Солнечный коллектор для отопления

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

Как работает солнечный коллектор?

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

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

• воздушные;
• водяные плоские;
• водяные вакуумные.

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

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

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

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

Конструкция плоского коллектора

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

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

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

Устройство вакуумного коллектора

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

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

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

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

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

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

Как изготовить солнечный коллектор?

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

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

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

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

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

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

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

 

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

Заключение

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

cotlix.com

Что такое солнечный коллектор

Это гелиоустановка – устройство для сбора энергии Солнца, которая переносится видимым светом и ближним инфракрасным излучением. Солнечные коллекторы для отопления дома зимой отличаются от батарей. Второе устройство производит электричество, а первое греет материал-теплоноситель. Как правило, коллекторы используются для того, чтобы отапливать помещения и снабжать их горячей водой.

Устройство

В оборудовании есть теплоноситель, в качестве которого может использоваться вода, антифриз, масло, воздух. Он нагревается, циркулируя в коллекторе, после чего передает тепловую энергию в бак-аккумулятор. Там накапливается вода для бытовых нужд. В простом оборудовании циркуляция жидкости идет за счет разницы температур. Это существенно повышает эффективность установки, ведь при нагреве теплоносителя наблюдается низкий КПД. Есть и более сложные конструкции солнечных установок. В них нет отдельного бака аккумулятора. Подогретая вода хранится в самом коллекторе.

Принцип работы

Оборудование собирает солнечную радиацию, преобразует ее в тепловую энергию, передает циркулирующему носителю, а потом воде, содержащейся в баке. В резервуаре вода хранится и используется на отопление и бытовые нужды. Жидкость в гелиоустановке может циркулировать естественным или принудительным способом. Отопление солнечными коллекторами имеет свои особенности в зависимости от модификации оборудования.

Типы

Есть несколько разновидностей коллекторов в зависимости от конструкции, принципа работы, выполняемых задач. Выделяют такие типы солнечных гелиоустановок:

1. Конструкция плоского типа. Состоит из абсорбера – элемента для поглощения солнечных лучей, прозрачного покрытия, слоя термоизоляции. Солнечные лучи проходят через верхнее защитное стекло и нагревают поглотитель. Тепло сохраняется внутри панели и греет теплообменные трубки, в которых происходит циркуляция теплоносителя. Плоские коллекторы надо размещать под углом 90 градусов к падающим солнечным лучам.
2. Вакуумный коллектор. Содержит определенное количество коаксиальных или перьевых трубок. Первые по строению напоминают термос. Каждая коаксиальная трубка состоит из двух герметично спаянных между собой колб. Между их стенками вакуум и поглощающий слой. Перьевая трубка – это одна колба с толстыми стенками. Внутри тепловой канал с пластиной из абсорбирующего материала и вакуум.
3. Воздушный. Состоит из двух пластин. Между ними по лабиринту проходит воздух и нагревается. Потом он через отверстие в стене попадает в помещение. устройство может работать с вентилятором, насосом и автономно.
4. Концентратор. Многофункциональное оборудование, состоящее из комплекса устройств.

Виды­

Есть несколько вариантов оборудования. Принцип работы каждого типа отличается. Чтобы понять, какой из них лучше использовать, нужно принять во внимание огромное количество параметров: климатические особенности региона, цели (только отопление или использование горячей воды), размер помещения и многое другое. Чтобы определиться было немного проще, изучите самые популярные варианты установок.

Плоский

Такое оборудование считается самым эффективным. Описание одного из вариантов:

• название модели: Kyrazis Energy Evo 2.5;
• цена: 17800 рублей;
• характеристики: для горячего водоснабжения, поддержки отопления, подогрева бассейна, площадь абсорбции 2,3 кв. м, , абсорбер – алюминиевый лист с селективным покрытием на медном трубопроводе, монтируется на фасад, скатную кровлю, другие плоские поверхности;
• плюсы: надежно защищен от града, сильного снегопада и ветра, длительный срок службы, дешево стоит;
• минусы: сложно монтируется.

Отопление от солнечных коллекторов плоского типа очень популярно. Людям, которых интересует эта тема, может понравиться следующая установка:

• название модели: Hummel FKHE 2.5 MS;
• цена: 46920 р.;
• характеристики: площадь абсорбции 2,3 кв. м, высокоселективное специальное покрытие BlueTec на алюминиевой пластине, КПД 80,7%;
• плюсы: улучшенная теплоизоляция для эффективной эксплуатации в холодных регионах в течение всего года, надежный, рассчитан на большие нагрузки снега и ветра, высокая производительности при минимальной площади оборудования, легкий вес;
• минусы: маленький гарантийный период.

В продаже есть еще один плоский коллектор, покупку которого стоит рассматривать. Краткие сведения:

• название модели: Huch Entec FKF 240-V/H Al/Cu;
• цена: 48690 р.;
• характеристики: площадь абсорбции 2,15 кв. м, преобразует солнечную энергию в тепловую, может устанавливаться горизонтально и вертикально;
• плюсы: производительный даже при низкой освещенности, эффективная абсорбционная пластина, есть система защиты от высоких температур теплоносителя, дополнительное насосное оборудование устанавливать не нужно;
• минусы: дорого стоит.

Воздушный

У установок такого типа не хватает тепловой мощности на полноценный обогрев помещения, но они очень просты в обслуживании. Описание варианта:

• название модели: Solar Fox VSF-2 w;
• цена: 25400 р.;
• характеристики: воздушный, для монтажа на стену, расчетная площадь до 50 кв. м, в комплекте выключатель;
• плюсы: качественный, простой в эксплуатации;
• минусы: перестает работать в ночное время и при сильной облачности.

Следующий коллектор подойдет для тех помещений, которые нужно вентилировать при отсутствии отопления. Краткие сведения:

• название модели: Solar Fox VSF-4;
• цена: 40100 р.;
• характеристики: воздушный, работает без давления, для круглогодичного использования, горизонтальный монтаж, для устранения влажности и посторонних запахов из неотапливаемого здания;
• плюсы: работает полностью автономно, обеспечивает естественную приточную вентиляцию, препятствует образованию плесени, просто монтируется, безопасен в применении, затраты на эксплуатацию отсутствуют;
• минусы: высокая стоимость.

Коллектор, информация о котором будет представлена ниже, поможет вам сильно сократить расходы на отопление. Описание:

• название модели: Solar Fox CSF-2;
• цена: 24600 р.;
• характеристики: воздушный, работает под давлением, для круглогодичного использования, горизонтальный монтаж, для помещений площадью до 50 кв. м;
• плюсы: фильтрует и прогревает воздух, быстро окупается, существенно снижает расходы на отопление;
• минусы: дает маленькое повышение температуры.

Вакуумный

Системы, работающие на трубках со сжиженным пространством, пользуются огромной популярностью. Описание одного из вариантов:

• название модели: ES 58-1800-30 R-5;
• цена: 46100 р.;
• характеристики: для отопления и горячего водоснабжения, преобразует солнечную энергию в тепловую в стеклянных вакуумных трубках с минимальной тепловой потерей;
• плюсы: быстро нагревает воду, малогабаритный, может быть объединен с общей системой отопления, работает, даже если одна или несколько трубок сломаются, легко ремонтируется;
• минусы: маленький гарантийный период.

Следующий трубчатый коллектор дорогой, но он очень надежный и не подведет вас. Описание:

• название модели: Kairos VT 15 B Ariston;
• цена: 84900 р.;
• характеристики: установка на земле или плоской крыше вертикальным или горизонтальным способом;
• плюсы: работает круглогодично, снижает нагрузку на общую систему отопления на 40-60%, эффективный, упрощенная конструкция гидравлических соединений, легко монтируется;
• минусы: дорого стоит.

Ниже представлен коллектор отечественного производства. Краткие сведения о ней:

• название модели: Я Solar VU-20;
• цена: 33900 р.;
• характеристики: трубы и теплообменник из мели, многослойное абсорбирующее покрытие, прозрачная вакуумная изоляция, алюминиевый корпус,
• плюсы: улучшенная конструкция, надежный, эффективный, нет минимальной температуры начала работы, любое положение монтажа;
• минусы: сложен в уходе.

Водяной

Такие установки имеют накопительный бак для теплой воды и чем-то напоминают бойлер. Сведения об одном из вариантов:

• название модели: Alpha Therm-150;
• цена: 69000 р.;
• характеристики: плоский, для круглогодичной эксплуатации, объем бака для воды 150 л, основные элементы изготовлены из стали и термозакаленного призматического стекла;
• плюсы: долговечный, практичный, эффективный;
• минусы: дорогой.

У следующего коллектора бак для воды небольшого объема, но этого хватает на основные нужды. Описание:

• название модели: Солнечный водонагреватель Sapun CPS-100 нержавеющая сталь;
• цена: 35490 р.;
• характеристики: вакуумный коллектор, для сезонного применения, угол наклона рамы 45 градусов, объем бака 100 л, 12 вакуумных трубок, рекомендуется использовать весной, летом и осенью;
• плюсы: компактная солнечная гелиоустановка, колбы из двойного стекла с медным стержнем, может использоваться самостоятельно или в комбинации с дополнительным источником нагрева;
• минусы: не применяется зимой в регионах с холодным климатом.

Этот солнечный коллектор для нагрева воды имеет большой бак. Краткие сведения об оборудовании:

• название модели: Sapun CPS-250;
• цена: 75960 р.;
• характеристики: вакуумный, для сезонного использования, объем бака 250 л, со встроенным напорным баком, угол наклона рамы 45 градусов, емкость из пищевой нержавеющей стали;
• плюсы: компактный, выполнен по инновационной технологии, длительный срок службы;
• минусы: не используется зимой, дорого стоит.

Как выбрать

Оборудование дорогостоящее, поэтому к покупке нужно отнестись очень ответственно. Коллектор можно взять в специализированной точке продаж или заказать в интернет-магазине с доставкой по почте из Москвы, Санкт-Петербурга, других городов. На такие устройства производители часто делают скидки, объявляют распродажи и акции, благодаря которым вы сможете немножко сэкономить. Советы по выбору коллектора:

1. Плоские установки прочнее, но их ремонт и обслуживание обходятся дорого.
2. Вакуумное оборудование чувствительно к внешним воздействиям. Эффективность их работы зависит от диаметра и длины трубок. Такие коллекторы быстро выходят из строя, они хрупкие. Зато ремонт состоит в том, чтобы заменить вышедшую из строя колбу, а это недорого и не слишком хлопотно.
3. Воздушный коллектор прост в уходе и эксплуатации, долговечен, но хуже остальных прогревает помещение.
4. Устройства с низким сбережением температур не рекомендуется использовать в холодное время года, когда на улице морозы.

Видео

Отзывы

Игорь, 47 лет

При строительстве дачного дома задумался о том, что не помешает дополнительный источник отопления. После долгих размышлений выбор пал на солнечный гелиоколлектор плоского типа. Оборудование дорогое, но денег своих стоит. Работает в общей системе отопления. Расходы сократились приблизительно на 40%, конкретная цифра зависит от погоды.

Валерий, 35 лет

В нашем загородном доме всегда тепло, но счета выходят очень большими. Попробовал решить проблему, установив несколько солнечных гелиоколлекторов вакуумного типа. Проектирование системы и само оборудование стоит дорого, но я доволен. За два года использования окупилась уже большая часть затраченных нами средств.

Маргарита, 37 лет

Для экономии муж предложил купить солнечный коллектор для отопления дома. Я сомневалась, но решила согласиться. Выбрали вакуумные коллекторы с водяным баком на 150 литров. Мне очень нравится, что расходы на отопление сейчас сократились. За три года использования пришлось сменить одну вакуумную трубку, но это обошлось недорого.

sovets.net

Использование для отопления дома

Любой солнечный коллектор является климатической техникой с возобновляемым ресурсом энергии. Источником тепла для данного случая выступает сама природа. Таким образом, расходы требуются только на оборудование. Результативный расчет показывает значительное снижение общих затрат на отопление дома.

Коллекторы каждым своим квадратным метром экономят в среднем 800 кВт в год. Это покрывает практически половину потребности типового частного дома в тепле. Зимой солнечный комплект способен обогреть до 30-40% жилых помещений. Автоматизированные экземпляры улавливают и перерабатывают на отопление до 75% дневного света.

Солнечные коллекторы работают по тому же принципу, что и бытовые водонагреватели – энергия действует на тепловой элемент, повышая температуру воды, воздуха или антифриза в полостях отопительных приборов. Руководящим элементом выступает сам корпус коллектора – плоская пластина площадью несколько квадратных метров.

Погодная нестабильность породила идею совмещения энергий солнца и электричества у некоторых приборов такого класса. При низкой освещенности и прохладной погоде площадь устройства только впитывает доступное тепло, нагревая комплект. Дальнейшее прогревание системы частного отопления проводится уже при участии электричества. Подобный подход позволяет выжать из установки максимум, хотя расчет затрат останется скромным. Технология получила название «принудительной циркуляции». Как правило, она характерна крупномасштабным коллекторам.

Созависимое функционирование в умеренных поясах планеты используются чаще автономного. Но в условиях преобладания годового активного солнца возможно использовать исключительно природную энергию. Для этого понадобиться только рациональный расчет с правильной теплоизоляцией постройки.

Способ включения коллектора в отопительный комплект частного дома напрямую зависит от выбранного типа циркуляции. При естественной форме бак накопления ставится выше основной пластины, верхний вывод подключается ко входу горячего содержимого, а нижний – в обратном направлении. Такой способ более дешев, но рискован появлением воздушных пробок.

Использование дополнительных насосов для принудительной работы подразумевает иной монтаж. На бак, выход и обратный ход таких коллекторов обязательно ставятся температурные датчики. Показания автоматики дают дальнейшие команды контроллеру и управляют движениями насоса. При таком способе частыми вспомогательными источниками энергии выступают газовые котлы и котлы на твердом топливе.

Для обоих вариантов важно установить коллектор таким образом, чтобы уровень наклона позволял улавливать максимум прямого солнечного света за сутки. В противном случае система не станет функционировать как следует, особенно при пасмурной погоде.

Видео на эту тему, рассказ о готовом примере применения

Эффективность работы

Солнечные коллекторы, или гелиосистемы, способны работать круглый год без перерыва.

Даже в условиях облачности до поверхности земли доходит больше половины излучения. Кроме того, их эксплуатация абсолютно безопасна для человека и окружающей среды. Любой гелио комплект прост в обслуживании, выглядит эстетично, облагораживает внешний облик частного дома. К плюсам устройств также можно отнести:

• автономность горячего водоснабжения зимой, летом, при перебоях и ремонтных работах;
• срок службы до 30 лет, окупаемость с выгодой от трат на отопление через 3-5 лет;
• отсутствие тарификации, ежемесячный расчет независим от повышения цен на электричество;
• возможность одновременного использования для обогрева бассейнов, теплиц, хозяйственных помещений;
• легкая интеграция в существующий комплект отопления;
• отсутствие грязи, отходов;
• снижение суммарной нагрузки на электро- и теплосеть дома;
• оптимизация под собственные нужды.

Отрицательные моменты использования солнечных коллекторов не столь многочисленны:

• высокая стоимость первичной покупки и установки. В зависимости от производителя, масштабности и комплектации вся гелиосистема может обойтись до 10 тысяч долларов. Даже модели попроще обходятся в крупную сумму, которую необходимо заплатить единовременно;
• на эффективность работы коллекторов могут влиять не только климатические условия, но и особенности ландшафта, форма крыши, типичная длина светового дня и прочие факторы. От подобных показателей зависит период окупаемости.

Пассивная циркуляция внутри солнечного коллектора обусловит меньшую производную эффективность. При принудительном управлении вода и энергия расходуются более продуктивно. Второй вариант требует усложненного обслуживания, но больше подходит для условия средней полосы проживания. Для южных регионов введение в обиход гелиосистемы нередко сокращает расчет за электроэнергию вдвое.

КПД солнечного коллектора достигает 95%. Края с суровым климатом проявляют показатель пониже, но также оправдывают использование. Чтобы произвести расчет годовой эффективности коллектора, требуется перемножить величину инсоляции в регионе за год (существуют специальные таблицы), площадь поглощения системы и его КПД. Расчет дневной выгоды проводится таким же образом, но с учетом соответственного (дневного) показателя инсоляции.

Рассказ о коллекторе зимой

Типы солнечных коллекторов

Конструкция солнечного коллектора может соответствовать одному из классов, описанных ниже.

Плоский светопоглощающий

Представляет собой темный алюминиевый ящик с медными трубками внутри. Снизу ограничен слоем теплоизоляции. Сверху закрыт закаленным стеклом и пропилен-гликолем, выполняющим работу поглотителя солнечных лучей. Функционален в любое время года, популярен ввиду доступной себестоимости.

Вакуумный

Вакуумные коллекторы состоят из многочисленных медных трубок. Элементы уложены ровными рядами. Каждая трубка с поглощающим и отражающим веществами расположена внутри еще одной стеклянной колбы аналогичной формы, но большего диаметра. Между стенками емкостей образуется вакуум, выступающий теплоизолятором и проводником. Главным достоинством класса является большая принимающая площадь, а значит, высокий КПД.

Воздушный

Основан на принципе «парникового эффекта». Лучи попадают на поглощающее покрытие и полностью впитываются им. Заряженный приемник обогревает воздушные массы внутри себя. Горячий воздух заполняет помещения, поступая в дом с помощью естественной конвекции или вентилятора.

Все классы подходят для отопления частных домов в равном соотношении. Конкретный тип выбирается исходя из собственных нужд, платежеспособности, площади крыши (или иной поверхности) для установки.

Критерии выбора

Все виды коллекторов солнечного типа обладают недостатками и достоинствами.

Выбирая устройство по своим нуждам, следует обращать внимание на некоторые нюансы:

• Плоские разновидности прочнее остальных, однако, не выгодны при ремонте. Поломка выводит из строя всю систему адсорбции, что увеличивает траты. Экземпляры данного класса способны нагревать воду на 20-40 градусов выше температуры окружающей среды.
• Вакуумные виды коллекторов чувствительны к внешним действиям, быстрее поддаются повреждениям из-за хрупких полых трубок. Между тем, ремонт может быть произведен в виде замены конкретной колбы. Зимой эффективнее плоского типа, поскольку нагревает теплоноситель в более широком диапазоне и дольше поддерживает температуру.
• Воздушные виды просты по конструкции, редко требуют ремонтных вмешательств. Стойко выдерживают очень низкие температуры, служат дольше остальных. В целом же, они слабее прогревают помещения.
• Преобразование солнечной энергии на тепло внутри вакуумного коллектора прямо пропорционально размеру трубок. Короткая трубка мелкого диаметра снизит расчет выработки нагрева. Вакуумные коллекторы оптимальны при наличии нескольких колб длиной до 2 метров и шириной около 6 см. Внутри должна иметься U-образная или прямая вставка для эффективного термогенеза.
• Мощность гелиотехники измеряется в кВт и является номинальной. Т.е. показатель говорит о количестве тепла, которое будет производиться за период пребывания яркого солнца на уровне зенита. Для раннего утра и вечера такой расчет не актуален. Ночью в режиме поддержания используется накопленная днем энергия. По этой причине необходимо учитывать мощность сопрягаемой с коллектором системы и проверять возможность длительного сохранения тепла. Устройства с низким сбережением температур не подойдут для морозного времени года. Особенно данный фактор важен для моделей с водным проводником.
• Перед приобретением коллектора требуется составить проект полной системы отопления и крепления к крыше. Во многих случаях будет оправданно использование дополнительных каркасов. Замеры, расчет предпочтительно делать при участии специалиста данной сферы деятельности.
• Выбор вертикального расположения коллектора избавит от проблем с зачисткой снега, но может снизить КПД. В любом случае, нужно предусмотреть под установкой место для схода осадков зимой.
• Самым выгодным будет размещение системы «лицом» на южную сторону или с отклонением от нее не более 30 градусов. Для функционирования 12 месяцев в год лучше брать угол установки равный широте местности.

Вопрос выбора освещается в видео

Отзывы

Мнения по поводу использования солнечных коллекторов на практике расходятся. Положительные отзывы опираются на экологическую чистоту метода и рентабельность использования такого отопления как дополнительного источника горячей воды. Подавляющее число потенциальных пользователей сомневается в способности такой техники справиться с обогревом полноценного дома.

Нередко отзывы содержат споры о целесообразности применения гелиосистем где-то кроме южных территорий. Многие считают коллекторы в средней полосе дорогостоящей игрушкой с непредсказуемой окупаемостью. Большинство видит выгоду только для обогрева теплиц, бассейнов и мелких помещений на летние периоды.

Рассказ пользователя коллектором о первом дне использования

В целом, интерес к альтернативным способам получения тепловой энергии проявляется очень активно. Массы людей, изучающих вопрос углубленно, растут с каждым днем.

Обзор моделей

HH-SCH-12

Вакуумный коллектор солнечного класса с 12 трубками диаметра 5,8 см, длиной 1,8 м. КПД поглощения равен не менее 92%. Рабочая площадь 1,5 кв.м. Давление при испытании – 1 МПа. Подходит для отопительных сплит-систем. Допустимо последовательное объединение нескольких штук для наращивания производительности.

Цена – 27 тыс. руб.

FPC-2200

Плоский коллектор с активной площадью 2,1 кв.м. Адсорбция лучей превышает 94%. Максимальное давление при работе – 1 МПа. Диапазон рабочей температуры – от 33 до 135 градусов Цельсия. Требует дополнительного приобретения монтажной рамы.

Цена – 28 тыс.руб.

Сокол-Эффект-А

Бюджетный солнечный коллектор плоского типа. Российское производство. Предназначен для круглогодичного пользования. Поглощающая панель – 2,06 кв.м. Профиль изготовлен из алюминия. Лучшим образом работает с отоплением на основе воды или антифриза. Поглощает до 95% света. Теплопотери – не более 5%. Средняя производительность – 125 л воды (от 15 градусов) до 50 градусов.

Цена – 17 тыс. руб.

Комплект солнечных коллекторов Galmet Premium 2хKSG 21

Состоит из двух плоских гелиосистем, инсталляционных креплений, расширительного бака на 24 л, водонагревателя. Теплоноситель – жидкости. Подходит для скатных крыш из черепицы, рубероида. Выгодный вариант для дач, пригородных домов небольшой площади. Стекло призматическое антибликовое. Коэффициент поглощения – от 95%. Площадь одного листа – 2,1 кв.м. максимальная мощность – 1,5 кВт. Работает круглогодично.

Цена комплекта – 117 тыс. руб.

SOLARVENTI SV3

Воздушный коллектор. Обогревает помещения без питания от электросети, избавляет от затхлости, улучшает качество воздуха в домах. Подходит для складов, гаражей, жилых и технических помещений до 25 кв.м. Полный воздухообмен площади происходит за 2 часа. КПД – 57%, производительность за год – 200кВт/ч. Диапазон нагрева – 15 градусов. Толщина панели – 10 мм. Вес не более 6 кг позволяет крепить вертикально даже к стене. Габариты 53 на 70 на 5,5 см.

Цена – 39 тыс. руб.

Вывод

Солнечный коллектор – изобретение современной науки, вызывающее множество любопытства и споров.

Об абсолютном переходе на подобные установки говорить рано. При этом разумные доводы в сторону использования такого метода генерации тепла, безусловно, присутствуют.

В условиях истощения ресурсов природы коллекторы солнечного света становятся все актуальнее. Технология продолжает идти по пути развития, совершенствования, распространения в массы.

Производство гелиосистем набирает обороты. Количество моделей на разные потребности увеличивается. Даже при обширных сомнениях народа в таком отоплении, ниша растет и занимает все более устойчивые позиции.

generatorexperts.ru

Солнечный коллектор для отопления

У поверхности этого прибора низкая отражающая способность, за счет чего поглощается тепло. Для обогрева помещения этот механизм использует свет солнца и его инфракрасное излучение.

Чтобы нагреть воду и отопить жилище хватит мощности простого солнечного коллектора. Это зависит от конструкции агрегата. Человек может самостоятельно сделать монтаж оборудования. Для этого не нужно использовать дорогие инструменты и материалы.

Конструкция

Строение оборудования простое. Прибор представляет собой прямоугольную пластину, состоящую из нескольких слоев:

• покрышка из антибликового закаленного стекла с обрамлением;
• поглотитель;
• нижняя изоляция;
• боковая изоляция;
• трубопровод;
• стеклянная завеса;
• алюминиевый атмосферостойкий корпус;
• соединительные штуцеры.

Система включает в себя 1—2 коллектора, накопительную емкость и аванкамеру. Конструкция организована замкнуто, поэтому солнечные лучи попадают только в нее и превращаются в тепло.

Принцип работы

Основа функционирования установки — термосифонная. Теплоноситель внутри оборудования циркулирует самостоятельно, что поможет отказаться от использования насоса.

Нагретая вода стремится вверх, оттесняя тем самым холодную и переправляя ее к тепловому источнику.

Коллектор представляет собой трубчатый радиатор, который вмонтирован в древесный короб, одна плоскость которого сделана из стекла. Трубы при изготовлении агрегата используются стальные. Отведение и подведение выполняются трубами, применяемыми в устройстве водопровода.

Конструкция работает так:

1. Коллектор преобразует солнечную энергию в тепло.
2. Жидкость поступает в бак-накопитель через подающую магистраль.
3. Циркуляция теплоносителя происходит самостоятельно либо с помощью электронасоса. Жидкость в установке должна отвечать нескольким требованиям: не испарятся при высоких температурах, быть нетоксичной, морозоустойчивой. Обычно берут воду дистиллированную, смешанную с гликолем в пропорции 6:4.

Солнечный концентратор

Прибор для аккумулирования энергии лучей солнца, имеет функцию теплоносителя. Служит для фокусирования энергии на приемнике излучателя внутри изделия.

Существуют следующие виды:

• параболоцилиндрические концентраторы;
• концентраторы на плоских линзах (линзы Френеля);
• на сферических линзах;
• параболические концентраторы;
• солнечные башни.

Концентраторы отражают излучение с большой плоскости на маленькую, что помогает достичь высоких температур. Жидкость вбирает тепло и перемещает к объекту обогрева.

Виды коллекторов, работающих от энергии солнца

В настоящее время существует несколько разновидностей солнечных отопительных коллекторов.

Плоский, его монтаж своими руками

Этот прибор состоит из панели, в которую вмонтирована пластина абсорбера. Этот вид устройств самый распространенный. Себестоимость агрегатов демократичная и зависит от вида покрытия, фирмы производителя, мощности и площади обогрева. Цены на оборудование такого типа — от 12 тыс. рублей.

Фото 1. Пять солнечных коллекторов плоского типа, установленных на крыше частного дома. Приборы находятся под наклоном.

Сфера применения

Подобные коллекторы чаще устанавливаются в частных домах для отопления комнат и снабжения помещения горячей водой. Приборы справляются с тем, чтобы подогреть вод для летнего душа на даче. Эксплуатировать их уместно в теплую и солнечную погоду.

Конструкция плоского коллектора

Состав прибора:

• защитное стекло;
• медные трубки;
• теплоизоляция;
• поглощающая поверхность с высокой степенью абсорбции;
• алюминиевая рама.

Коллектор, у которого присутствует трубчатый змеевик, является классическим вариантом. Как альтернативу в самодельных конструкциях применяют: полипропиленовый материал, алюминиевые банки из-под напитков, резиновые садовые шланги.

Дно и грани системы обязательно нужно теплоизолировать. Если абсорбер соприкасается с корпусом, то возможны потери тепла. Внешняя часть устройства защищена закаленным стеклом с особыми свойствами. В качестве теплоносителя берётся антифриз.

Принцип действия

Жидкость нагревается и поступает в накопительную емкость, из которой в охлажденном виде перемещается в коллектор. Конструкция представлена в двух вариантах: одноконтурная и двухконтурная. В первом случае жидкость сразу идет в бак, во втором — проходит по тонкой трубке через воду в емкости, прогревая объем помещения. По мере движения она охлаждается и перемещается обратно в коллектор.

Фото 2. Схема и принцип работы солнечного коллектора плоского типа. Стрелками указаны части прибора.

Плюсы и минусы

Агрегаты подобного типа отличаются следующими достоинствами:

• высокой производительностью;
• низкой себестоимостью;
• длительной эксплуатацией;
• надежностью;
• возможностью самодельного монтажа и обслуживания.

Плоские коллекторы подходят для работы в южных областях с теплым климатом. Их минусом является высокая парусность из-за большой поверхности, поэтому сильный ветер может сорвать конструкцию. Производительность падает в холодную зимнюю погоду. Устанавливать агрегат в идеале следует на южной стороне участка или дома.

Вакуумный

Прибор состоит из отдельных трубок, объединенных вверху и составляющих единую панель. По сути, каждая из трубок является самостоятельным коллектором. Это эффективный современный вид, пригодный к использованию даже в холода. Вакуумные устройства более сложные по отношению к плоским, поэтому стоят дороже.

Фото 3. Солнечный коллектор вакуумного типа. Прибор состоит из множества трубок, закрепленных в одной конструкции.

Сфера применения

Применяются для горячего водоснабжения и обогрева больших посещений. Чаще используются на дачах и в частных домовладениях. Монтируются на фасадах зданий, скатных или плоских крышах, специальных опорных конструкциях. Функционируют в холодном климате и при коротком световом дне, не снижая при этом эффективности. Из-за высокой действенности применяются также на сельскохозяйственных угодьях, промышленных предприятиях. Этот тип распространен в государствах Европы.

Конструкция

В состав устройства входит:

• тепловой накопитель (бак с водой);
• контур для циркуляции теплообменника;
• сам коллектор;
• датчики;
• приемник.

Конструкция агрегата представляет собой ряд трубчатых профилей, установленных параллельно. Приёмник и вакуумные трубки сделаны из меди. Блок стеклянных трубок отделен от внешнего контура, благодаря чему деятельность коллектора не прекращается при выходе из строя 1—2 трубок. Изоляция из полиуретана применяется в качестве дополнительной защиты.

Принцип действия

Работа конструкции основана на нулевой теплопроводности вакуума. Промеж трубок образуется безвоздушное пространство, которое надежно сохраняет тепло, образуемое от лучей солнца.

Вакуумный коллектор работает так:

• энергия солнца принимается трубой внутри вакуумной колбы;
• нагретая жидкость испаряется и поднимается в область конденсации трубы;
• теплоноситель стекает вниз от зоны конденсации;
• цикл повторяется заново.

Благодаря такой работе намного выше уровень теплоотдачи, а теплопотери низкие. Энергию удается сохранить за счет вакуумной прослойки, которая эффективно улавливает тепло.

Фото 4. Схема устройства вакуумного солнечного коллектора. Составные части прибора указаны стрелками.

Плюсы и минусы

Преимущества устройств этого типа:

• долговечность;
• устойчивость в эксплуатации;
• доступный ремонт, возможно заменить только один элемент, вышедший из строя, а не всю конструкцию;
• низкая парусность, способность противостоять порывам ветра;
• максимальное поглощение солнечной энергии.

Оборудование дорогое, окупить которое получится только через несколько лет после использования. Цена комплектующих также высока, при их замене может потребоваться помощь профессионала. Система не способна самоочищаться ото льда, снега, инея.

Типы вакуумных коллекторов

Изделия бывают двух видов: с косвенной и прямой тепловой подачей. Функционирование конструкций с косвенной подачей осуществляется от давления в трубах.

В устройствах с прямой тепловой подачей емкость-теплоноситель и стеклянные вакуумные приспособления монтируются к каркасу под определенным углом, через соединительное кольцо из резины.

Оборудование подключается к линиям водопровода через клапан запора, а контролирует уровень воды в емкости фиксирующий клапан.

Воздушный

Вода намного более теплоемка, чем воздух. Однако ее использование сопряжено с рядом бытовых проблем при эксплуатации (коррозия труб, контроль давления, смена агрегатного состояния). Воздушные коллекторы не так прихотливы, имеют простую конструкцию. Приборы нельзя считать полноценной заменой остальным видам, но снизить коммунальные расходы они в состоянии.

Сфера применения

Оборудование такого типа используется в воздушном обогреве домов, осушительных системах и для рекуперации (обработки) воздуха. Применяется для просушки сельскохозяйственной продукции.

Конструкция

Состоит из:

• адсорбера, поглощающей тепло панели внутри корпуса;
• внешней изоляции из закаленного стекла;
• тепловой изоляции между стенкой корпуса и поглотителем;
• герметичного корпуса.

Фото 5. Воздушный солнечный коллектор для обогрева дома. Прибор закреплен вертикально на стене здания.

Прибор располагается близко к объекту обогрева из-за больших теплопотерь в воздушных магистралях.

Принцип действия

В отличие от водных коллекторов, воздушные не накапливают тепло, а сразу пускают его в утепление. Солнечный свет попадает на внешнюю часть устройства и нагревает ее, воздух начинает циркулировать в конструкции и отапливает помещение.

Спроектировать воздушный коллектор можно самостоятельно, используя в изготовлении подручные материалы: пивные банки из меди или алюминия, панели ДСП, алюминиевого и металлического листа.

Фото 6. Схема устройства воздушного солнечного коллектора. На чертеже обозначены основные части прибора.

Плюсы и минусы

Достоинства:

• дешевизна устройства;
• возможность самостоятельной установки и ремонта;
• простота конструкции.

Из недостатков: ограниченная сфера применения (только обогрев), низкая эффективность. Ночью оборудование будет работать на охлаждение воздуха, если его не закрыть.

Выбор комплекта солнечных коллекторов для отопительной системы

Выбор устройства зависит от целей, на которые будет направлена работа конструкция. Гелиосистема применяется для поддержки воздуха, обеспечения горячего водоснабжения, подогрева воды для бассейна.

Мощность

Чтобы рассчитать возможную мощность гелиосистемы, следует знать 2 параметра: солнечной инсоляции в определенном регионе в нужное время года и эффективную площадь поглощения коллектора. Эти цифры необходимо перемножить.

Можно ли использовать коллектор в зимний период

Вакуумные устройства справляются с работой в холодном климате. Плоские показывают низкую производительность в морозы и лучше подойдёт для южных областей.

Меньше других для функционирования в холоде подходит воздушная конструкция так, как ночью она не способна нагревать воздух.

Неудобства доставляют сильные осадки, ведь зимой оборудование часто засыпает снегом и требуется регулярная чистка. Морозный воздух отбирает накопленное тепло, а сам коллектор может быть поврежден градом.

Учёт сферы применения

В промышленности использование гелиосистем более распространено. Энергию солнца применяют в работе электростанций, парогенераторов, опреснителей воды. Для нагрева воды, обогрева дачи или бани в бытовых условиях чаще устанавливают вакуумные коллекторы, реже — плоские. Воздушные системы помогают снизить стоимость отопления, благодаря обогреву воздуха в дневное время.

Работа вакуумных коллекторов на треть более эффективнее, чем функционирование плоских. За год экономия составляет на 20—25% больше. К подбору и установке трубчатых коллекторов следует отнестись серьезно, поскольку по сравнению с другими они более подвержены разрушительному действию осадков.

Техническая информация

При покупке коллекторов обращают внимание на условия эксплуатации. Наиболее важными параметрами будут общая площадь отопления, активная площадь, показатели теплопотерь, угловой коэффициент, параметры КПД.

Знание этих данных позволит рассчитать производительность работы конкретного агрегата. Покупатель имеет право потребовать у продавцов соответствующие расчеты и имеющиеся сертификаты.

Отопление с помощью солнечных батарей

В странах, где две трети дней преимущественно ясные, устанавливают солнечные батареи. Эти устройства работают на основе фотоэффекта и переводят энергию солнца в тепло.

Принцип действия

Это оборудование делится на автономное и функционирующее от сети электропитания. Первые накапливают энергию в аккумулирующих устройствах, что позволяет продолжать обогрев в отсутствие света. Приборы второй категории через специальный инвертор подсоединяются к электросети. Это оборудование довольно надежное, но приостанавливает работу в случае отсутствия электроэнергии.

Плюсы и минусы

Использование солнечных батарей помогает обеспечить бесперебойную работу систем пожарного оповещения, охранного слежения и конструкции отопления.

Они экологичны, износоустойчивы и функционируют бесшумно.

К недостаткам относят низкую производительность, особенно в умеренном и прохладном климате. Первоначально оборудование требует больших вложений, окупается долго, необходимо большое количество вспомогательной техники и квалифицированное обслуживание.

Популярные производители

Лучшие мировые разработчики солнечных батарей:

• Sharp (Япония);
• First Solar (США);
• Suntech Power Ко (Китай);
• Trina Solar (КНР);
• Yingli Green Energy (Китай).

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, как работают солнечные коллекторы в зимнее время.

Выгоды от использования

Фактором при определении функциональности коллекторов выступает регион проживания потребителя. Чем больше ясных дней в году в этой местности, тем выше будет полезное действие агрегата. В любом случае использование энергии солнца для отопления позволит в большей или меньшей степени снизить затраты на коммунальные услуги и быть независимым от отопительных служб.

ogon.guru

Автономное горячее водоснабжение и отопление

Основная часть расходов на содержание дома приходится на отопление и горячее водоснабжение. Любая возможность сократить эти вложения рассматривается владельцами с большим интересом, а самым оптимальным вариантом становится переход на полностью автономную, независимую систему обогрева и ГВС. С появлением солнечных коллекторов такой вариант стал вполне возможным и доступным.

Солнечные коллекторы для отопления дома

Солнечные коллекторы внешне очень похожи на солнечные панели (или солнечные батареи). Они выглядят как черные прямоугольные пластины, уложенные на скатах кровли дома. Внешнее сходство обманчиво, коллекторы и панели объединяет только использование энергии солнца.

Если панели используют фотоэлектрический принцип выработки тока, то коллекторы являются модификацией теплиц, производящих нагрев теплоносителя (воды) для подачи в систему отопления и обеспечения горячего водоснабжения дома. Кроме панелей систему образуют и другие элементы.

Общий состав такой:

• солнечные коллекторы
• аккумулирующая емкость. Проще говоря, это бак с водой, в который поступает нагретая вода, а из нижней части вводится охлажденная для подачи в коллекторы
• обменный контур. Передает нагретый носитель от коллекторов к аккумулятору

Указанный состав системы включает только наиболее важные элементы, на практике используются различные дополнительные устройства, стабилизирующие и улучшающие работу комплекса.

Горячее водоснабжение и отопление от солнечного коллектора

Конструкция солнечного коллектора состоит их пластины черного цвета, установленной под стеклянную (чаще используется поликарбонат) крышку. Под пластинами расположены трубопроводы, по которым циркулирует вода. Поверхность черной пластины нагревается солнцем, после чего тепловая энергия передается воде. Нагретая вода циркулирует по системе, используя принцип теплового изменения плотности жидкостей, при котором более теплые потоки имеют меньшую плотность и выталкиваются вверх.

Для обеспечения более устойчивой циркуляции, не зависящей от внешних факторов, в системах обычно используется циркуляционный насос. Нагрев воды в системе ГВС производится в теплообменнике. Таким образом, горячая вода в доме не проходит через систему циркуляции солнечного коллектора. Для подачи в систему отопления нагретая вода может подаваться напрямую из аккумулятора, который при этом играет роль расширительного бака.

Эффективность работы

Говоря об эффективности солнечных коллекторов, необходимо учитывать условия их работы. Параметры, полученные при испытаниях в заводских лабораториях, редко совпадают с показателями, демонстрируемыми на практике. Устройства в большой степени зависят от времени года, суток, состояния атмосферы, погодных условий, наличия ветра и т.д. все эти факторы снижают производительность системы. Может получиться и обратная ситуация, когда коллекторы оказываются в условиях, превышающих лабораторные испытания по температуре и количеству падающей энергии солнца. Поэтому рассматривать эффективность системы можно только в привязке к существующим условиям функционирования.

В отличие от солнечных панелей, имеющих относительно низкий КПД, коллекторы используют до 85% солнечной энергии, приходящейся на их рабочую поверхность. Грамотно установленные солнечные коллекторы способны снизить расходы на отопление на 50-90%. Оставшаяся часть приходится на дни с пиковыми нагрузками или морозами, когда какую-то часть тепловой энергии приходится получать с помощью электрического нагревателя (ТЭНа), установленного внутри аккумулятора. Эта мера помогает предотвратить перемерзание емкости и стабилизировать режим работы системы в сложных условиях.

Особенностью солнечного коллектора является падение эффективности работы устройства по мере повышения температуры носителя. Решением вопроса на сегодня является использование сложных многослойных емкостей, отражающих внутрь инфракрасные лучи и не проводящих тепловую энергию. Образцы с такими качествами весьма дороги, широкого распространения среди пользователей до сих пор не получили.

Типы солнечных коллекторов

Существует несколько разработок солнечных коллекторов, имеющих некоторые конструктивные отличия. Они создавались в разное время и в разных производственных условиях, поэтому имеют отличия и способны выполнять свои функции в собственных диапазонах величин. Рассмотрим их подробнее:

Плоский светопоглощающий

Наиболее распространенный вариант для организации системы отопления дома. Конструкция коллектора состоит из прозрачного кожуха из ребристого поликарбоната, под которым находится абсорбирующий слой. Он принимает тепловую энергию солнца и передает ее теплоносителю, циркулирующему по системе труб, плотно примыкающей к нему. Вариант самый дешевый, но потери тепла на нем выше, чем на других видах коллекторов. Кроме того, плоские конструкции имеют большую площадь, увеличивающую ветровые нагрузки на опорные конструкции.

Вакуумный

Вакуумные коллекторы представляют собой систему двойных трубок, расположенных одна внутри другой. По внутренним трубопроводам с наименьшим диаметром циркулирует вода, а внешние трубки служат вакуумными теплоизоляторами (по принципу термоса). В режиме ограничения отбора тепла такие коллекторы способны поднимать температуру носителя до 250-300°С, хотя на практике таких показателей добиться можно только в некоторых регионах планеты и при соответствующих условиях. Тем не менее, вакуумные устройства способны нагревать воду до кипения даже в холодное время года при минусовых температурах. Недостатками вакуумных систем считаются неспособность к самоочистке от снега, требовательность к углу установки и высокая цена.

Воздушный

Теплоносителем в таких устройствах служит воздух. Он нагревается от солнечного тепла, подается в систему воздушного отопления дома и выводится наружу системами вытяжной вентиляции. Для экономии тепловой энергии используется рекуперация, т.е. частичное использование тепла выводимого воздушного потока в теплообменниках или методом подмешивания отработанного теплого воздуха в свежий приточный поток.

Устройство воздушного коллектора представляет собой плоскую камеру большой площади с прозрачной защитной стенкой. Солнечные лучи, проникая сквозь нее, нагревают пластину со слоев абсорбера, которая передает тепловую энергию потоку воздуха, проходящего сквозь коллектор. Возможна как естественная, так и принудительная циркуляция, позволяющая стабилизировать работу системы и получить равномерный и управляемый результат. Разница между температурой входящего и выходящего воздуха может составлять около 50°С, в зависимости от внешних условий.

Критерии выбора

На выбор солнечных коллекторов главным образом влияют два фактора:

• рабочие показатели устройства
• цена коллектора

Соотношение этих факторов определяет, подходит данный образец для условий и нужд пользователя, или нет. Проще всего подсчитать потребности семьи (2-4 кВт тепловой энергии на человека ежедневно) и сравнить полученное значение с производительностью коллектора. После этого останется лишь подобрать наиболее подходящие по рабочим характеристиками устройства. Рекомендуется предварительно узнать нормы инсоляции для данного региона, чтобы иметь возможность скорректировать паспортные данные применительно к собственным условиям.

Обзор 5 популярных моделей и цены на комплекты

Наиболее популярны плоские коллекторы. Причина этого кроется в относительно низких ценах, хотя и такие системы обходятся в немалые суммы. Рассмотрим некоторые варианты.

Малая система от компании «Свет-ДВ»

Предназначена для отопления и обогрева маленьких (до 50 м2) домов, или для горячего водоснабжения более крупных помещений. Состоит из 1 солнечного коллектора, бака на 250 л (объем бака выбран с запасом на случай ночного времени или плохой погоды). Тепловая мощность составляет 2 кВт, цена комплекта — 160 тыс. руб.

Солнечный водонагреватель «Спектр»

Солнечный водонагреватель «Спектр» можно приобрести отдельно, что позволяет создать недостающие компоненты системы своими руками и значительно сэкономить деньги. Цена одного коллектора «Спектр 850-С» составляет 24 000 руб. Выходная мощность составляет 1-1,6 кВт, в зависимости от погодных условий.

Комплект «Зима-500»

Комплект «Зима-500» состоит из 500-литрового бака, одного коллектора на 30 вакуумных трубок, опорной рамы для монтажа на крыше. Цена комплекта составит 330 000-430 000 руб., в зависимости от места приобретения.

Вакуумный солнечный коллектор СВК-40

Вакуумный солнечный коллектор СВК-40 обойдется в 90 000 рублей. Он предназначен для двухконтурной системы с принудительной циркуляцией и способен обеспечить теплом и горячей водой дом средних размеров. Дополнительное оборудование можно приобрести или изготовить самостоятельно, сэкономив деньги.

Солнечный вакуумный коллектор TZ58-1800-10R1

Солнечный вакуумный коллектор TZ58-1800-10R1 состоит из 100-литрового бака, теплового контроллера, насосной станции. Комплект способен эффективно вырабатывать тепловую энергию даже при -25°, средняя производительность около 10 кВт/сут. Цена комплекта составляет около 90 000 руб.

Приведенные примеры выбраны намеренно из разных типов и комплектов, чтобы предоставить максимально разнообразную информацию о стоимости и составе предлагаемого оборудования. Существуют более крупные системы, можно найти совсем небольшие коллекторы, но в среднем используются устройства такого уровня.

Солнечный коллектор для подогрева воды

Использование солнечного тепла для обеспечения горячего водоснабжения дома позволяет снизить расходы, а в некоторых случаях — получить альтернативный или единственный источник ГВС дома. Основным вариантом использования является полноценное снабжение дома, так как сетевые ресурсы обходятся дешевле и не требуют никаких дополнительных мероприятий. Рассмотрим варианты использования коллекторов для подачи горячей воды:

Схемы подключения солнечного водяного коллектора

Солнечный коллектор может быть использован в разных конфигурациях, в зависимости от назначения дома, режима проживания в нем людей, климатических условий и прочих факторов. Обычно используется либо сезонная, «летняя» схема подключения, либо круглогодичный, или «зимний» вариант.

«Летний» вариант горячего водоснабжения от солнечного коллектора

Летний вариант используется, в основном, на дачных участках или в частных домах при сезонном отключении сетевого горячего водоснабжения. Схема простая, к солнечному коллектору подключается бак, расположенный выше уровнем. Подача нагретой воды производится естественным образом, за счет естественной циркуляции, или при помощи вспомогательного оборудования (насоса). Верхний патрубок коллектора (выпускной) является питающим для бака, нижний патрубок принимает охлажденную воду для подогрева. Из бака горячая вода подается на приборы потребления (душ, смесители и т.п.) с подмешиванием холодной воды или без него, если в этом нет необходимости.

Способ прост, но имеет некоторые недостатки. Малая инерционность системы снижает эффективность работы. Для увеличения функционала бак следует утеплить, чтобы горячая вода сохраняла температуру после захода солнца.

«Зимняя» схема подключения солнечного подогрева воды

Зимняя схема предусматривает нагрев воды в баке косвенным образом. По сути, создается теплообменник, в котором горячая вода из коллектора циркулирует по замкнутой схеме, не смешиваясь с водой в баке. Внутри емкости расположен змеевик, нагревающий воду при прохождении горячего потока. Циркуляционный насос обеспечивает постоянное движение теплоносителя (рекомендуется во избежание замерзания использовать антифриз). В обязательном порядке в контур должен быть установлен расширительный бак. При такой схеме особых требований к расположению бака относительно коллектора нет, но змеевик в емкости следует устанавливать в нижней части, чтобы активно прогревался весь объем воды.

Солнечный коллектор своими руками

Цены на солнечные коллекторы и сопутствующее оборудование заставляют владельцев домов изыскивать способы снижения расходов на обзаведение системами обогрева и ГВС. Наиболее экономичным вариантом считается самостоятельное изготовление коллектора и других элементов, способное снизить затраты во много раз при практически неизменном результате. Рассмотрим наиболее доступные варианты:

Материалы для изготовления

Для изготовления простой конструкции понадобятся:

• доски толщиной 30 мм и шириной 120 мм (для создания короба)
• лист фанеры, утеплитель, оцинкованная сталь (днище короба)
• 2 дюймовых трубы длиной 700 мм и 15 полудюймовых по 1600 мм. В дюймовых трубах необходимо просверлить соосные отверстия во одной линии, чтобы присоединить полудюймовые отрезки
• хомуты или металлические полоски для монтажа труб к днищу короба
• черная и белая краска для внутренних и наружных элементов коллектора
• лист стекла (оптимально — монолитного поликарбоната) для изготовления прозрачной крышки
• герметик для крышки и всех частей корпуса коллектора
• шурупы, гвозди, клей для короба
• сварочный аппарат, газовый или электрический
• линейка, рулетка
• электродрель, молоток, пассатижи, отвертка

Во время работы могут пригодиться и другие инструменты, перечислены только самые необходимые материалы и приспособления.

Монтаж батареи

Трубы свариваются между собой. По размерам собирается короб, днище которого тщательно утепляется и покрывается слоем оцинковки. Трубы укладываются на нее, тщательно прикрепляются с помощью хомутов или металлических полосок. Все внутренние элементы — стенки, днище, трубки — окрашиваются в черный цвет. Затем укладывается прозрачный лист поликарбоната или стекла и тщательно герметизируется, чтобы не было доступа наружного воздуха внутрь корпуса. Внешние части (кроме стекла) окрашиваются в белый цвет.

Кроме коллектора потребуются накопительная емкость, установленная выше коллектора, но не более 1 м, и аванкамера, выполняющая роль расширительного бака и параллельно с этим создающая избыточное давление в системе. Объем аванкамеры не превышает 40 л, она устанавливается выше накопительной емкости, но не более, чем на 0,8-1 м.

Все элементы собираются между собой. Присоединения производятся на сварку, или на соответствующие фитинги, имеющие собственные способы монтажа. Расположение коллектора в обязательном порядке выбирается таким образом, чтобы в период максимального падения солнечной энергии он находился повернут лицевой (фронтальной) плоскостью к солнцу под прямым углом.

Усиливаем эффект с помощью пластиковых бутылок

Если на полудюймовые трубки натянуть прозрачные пластиковые бутылки, эффективность нагрева заметно увеличится. Необходимо подобрать нужное количество бутылок, просверлить днища, снять крышки и одну за другой надеть на трубки. Они будут работать как термосы, создавая дополнительную отсечку от внешнего пространства и обеспечивая парниковый эффект в небольшом объеме. Как вариант, используют не стальные, а пластиковые трубы для полива, обязательно черного цвета. Этот способ позволит обойтись без сварки, а вода, циркулируя по шлангу, успеет хорошо прогреться и получить достаточно высокую температуру.

Монтаж солнечного коллектора

Оптимальным местом для установки системы является солнечная сторона дома. Коллектор устанавливается на основание, желательно как можно ближе к стенам дома. Накопительная емкость располагается внутри, за стеной, соединительные трубопроводы проводятся сквозь отверстия в стене. Сложность заключается в необходимости обеспечить правильные перепады высот и расстояния между узлами системы, чтобы исключить потери тепловой энергии при перемещении потоков. Если все величины удается обеспечить, то работа системы станет наиболее эффективной. Вода в накопительной емкости не будет остывать так быстро, как на улице, для чего можно ее дополнительно утеплить. Для разводки труб внутри дома понадобится меньшее количество трубопроводов, потери тепла снизятся до минимума.

Менее удачный вариант — установка накопительной емкости на улице. При этом температура воды будет быстро падать, снижая эффективность системы. Такой способ можно рассматривать только как временный, рассчитанный на пользование до тех пор, когда завершится монтаж системы, расположенной внутри дома.

Полезное видео

Солнечные коллекторы, используемые для отопления и ГВС, позволяют увеличить степень автономности дома и снизить расходы. Приобретение готовых систем потребует серьезных денежных вложений, поэтому возможность изготовления комплекта своими руками следует рассматривать как перспективный и экономичный вариант.

energo.house