Своими руками солнечный конвектор


Делаем солнечный коллектор своими руками - Школа по утеплению дома

ГлавнаяОтопление в домеДелаем солнечный коллектор своими руками

29.08.2014

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Постоянное совершенствование гелиосистем, существенное падение цен на них привило к еще большему появлению их в обыденной жизни. Стоимость заводских моделей сегодня соизмерима с затратами, необходимыми на обустройство классической системы отопления. Однако такую технологию может сделать каждый самостоятельно.

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

  • Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
  • Теплообменный контур
  • Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

  • Воздушный
  • Вакуумный

  • Плоский

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

  1. Изготовить короб
  2. Изготовить радиатор или теплообменник
  3. Изготовить аванкамеру и накопитель
  4. Собрать коллектор

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм. Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

  1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
  2. В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
  3. Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
  4. Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
  5. Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
  6. Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
  7. Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л. Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

  1. Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
  2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
  3. Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0.5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
  4. В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

  1. Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
  2. Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
  3. Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
  4. Все готово к повседневной эксплуатации

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

  1. Непосредственно змеевик
  2. Рейки и фольга для каркаса
  3. Бочка или бак для воды
  4. Резиновый коврик
  5. Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
  6. Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

В заключении

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Солнечный коллектор для нагрева воды своими руками: как сделать коллектор для отопления дома

Удорожание традиционных источников энергии побуждает собственников частных домов подыскивать альтернативные варианты обогрева жилья и нагрева воды. Согласитесь, финансовая составляющая вопроса отыграет не последнюю роль при выборе отопительной системы.

Один из наиболее перспективных способов энергообеспечения – преобразование солнечного излучения. Для этого задействуют гелиосистемы. Понимая принцип их устройства и механизм работы, сделать солнечный коллектор для отопления своими руками не составит большого труда.

Мы расскажем вам о конструктивных особенностях гелиосистем, предложим простую схему сборки и опишем материалы, которые можно задействовать. Этапы работ сопровождаются наглядными фотографиями, материал дополнен видео-роликами о создании и вводе в эксплуатацию самодельного коллектора.

Принцип работы и конструкционные особенности

Современные гелиосистемы – один из видов альтернативных источников получения тепла. Они применяются в качестве вспомогательного отопительного оборудования, перерабатывающего солнечное излучение в полезную владельцам дома энергию.

Они способны полностью обеспечить горячее водоснабжение и отопление в холодное время года только в южных регионах. И то, если занимают достаточно большую площадь и установлены на открытых, не затененных деревьями площадках.

Несмотря на большое количество разновидностей, принцип работы у них одинаковый. Любая гелиосистема представляет собой контур с последовательным расположением приборов, и поставляющих тепловую энергию, и передающих ее потребителю.

Основными рабочими элементами являются солнечные батареи на фотоэлементах или солнечные коллекторы.  Технология сборки солнечного генератора на фотопластинах несколько сложнее, чем трубчатого коллектора.

В этой статье мы рассмотрим второй вариант – коллекторную гелиосистему.

Солнечные коллекторы пока служат вспомогательными поставщиками энергии. Полностью переключать отопление дома на гелиосистему опасно из-за невозможности прогнозировать четкое количество солнечных дней

Коллекторы представляют собой систему трубок, соединенных последовательно с выходной и входной магистралью или выложенных в виде змеевика. По трубкам циркулирует техническая вода, воздушный поток или смесь воды с какой-либо незамерзающей жидкостью.

Циркуляцию стимулируют физические явления: испарение, изменение давления и плотности от перехода из одного агрегатного состояния в другое и др.

Принцип действия солнечных коллекторов основан на получении и накапливании солнечной энергии, сообщаемой теплоносителю (+)

Сбор и аккумуляция солнечной энергии производится абсорберами. Это либо сплошная металлическая пластина с зачерненной наружной поверхностью, либо система отдельных пластин, присоединенных к трубкам.

Для изготовления верхней части корпуса, крышки, используются материалы с высокой способностью к пропусканию светового потока. Это может быть оргстекло, подобные полимерные материалы, закаленные виды традиционного стекла.

Для того чтобы исключить потери энергии с тыльной стороны прибора в короб укладывается теплоизоляция

Надо сказать, что полимерные материалы довольно плохо переносят влияние ультрафиолетовых лучей. Все виды пластика имеют достаточно высокий коэффициент теплового расширения, что часто приводит к разгерметизации корпуса. Поэтому использование подобных материалов для изготовления корпуса коллектора стоит ограничить.

Вода в качестве теплоносителя может применяться только в системах, предназначенных для поставки дополнительного тепла в осенне/весенний период. Если планируется круглогодичное использование гелиосистемы перед первым похолоданием техническую воду меняют на смесь ее с антифризом.

В воздушных гелиосистемах в качестве теплоносителя используется воздух. Каналы для его движения можно сделать из обычного профлиста (+)

Если солнечный коллектор устанавливается для обогрева небольшого строения, не имеющего связи с автономным отоплением коттеджа или с централизованными сетями, сооружается простейшая одноконтурная система с нагревательным прибором в начале ее.

В цепочку не включают циркуляционные насосы и нагревательные устройства. Схема предельно проста, но работать она может лишь солнечным летом.

При включении коллектора в двухконтурное техническое сооружение все гораздо сложнее, но и диапазон пригодных для применения дней существенно увеличен. Коллектор обрабатывает только один контур. Преобладающая нагрузка возлагается на основной отопительный агрегат, работающий на электроэнергии или любом виде топлива.

Для изготовления солнечного коллектора можно воспользоваться готовой схемой, можно построить собственную пилотную модель и опробовать ее на практике (+)

Несмотря на прямую зависимость производительности солнечных приборов от количества солнечных дней, они востребованы, и спрос на солнечные устройства стабильно повышается. Популярны они среди народных умельцев, стремящихся направить все виды природной энергии в полезное русло.

Классификация по температурным критериям

Существует достаточно большое количество критериев, по которым классифицируют те или иные конструкции гелиосистем. Однако для приборов которые можно сделать своими руками и использовать для горячего водоснабжения и отопления, наиболее рациональным будет разделение по виду теплоносителя.

Так, системы могут быть жидкостными и воздушными. Первый вид чаще применим.

Кроме этого часто используют классификацию по температуре, до которой могут нагреваться рабочие узлы коллектора:

  1. Низкотемпературные. Варианты, способные нагревать теплоноситель до 50ºС. Применяются для подогрева воды в емкостях для полива, в ванных и душевых в летнее время и для повышения комфортных условий в прохладные весенне-осенние вечера.
  2. Среднетемпературные. Обеспечивают температуру теплоносителя в 80ºС. Их можно использовать для обогрева помещений. Эти варианты наиболее подходят для обустройства частных домов.
  3. Высокотемпературные. Температура теплоносителя в таких установках может доходить до 200-300ºС. Используются в промышленных масштабах, устанавливаются для обогрева производственных цехов, коммерческих зданий и др.

В высокотемпературных гелиосистемах используется довольно сложный процесс передачи тепловой энергии. К тому же они занимают внушительное пространство, чего не может позволить себе большинство наших любителей загородной жизни.

Процесс изготовления их трудоемок, реализация требует специализированного оборудования. Самостоятельно сделать подобный вариант гелиосистемы практически невозможно.

Высокотемпературные солнечные батареи на фотоэлектрических преобразователях в домашних условиях сделать довольно сложно

Собственноручное изготовление коллектора

Изготовление солнечного прибора собственными руками – увлекательный процесс, приносящий массу выгод. Благодаря ему можно рационально применять бесплатное солнечное излучение, решить несколько важных хозяйственных задач. Разберем специфику создания плоского коллектора, поставляющего в отопительную систему нагретую воду.

Поглощающая панель сделана из сотового поликарбоната, покрытого черной краской. Верхний и нижний края панели, т.е. отрытые торцы каналов поликарбонатного листа, вставлены в разрезанные вдоль канализационные трубы К краям труб приклеены уголки, необходимые для подключения трубопровода. В идеале их лучше приварить утюгом – сварочным аппаратом для полимерных труб. Продольные разрезы по трубам залиты клеевым пистолетом Аккумулирующие трубки, выполненные из канализационных труб, оснащаются теплоизоляцией. Перед этим клей по швам и вокруг уголков разравнивается либо паяльником, либо строительным феном Поглощающая панель вместе с приклеенными к ней трубками укладывается на пенопласт или другой жесткий утеплитель. Сверху конструкция перекрыта поликарбонатом, загнутым по краю Для сборки рамы закупается металлический профиль подходящего размера. При расчете ширины учитывается толщина жесткой теплоизоляции В заготовках для сборки рамы, раскроенных из профиля по размеру поглощающей панели, прорезаются отверстия для вывода точек подключения коллектора Сборка деталей рамы производится шурупами, предназначенными для работы с этим профилем Для того чтобы коллектор был направлен под оптимальным углом к солнцу, сооружается стойка из пиломатериалов или металлопроката Шаг 1: Поглощающая панель самодельного солнечного коллектораШаг 2: Способ подключения к аккумулирующей трубкеШаг 3: Теплоизоляция для аккумулирующих трубок коллектораШаг 4: Сборка прибора для использования солнечной энергииШаг 5: Металлический профиль для устройства рамыШаг 6: Отверстия для выхода точек подключения к водопроводуШаг 7: Соединение элементов рамы солнечного коллектораШаг 8: Изготовление стойки для собранного солнечного коллектора

Материалы для самостоятельной сборки

Наиболее простой и доступный материал для самостоятельной сборки корпуса солнечного коллектора – деревянный брусок с доской, фанерой, плитами ОСП или подобными вариантами. В качестве альтернативы можно применить стальной или алюминиевый профиль с аналогичными листами. Металлический корпус обойдется несколько дороже.

Материалы должны соответствовать требованиям, которые предъявляются к конструкциям, используемым на открытом воздухе. Срок эксплуатации солнечного коллектора варьируется от 20 до 30 лет.

А значит, материалы должны обладать определенным набором эксплуатационных характеристик, которые позволят использовать конструкцию в течении всего срока.

Самый недорогой и простой вариант материалов для изготовления корпуса – применение пиломатериалов и стружечных плит

Если корпус выполнять из дерева, то долговечность материала можно обеспечить путем пропитки водно-полимерными эмульсиями и покрытием лакокрасочными материалами.

Основным принципом, которым следует руководствоваться при проектировании и сборке солнечного коллектора, является доступность материалов в отношении цены и возможности приобрести. То есть, их можно либо найти в свободной продаже, либо самостоятельно изготовить из доступных подручных средств.

Нюансы устройства теплоизоляции

Для предотвращения потерь тепловой энергии на дно короба монтируется изоляционный материал. Это может быть пенопласт либо минеральная вата. Современная промышленность выпускает достаточно обширную номенклатуры изоляционных материалов.

Для утепления короба можно использовать фольгированные варианты утеплителей. Таким образом можно обеспечить и теплоизоляцию и отражение солнечных лучей от фольгированной поверхности.

Если в качестве изоляционного материала используется жесткая плита пенопласта или пенополистирола, для укладки змеевика или системы труб можно вырезать канавки. Обычно абсорбер коллектора укладывается на теплоизоляцию сверху и накрепко фиксируется к днищу корпуса способом, зависящим от использованного в изготовлении корпуса материала.

Теплоизоляция служит для уменьшения потерь тепловой энергии через дно корпуса. Прибор в металлическом корпусе изготавливать без теплоизоляции нерационально (+)

Теплоприемник солнечного коллектора

Это абсорбирующий элемент. Он представляет собой систему труб, в которых происходит нагрев теплоносителя, и деталей, выполненных чаще всего из листовой меди. Оптимальным материалов для изготовления теплоприемника считаются медные трубы.

Домашние мастера изобрели более дешевый вариант – спиральный теплообменник из полипропиленовых труб.

Интересное бюджетное решение – абсорбер гелиосистемы из гибкой полимерной трубы. Для соединения с устройствами на входе и выходе применяются подходящие фитингиВыбор подручных средств, из которых можно изготовить теплообменник солнечного коллектора, достаточно широк. Это может быть теплообменник старого холодильника, полиэтиленовые водопроводные трубы, стальные панельные радиаторы и пр.

Важным критерием эффективности выступает теплопроводность материала, из которого изготовлен теплообменник.

Для самостоятельного изготовления оптимальным вариантом является медь. Она обладает теплопроводностью, которая составляет 394 Вт/м². У алюминия этот параметр варьируется от 202 до 236 Вт/м².

Медные трубы считаются наиболее оптимальным вариантом для изготовления теплоприемника по теплотехническим качествам и износоустойчивости

Однако большая разница в параметрах теплопроводности между медными и полипропиленовыми трубами вовсе не означает, что теплообменник с медными трубами будет выдавать в сотни раз большие объемы горячей воды.

При равных условиях производительность теплообменника из медных труб будет на 20% эффективнее, нежели производительность металлопластиковых вариантов. Так что теплообменники, изготовленные из полимерных труб, имеют право на жизнь. К тому же такие варианты обойдутся гораздо дешевле.

Вне зависимости от материала труб, все соединения как сварные, так и резьбовые, должны быть герметичны. Трубы можно располагать как параллельно друг к другу, так и в виде змеевика.

Схема по типу змеевика уменьшает количество соединений – это снижает вероятность протечек и обеспечивает более равномерное движение потока теплоносителя.

Верх короба, в котором находится теплообменник, закрывается стеклом. В качестве альтернативы можно использовать современные материалы, типа акрилового аналога или монолитного поликарбоната. Светопрозрачный материал может быть не гладким, а рифленым или матовым.

В классическом варианте короб с коллектором закрывается закаленным стеклом, оргстеклом, поликарбонатом или подобным материалом. Народные умельцы приноровились вместо стекла использовать полиэтилен

Такая обработка снижает отражающие способности материала. Кроме того, этот материал должен выдерживать значительные механические нагрузки.

В промышленных образцах подобных гелиосистем используется специальное солярное стекло. Такое стекло характеризуется низким содержанием железа, что обеспечивает меньшие потери тепловой энергии.

Накопительный бак или аванкамера

В качестве накопительного бака можно использовать любую емкость с объемом от 20 до 40 литров. Подойдет ряд несколько меньших по объему резервуаров, соединенных трубами в последовательную цепочку. Накопительный бак рекомендовано утеплять, т.к. нагретая на солнце вода в емкости без изоляции будет быстро терять тепловую энергию.

По сути, теплоноситель в отопительной гелиосистеме должен циркулировать без аккумуляции, т.к. полученную от него тепловую энергию нужно расходовать в период получения. Накопительная емкость скорее выполняет функцию распределителя нагретой воды и аванкамеры, поддерживающей стабильность давления в системе.

Накопительная емкость в гелиосистемах работает в качестве распределителя воды и резервуара, поддерживающего давление (+)

Этапы сборки гелиосистемы

После изготовления коллектора и подготовки всех составляющих конструкционных элементов системы можно приступать к непосредственному монтажу.

Один из вариантов устройства змеевика из полипропиленовых труб с фитингами и тройниками поможет быстро собрать солнечный коллектор (+)

Работа начинается с установки аванкамеры, которую, как правило, размещают в самой высокой из возможных точке: на чердаке, отдельно стоящей вышке, эстакаде и т.д.

При монтаже следует учесть, что после заполнения жидким теплоносителем системы, эта часть конструкции будет иметь внушительный вес. Поэтому следует убедиться в надежности перекрытия или усилить его.

После установки емкости приступают к установке коллектора. Этот конструкционный элемент системы располагают на южной стороне. Угол наклона относительно линии горизонта должен составлять от 35 до 45 градусов.

После установки всех элементов их обвязывают трубами, соединяя в единую гидравлическую систему. Герметичность гидравлической системы является важным критерием, от которого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

По схеме сборки гелиосистемы для поставки воды в летний душ можно соорудить конструкцию, чтобы подогревать воду для полива или создавать комфортные условия прохладными вечерами (+)

Для соединения конструктивных элементов в единую гидравлическую систему используются трубы с диаметром дюйм и полдюйма. Меньший диаметр используется для устройства напорной части системы.

Под напорной частью системы понимается ввод воды в аванкамеру и вывод нагретого теплоносителя в систему отопления и горячего водоснабжения. Остальная часть монтируется при помощи труб большего диаметра.

Для предотвращения потерь тепловой энергии трубы следует тщательно изолировать. Для этой цели можно использовать пенопласт, базальтовую вату либо фольгированные варианты современных изоляционных материалов. Накопительная емкость и аванкамера также подлежат процедуре утепления.

Наиболее простым и доступным вариантом теплоизоляции накопительной емкости является сооружение вокруг нее короба из фанеры или досок. Пространство между коробом и емкостью следует заполнить утепляющим материалом. Это может быть шлаковата, смесь соломы с глиной, сухие опилки и пр.

Гелисистема устанавливается так, чтобы солнечные коллекторы были расположены на самой освещенной стороне дома или участка (+)

Испытание перед вводом в эксплуатацию

После монтажа всех элементов системы и утепления части конструкций можно приступать к заполнению системы жидким теплоносителем. Первоначальное наполнение системы следует производить через патрубок, расположенный в нижней части коллектора.

То есть, наполнение осуществляют снизу в верх. Благодаря таким действиям можно избежать вероятного образования воздушных пробок.

Вода или другой жидкий теплоноситель поступает в аванкамеру. Процесс наполнения системы заканчивается тогда, когда из дренажной трубы аванкамеры начинает литься вода.

При помощи поплавкового клапана можно отрегулировать оптимальный уровня жидкости в аванкамере. После наполнения системы теплоносителем он начинает нагреваться в коллекторе.

Процесс повышения температуры происходит даже в пасмурную погоду. Нагретый теплоноситель начинает подниматься в верхнюю часть накопительного бака. Процесс естественной циркуляции происходит до тех пор, пока температура теплоносителя, который поступает в радиатор, не выровняется с температурой носителя, выходящего из коллектора.

При расходе воды в гидравлической системе будет срабатывать поплавковый клапан, находящийся в аванкамере. Таким образом, будет поддерживаться постоянный уровень. При этом холодная вода, поступающая в систему, будет находится в нижней части емкости накопителя. Процесс перемешивания холодной и горячей воды практически не происходит.

В гидравлической системе надо предусмотреть установку запорной арматуры, которая будет препятствовать обратной циркуляции теплоносителя из коллектора в накопитель. Это происходит в том случае когда температура окружающей среды опускается ниже, чем температура теплоносителя.

Такую запорную арматуру, как правило, используют в ночное и вечернее время.

Подводку к местам потребления горячей воды осуществляют при помощи стандартных смесителей. Обычные одинарные краны лучше не использовать. В солнечную погоду температура воды может доходить до 80°С – пользоваться такой водой напрямую неудобно. Таким образом, смесители позволят существенно сэкономить горячую воду.

Производительность такого солнечного водонагревателя можно повысить путем добавления дополнительных секций коллекторов. Конструкция вполне позволяет монтировать от двух до неограниченного количества штук.

Производительность гелиосистемы увеличивается путем установки большего количества солнечных коллекторов

В основе такого солнечного коллектора для отопления и горячего водоснабжения лежит принцип парникового эффекта и так называемый термосифонный эффект. Парниковый эффект используется в конструкции нагревательного элемента.

Солнечные лучи беспрепятственно проходят через прозрачный материал верхней части коллектора и преобразуются в тепловую энергию.

Тепловая энергия оказывается в замкнутом пространстве благодаря герметичности короба секции коллектора. Термосифонный эффект используется в гидравлической системе, когда нагретый теплоноситель поднимается вверх, при этом вытесняя холодный теплоноситель и заставляя его двигаться в зону нагрева.

Благодаря термосифонному эффекту в системе происходит стабильная и непрерывная естественная циркуляция теплоносителя

Производительность солнечного коллектора

Основным критерием, который влияет на производительность гелиосистем, является интенсивность солнечного излучения. Количество падающего на определенную территорию потенциально полезного солнечного излучения называется инсоляцией.

Величина инсоляции в разных точках земного шара варьируется в достаточно широких пределах. Для определения средних показателей этой величины существуют специальные таблицы. Они отображают среднюю величину солнечной инсоляции для того или иного региона.

Данные по солнечной инсоляции в определенном регионе можно получить из специальных карт и таблиц (+)

Кроме величины инсоляции на производительность системы влияет площадь и материал теплообменника. Еще одним фактором, влияющим на производительность системы, является объем накопительного бака. Оптимальная емкость бака рассчитывается, исходя из площади адсорберов коллектора.

В случае с плоским коллектором это общая площадь труб, которые находятся в коробке коллектора. Эта величина, в среднем значении, равняется 75 литрам объема бака, на один м² площади трубок коллектора. Накопительная емкость является своеобразным тепловым аккумулятором.

Цены на заводские приборы

Львиная доля финансовых затрат на сооружение подобной системы приходится на изготовление коллекторов. Это не удивительно, даже в промышленных образцах гелиосистем около 60% стоимости приходится на этот конструкционный элемент. Финансовые затраты будут зависеть от выбора того или иного материала.

Надо отметить, что подобная система не в состоянии отопить помещение, она лишь поможет сэкономить на затратах, помогая подогреть воду в системе отопления. Учитывая довольно большие затраты энергии, которые расходуются на нагрев воды, солнечный коллектор, интегрированный в систему отопления, существенно снижает подобные издержки.

Солнечный коллектор довольно просто интегрируется в систему отопления и горячего водоснабжения (+)

Для ее изготовления используются довольно простые и доступные материалы. К тому же подобная конструкция является полностью энергонезависимой и не нуждается в техническом уходе. Уход за системой сводится к периодическому осмотру и очистке стекла коллектора от загрязнений.

Дополнительная информация по организации солнечного отопления в доме представлена в этой статье.

Выводы и полезное видео по теме

Процесс изготовления элементарного солнечного коллектора:

Как собрать и ввести в эксплуатацию гелиосистему:

Естественно, самостоятельно сделанный солнечный коллектор не сможет конкурировать с промышленными моделями. Используя подручные материалы, довольно сложно добиться высокого КПД, которым обладают промышленные образцы. Но и финансовые затраты будут гораздо меньше по сравнению с приобретением готовых установок.

Тем не менее, самодельная солнечная система отопления существенно повысит уровень комфорта и сократит расходы на энергию, которая вырабатывается традиционными источниками.

Имеете опыт в сооружении солнечного коллектора? Или остались вопросы по изложенному материалу? Пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями. Оставлять комментарии можно в форме, расположенной ниже.

Солнечные конвекторы - Лучшее отопление

Воздушно-солнечный конвектор – это первое в мире устройство экологического и экономичного отопления, предназначенное для полной замены существующих электрических обогревателей.

Конвектор состоит из единого внешнего блока теплового насоса, включающего в себя преобразователь воздушно-солнечной энергии, компрессора с этилен-гликолем в трубках из нержавеющей стали и циркуляционного насоса. Солнечные лучи, попадая на внешнюю панель преобразователя воздушно-солнечной энергии нагревают теплоноситель, который находится в трубках. Полученное тепло без остатка поступает непосредственно к одному или нескольким водяным радиаторам или в бойлер для хранения тёплой воды. Вода может нагреваться до 55 градусов.

В качестве теплоносителя используется хладагент R290 – жидкость, которая в отличие от используемых сейчас для процесса теплообмена, обладает в 800-2500 раз менее вредными свойствами для окружающей среды. Термодинамический моноблочный конвектор позволяет экономить до 72% электроэнергии.

Максимально эффективное использование термодинамических законов преобразования солнечной энергии в тепловую. Эта технология соответствует двум ключевым требованиям европейского рынка. Она позволяет значительно сократить количество потребляемой электроэнергии и свести к минимуму выбросы парниковых газов в атмосферу. С её применением увеличивается доля возобновляемой энергетики в мировой производстве электроэнергии.

Проблема использования простого солнечного коллектора для отопления дома заключается в том, что в холодное время года теплонесущая жидкость коллектора отдаёт часть выработанного тепла в окружающую среду. Полностью избежать потерь тепла, полученного от солнца, ветра и дождя, возможно при использовании специальной хладагенной жидкости.

Тепловой насос, встроенный в стену здания, использует полноценно эту энергию для нагрева отопительной жидкости. Он не отдаёт тепло наружу, а дополнительно использует его для более эффективной работы системы.

Преимущества солнечного отопления:

  • Способность работать днём и ночью, даже при наружной температуре до -15 градусов
  • Экономичность, позволяющая быстро вернуть инвестиции
  • Инновация в производстве горячей воды
  • Французское производство и качество
  • Термическая моноблочная система
  • Отсутствие сложных программных устройств
  • Простая и быстрая установка
  • Бесшумность
  • Экологичность и близость к природе
  • Не боится на замораживания, ни перегрева
  • Сокращение выбросов CO2
  • Защита от парникового эффекта
  • 37-летний опыт работы
  • Безопасность для озонового слоя
  • Соответствие стандартам Евросоюза
Солнечное отопление Воздушно-солнечный конвектор – это первое в мире устройство экологического и экономичного отопления, предназначенное для полной замены существующих электрических

Источник: www.ural-vent.ru

Узнай стоимость ремонта

Ремонтные работы?

Почему клиенты выбирают нас?

Отопление и Ремонт

У нас самые выгодные цены!

Монтаж обогревания имеет, радиаторы, фиттинги, провода или трубы, крепежную систему котел отопления, расширительный бачок, циркуляционные насосы, механизм управления тепла, автоматические развоздушиватели терморегуляторы. Любой фактор большою роль. Исходя из этого подбор частей системы важно планировать технически обдуманно. Система обогревания дачи включает определенные элементы. На этой вкладке сайта мы попытаемся определить для нужной квартиры необходимые узлы конструкции.

Солнечные конвекторы для отопления дома

Еще до недавнего времени возможность применения в быту солнечной энергии многие называли нереальной. И списывали все на излишне разыгравшуюся фантазию ученых, которые выдвигают невозможную в плане реализации теорию. Но вот, прошло совсем немного времени, и подобные идеи вовсе не кажутся нам такими уж нелепыми или неисполнимыми. На самом деле все чаще человек задумывается о том, как с максимальной пользой использовать столь богатый ресурс, как солнечная энергия, и применять солнечное отопление.

Солнечные батареи – главные элемент системы солнечного отопления

В частности, уже появились в мире (и даже в нашей стране) так называемые солнечные коллекторы. Их использование позволит без труда отопить достаточно большую квартиру, расположенную в многоэтажном доме. Конечно, для успешного монтажа, воздушное солнечное отопление своими руками – оборудование это весьма специфическое, поэтому пока еще мало есть специалистов, которые берутся за монтаж подобной системы. Хотя следует отметить, что, по сути, он не так уж сложен – достаточно просто применить некоторые знания по физике, и у вас получится полноценная, а главное – довольно экономичная система.

Конечно, экономия будет заметна не сразу – ведь стоимость установки на данный момент значительно превышает системы отопления иных типов. Но ее преимущество в том, что в дальнейшем вам не нужно будет оплачивать внушительные счета за используемое топливо.

Важно понимать, что перед тем, как сделать солнечное отопление самому, нужно знать, соблюдено ли несколько обязательных условий:

  • Большое количество солнечных дней в отопительный период (то есть, поздней осенью, зимой и ранней весной). Если же в вашем регионе зимы преимущественно пасмурные, рациональнее будет отказаться гелиосистемы для отопления своими руками в пользу более популярной, которая использует гораздо более доступное топливо.
  • Дом должен быть утеплен. Впрочем, это требование выдвигается при установке всех отопительных систем. Нет смысла пытаться обогреть помещение, в котором извечно ледяные стены.

Утепление – обязательное условие создания эффективной системы отопления

  • Наличие иной отопительной системы. Если вашей квартире уже существует автономное отопление, подключение к нему солнечного коллектора позволит снизить расход используемого в ранее установленной системе топлива. Кроме того, не придется тратиться на такие элементы отопительной системы, как трубопровод, радиаторы.
  • Проверка уровня инсоляции. Этот показатель делает возможным узнать, насколько эффективным будет солнечное воздушное отопление. Если уровень низок, возможно, следует увеличить площадь используемого солнечного коллектора.

Монтируя солнечное отопление своими руками, учитывайте такие факторы:

  • Самый высокий уровень инсоляции наблюдается в средине дня. Желательно, чтоб коллекторы располагались с ориентацией на южную сторону. Если сделать это не представляется возможным, разрешается ориентировать коллекторы на юго-запад или юго-восток.
  • При установке коллекторов следует помнить, что они постоянно должны быть под прямыми лучами света. То есть, падение тени (от соседних зданий, высоких деревьев) на плиты коллектора является нежелательным. Это связано с тем, что только при прямом падении солнечного луча на площадь коллектора поглощается максимальное количество энергии. В некоторых отдельных случаях плиты монтируются под углом, который равен географической широте местности.

Как правило солнечные коллекторы размещаю на крыше дома

  • Увеличение угла наклона приводит к повышению эффективности работы коллектора зимой. Вместе с тем, это действие незначительно снижает эффективность коллектора в летнее время. Впрочем, по причине неиспользования отопления летом такая «погрешность» вполне допустима.

Конечно, модификация, которую терпит гелио система отопления, зависит, прежде всего, от производителя. Кроме того, покупатель также может подбирать лишь те элементы, которые необходимы для создания качественного солнечного отопления. Впрочем, есть несколько обязательных элементов:

  • вакуумный солнечный коллектор;
  • насос, при помощи которого теплоноситель перемещается к накопительному баку;
  • контроллер. Это элемент управления, который следит за правильностью функционированием системы;
  • бак для горячей воды. В зависимости от того, какую именно площадь необходимо отапливать, его объем колеблется от 500 до 1000 литров воды;
  • доводчик пиковый. В зависимости от предпочтений, выбор можно остановить на электрическом ТЭНе, тепловом насосе или каком-либо другом источнике вспомогательного нагрева.

Состав солнечной системы отопления

Как и любая другая, солнечная система отопления может служить не только для отапливания жилья. Поскольку в некоторых регионах наблюдается довольно большое количество солнечных дней в году (до 280-290), это позволяет использовать данный тип отопления для создания в доме качественной системы подачи горячей воды, которая будет использоваться для бытовых нужд. Если учесть и этот фактор, то можно с уверенностью сказать, что такие солнечные конвекторы для отопления дома являются лидерами по экономичности, даже несмотря довольно высокую стоимость коллектора и дополнительного оборудования.

Следует также отметить, что помимо отопительных радиаторов и горячего водоснабжения, существует также возможность введения в отопление солнцем своими руками таких дополнительных элементов, как теплый пол и полотенцесушитель.

Однако следует учитывать необходимость их подключения еще до приобретения бака для воды – ведь, возможно, придется приобретать бак большей емкости, чем планировалось изначально.

Солнечные конвекторы для отопления дома

С поступательным развитием технологий появляются новые источники энергии, используемые для отопления домов. Как альтернатива традиционному газу или углю выступают солнечные коллекторы для отопления. Совсем недавно ученые рассматривали лишь возможность использования энергии солнца для обогрева жилья. Сегодня же, благодаря совершенствованию и снижению стоимости оборудования, «экологические» дома набирают популярность.

К основным преимуществам использования природного тепла можно отнести:

  • круглогодичное получение энергии – для выработки тепла достаточно солнечной погоды;
  • доступность и взаимозаменяемость – могут использоваться как единственный источник обогрева, или как дополнение к основному (газовому);
  • экономия средств – переходя на работу гелеосистем, можно существенно сократить потребление другого вида топлива;
  • экологичность – абсолютно безопасны для окружающей среды.

В модульную систему отопления входят:

  • солнечный коллектор — крепится на монтажной опоре, на крыше дома – обычно южная сторона; стандартный размер – 2-8 кв.м.;
  • бак накопитель – в нем аккумулируется и сберегается полученная энергия;
  • вакуумные трубки – участвуют в поглощении солнечного излучения;
  • жидкость-теплообменник – циркулирует между баком накопителем и коллектором (передает полученное тепло воде);
  • датчик температуры – регулирует температуру нагрева;
  • расширительный бак – защищает систему при увеличении объема разогретой жидкости;
  • циркуляционный насос – для принудительного продвижения теплоносителя по системе отопления.

Суть работы «солнечной» системы отопления заключается в следующем. Теплоноситель-антифриз, нагретый от солнечного коллектора, передает свою энергию воде в бак накопитель.

Циркуляция теплоносителя может осуществляться двумя способами: естественным и принудительным.

В первом случае, за счет естественной конвекции, нагретый антифриз поднимается вверх. В таких системах бак-аккумулятор должен располагаться над уровнем коллектора, что не всегда удобно. Чаще применяется только для подогрева воды.

Схема работы солнечных коллекторов отопления

Более распространены отопительные системы солнечного нагрева с принудительной циркуляцией, дополнительно оснащенные циркуляционным насосом. При этом возможности коллектора увеличиваются – может использоваться для отопления дома и нагрева воды.

Из бака-аккумулятора горячая вода передается в основной отопительный котел, а через него в трубы системы отопления жилья.

Для того чтоб обеспечить стабильность теплоподачи в накопительный бак надо встроить нагреватель-дублер. Обычно его функцию берет на себя электрический нагреватель. При длительной пасмурной погоде, или недостатке солнечного света в зимний период, температура в баке-аккумуляторе может снизиться ниже уровня. В таком случае нагреватель-дублер автоматически начнет работать и обеспечит теплоту в помещении.

Для преобразования солнечной энергии в теплую воду используются различные модификации гелеосистемы. Среди них можно выделить две основные:

Плоские коллекторы

Плоские модели состоят из прозрачного покрытия (рифленый поликарбонат или закаленное стекло), теплоизоляционного материала и связующих трубок.

Достоинства плоских моделей:

  • доступность по цене;
  • повышенная работоспособность летом;
  • самоочищаемость от снега.

Недостатки плоских моделей:

  • значительные теплопотери, что особенно сказывается на эффективности работы в зимний период;
  • затрудненность установки — монтаж происходит только в собранном виде.

Вакуумные коллекторы

Конструкция отдельных элементов вакуумного коллектора (трубок) напоминает механизм действия термоса. Солнечное тепло беспрепятственно поступает через прозрачную поверхность колбы в медный стержень, расположенный внутри. Между слоями трубки образуется вакуум. Такая структура позволяет удерживать до 96% накопленного тепла.

На дне тепловых труб имеется жидкость, которая при нагреве преобразуется в пар. Газ поднимается до конденсатора и передает тепло через теплоноситель в бак накопитель. Передача тепла происходит непрерывно, так как после остывания газ превращается в жидкость и опускается обратно на дно вакуумной трубки.

Схема работы вакуумных солнечных коллекторов

Достоинства вакуумных моделей:

  • высокая температура нагрева (250-300 градусов);
  • прочность конструкции и легкость установки;
  • хорошая работоспособность летом и зимой (выдерживает низкие температуры воздуха);
  • потери тепла – минимальны.

Недостатки вакуумных моделей:

  • относительная дороговизна;
  • монтаж производиться только под определенным углом наклона коллектора;
  • после снегопада требуют очистки.

В некоторых странах, солнечные коллекторы являются неотъемлемой частью коммуникаций каждого дома. Прежде всего, это касается южных стран и обусловлено теплым, солнечным климатом.

Рациональность применения гелиосистем в России ставилась под сомнение, в связи с географическим расположением и погодными условиями.

Были проведены расчеты, с учетом мощности потока солнечных лучей в средней полосе России (100-250 Вт на один метр квадратный; максимум – 1000 Вт на квадратный метр в полдень) по эффективности использования гелиосистемы.

По результатам можно предположить, что установка коллектора площадью всего 2 кв.м. при накопительном баке в 100 литров позволит прогревать воду:

  • минимум до 37 градусов с вероятностью 50-90%;
  • до 45 градусов с вероятностью 30-70%;
  • до 55 градусов с вероятностью 30-60%.

Учитывая небольшую стоимость плоских солнечных коллекторов, их по праву можно назвать быстроокупаемыми. Они могут полностью обеспечить жилой дом горячей водой в теплый сезон. В зимний период плоский коллектор на 60% справиться с задачей отопления жилья, что позволит не тратить лишние деньги на альтернативный топливный материал. Монтаж солнечного коллектора, общей площадью 30 кв.м. даст возможность сэкономить на покупке угля объемом до 7,8 тонн за год.

Не стоит недооценивать и высокую экологичность гелиосистемы – во время эксплуатации она не выделяет в атмосферу вредных газов, в отличие от традиционного вида отопления.

Солнечные конвекторы для отопления дома - Система отопления Монтаж обогревания имеет, радиаторы, фиттинги, провода или трубы, крепежную систему котел отопления, расширительный бачок, циркуляционные насосы, механизм управления тепла, автоматические развозду…

Источник: sistema-otopleniya.ru

  • Устройство альтернативного источника энергии
  • Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов
  • Варианты исполнения вакуумных нагревателей
  • Недостатки уникальных устройств

Использование солнечной энергии один из самых современных и ожидаемых источников энергии. Весомый аргумент в пользу такого энергоносителя – его абсолютная бесплатность и неисчерпаемые возможности. Именно поэтому все больше и больше людей предпочитает осваивать необычный и по-своему уникальный источник. Ученые и разработчики не стоят на месте, конструируя все новые и новые необычные установки, работающие на солнечном топливе. Одним из таких изобретений, все теснее входящий в повседневную жизнь людей выбравших экологичный вариант – вакуумный солнечный коллектор.

Устройство альтернативного источника энергии

Солнечные батареи только на первый взгляд имеют сложное, местами может даже фантастическое устройство. На самом деле это далеко не так. Любая солнечная батарея состоит всего из четырех основных элементов:

  • солнечные модули, принимающие и синтезирующие лучи нашего светила,
  • инвертор, который преобразует полученный от модулей электрический ток в подходящий формат для потребителей,
  • контроллер – устройство управления и контроля над всей солнечной установкой.
  • аккумуляторные батареи, для накапливания заряда и поддержания стабильной работы электрической сети в пасмурные дни и в темное время суток,

Такое несложное устройство имеют практически все стандартные солнечные батареи, применяемые по всему миру. С помощью установки подобных элементов можно обеспечить свой дом электричеством в достатке. Но в последнее время стали активно применятся коллекторы на базе солнечных батарей.

Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов

Коллекторы служат для нагрева жидкости, которую в дальнейшем используют для обогрева и личных нужд человека на кухне или в быту. Предыдущие коллекторы имели конструкцию обычного нагревателя. То есть трубки находились в самих солнечных батареях и нагревались от тепла, которое вырабатывают солнечные батареи. Современные вакуумные трубочные коллекторы на альтернативной энергии устроены немного по другому принципу. Такие солнечные коллекторы имеют ряд неоспоримых преимуществ:

  • площадь, занимаемая устройством намного меньше предшественников,
  • теплопотери сведены к минимуму,
  • позволяют существенно экономить затраты на горячее водоснабжение,
  • увеличенный срок службы,
  • легкая установка, не занимающая много времени,
  • простая замена комплектующих элементов,
  • легкость в обслуживании за счет малой площади.

За счет чего достигаются все эти уникальные особенности? Все дело в устройстве непосредственно самих трубок. Вакуумные трубки состоят из двух трубок разного диаметра. Меньшая трубка вставлена в большую, таким образом, что между стенками имеется воздушный зазор.

Таким образом, подобные вакуумные коллекторы имеют строение обычного термоса, который сохраняет свое тепло, за счет отсутствия теплопотерь через охлаждение стенок. В ранних аналогах теплопотери были слишком огромными, и нагреть воду или другой теплоноситель до температуры выше 60 °С было практически невозможно. Технология батареи, в которой применяются вакуумные технологии, позволяет нагревать теплоноситель до температуры в 120-160 °С.

За счет тех же самых преимуществ вакуумные коллекторы имеют возможность нагревать и что самое главное сохранять тепло при любой температуре окружающего воздуха. Что является неоспоримым преимуществом подобных устройств перед другими аналогами.

Интересной особенностью, позволяющей экономить достаточно обширное место на крыше это расположение световых элементов, которые преобразуют солнечные лучи в бесплатную энергию. Расположены солнечные батареи непосредственно на поверхности трубок, то есть трубки сами по себе и есть батареи цилиндрической формы. Без сомнения цилиндрическая форма не дает столько энергии как плоские батареи, но за счет преимуществ с устройством двустенных трубок, форма батареи отходит на второй план.

Варианты исполнения вакуумных нагревателей

Вакуумные коллекторы в настоящий момент имеют три разные технологические конструкции:

  • вакуумные коллекторы, в которых солнечные батареи передают тепло непосредственно воде, без каких либо сторонних приспособлений и нагревателей. Такие коллекторы изготавливаются исключительно в Китае, что уже само по себе наводит на мысль о качестве, но, тем не менее, имеют успех среди тех, кто не желает выкладывать значительные суммы денег. Устройство подобных агрегатов довольно простое и основано на явлении естественной конвекции воды. То есть холодная вода опускается на дно, а горячая поднимается наверх. За счет этого и происходит перемешивание и нагрев воды. Как правило, подобные солнечные конвекторы не имеют емкости для накапливания воды или теплоносителя.
  • солнечные коллекторы с использованием теплообменника. Устройство подобных агрегатов схоже с предыдущими за исключением наличия емкости для сбора воды и установленным теплообменником. Такая схема позволяет встраивать солнечные коллекторы в контур централизованного отопления и использовать платную горячую воду только при необходимости.
  • солнечные батареи с нагревательными термоэлементами. Этот вариант исполнения самый сложный и, безусловно, дорогой. Основное отличие от других исполнений, наличие нагревательного элемента в виде легко нагреваемого теплоносителя. Подобные системы могут работать при значительных отрицательных температурах. Систему можно заправлять как водой, так и специальными жидкостями, к примеру, тосол или антифриз, в том случае если нагреватель работает исключительно для отопления.

Применение таких жидкостей обосновано в тех случаях, когда солнечные коллекторы используются для нагревания теплоносителя до высоких температур. Подобные специальные жидкости не оставляют при нагреве накипи и других вредных отложений внутри батареи.

Недостатки уникальных устройств

В каждых устройствах и изобретениях есть свои плюсы и минусы. Не обходятся без негативных моментов и вакуумные коллекторы, к которым можно отнести, пожалуй, только стоимость самого устройства по сравнения с его плоским предшественником. Минус подобного коллектора в пониженном коэффициенте выработки тока за сет цилиндрической формы не может считаться весомым, так как перекрывается производительность устройства. Все это подводит к выводу, что последние разработки вакуумных коллекторов стоят на несколько ступеней выше плоских аналогов по сумме преимуществ, включая и материальную сторону, так как в конечном итоге срок окупаемости подтвердит целесообразность покупки именно таких солнечных устройств.

Вакуумный солнечный коллектор уникальное изобретение по последнему слову техники Вакуумный солнечный коллектор позволяет не только обеспечить значительную жилую площадь горячей водой и отоплением, но и позволяет сэкономить значительные материальные средства

Источник: ekobatarei.ru

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:

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.

Солнечный коллектор своими руками для отопления дома Рекомендации, как можно сделать солнечный коллектор своими руками. Виды коллекторов, их устройство. Материалы для изготовления, схемы подключения.

Источник: cotlix.com

Солнечные коллекторы — системы сбора тепла, поступающего от солнца. Именно эти устройства удобнее использовать для водяного отопления: в них нагревается теплоноситель. Затем он может подаваться в систему отопления (лучше — в теплый пол) или горячего водоснабжения.

Конструктивно любая установка состоит из самой солнечной панели и резервуара для нагретой воды (баки бывают с теплообменником при использовании в качестве теплоносителя антифриза). В местностях с небольшим количеством солнечных дней в бак для воды может быть установлен резервный нагреватель. Чаще всего это ТЭН. Но нужно помнить, что подключать второй источник нужно не параллельно, а последовательно. Только тогда он будет работать лишь в том случае, если солнечной энергии для нагрева до заданных температур не хватает. В этом случае система будет экономно расходовать платные источники энергии.

Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами

По строению солнечные коллекторы для отопления бывают:

Есть еще коллекторы концентраторы, но это уже системы промышленного типа, состоящие из множества параболических зеркал, установленных на подвижных опорах. Положение зеркал регулируется системой слежения, которая дает команды сервомоторам, изменяющим положение зеркал вслед за движением солнца. Такие системы способны нагревать теплоноситель до 120-250 o C, но крайне сложны и дороги. Для бытового отопления подходят мало.

Плоские коллекторы

Плоские гелиоколлекторы — это металлическая рама, на которой, если смотреть снизу-вверх, закреплены:

Схема плоского коллектора

  • пластина корпуса;
  • слой термоизоляции;
  • светоотражающий слой (присутствует не во всех моделях) ;
  • пластина теплосборника (теплопоглотителя или еще называют адсорбирующая пластина), к которой припаяны теплообменные трубки;
  • прозрачная светопропускающая крышка (закаленное стекло с 95% коэффициентом пропускания света или не менее прозрачный поликарбонат).

Также на корпусе имеется выпускной и впускной патрубок — через них циркулирует теплоноситель.

Есть модели открытые — без крышки. Единственное их достоинство — низкая цена, но они очень неэффективны и совершенно неработоспособны при отрицательных температурах. Из-за того, что крышки нет, абсорбционное покрытие быстро разрушается, так что служат открытые коллекторы несколько сезонов, а из-за своих особенностей могут использоваться для подогрева воды в бассейне или в душе. Для отопления они бесполезны.

Внешний вид плоского коллектора

Принцип работы плоского солнечного коллектора следующий: солнечные лучи почти полностью проходят через верхнее защитное стекло. От этих лучей нагревается теплопоглотитель. Тепло, понятное дело излучается, но наружу почти не выходит: прозрачное для солнечных лучей стекло, тепло не пропускает (позиция «в» на диаграммах). Получается, что тепловая энергия не рассеивается, а сохраняется внутри панели. От этого тепла нагреваются теплообменные трубки, а от них тепло передается циркулирующему по ним теплоносителю.

Правила расположения плоских коллекторов

Коллекторы этого типа должны располагаться под углом 90 o по отношению к падающим лучам света. Чем точнее выставлен этот угол, тем больше тепла собирает система. Понятно, что на неподвижной крыше постоянно выдерживать этот угол нереально, но расположить панель нужно так, чтобы на нее как можно больше времени падал свет. Есть довольно дорогие устройства, которые изменяют положение панели по отношению к солнцу, поддерживая оптимальный угол падения солнечных лучей. Они называются системами слежения.

Гелиоустановки показывают большую эффективность, если лучи солнца падают под прямым углом

От чего зависит цена

Цена плоского коллектора во многом зависит от использованных материалов. Так корпус может быть алюминиевый или из оцинкованной стали. Корпус из алюминия предпочтительнее, но стоит дороже. Бывают еще корпуса из полимера. Они характеризуются высокой прочностью и надежностью.

Большое влияние на эффективность оказывают теплообменные трубки и материал пластины-теплосборника. Они бывают алюминиевыми (такие панели стоят дешевле) и медными. Медные более дорогие, но и более долговечные, также они имеют более высокий КПД. Для России, даже для южных ее регионов, использовать желательно именно их. Так как инсоляция даже на юге редко бывает чрезмерной, скорее ее не всегда хватает для отопления.

Цена на плоский коллектор зависит от материалов, из которых он сделан

Важно также покрытие пластины теплосборника: чем ближе к абсолютному черному цвету оно будет, тем меньше отразится лучей и больше получится в результате тепла. Потому технологи постоянно работают над усовершенствованием этого покрытия. В первых моделях это была обычная черная краска, сегодня же — напыление черного никеля.

Пластиковые коллекторы

В отдельный вид можно выделить пластиковые солнечные коллекторы. В простейшем варианте это две панели из поликарбоната, которые закреплены на раме из алюминия. Между ними наварены или наплавлены ребра, создающие в панели лабиринт для тока воды. В верхней части панели расположено впускное отверстие, в нижней — выпускное. В верхнее заливается холодная вода, которая, проходя по лабиринту, нагревается и выходит с более высокой температурой через нижнее. Система применяется для нагрева воды в летний период. Из-за малого гидравлического сопротивления очень хорошо функционирует в самотечной системе. Такой вид солнечного водонагревателя — идеальный вариант снабжения горячей водой дачи в огородный сезон.

Пластиковые коллекторы служат для нагрева воды. Отличный вариант для летнего домика или дачи

Но иногда пластиковыми солнечными коллекторами называют полноценные коллекторы для отопления. Просто в них верхняя крышка выполнена не из стекла, а из того же поликарбоната или другого пластика, хорошо пропускающего солнечные лучи. Такие модели меньше подвержены риску: пластики более прочные, чем стекло (даже закаленное).

Трубчатые гелионагреватели

В системах нагрева одна из первостепенных задач — обеспечить сохранность тепла и не допустить его потерь. Для этого используются разные утеплители и среды, предупреждающие рассеивание тепловой энергии. Самый эффективный теплоизолятор — вакуум. Этот принцип и использован в трубчатых или, как их еще называют, вакуумных солнечных коллекторах. Но вакуумные гелиоколлекторы могут быть четырех модификаций. Они имеют разный тип стеклянной трубки и разные тепловые каналы.

Так выглядят трубчатые гелиоустановки

Типы трубок

Сегодня в основном используются два типа трубок: коаксиальная (труба в трубе) или перьевая. Коаксиальная трубка по строению напоминает термос: две колбы герметично спаяны между собой одним из концов, между стенками — разреженное пространство — вакуум. На стенку второй колбы нанесен поглощающий слой. В нем солнечные лучи преобразуются в тепловую энергию. Внутренняя стенка колбы нагревается, от нее нагревается воздух внутри колбы, а от него в свою очередь нагревается теплоноситель, который циркулирует по тепловому каналу. Из-за сложной системы передачи тепла нагреватели с такими трубками имеют не очень высокий КПД. Но используются они чаще. По тому причине, что работать могут в любое время, даже в сильные морозы и имеют небольшие теплопотери (из-за вакуума), что улучшает их эффективность.

Перьевая трубка — это всего одна колба, но с большей толщиной стенки. Внутрь вставляют тепловой канал, который для улучшения теплоотдачи снабжают плоской или чуть извилистой пластиной из адсорбирующего материала. После чего трубка вакуумируется. Этот тип имеет более высокий КПД, но стоит намного дороже коаксиальных. К тому же более сложная замена при выходе трубки из строя.

Перьевая трубка — внутри пластина, напоминающая перо

Виды тепловых каналов

Сегодня распространены два типа тепловых каналов:

Схема работы теплового канала Heat-pipe

Система Heat-pipe — это полая трубка с массивным наконечником на одном конце. Это наконечник изготовлен из материала с хорошей теплоотдачей (чаще всего медь). Наконечники соединяются в единую шину — манифолд (manifold). Их тепло отбирает циркулирующий через манифолд теплоноситель. Причем циркуляция теплоносителя может быть организована по одной или двум трубам.

Внутри трубки находится легко кипящее вещество. Пока температура невысокая, оно находится в жидком состоянии в нижней части теплового канала. По мере нагрева начинается его кипение, часть вещества переходит в газообразное состояние, поднимается вверх. Разогретый газ отдает тепло металлу массивного наконечника, охлаждается, переходит в жидкое состояние и по стенке стекает вниз. Затем он снова нагревается и т.д.

В трубчатых коллекторах с прямоточным каналом используется более привычная схема теплообмена: имеется U-образная трубка, по которой движется теплоноситель. Проходя по ней, он нагревается.

Теплообменники U-типа показывают лучшую производительность, но их главный недостаток — они являются неделимой частью системы. И при повреждении одной трубки в солнечной панели менять придется всю ее полностью.

Отдельным видом солнечных трубчатых коллекторов являются установки прямого нагрева. Их еще называют «мокрой трубкой». В этой конструкции между двумя колбами циркулирует вода, она и нагревается от их стенок, затем поступает в резервуар. Эти установки просты и дешевы, но не могут работать под повышенным давлением или при отрицательных температурах (вода замерзает и разрывает колбы). Этот вариант для отопления непригоден, можно использовать для нагрева воды в теплый сезон.

Теплоноситель в коллекторах

По внутренним теплообменным трубкам может циркулировать как вода, так и антифриз. Использовать воду можно в регионах, в которых минусовых температур не бывает или предполагается эксплуатация системы исключительно в теплое время года (на дачах, например). Но при сезонном использовании перед консервацией на зиму с панелей необходимо слить всю воду. Во всех остальных случаях и регионах требуется заливка антифриза или его водного раствора (зависит от минимальных температур в регионе).

Нужно помнить, что при использовании антифриза в баке-аккумуляторе будет находиться змеевик, а циркуляция теплоносителя будет обеспечиваться насосом. Такая система называется «замкнутой»: по гелиосистеме движется теплоноситель по замкнутому контуру.

Если через коллектор протекает антифриз, в баке стоит теплообменник

Многих пугает зависимость от наличия электричества. Стоит сказать, что есть модели плоских солнечных коллекторов с естественной циркуляцией. Их КПД ниже из-за меньшей скорости продвижения теплоносителя, но они вполне работоспособны. Правда, для организации полноценного отопления потребуются значительные площади.

Для тех, кого не устраивает снижение эффективности, есть другой выход: обеспечение резервного питания. В самом простом варианте это источник бесперебойного питания с несколькими автомобильными аккумуляторами. Это даст несколько часов работы без электричества в сети. Для более продолжительной работы потребуется уже генератор. Есть и третий вариант: насосы, работающие от солнечной энергии. Но они пока редкость. И четвертый способ: поставить солнечную батарею и аккумуляторы, которые и будут резервным источником питания.

При использовании воды в качестве теплоносителя, она из накопительного бака поступает на гелиоколлектор, где нагревается. Нагретая возвращается в резервуар, и затем напрямую идет в систему отопления и горячего водоснабжения. Так как из системы вода расходуется, то она называется «открытой». Вода при такой системе безопасна в бактериальном и биологическом плане: в теплообменных трубках она нагревается до высоких температур, так что погибают все микробы.

Воздушные коллекторы

Не всегда есть возможность или желание устраивать полноценную систему отопления, частью которой являются все гелиосистемы, о которых речь шла выше. Но сэкономить на отоплении помещения можно без устройства системы. И помогут в этом воздушные коллекторы. Полностью заменить традиционное отопление они не в состоянии, но снизить расходы могут.

Принцип отопления воздушными конвекторами

В самом простом случае воздушный солнечный коллектор — это две пластины, между которыми устроен лабиринт, по которому проходит воздух. Наружная пластина имеет отверстия (перфорацию) в которые проходит холодный воздух. Проходя по лабиринту, он нагревается и затем через отверстие в стене дома попадает внутрь. Работать система может с использованием вентилятора (принудительная циркуляция) или без него. Все зависит от конфигурации.

Устанавливается такой солнечный нагреватель воздуха чаще на южной стене (возможна естественная циркуляция за счет восходящих потоков теплого воздуха), но можно сделать и на крыше (с вентилятором).

Еще один вариант отопления с использованием воздушного гелиоколлектора

Сильного нагрева вы в таких устройствах не получите: КПД у них совсем небольшой, но до 30-45 o Cв прохладные дни или до 50 o C в жаркие дни воздух нагреть можно. Только для получения хорошего эффекта воздушные коллекторы должны иметь более чем приличные размеры. Для увеличения КПД вторую стенку делают из теплопоглощающего материала, который используется в плоских коллекторах. Также заднюю стенку утепляют, предупреждая рассеивание тепла. Но эффективность все равно остается низкой: воздух в 4000 раз менее теплоемкий по сравнению с водой.

Какой лучше

Плоские коллекторы применимы в областях с большим количеством солнечных дней и небольшими перепадами ночных температур. Они малоэффективны в облачную или ветреную погоду: велики потери тепла с большой поверхности. Хоть современные плоские гелиоколлекторы и стараются делать герметичными, а некоторые даже вакуумируют, но при отрицательных температурах все равно более эффективными остаются трубчатые солнечные нагреватели.

Самые популярные трубки в разрезе выглядят так

Трубчатые установки имеют более низкую производительность. Но потери тепла при этом небольшие. Плюсом является также их способности улавливать рассеянный солнечный свет, а даже некоторые другие части спектра солнечного света: они немного греются даже ночью. В результате для северных регионов они оказываются более эффективными. Ведь греют даже ночью, не говоря уже о пасмурном дне. Потому однозначно: для центральных, и, тем более, северных регионов, солнечные коллекторы для отопления дома выбирайте только трубчатые. А вот которые — это решайте сами.

Самые эффективные солнечные коллекторы для отопления дома — с перьевой трубкой и U-образным тепловым каналом. Но они — самые дорогие, и ремонту не подлежат. Меняется только вся панель целиком.

Эта трубка более эффективна, но если хоть одна в панели повреждена, приходится менять всю панель

Чуть хуже по эффективности те же перьевые трубки, но с системой Heat-pipe. Но они все еще дороги, и при выходе из строя нагревателя придется менять трубку целиком, а это недешево.

Самые популярные коаксиальные трубки теплообменником Heat-pipe: они стоят меньше, просто меняются, да еще и могут быть отремонтированы. Если повредился теплообменник, его просто достают, устанавливают новый, и трубка после сборки (пара движение) снова готова к работе. Аналогично поступают при повреждении колбы: меняют только ее. В общем, хоть и не самая производительная система (все другие типы имеют большие КПД), но самая ремонтопригодная.

Солнечные коллекторы для отопления дома: плоский, трубчатый, вакуумный, воздушный Солнечные коллекторы позволяют при помощи солнечной энергии обогревать дом, дачу или гараж. Их существует насколько видов: плоские, трубчатые и воздушные. Каждый вид имеет свои особенности, о которых вы может прочитать ниже.

Источник: teplowood.ru

Читайте также  Солнечные коллекторы для отопления дома Поделитесь статьей в соц. сетях:

Солнечные конвекторы для отопления дома - Система отопления

» Конвекторы

Монтаж обогревания имеет, радиаторы, фиттинги, провода или трубы, крепежную систему котел отопления, расширительный бачок, циркуляционные насосы, механизм управления тепла, автоматические развоздушиватели терморегуляторы. Любой фактор большою роль. Исходя из этого подбор частей системы важно планировать технически обдуманно. Система обогревания дачи включает определенные элементы. На этой вкладке сайта мы попытаемся определить для нужной квартиры необходимые узлы конструкции.

Солнечные конвекторы для отопления дома

Еще до недавнего времени возможность применения в быту солнечной энергии многие называли нереальной. И списывали все на излишне разыгравшуюся фантазию ученых, которые выдвигают невозможную в плане реализации теорию. Но вот, прошло совсем немного времени, и подобные идеи вовсе не кажутся нам такими уж нелепыми или неисполнимыми. На самом деле все чаще человек задумывается о том, как с максимальной пользой использовать столь богатый ресурс, как солнечная энергия, и применять солнечное отопление.

Солнечные батареи – главные элемент системы солнечного отопления

В частности, уже появились в мире (и даже в нашей стране) так называемые солнечные коллекторы. Их использование позволит без труда отопить достаточно большую квартиру, расположенную в многоэтажном доме. Конечно, для успешного монтажа, воздушное солнечное отопление своими руками – оборудование это весьма специфическое, поэтому пока еще мало есть специалистов, которые берутся за монтаж подобной системы. Хотя следует отметить, что, по сути, он не так уж сложен – достаточно просто применить некоторые знания по физике, и у вас получится полноценная, а главное – довольно экономичная система.

Конечно, экономия будет заметна не сразу – ведь стоимость установки на данный момент значительно превышает системы отопления иных типов. Но ее преимущество в том, что в дальнейшем вам не нужно будет оплачивать внушительные счета за используемое топливо.

Важно понимать, что перед тем, как сделать солнечное отопление самому, нужно знать,  соблюдено ли несколько обязательных условий:

  • Большое количество солнечных дней в отопительный период (то есть, поздней осенью, зимой и ранней весной). Если же в вашем регионе зимы преимущественно пасмурные, рациональнее будет отказаться гелиосистемы для отопления своими руками в пользу более популярной, которая использует гораздо более доступное топливо.
  • Дом должен быть утеплен. Впрочем, это требование выдвигается при установке всех отопительных систем. Нет смысла пытаться обогреть помещение, в котором извечно ледяные стены.

Утепление – обязательное условие создания эффективной системы отопления

  • Наличие иной отопительной системы. Если вашей квартире уже существует автономное отопление, подключение к нему солнечного коллектора позволит снизить расход используемого в ранее установленной системе топлива. Кроме того, не придется тратиться на такие элементы отопительной системы, как трубопровод, радиаторы.
  • Проверка уровня инсоляции. Этот показатель делает возможным узнать, насколько эффективным будет солнечное воздушное отопление. Если уровень низок, возможно, следует увеличить площадь используемого солнечного коллектора.

Монтируя солнечное отопление своими руками, учитывайте такие факторы:

  • Самый высокий уровень инсоляции наблюдается в средине дня. Желательно, чтоб коллекторы располагались с ориентацией на южную сторону. Если сделать это не представляется возможным, разрешается ориентировать коллекторы на юго-запад или юго-восток.
  • При установке коллекторов следует помнить, что они постоянно должны быть под прямыми лучами света. То есть, падение тени (от соседних зданий, высоких деревьев) на плиты коллектора является нежелательным. Это связано с тем, что только при прямом падении солнечного луча на площадь коллектора поглощается максимальное количество энергии. В некоторых отдельных случаях плиты монтируются под углом, который равен географической широте местности.

Как правило солнечные коллекторы размещаю на крыше дома

  • Увеличение угла наклона приводит к повышению эффективности работы коллектора зимой. Вместе с тем, это действие незначительно снижает эффективность коллектора в летнее время. Впрочем, по причине неиспользования отопления летом такая «погрешность» вполне допустима.

Конечно, модификация, которую терпит гелио система отопления, зависит, прежде всего, от производителя. Кроме того, покупатель также может подбирать лишь те элементы, которые необходимы для создания качественного солнечного отопления. Впрочем, есть несколько обязательных элементов:

  • вакуумный солнечный коллектор;
  • насос, при помощи которого теплоноситель перемещается к накопительному баку;
  • контроллер. Это элемент управления, который следит за правильностью функционированием системы;
  • бак для горячей воды. В зависимости от того, какую именно площадь необходимо отапливать, его объем колеблется от 500 до 1000 литров воды;
  • доводчик пиковый. В зависимости от предпочтений, выбор можно остановить на электрическом ТЭНе, тепловом насосе или каком-либо другом источнике вспомогательного нагрева.

Состав солнечной системы отопления

Как и любая другая, солнечная система отопления может служить не только для отапливания жилья. Поскольку в некоторых регионах наблюдается довольно большое количество солнечных дней в году (до 280-290), это позволяет использовать данный тип отопления для создания в доме качественной системы подачи горячей воды, которая будет использоваться для бытовых нужд. Если учесть и этот фактор, то можно с уверенностью сказать, что такие солнечные конвекторы для отопления дома являются лидерами по экономичности, даже несмотря довольно высокую стоимость коллектора и дополнительного оборудования.

Следует также отметить, что помимо отопительных радиаторов и горячего водоснабжения, существует также возможность введения в отопление солнцем своими руками таких дополнительных элементов, как теплый пол и полотенцесушитель.

Однако следует учитывать необходимость их подключения еще до приобретения бака для воды – ведь, возможно, придется приобретать бак большей емкости, чем планировалось изначально.

Источник: http://otoplenie-doma.org/solnechnoe-otoplenie.html

Солнечные конвекторы для отопления дома

С поступательным развитием технологий появляются новые источники энергии, используемые для отопления домов. Как альтернатива традиционному газу или углю выступают солнечные коллекторы для отопления. Совсем недавно ученые рассматривали лишь возможность использования энергии солнца для обогрева жилья. Сегодня же, благодаря совершенствованию и снижению стоимости оборудования, «экологические» дома набирают популярность.

К основным преимуществам использования природного тепла можно отнести:

  • круглогодичное получение энергии – для выработки тепла достаточно солнечной погоды;
  • доступность и взаимозаменяемость – могут использоваться как единственный источник обогрева, или как дополнение к основному (газовому);
  • экономия средств – переходя на работу гелеосистем, можно существенно сократить потребление другого вида топлива;
  • экологичность – абсолютно безопасны для окружающей среды.

В модульную систему отопления входят:

  • солнечный коллектор — крепится на монтажной опоре, на крыше дома – обычно южная сторона; стандартный размер – 2-8 кв.м.;
  • бак накопитель – в нем аккумулируется и сберегается полученная энергия;
  • вакуумные трубки – участвуют в поглощении солнечного излучения;
  • жидкость-теплообменник – циркулирует между баком накопителем и коллектором (передает полученное тепло воде);
  • датчик температуры – регулирует температуру нагрева;
  • расширительный бак – защищает систему при увеличении объема разогретой жидкости;
  • циркуляционный насос – для принудительного продвижения теплоносителя по системе отопления.

Суть работы «солнечной» системы отопления заключается в следующем. Теплоноситель-антифриз, нагретый от солнечного коллектора, передает свою энергию воде в бак накопитель.

Циркуляция теплоносителя может осуществляться двумя способами: естественным и принудительным.

В первом случае, за счет естественной конвекции, нагретый антифриз поднимается вверх. В таких системах бак-аккумулятор должен располагаться над уровнем коллектора, что не всегда удобно. Чаще применяется только для подогрева воды.

Схема работы солнечных коллекторов отопления

Более распространены отопительные системы солнечного нагрева с принудительной циркуляцией, дополнительно оснащенные циркуляционным насосом. При этом возможности коллектора увеличиваются – может использоваться для отопления дома и нагрева воды.

Из бака-аккумулятора горячая вода передается в основной отопительный котел, а через него в трубы системы отопления жилья.

Для того чтоб обеспечить стабильность теплоподачи в накопительный бак надо встроить нагреватель-дублер. Обычно его функцию берет на себя электрический нагреватель. При длительной пасмурной погоде, или недостатке солнечного света в зимний период, температура в баке-аккумуляторе может снизиться ниже уровня. В таком случае нагреватель-дублер автоматически начнет работать и обеспечит теплоту в помещении.

Для преобразования солнечной энергии в теплую воду используются различные модификации гелеосистемы. Среди них можно выделить две основные:

  • плоские модели;
  • вакуумные (фокусирующие) модели.

Плоские коллекторы

Плоские модели состоят из прозрачного покрытия (рифленый поликарбонат или закаленное стекло), теплоизоляционного материала и связующих трубок.

Достоинства плоских моделей:

  • доступность по цене;
  • повышенная работоспособность летом;
  • самоочищаемость от снега.

Недостатки плоских моделей:

  • значительные теплопотери, что особенно сказывается на эффективности работы в зимний период;
  • затрудненность установки — монтаж происходит только в собранном виде.

Вакуумные коллекторы

Конструкция отдельных элементов вакуумного коллектора (трубок) напоминает механизм действия термоса. Солнечное тепло беспрепятственно поступает через прозрачную поверхность колбы в медный стержень, расположенный внутри. Между слоями трубки образуется вакуум. Такая структура позволяет удерживать до 96% накопленного тепла.

На дне тепловых труб имеется жидкость, которая при нагреве преобразуется в пар. Газ поднимается до конденсатора и передает тепло через теплоноситель в бак накопитель. Передача тепла происходит непрерывно, так как после остывания газ превращается в жидкость и опускается обратно на дно вакуумной трубки.

Схема работы вакуумных солнечных коллекторов

Достоинства вакуумных моделей:

  • высокая температура нагрева (250-300 градусов);
  • прочность конструкции и легкость установки;
  • хорошая работоспособность летом и зимой (выдерживает низкие температуры воздуха);
  • потери тепла – минимальны.

Недостатки вакуумных моделей:

  • относительная дороговизна;
  • монтаж производиться только под определенным углом наклона коллектора;
  • после снегопада требуют очистки.

В некоторых странах, солнечные коллекторы являются неотъемлемой частью коммуникаций каждого дома. Прежде всего, это касается южных стран и обусловлено теплым, солнечным климатом.

Рациональность применения гелиосистем в России ставилась под сомнение, в связи с географическим расположением и погодными условиями.

Были проведены расчеты, с учетом мощности потока солнечных лучей в средней полосе России (100-250 Вт на один метр квадратный; максимум – 1000 Вт на квадратный метр в полдень) по эффективности использования гелиосистемы.

По результатам можно предположить, что установка коллектора площадью всего 2 кв.м. при накопительном баке в 100 литров позволит прогревать воду:

  • минимум до 37 градусов с вероятностью 50-90%;
  • до 45 градусов с вероятностью 30-70%;
  • до 55 градусов с вероятностью 30-60%.

Учитывая небольшую стоимость плоских солнечных коллекторов, их по праву можно назвать быстроокупаемыми. Они могут полностью обеспечить жилой дом горячей водой в теплый сезон. В зимний период плоский коллектор на 60% справиться с задачей отопления жилья, что позволит не тратить лишние деньги на альтернативный топливный материал. Монтаж солнечного коллектора, общей площадью 30 кв.м. даст возможность сэкономить на покупке угля объемом до 7,8 тонн за год.

Не стоит недооценивать и высокую экологичность гелиосистемы – во время эксплуатации она не выделяет в атмосферу вредных газов, в отличие от традиционного вида отопления.

Поделитесь статьей с друзьями:

Источник: http://stroimsvoidom.com/solnechnye-kollektory-dlya-otopleniya/

Так же интересуются
  • Стальные конвекторы отопления водяные
  • Установка конвекторов отопления
09 июля 2019 года


Смотрите также