными хомутами.
4. Радиатор и лист под ним окрашиваются в черный цвет, а короб – в белый или серебристый.
5. Бак с водой должен быть установлен под коллектором в теплом помещении. Между ёмкостью для воды и коллектором нужно устроить теплоизоляцию, чтобы трубы находились в тепле. Бак можно поместить в большую бочку, в которую можно засыпать керамзит, песок, опилки и т.д. и таким образом утеплить.
6. Над баком нужно установить аквакамеру для того чтобы в сети создавалось давление.
7. Монтаж солнечного коллектора своими руками нужно осуществлять на южной стороне кровли.
8. После того как все элементы системы готовы и установлены, нужно соединить их в сеть полудюймовыми трубами, которые должны быть хорошо утеплены, дабы уменьшить теплопотери.
9. Неплохо будет соорудить и контроллер для солнечного коллектора своими руками, так как заводские устройства эксплуатируются недолго.

Расчет размеров

Расчёт размеров для того чтобы изготовить солнечный коллектор для отопления своими руками, прежде всего, направлен на определение нагрузки системы теплоснабжения, покрытие которой берет на себя это устройство. Само собой, что подразумевается использование нескольких источников энергии в комплексе, а не только энергии солнца. В этом деле важно расположить систему таким образом, чтобы она взаимодействовала с другими – тогда это даст максимальный эффект.

Для определения площади коллектора нужно знать, для каких целей он будет использоваться: отопление, подогрев воды или и того, и другого. Проанализировав данные водомера, потребностей в обогреве и данные инсоляции местности, в которой планируется установка, можно высчитать площадь коллектора. К тому же, надо учесть потребности в горячей воде всех потребителей, которые планируется подключить к сети: стиральной машины, посудомоечной машины и т.д.

Селективное покрытие

Селективное покрытие выполняет едва ли не самую основную функцию в работе коллектора. Пластина или радиатор с нанесённым покрытием притягивают в разы больше солнечной энергии, превращая её в тепло. Можно приобрести специальный химикат в качестве селективного покрытия, а можно просто окрасить теплонакопитель в чёрный цвет.

Чтобы сделать селективное покрытие для солнечных коллекторов своими руками, можно применить:

• специальный готовый химикат;
• оксиды разных металлов;
• тонкий теплоизоляционный материал;
• чёрный хром;
• селективную краску для коллектора;
• чёрную краску или пленку.

Коллекторы из подручных материалов

Собрать солнечный коллектор для отопления дома своими руками и дешевле и интереснее, ведь изготовить его можно из различных подручных материалов.

Из металлических труб

Этот вариант сборки походит на коллектор Станилова. При сборке солнечного коллектора из медных труб своими руками, из труб варится радиатор и помешается в деревянный короб, проложенный изнутри теплоизоляцией.

Наиболее эффективными будут медные трубы, алюминиевые тоже можно использовать, но их тяжело варить, а вот стальные – наиболее удачный вариант.

Такой самодельный коллектор не должен быть чересчур большим, чтобы его было легко собрать и монтировать. Диаметр труб на солнечные коллектора для сварки радиатора должен быть меньше, чем у труб для ввода и вывода теплоносителя.

Из пластиковых и металлопластиковых труб

Как сделать солнечный коллектор своими руками, имея в домашнем арсенале пластиковые трубы? Они менее эффективны в качестве теплонакопителя, однако в разы дешевле меди и не коррозируют как сталь.

Трубы выкладываются в короб по спирали и закрепляются хомутами. Их можно покрыть черной или селективной краской для большей эффективности.

С укладкой труб можно экспериментировать. Так как трубы плохо гнутся, их можно укладывать не только по спирали, а и зигзагом. Среди преимуществ, пластиковые трубы легко и быстро поддаются пайке.

Из шланга

Чтобы сделать солнечный коллектор для душа своими руками понадобится резиновый шланг. Вода в нем нагревается очень быстро, поэтому его тоже можно использовать в качестве теплообменника. Это самый экономичный вариант при изготовлении коллектора своими руками. Шланг или полиэтиленовая труба укладывается в короб и прикрепляется хомутами.

Так как шланг скручен по спирали, в нем не будет происходить естественная циркуляция воды. Чтобы использовать в данной системе ёмкость для накопления воды, необходимо оснастить её циркуляционным насосом. Если это дачный участок и горячей воды уходит немного, то того её количества, которое буде поступать в трубу, может оказаться достаточно.

Из банок

Теплоносителем солнечного коллектора из алюминиевых банок выступает воздух. Банки соединяются между собой, образуя трубу. Чтобы сделать солнечный коллектор из пивных банок нужно обрезать днище и верх каждой банки, состыковать их между собой и склеить герметиком. Готовые трубы помещаются в деревянный короб и накрываются стеклом.

В основном, воздушный солнечный коллектор из пивных банок используют для устранения сырости в подвале или для обогрева теплицы. В качестве теплонакопителя можно использовать не только пивные банки, а и пластиковые бутылки.

Из холодильника

Солнечные водогрейные панели своими руками можно соорудить из непригодного холодильника или радиатора старого авто. Конденсатор, извлеченный из холодильника, надо хорошо промыть. Горячую воду, полученную таким способом, лучше использовать только для технических целей.

На дно короба расстилается фольга и резиновый коврик, потом на них укладывается конденсатор и закрепляется. Для этого можно применить ремни, хомуты, либо то крепление, которым он был прикреплен в холодильнике. Для создания давления в системе не помешает установить над баком насос или аквакамеру.

Видео                                                                                         

Вы узнаете, как сделать солнечный коллектор своими руками, из следующего видео.

Солнечный коллектор для отопления дома: виды, схемы, монтаж

Солнечный свет является одним из самых мощных и легкодоступных источников энергии на нашей планете. С древних времен человечество, обожествляя дневное светило, пыталось использовать его энергию в своих практичных целях. В условиях современного развития энергосберегающих технологий солнечную энергию намного чаще, чем ранее, стали использовать в качестве источника теплоснабжения зданий и сооружений.

Применение солнечных коллекторов

Устройство, преобразующее энергию солнечного света в тепловую энергию, называют солнечным коллекторам. Солнечный коллектор может применяться как в отопительной системе здания, так и в системе горячего водоснабжения. Согласно расчетным данным, применение данных устройств в системах теплофикации зданий и сооружений дает в среднем от 30% до 60% экономии энергоносителей (газ, электричество) ежегодно, а значит, удешевляет эксплуатацию здания. Расчетная самоокупаемость систем, использующих солнечную энергию, составляет в среднем от двух до пяти лет, в зависимости от цен на энергоносители.

Солнечный коллектор для отопления дома включается в систему теплоснабжения, являясь, по сути, подогревающим теплоноситель элементом, в то время как основные источники теплофикации (газовые или электрические котлы) круглосуточно поддерживают температуру подогретого солнечным коллектором теплоносителя на уровне, необходимом по технологическим или санитарным условиям.
КПД систем альтернативного теплоснабжения выше в регионах с высокой солнечной активностью и в светлое время суток. Карта суммарной годовой солнечной радиации приведена на рисунке ниже.

Виды и различия солнечных коллекторов

На сегодняшний день распространение среди промышленно изготавливаемых солнечных коллекторов получили два вида систем:

• плоские солнечные панели;
• вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы.

Плоская солнечная панель

Является распространенным типом солнечного коллектора, используемого в современных системах гелиоэнергетики. Широкое распространение данный тип получил вследствие относительной дешевизны и простоты, как устройства, так и эксплуатации. Недостатком плоских солнечных коллекторов является значительное (до двух раз) понижение КПД в условиях отрицательных температур наружного воздуха.

Конструкция плоского солнечного коллектора.

Конструктивно представляет собой панель с площадью поглощающей поверхности 2-2,5 м2, выполненную из алюминиевых или стальных сплавов. Лицевая часть выполнена в виде листа специального гелиостекла, что обеспечивает максимальное поглощение энергии солнечного света и минимальные потери энергии с отраженными и рассеянными лучами. Непосредственно под гелиостеклом расположен поглотитель, выполняемый в виде плоской трубки из медных или алюминиевых сплавов, имеющих высокий коэффициент теплопередачи.

Трубка, как правило, имеет радиальное оребрение, что значительно повышает коэффициент теплопередачи поглотителя. На поглотитель наносится покрытие с высоким коэффициентом поглощения в спектрах теплового излучения, что повышает общий КПД коллектора. Под поглотителем располагается слой тепловой изоляции, уменьшающий тепловые потери системы в окружающую среду. Необходимая тепловая мощность солнечного коллектора достигается включением нескольких панелей в единую солнечную батарею или коллектор.

Вакуумный (вакууммированный) трубчатый коллектор

Дорогостоящий вид солнечного коллектора вследствие сложного изготовления и ряда преимуществ перед плоскими солнечными панелями. Конструктивно представляет собой ряд парных стеклянных труб, спаянных между собой, из пространства между которыми откачан воздух. Вакуум в пространстве между трубками является прекрасным тепловым изолятором и предотвращает тепловые потери в окружающую среду от теплоносителя. В меньшую трубу вводится медная, алюминиевая или стеклянная трубка поглотителя. Трубы верхней частью вводятся в распределитель, в котором циркулирует теплоноситель. Вакуумные (вакуумированные) трубчатые коллекторы по типу распределителя подразделяются на два типа: с плоской тепловой трубой и прямоточные.

Коллекторы с плоской трубой

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с плоской тепловой трубой — конструкция.

Представляют собой рекуперативный теплообменник, расположенный в распределителе. В этом случае теплопередача от нагретого теплоносителя вакуумной трубы к теплоносителю циркуляционного контура теплоснабжения здания происходит через стенку и теплоносители этих контуров не смешиваются. Преимущества перед прямоточными коллекторами состоят в сохранении высоких показателей работы при температуре окружающей среды до -45оС, возможности замены отдельной вакуумной трубки, вышедшей из строя, без разбора коллектора и прекращения его работы, а также в возможности регулирования угла установки каждой вакуумной трубки в пределах одного коллектора.

Прямоточные коллекторы

Прямоточный вакуумный трубчатый солнечный коллектор — конструкция.

Объединяют циркуляционный и обогревающийся контур. В распределителе проходят подающий и циркуляционный трубопроводы, к которым непосредственно присоединяются вакуумные трубки. Теплоноситель подается в распределитель по подающему трубопроводу, из которого попадает в вакуумную трубку, где проходит обогрев. Нагретый теплоноситель возвращается в обратный трубопровод и уходит непосредственно на нужды теплоснабжения. Преимущества прямоточных коллекторов перед вакуумными состоят в отсутствии промежуточной стенки между теплоносителями, что снижает тепловые потери и в возможности устанавливать коллектор на любых поверхностях под любыми углами, поскольку циркуляция теплоносителя в пределах всего коллектора будет осуществляться насосом.

Принципиальные схемы и монтаж гелиосистем

Гелиосистемы могут использоваться в качестве самостоятельного источника теплоснабжения дома в регионах с высокой солнечной активностью. В регионах с более умеренным климатом необходимо предусматривать дублирующие теплогенерирующие устройства. Кроме того, солнечная энергия может использоваться на нужды горячего водоснабжения, отопления и в качестве совмещенной схемы промежуточного догрева теплоносителей. Исходя из этого, в статье представлены несколько видов принципиальных монтажных схем.

Схема с промежуточным догревом для горячего водоснабжения

В этой схеме, как и во всех последующих, имеется контур первичного нагрева холодной воды в баке-аккумуляторе (бак-накопитель 6) от солнечного коллектора 1. Рекуперативный теплообменник 8 закрытой системы первичного нагрева расположен в нижней части бака-аккумулятора, где температура нагреваемой воды наименьшая. По отношению к нагреваемой воде система работает по типу «противоток», как наиболее экономичному. В верхней части бака вода догревается до температуры, необходимой по санитарным нормам, с помощью электрического ТЭНа 7. Управление системой в целом производится через контроллер 5, на который сведены данные от датчиков температуры Т1 и Т2, позволяющие через рабочую станцию 3 в автоматическом режиме регулировать проток теплоносителя через солнечный коллектор и напряжение, а, соответственно, и температуру на электронагревателе.

Следует отметить, что вместо электронагревателя можно использовать любой другой теплогенератор (газовый, жидкотопливный или твердотопливный). Но при этом необходимо обратить внимание на максимальную синхронизацию работы гелиосистемы и теплогенератора. Бак сброса избыточного давления 4 позволяет без участия человека и разгерметизации системы компенсировать тепловое расширение теплоносителя, а автоматический воздухоодводчик 2 автоматически удаляет из первичного контура пузырьки газа.

Такие устройства, как автоматический воздухоотводчик, рабочая станция, бак сброса излишнего давления, котроллер с датчиками температуры и теплообменник являются наиболее традиционным комплектом рабочего оборудования гелиосистем.

Закрытая схема отопления с солнечным коллектором

В такой схеме гелиосистема через бак накопитель обогревает теплоноситель в обратном коллекторе отопительной системы перед подачей теплоносителя в отопительный котел. Нужно отметить, что такие схемы в средних широтах применяются достаточно редко ввиду того, что температура в обратном трубопроводе во время отопительного сезона зачастую бывает выше той, которую способен выдавать солнечный коллектор в зимнее время. Как следствие, такая схема имеет крайне низкий КПД.

Совмещенная схема теплоснабжения

В данной схеме нагрев теплоносителя как для отопления, так и для горячего водоснабжения, осуществляется в пределах одного бака-накопителя. Фактически данная схема состоит из трех контуров:

1. Контур гелиосистемы. Представляет собой рекуперативный теплообменник, на который подается нагретый теплоноситель от солнечного коллектора. Располагается в нижней части бака-накопителя.
2. Контур отопительной системы. Это закрытая, без потерь теплоносителя, система, в которую в качестве дополнительного источника теплоснабжения, введен теплообменник гелиосистемы. Отопительный котел подключается к системе отопления через бак накопитель и догревает теплоноситель до необходимой по санитарным нормам температуры.
3. Контур горячего водоснабжения. Представляет собой открытую систему с накопительным бойлером, расположенным в верхней части бака-накопителя. Обогрев воды производится от нагретого отопительным котлом и гелиосистемой теплоносителя через стенку бойлера.

Монтаж гелиосистем может производиться на крышах,

 

стенах зданий

 

или на уровне земли.

 

При монтаже на существующих строительных конструкциях необходимо уделять особое внимание нагрузкам на стены и перекрытия, которые увеличатся после монтажа и заполнения гелиосистемы. При необходимости чердачные перекрытия усиливаются дополнительными конструкциями, под расположенные на стене солнечные коллекторы подводят дополнительные опоры. Сопутствующее оборудование гелиосистем располагают, как правило, в помещении, где установлен отопительный котел.

Монтаж непосредственно коллектора необходимо производить так, чтобы он максимально облучался солнечным светом в течение дня в любое время года. Коллектор монтируется в местах, на которые не падает тень от окружающих предметов, ориентируясь по линии «запад-восток». Угол наклона коллектора к горизонтали составляет, как правило, 50-60 градусов.

Рекомендуемый угол наклона солнечного коллектора для монтажа.

Более точное значение угла наклона рассчитывают исходя из данных о наибольшей и наименьшей высоте Солнца над горизонтом в течение года в конкретной местности. Установка производится с расчетом, что угол падения солнечных лучей на коллектор будет максимально приближен к 90 градусам.

Теплоносители для гелиосистем

Основным теплоносителем для систем теплоснабжения является вода. Однако ее применение в гелиосистемах ограничено температурой кристаллизации, составляющей 0оС, а значит применение воды в роли теплоносителя ограничивается климатическими зонами, где не бывает отрицательных температур. Кроме того, содержащиеся в воде соли засоряют поверхности нагрева накипью, а коррозионный агент – кислород – повреждает металлические части систем теплоснабжения и способствует разложению теплоносителя на составляющие элементы. Поэтому для гелиосистем был разработан вид теплоносителя, лишенный вышеперечисленных недостатков.

Основой такого теплоносителя является пропиленгликоль, смешанный с водой, прошедшей водоподготовку в виде деминерализации.

Кроме того, для уменьшения коррозирующего и разлагающего воздействия кислорода, в теплоноситель добавляют антиокислительные присадки, образование пузырьков газа в жидкости уменьшается добавлением пеногасителей, а стабилизаторы, добавленные в теплоноситель, помогают сохранять раствор химически однородным. Как правило, теплоносители для гелиосистем продаются уже в готовом виде. Концентрация пропиленгликогеля в них составляет от 40% и выше, что соответствует температуре кристаллизации от -30оС и ниже. Показатель кислотно-щелочного баланса (рН) для готового теплоносителя поддерживается в щелочной зоне (≥ 7,0) для уменьшения коррозирующего действия.

При эксплуатации теплоносителей гелиосистем не следует смешивать теплоносители от разных производителей, так как разные как по количественным, так и по качественным свойствам составы могут вступить в химическую реакцию, приведя гелиосистему в негодность.

Солнечная энергетика в условиях современного энергетического и экономического кризиса является одним из перспективнейших направлений технологий, направленных на сохранение невосполнимых ресурсов нашей планеты.

виды, устройство, принцип работы, расчет солнечных батарей, панелей.

Солнечное излучение это один из самых доступных и распространенных альтернативных источников тепла. А солнечные коллектора в свою очередь — самый простой способ эту энергию преобразовать. С каждым годом все больше людей рассматривают коллектора в качестве дополнительного источника энергии для дома.

Но что же представляют собой коллектора, чем отличаются между собой и действительно ли они так эффективны? Читайте далее в статье.

Что такое солнечный коллектор и зачем он нужен

Ежедневно на землю падает огромное количество солнечного излучения большая часть которого не используется. Задача коллектора — «впитать» в себя определенную долю этого излучения и преобразовать его в пригодную для человеческих потребностей энергию.

При этом важно отличать:  солнечное излучение может быть преобразовано в 2 вида энергии – тепловую и электрическую.

1. Солнечные коллекторы применяются для получения тепла и нагрева воды. Они нагревают воду которая используется для ГВС и отопления здания.
2. Солнечные батареи (они же фотоэлектрические модули) применяются для выработки электроэнергии. Они имеют совершенно другой принцип действия.

Существует также комбинированная технология. Панели, которые одновременно вырабатывают электрическую и тепловую энергию.

Преимущества солнечных коллекторов для отопления дома

Экономия газа

Летом солнечные коллектора способны полностью закрыть потребность здания в горячей воде. В межсезонье – весной и осенью, коллектора снижают нагрузку на газовый котел, что в конечном итоге сокращает потребление газа. В зимнее время коллектора работают с очень низкой эффективностью.

Энергонезависимость

Используя солнечный коллектор для отопления вы снижаете собственную зависимость от газа. Коллектор является дополнительным источником тепла. Как минимум в летнее время вы сможете бесплатно получать горячую воду не используя для этого газ. Аналогичный результат вы можете получить при отоплении тепловым насосом.

Доступность

Для установки солнечного коллектора не требуется разрешение. Все что нужно – сантехник с прямыми руками и компетентный продавец, знающий все особенности и тонкости монтажа.

Долгий срок службы

Срок службы коллектора – более 15 лет. А значит, вы очень долго сможете пользоваться бесплатным солнечным теплом. 

Их недостатки

Стоимость

Цены на солнечные коллекторы для нагрева воды плавают от 500$ до 1000€ за штуку. А целая система «под ключ» состоящая из двух коллекторов будет стоить от 2500$. Немалые начальные вложения, со сроком окупаемости 7-10 лет.

Непостоянство

Солнце нельзя включать и выключать по собственному желанию. Поэтому коллектора нельзя рассматривать как единственный источник тепла.

Нужен бак-накопитель

Для работы солнечных коллекторов требуется бак-накопитель. Если в вашей отопительной системе он не предусмотрен, то это повлечет дополнительные затраты на покупку коллекторов.

Эффективность солнечных коллекторов для нагрева воды

Эффективность коллектора зависит от региона. Чем южнее регион, тем активнее солнце и выше эффективность работы коллектора.

На территории Украины солнечные коллектора имеют большой потенциал использования. В среднем на 1м² земли за год падает от 1000 до 1350кВт-ч солнечной энергии. Это эквивалентно 120-140м³ газа.

Произведем простой расчет. Возьмем обычный коллектор, рабочая площадь которого – 2,3м². За год его выработка тепловой энергии в газовом эквиваленте составит 276-322м³. При тарифе на газ 1,8грн/м³ получаем: за год один коллектор экономит 496-579грн.

Не очень много, учитывая начальную стоимость коллектора. При таких цифрах его окупаемость будет очень большой. Конечно цифры очень усредненные и для каждого региона нужно делать свой расчет.

Виды солнечных коллекторов для нагрева воды

Существует множество видов солнечных коллекторов, которые отличаются назначением, внешним видом, принципом работы и так далее.  Основные отличия можно классифицировать следующим образом:

Конструкция и внешний вид:

• Плоские.
• Трубчатые вакуумные.

Назначение:

• Для поддержки системы отопления и ГВС (солнечными коллекторами в принципе сложно обеспечить полноценное отопление дома, они работают только в поддержку системе отопления).
• Для нагрева воды в бассейне (отдельный вид панелей, изготавливают из пластика).

Принцип работы

• Самотечные — идеальный вариант для дачи или сезонного использования. Это автономная система, которая не требует подключения к электросети.
• С принудительной циркуляцией. Этот вид солнечных коллекторов подключается к общей системе отопления и работает под давлением насоса.

Сезонность

• Круглогодичные (летом — полноценное обеспечение горячей водой, зимой — поддержка отопления).
• Сезонные – используются только летом и в межсезонье. Обычно внутри таких коллекторов течет вода, которая на холоде замерзает. Поэтому на зиму такие системы консервируются.

Заключение

1. Солнечный коллектор для отопления это один из самых распространенных и доступных альтернативных источников энергии для частного дома.
2. Коллектора в первую очередь следует рассматривать как инвестицию в энергонезависимость. Их срок окупаемости очень велик – 7-10 и более лет. Поэтому ставить коллектора только ради экономии газа нецелесообразно. Возможно, что с этой задачей лучше справятся и другие альтернативные газу источники тепла — камин с водяным контуром или тепловой насос. Все зависит от ситуации.
3. Но для каждого правила есть исключения. Коллектор тоже может быстро окупиться и приносить ощутимую экономию газа. Об этом мы подробно расскажем в одной из будущих статей.
4. Наиболее оправдано использовать коллектора в южных регионах, где высокая солнечная активность. Самую высокую эффективность коллектора показывают летом и в межсезонье. Зимой их вклад в систему отопления хоть и есть, но невелик.
5. Если вы рассматриваете коллектора ради экономии газа и денег, то вероятно это будет одно из самых дорогих и наименее эффективных решений. В первую очередь лучше всего обратить внимание на простые и недорогие мероприятия. К счастью, таких мероприятий множество.

Рекомендуемые статьи

1. Скрытые утечки тепла в частном доме о которых вы не догадываетесь
2. Зеленый тариф в Украине. Как зарабатывать на продаже электроэнергии государству? 
3. Принцип действия теплового насоса

Системы солнечного электроснабжения. Солнечное электричество. Электричество от солнца. Солнечный коллектор цена. Солнечная панель.

Каждый год наша компания помогает тысячам домовладельцев в установке солнечных энергетических систем, для того, чтобы снизить расходы на электроэнергию. Этот важный переход к солнечной энергии доступен только для опытных профессионалов, которые будут с вами от начала и до конца во время установки панелей солнечных батарей. Вы будете руководствоваться на всех этапах вашего проекта, включая бесплатную консультацию, проектирование, приобретение, монтаж, мониторинг и обслуживание. Экономьте время с помощью опытных проектировщиков и монтажников. Если у вас свой дом и Вы чувствуете, что платите слишком много за электричество, то солнечная энергия съэкономить деньги за электричество и сделает Ваш дом полностью или частично автономным. Один из самых распространенных способов использования солнечной энергии является использование его в качестве источника питания. С начала 1970-х годов, многие люди установке солнечных коллекторов на их крышах и используя приведенную питания, которые собираются, чтобы осветить их электрических приборов. В настоящее время, с развитием технологий, многие люди начали устанавливать солнечные батареи в своих домах и улавливания солнечной энергии с помощью этих панелей, чтобы обеспечить энергию для всего дома и в очень редких случаях, люди собираются по мере подачи питания к грид-системы или электрических компаний в ведении правительства. В самом деле, люди стали с помощью солнечной энергии, которая непосредственно обращается от солнечных батарей в течение дня и использовать накопленную энергию в батареи на ночь.

системы солнечного электроснабжения, солнечное электричество, электричество от солнца, солнечный коллектор цена, солнечная панель, солнечные системы электроснабжения, электричество от солнечных батарей, электричество от солнца своими руками, солнечный коллектор отзывы, солнечная панель, системы солнечного электроснабжения, система солнечного электроснабжения дома, солнечный коллектор для электричества, солнечное электричество для дома, солнечное электричество 6 в 1, солнечный коллектор, солнечный коллектор для дома цена, солнечный коллектор зимой, системы солнечного электроснабжения, солнечная система электроснабжения цена, электричество на даче солнечные батареи, солнечные коллекторы для дома, солнечный коллектор купить, системы солнечных коллекторов.

Солнечные тепловые коллекторы — Управление энергетической информации США (EIA)

Нагревание солнечной энергией

Люди используют солнечную тепловую энергию для многих целей, включая нагрев воды, воздуха и внутренних помещений зданий и выработку электроэнергии. Существует два основных типа систем солнечного отопления: пассивных систем и активных систем .

Пассивное солнечное отопление помещений происходит, когда солнце светит через окна здания и нагревает интерьер.Конструкции зданий, которые оптимизируют пассивное солнечное отопление (в северном полушарии), обычно имеют окна на южную сторону, которые позволяют солнцу светить на солнечные теплопоглощающие стены или полы в здании зимой. Солнечная энергия поглощается строительными материалами и нагревает интерьер зданий естественной радиацией и конвекцией. Навесы или шторы на окнах блокируют попадание солнца в окна летом, чтобы сохранить прохладу в здании.

Активные солнечные системы отопления имеют коллекторы для нагрева жидкости (воздуха или жидкости) и вентиляторы или насосы для перемещения жидкости через коллекторы, где она нагревается, во внутреннюю часть здания или в систему аккумулирования тепла, где тепло отпускается и возвращается к коллектору для разогрева.Активные солнечные водонагревательные системы обычно имеют резервуар для хранения солнечной нагретой воды.

Солнечные коллекторы не концентрируются или концентрируются

Неконцентрирующие коллекторы — Площадь коллектора (область, которая перехватывает солнечное излучение) такая же, как площадь абсорбера (область, поглощающая солнечную энергию / излучение). Солнечные энергетические системы для нагрева воды или воздуха обычно имеют неконцентрируемые коллекторы. Плоские коллекторы являются наиболее распространенным типом неконцентрирующих коллекторов для отопления воды и помещений в зданиях и используются, когда температура ниже 200 ° F достаточна.

• Плоская металлическая пластина, которая перехватывает и поглощает солнечную энергию
• Прозрачная крышка, которая позволяет солнечной энергии проходить через крышку и уменьшает потери тепла от поглотителя
• Слой изоляции на задней части абсорбера для уменьшения потерь тепла

Солнечные водонагревательные коллекторы

имеют металлические трубки, прикрепленные к поглотителю.Теплообменная жидкость прокачивается через трубки абсорбера для отвода тепла от абсорбера и передачи тепла воде в резервуаре для хранения. Солнечные системы для подогрева воды в бассейне в теплых климатических условиях обычно не имеют крышек или изоляции для поглотителя, и вода в бассейне циркулирует из бассейна через коллекторы и обратно в бассейн.

Солнечные воздушные отопительные системы

используют вентиляторы для перемещения воздуха через плоские коллекторы внутрь зданий.

Концентрационные коллекторы — площадь, перехватывающая солнечное излучение, больше, иногда в сотни раз, больше, чем площадь поглотителя.Коллектор фокусирует или концентрирует солнечную энергию на поглотителе. Коллектор обычно движется в течение дня, так что он поддерживает высокую степень концентрации на абсорбере. Солнечные тепловые электростанции используют концентрирующие солнечные коллекторные системы, поскольку они могут вырабатывать высокотемпературное тепло, необходимое для выработки электроэнергии.

Последнее обновление: 3 декабря 2019

,

Солнечный коллектор — Energy Education

Рисунок 1. Солнечный коллектор. ^[1]

Солнечный коллектор — это устройство, которое собирает и / или концентрирует солнечную радиацию от Солнца. Эти устройства в основном используются для активного солнечного отопления и позволяют нагревать воду для личного пользования. ^[2] Эти коллекторы обычно устанавливаются на крыше и должны быть очень прочными, поскольку они подвержены воздействию различных погодных условий. ^[2]

Использование этих солнечных коллекторов обеспечивает альтернативу традиционному нагреву воды для бытового потребления с использованием водонагревателя, потенциально снижая затраты энергии с течением времени.Как и в домашних условиях, большое количество этих коллекторов может быть объединено в массив и использоваться для выработки электроэнергии на солнечных тепловых электростанциях.

Типы солнечных коллекторов

Существует много различных типов солнечных коллекторов, но все они построены с учетом одной и той же основной предпосылки. В общем, есть некоторый материал, который используется для сбора и фокусировки энергии Солнца и использования ее для нагрева воды. Простейшее из этих устройств использует черный материал, окружающий трубы, по которым течет вода.Черный материал очень хорошо поглощает солнечную радиацию, и, как материал нагревает воду, он окружает. Это очень простой дизайн, но коллекционеры могут быть очень сложными. Абсорбирующие пластины можно использовать, если не требуется повышенное повышение температуры, но обычно устройства, в которых для отражения солнечного света используются отражающие материалы, приводят к еще большему повышению температуры.

Плоские коллекторы

Рисунок 2. Схема плоского солнечного коллектора. ^[3]

Эти коллекторы представляют собой просто металлические коробки, которые имеют своего рода прозрачное остекление в виде крышки поверх абсорбирующей пластины темного цвета.Стороны и дно коллектора обычно покрыты изоляцией, чтобы минимизировать потери тепла на другие части коллектора. Солнечное излучение проходит сквозь прозрачный материал остекления и попадает на пластину поглотителя. ^[4] Эта пластина нагревается, передавая тепло либо воде, либо воздуху, который удерживается между остеклением и пластиной поглотителя. Иногда эти абсорбирующие пластины окрашиваются специальными покрытиями, предназначенными для поглощения и сохранения тепла лучше, чем традиционная черная краска. Эти пластины обычно сделаны из металла, который является хорошим проводником — обычно из меди или алюминия. ^[4]

эвакуированных коллекторов

Рис. 3. Схема вакуумного солнечного коллектора. ^[5]

Этот тип солнечного коллектора использует серию откачанных труб для нагрева воды для использования. ^[2] В этих трубках используется вакуум или вакуумированное пространство для захвата солнечной энергии и минимизации потерь тепла в окружающую среду. У них есть внутренняя металлическая труба, которая действует как пластина поглотителя, которая соединена с тепловой трубой для переноса тепла, собранного от Солнца, к воде.Эта тепловая труба по существу представляет собой трубу, в которой содержимое жидкости находится под очень определенным давлением. ^[6] При этом давлении в «горячем» конце трубы находится кипящая жидкость, а в «холодном» — конденсирующийся пар. Это позволяет тепловой энергии более эффективно перемещаться от одного конца трубы к другому. Как только тепло от Солнца перемещается от горячего конца тепловой трубы к конденсирующему концу, тепловая энергия передается в воду, нагреваемую для использования. ^[2]

Линейный фокус Коллектор

Рисунок 4.Схема линии фокусировки солнечного коллектора. ^[7]

Эти коллекторы, иногда называемые параболическими желобами, используют высокоотражающие материалы для сбора и концентрирования тепловой энергии солнечного излучения. ^[8] Эти коллекторы состоят из отражательных секций параболической формы, соединенных в длинный желоб. ^[2] Труба, которая несет воду, расположена в центре этого желоба, так что солнечный свет, собираемый отражающим материалом, фокусируется на трубе, нагревая содержимое.Это коллекторы очень высокой мощности, и, как правило, они используются для выработки пара для солнечных тепловых электростанций и не используются в жилых помещениях. Эти впадины могут быть чрезвычайно эффективными в генерировании тепла от Солнца, особенно те, которые могут вращаться, отслеживая Солнце в небе, чтобы обеспечить максимальный сбор солнечного света. ^[2]

Точечные коллекторы

Рисунок 5. Солнечный коллектор с точечной фокусировкой. ^[9]

Эти коллекторы представляют собой большие параболические тарелки, состоящие из отражающего материала, который фокусирует энергию Солнца в одной точке.Тепло от этих коллекторов обычно используется для привода двигателей Стирлинга. ^[2] Хотя они очень эффективны при сборе солнечного света, они должны активно отслеживать Солнце по небу, чтобы иметь какую-либо ценность. Эти блюда могут работать в одиночку или быть объединены в массив, чтобы собрать еще больше энергии от Солнца. ^[10]

Коллекторы с точечным фокусом и аналогичные устройства также могут использоваться для концентрирования солнечной энергии для использования с концентрированными фотоэлектрическими элементами. В этом случае вместо производства тепла энергия Солнца преобразуется непосредственно в электричество с помощью высокоэффективных фотоэлектрических элементов, специально предназначенных для использования концентрированной солнечной энергии.

для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Рекомендации

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6} Г. Бойл. Возобновляемая энергия: сила для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: издательство Оксфордского университета, 2004.
3. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.) Застекленный плоский коллектор [Online]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif
4. ↑ ^{4,0 4,1} Flasolar. (10 августа 2015 г.) Плоские солнечные коллекторы [Online]. Доступно: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm
5. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.) Вакуумный коллектор [Online].Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif
6. ↑ RedSun. (10 августа 2015 г.) Вакуумный коллектор [Online]. Доступно: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/
7. ↑> Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.) Линейный фокус Коллектор [Online]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png
8. Department Министерство энергетики США.(10 августа 2015 г.) Линейный фокус Солнечный коллектор [Online]. Доступно: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector
9. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.) Солнечный двигатель Стирлинга [Online]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg
10. ↑ JC Solar Homes. (10 августа 2015 г.) Концентраторы и плоские коллекторы [Online]. Доступно: http: //www.jc-solarhomes.ком / СБОРНИКИ / concentrators_vs_flat_plates.htm

,

Солнечные тепловые электростанции — Управление энергетической информации США (EIA)

Солнечные теплоэнергетические системы используют концентрированную солнечную энергию

Солнечные тепловые электростанции / системы производства электроэнергии собирают и концентрируют солнечный свет для производства высокотемпературного тепла, необходимого для выработки электроэнергии. Все солнечные тепловые энергетические системы имеют коллекторы солнечной энергии с двумя основными компонентами: отражатели и зеркала , которые захватывают и фокусируют солнечный свет на приемнике .В большинстве типов систем теплоноситель нагревается и циркулирует в ресивере и используется для производства пара. Пар преобразуется в механическую энергию в турбине, которая приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Солнечные теплоэнергетические системы имеют системы слежения, которые удерживают солнечный свет на приемнике в течение дня, когда солнце меняет положение на небе. Солнечные тепловые электростанции обычно имеют большое поле или массив коллекторов, которые подают тепло к турбине и генератору.Несколько солнечных тепловых электростанций в Соединенных Штатах имеют две или более солнечных электростанций с отдельными батареями и генераторами.

Солнечные теплоэнергетические системы могут также иметь компонент системы аккумулирования тепловой энергии, который позволяет системе солнечного коллектора нагревать систему аккумулирования энергии в течение дня, а тепло от системы хранения используется для выработки электроэнергии вечером или в облачную погоду. Солнечные тепловые электростанции также могут быть гибридными системами, которые используют другие виды топлива (обычно природный газ) для дополнения солнечной энергии в периоды низкой солнечной радиации.

Виды обогатительных солнечных тепловых электростанций

Линейные обогатительные системы

Линейные концентрирующие системы собирают солнечную энергию с помощью длинных прямоугольных изогнутых (U-образных) зеркал. Зеркала фокусируют солнечный свет на приемники (трубки), которые проходят по длине зеркал. Концентрированный солнечный свет нагревает жидкость, текущую через трубки. Жидкость направляется в теплообменник для кипячения воды в обычном паротурбинном генераторе для выработки электроэнергии.Существуют два основных типа систем линейных концентраторов: системы параболических желобов, где приемные трубки расположены вдоль фокальной линии каждого параболического зеркала, и системы линейных отражателей Френеля, где одна приемная трубка расположена над несколькими зеркалами, чтобы обеспечить большую мобильность зеркал в следя за солнцем.

Электростанция с линейным концентрирующим коллектором имеет большое количество, или поле , коллекторов в параллельных рядах, которые обычно выровнены в направлении север-юг для максимального сбора солнечной энергии.Эта конфигурация позволяет зеркалам отслеживать солнце с востока на запад в течение дня и постоянно концентрировать солнечный свет на приемных трубках.

Параболические желоба

Параболический желоб-коллектор имеет длинный отражатель параболической формы, который фокусирует солнечные лучи на приемной трубе, расположенной в фокусе параболы. Коллектор наклоняется вместе с солнцем, чтобы солнечный свет фокусировался на приемнике, когда солнце движется с востока на запад в течение дня.

Из-за своей параболической формы желоб может фокусировать солнечный свет в 30-100 раз больше его нормальной интенсивности (коэффициента концентрации) на приемной трубе, расположенной вдоль линии фокуса желоба, достигая рабочих температур выше 750 ° F.

Электростанция с параболическим желобом

Источник: Сток-фото (защищено авторским правом)

Системы линейного концентрирования с параболическими желобами используются в самой длительной в мире солнечной теплоэнергетической установке — системе генерирования солнечной энергии (SEGS).Объект с девятью отдельными растениями расположен в пустыне Мохаве в Калифорнии. Первая установка в системе, SEGS I, работала с 1984 по 2015 г., а вторая, SEGS II, работала с 1985 по 2015 г. SEGS III – VII (3–7), каждая с мощностью выработки летом 36 мегаватт (МВт) был введен в эксплуатацию в 1986, 1987 и 1988 годах. SEGS VIII и IX (8 и 9), каждый из которых имел чистую летнюю электрическую мощность 88 МВт, начал работу в 1989 и 1990 годах, соответственно. В совокупности семь действующих в настоящее время электростанций SEGS III – IX имеют общую чистую летнюю электрическую мощность около 356 МВт, что делает их одним из крупнейших солнечных тепловых электростанций в мире.

Электростанция Солана
• : 280 МВт, двухстанционная установка с компонентом накопления энергии в Джила Бенд, Аризона
• Mojave Solar Project: 280 МВт, два завода в Барстоу, Калифорния
• Проект солнечной энергии Genesis: 250 МВт, установка с двумя установками в Блайте, Калифорния
• Nevada Solar One: электростанция мощностью 69 МВт около Боулдер-Сити, штат Невада

Линейные отражатели Френеля

Системы линейных отражателей Френеля (LFR) похожи на системы параболических желобов в том, что зеркала (отражатели) концентрируют солнечный свет на приемнике, расположенном над зеркалами.В этих отражателях используется эффект линзы Френеля, который позволяет концентрировать зеркало с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием. Эти системы способны концентрировать солнечную энергию примерно в 30 раз по сравнению с нормальной интенсивностью. Компактные линейные отражатели Френеля (CLFR), также называемые концентрирующими линейными отражателями Френеля, — это тип технологии LFR, в которой несколько поглотителей расположены вблизи зеркал. Многократные приемники позволяют зеркалам изменять их наклон, чтобы минимизировать, насколько они блокируют доступ соседних отражателей к солнечному свету.Такое позиционирование повышает эффективность системы и снижает требования к материалам и затраты. Демонстрационная солнечная электростанция CLFR была построена недалеко от Бейкерсфилда, штат Калифорния, в 2008 году, но в настоящее время она не работает.

Башни солнечной энергии

В солнечной энергетической башне используется большое поле плоских, следящих за солнцем зеркал, называемых гелиостатами, для отражения и концентрации солнечного света в приемнике на вершине башни. Солнечный свет может быть сконцентрирован до 1500 раз.Некоторые электростанции используют воду в качестве теплоносителя. Передовые конструкции экспериментируют с расплавленной нитратной солью из-за ее превосходной теплоотдачи и способности аккумулировать энергию. Возможность аккумулирования тепловой энергии позволяет системе производить электроэнергию в облачную погоду или ночью.

• Солнечная электростанция «Иванпа»: установка с тремя отдельными коллекторными полями и башнями с суммарной вырабатываемой электрической мощностью летом 399 МВт в сухом озере Иванпа, Калифорния
• Проект Crescent Dunes Solar Energy: 110-мегаваттная установка с одной башней с компонентом накопления энергии в Тонапах, штат Невада

Башня солнечной энергии

Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL)

Солнечная антенна / двигатели

Источник: Сток-фото (защищено авторским правом)

Солнечная антенна / двигатели

Солнечные системы тарелки / двигателя используют зеркальную тарелку, похожую на очень большую спутниковую антенну.Чтобы снизить затраты, зеркальное блюдо обычно состоит из множества небольших плоских зеркал, сформированных в форме блюда. Поверхность в форме тарелки направляет и концентрирует солнечный свет на термоприемник, который поглощает и собирает тепло и передает его генератору двигателя. Самым распространенным типом теплового двигателя, используемого в системах тарелки / двигателя, является двигатель Стирлинга. Эта система использует жидкость, нагретую ресивером, для перемещения поршней и создания механической энергии. Механическая энергия запускает генератор или генератор для производства электроэнергии.

Солнечные системы тарелки / двигателя всегда направлены прямо на солнце и концентрируют солнечную энергию в фокусе тарелки. Коэффициент концентрации солнечной тарелки намного выше, чем у линейных концентрирующих систем, и температура его рабочей жидкости выше 1380 ° F. Энергетическое оборудование, используемое с солнечной тарелкой, может быть установлено в фокусной точке тарелки, что делает его хорошо подходящим для удаленных мест, или энергия может быть собрана из ряда установок и преобразована в электричество в центральной точке.

Армия США разрабатывает систему мощностью 1,5 МВт в депо Tooele Army в Юте с 429 солнечными батареями двигателя Стирлинга.

Последнее обновление: 22 января 2020 г.

,

Информация о солнечной энергии и факты

Справочник

Солнечная энергия, хотя и требует больших затрат для реализации, является чистым возобновляемым источником энергии.

Что такое солнечная энергия?

Справочник

Солнечная энергия, хотя и дорогая в реализации, является чистым, возобновляемым источником энергии.

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия — это технология, используемая для использования солнечной энергии и ее использования.По состоянию на 2011 год эта технология обеспечивала менее одной десятой процента мирового спроса на энергию.

Многие знакомы с так называемыми фотоэлектрическими элементами или солнечными батареями, которые можно найти на космических кораблях, крышах домов и портативных калькуляторах. Элементы изготовлены из полупроводниковых материалов, подобных тем, которые содержатся в компьютерных чипах. Когда солнечный свет попадает на клетки, он выбивает электроны из их атомов. Когда электроны проходят через клетку, они генерируют электричество.

В гораздо большем масштабе солнечно-тепловые электростанции используют различные методы для концентрации солнечной энергии в качестве источника тепла.Затем тепло используется для кипячения воды для приведения в действие паровой турбины, которая вырабатывает электроэнергию почти так же, как угольные и атомные электростанции, поставляя электроэнергию тысячам людей.

Солнце производило энергию в течение миллиардов лет. Каждый час солнце излучает на Землю больше энергии, чем необходимо для удовлетворения глобальных потребностей в энергии в течение всего года.

Фотография Отиса Имбодена

Как использовать солнечную энергию

В одной технике длинные желоба с U-образными зеркалами фокусируют солнечный свет на масляной трубе, проходящей через середину.Горячее масло затем кипятит воду для выработки электроэнергии. Другой метод использует подвижные зеркала, чтобы сфокусировать солнечные лучи на башне коллектора, где сидит приемник. Расплавленная соль, протекающая через ресивер, нагревается для запуска генератора.

,