Зачем нужны солнечные коллекторы

Выгодно ли устанавливать солнечный коллектор, какой потребуется

В Европе крыши домов заставлены приспособлениями улавливающими и преобразующими солнечную энергию. У нас такое встретишь не часто. Почему? Есть ли целесообразность устанавливать в частном доме солнечный коллектор, и какой конструкции он должен быть…

Конструкции солнечных коллекторов

    Пластинчатые.
    Поглотителем солнечной энергии является пластина покрытая чаще никелем. К ней прикреплены медные трубки, по которым движется теплоноситель. Другой вариант, — трубки выдавленные в самой нагревающейся пластине состоящей из двух половинок.
    Пластина закрывается в утепленный короб, с одной стороны которого находится прочное самоочищающееся стекло.

    Трубчатый вакуумный
    В основе — вакуумные трубки из стекла, покрытые снизу светоотражающим материалом, а сверху — металлизированным напылением, которое препятствует уходу отраженной энергии. Внутри стеклянной трубки размещается трубка
    с движущимся теплоносителем. Ряды таких улавливателей солнечной энергии закрепляются к теплоизолированным сборным шинам с теплоносителем. Роль утеплителя в самой трубке играет вакуум.

Тепловые трубки.
Применяются сходные вакуумные трубки, но внутри них находятся медные трубки с легкоиспаряющейся жидкостью. Она преобразуется в пар солнечным теплом и сразу же конденсируется на теплообменнике в верхней части, отдавая энергию теплоносителю, и такой процесс идет постоянно.

Летний нагреватель.
Пластинчатый коллектор, но в самом дешевом исполнении — без стекла и теплоизоляции, с полимерным шлангом… Эффективно может использоваться только когда температура окружающего воздуха большая. Но нагрев воды намного более интенсивный, чем просто у бочки для летнего душа. Чаще по такой системе движется непосредственно вода, которая используется для душа и бассейна, без промежуточного бойлера.

Сколько энергии дает солнце

Количество солнечной энергия, которая приходится на единицу площади (метр квадратный), весьма различается на разных географических широтах. В северных регионах энергии слишком мало, чтобы речь шла о применении коллектора. Для эффективного и самоокупаемого применения солнечных коллекторов реально могут рассматриваться только южные регионы, южнее 52 параллели.

    В этих районах, в период минимального высоты солнца в декабре, можно получить максимум 80 Вт/м2

В июне, когда солнце находится в наивысшей точке, — 600 Вт/м2.

  • В апреле и сентябре — около 350 Вт/м2.
  • Важнейшая характеристика каждой модели коллектора — минимальная солнечная энергия, при которой от прибора можно получать тепло.

    Известно, что варианты с вакуумными трубками начинают работать при 20 Вт/м2. А пластинчатые — в среднем от 80 Вт/м2.

    Если сравнить имеющуюся солнечную энергию с характеристиками различных типов коллекторов, то можно заметить, что трубчатый будет способен работать круглый год. Зимой также, хоть отдача его и будет минимальна.
    Пластинчатый же можно применять только в межсезонье и летом.

    Для чего может понадобиться солнечный коллектор

    Отопление необходимо в зимний период, а в это время отдача коллекторов весьма небольшая. Летом же отопление не нужно вовсе, и в это время коллектор способен генерировать максимум энергии.

    Возникает не разрешимое противоречие — когда энергии нужно больше всего для отопления, ее просто нет.

    Поэтому солнечный коллектор целесообразней всего использовать для приготовления горячей воды, которая понадобится всегда. Зимой коллектору намного больше будут помогать обычные источники энергии — от системы отопления или элеткронагрев.

    Для ГВС коллектор намного выгоднее потому, что за период своей эксплуатации круглый сезон с него можно забрать и использовать больше энергии, чем если бы это делалось для отопления. А это значит, что прибор может оказаться выгодным, самоокупаемым.

    КПД и эффективность

    Коллектор наиболее выгодно использовать для подогрева воды, если он генерирует не более чем 70% требуемой энергии. Остальная энергия добирается за счет подогревом от других источников.

    Почему солнечный коллектор не может сделать горячую воду, обычных 50 градусов?

    КПД коллекторов быстро падает с ростом температуры теплоносителя. На графике видно, что пластинчатые приборы наиболее сильно зависят от температуры теплоносителя.

    Пока теплоноситель холодный — КПД коллектора наибольший.

    Отсюда, при проектировании систем нагрева отопления, следует учитывать довольно простой вывод — сначала нужно нагревать объем воды от солнечного коллектора. А затем догревать его до нужной температуры, например, электричеством.

    Также из характеристик приборов известно:

      Трубчатые коллекторы имеют куда меньшую зависимость КПД от редуцируемой температуры. Могут использоваться круглый год, в том числе и для отопления.

  • Пластинчатые. Их эффективность намного больше летом, при прямом солнечном свете, они дают больше энергии чем трубчатые. Выгодней для приготовления ГВС. Зимой же, как указывалось, эффективность крайне низкая — не применимы.
  • Экономическая целесообразность — большой или маленький коллектор нужен?

    Чем больше площадь солнечного коллектора, тем больше он поглощает энергии и тем больше будет температура теплоносителя. Но, согласно приведенным выше данным, с ростом температуры теплоносителя КПД приборов уменьшается.

    Таким образом, слишком большой коллектор, при больших затратах, будет работать ненамного эффективней, чем маленький, — он просто не сможет поднять температуру выше из-за резкого падения КПД.

    Как указывалось, для ГВС коллектор окажется экономически целесообразным, если будет давать не более 70 % необходимой энергии.

    Но для радиаторного отопления, температура требуется обычно гораздо выше — до 80 градусов, причем зимой.
    Здесь же коллектор окажется выгодным если будет генерировать не более 20-30% энергии.
    Т.е. площадь коллектора не должна быть слишком большой, с целью добиться более высокой температуры, иначе прибор быстро выйдет за рамки окупаемости.

    Какая площадь солнечного коллектора потребуется

    Существуют сложные расчеты наиболее экономически целесообразных площадей солнечных коллекторов. Ниже приведены конечные рекомендации по подбору площади этих приборов, в реальных экономических условиях при низких ценах на углеводороды, по сравнению с Европой.

    Количество энергии для ГВС полностью зависит от количества используемой воды. Поэтому данные приводятся из расчета на одного жителя.

      Для ГВС на одного человека целесообразная площадь солнечного коллектора находится в пределах 1,0 — 1,4 метра в зависимости от степени расхода воды.

  • Для отопления расчет такой — площадь прибора не более 0,4 м2 на каждый квадратный метр площади дома. Соответственно, для небольшого дома в 100 кв, предел целесообразности — 40 м кв. прибора.
  • Воспользовавшись подобными рекомендациями, или исходя из приведенных выше данных, можно говорить о подборе коллектора под конкретное жилище. Но нужно помнить, что цифры продавцов, могут быть слишком оптимистичными, так как они будут стремиться продать максимальную площадь.

    Также много нюансов в системах подключения и размещения на крыше или на приусадебном участке. Подробней можно ознакомиться со схемами включения солнечных коллекторов

    Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки и эффективность работы

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

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

    Что такое солнечный коллектор и зачем он нужен

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

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

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

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

    Преимущества солнечных коллекторов для отопления дома

    Экономия газа

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

    Энергонезависимость

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

    Доступность

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

    Долгий срок службы

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

    Их недостатки

    Стоимость

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

    Непостоянство

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

    Нужен бак-накопитель

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

    Эффективность солнечных коллекторов для нагрева воды

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

    На территории Украины солнечные коллектора имеют большой потенциал использования. В среднем на 1м 2 земли за год падает от 1000 до 1350кВт-ч солнечной энергии. Это эквивалентно 120-140м 3 газа.

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

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

    Виды солнечных коллекторов для нагрева воды

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

    Конструкция и внешний вид:

    Назначение:

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

    Принцип работы

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

    Сезонность

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

    Заключение

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

    Рекомендуемые статьи

    Солнечный коллектор для отопления дома

    Солнечный коллектор – это техническое устройство, служащее для преобразования солнечной энергии в тепловую. По типу теплоносителя, солнечные коллекторы подразделяются на воздушные и жидкостные, в которых теплоносителем служит вода или иное жидкое вещество (антифриз, этиленгликоль и подобные). По конструкции, данные устройства, бывают плоские и вакуумные.

    Принцип действия

    Для отопления жилого дома или иного объекта могут быть использованы все виды солнечных коллекторов, однако принцип их работы, вне зависимости от конструкции и вида теплоносителя, является единым.

    Принцип работы солнечного коллектора основан на способности материалов поглощать энергию солнца в видимом и невидимом, человеческому глазу, диапазонах, в связи с чем, внутри данного материала, начинаются физические процессы, молекулы начинают быстрее двигаться, материал (вещество) – нагревается. Тепло выделяемое материалами, на которые воздействуют солнечные лучи, передается теплоносителя для последующего использования.

    Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:

    1. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя:
    2. Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха:
    3. Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем:

    В соответствии с конструкцией, видом теплоносителя и способу его использования и передачи тепла, солнечные коллекторы бывают:

    По типу конструкции:

    • Плоские – представляют из себя конструкцию в виде прямоугольника (коробки), выполняемую из прочного материала и служащую корпусом устройства. Во внутренне пространство корпуса укладывается изоляция, по поверхности которой монтируется абсорбирующая (поглощающая тепло) пластина. В специальные углубления абсорбера, укладываются трубки (как правили изготовленные из меди), в которые, в дальнейшем, подается теплоноситель. С наружной стороны корпус закрывается поглощающей оболочкой и защитным стеклом.
    • Вакуумные – в устройстве данного типа, определенное количество вакуумных трубок, объединены в общем корпусе коллектора. В корпусе устроен теплообменник, в котором теплоноситель, циркулирующий во внутреннем контуре вакуумных трубок, передает полученную энергию, теплоносителю наружного контура.

    По типу теплоносителя:

    По способу использования теплоносителя:

    • Пассивные – солнечный коллектор используется в паре с баком накопителем, и служит для горячего водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных элементов сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
    • Активные – система, кроме монтажа коллектора, комплектуется техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления помещений.

    По способу передачи тепла:

    • Косвенного действия, когда в системе отопления (горячего водоснабжения), присутствует бак-аккумулятор (накопитель), в котором происходит передача тепловой энергии, полученной, наружным контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
    • Прямого действия, прямоточные – данный способ используется в системах ГВС, при этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и путем установки дополнительных элементов (кранов, клапанов и т. д.).

    Как работает зимой?

    В системах отопления, как правило, используются вакуумные коллекторы, это определяется их техническими характеристиками и условиями эксплуатации.

    Основной элемент вакуумного солнечного коллектора – это вакуумная трубка, которая состоит из:

    • Изоляционной трубки, выполненной из стекла или иного материала, пропускающего солнечные лучи с минимальными потерями их мощности;
    • Медной, тепловой трубки, помещенной во внутреннее пространство изоляционной трубки;
    • Алюминиевой фольги и поглощающего слоя, расположенных между трубками;
    • Крышкой изоляционной трубки, являющейся уплотнительной прокладкой, обеспечивающей вакуум во внутреннем пространстве устройства.

    Работа системы осуществляется следующим образом:

    1. Под воздействием солнечной энергии, теплоноситель контура трубки, испаряется и поднимается вверх, где в теплообменнике коллектора конденсируется, передает свое тепло теплоносителю наружного контура, после чего стекает вниз, и процесс повторяется.
    2. Теплоноситель наружного контура, из теплообменника солнечного коллектора, подается на бак-аккумулятор, где происходит передача полученной тепловой энергии теплоносителю системы отопления и горячего водоснабжения.
    3. Циркуляция теплоносителя наружного контура осуществляется путем установки циркуляционного насоса и систем автоматики, обеспечивающей работу системы в автоматическом режиме.
    4. В комплекс системы автоматики входит контроллер, датчики и элементы управления, обеспечивающие установленные параметры работы системы (температура, расход жидкости в системе ГВС и т. д.)

    Для того, чтобы данная система была эффективна и справлялась с выполнением поставленных задач, в том числе и в зимний период, системой предусматривается установка дублирующих источников энергии. Это может быть дополнительная система нагрева, с использованием теплоносителя, как на приведенной схеме, когда теплоноситель дополнительного контура нагревается путем использования различных видов топлива (газ, биотопливо, электричество). Также, с подобную задачу можно выполнить путем установки электрических ТЭНов, непосредственно в бак-аккумулятор. Работу дублирующих источников энергии контролирует система автоматики, включая в работу данные устройства, по мере необходимости.

    Выгодно ли это

    Определить, выгодно ли использовать солнечные коллекторы, каждый определяет для себя индивидуально, в зависимости от региона проживания, потребности в тепловой энергии и в зависимости от финансовых возможностей.
    Регион проживания – это важный критерий, при определении эффективности использования устройств, служащих для преобразования энергии солнца в другие виды энергии. Солнечная активность (продолжительность солнечного сияния), в разных регионах нашей страны разная, что видно на приведенной ниже схеме.
    Из данной схемы видно, что наиболее благоприятные регионы, для использования солнечной энергии, с продолжительностью солнечной активности более 2000,0 часов в год, расположены в южных районах страны. В этих районах также не бывает холодных и продолжительных зим, что определяет возможность успешного использования солнечных коллекторов в системах отопления и горячего водоснабжения, именно в этих областях России.

    При необходимости создать абсолютно автономную систему, от внешних, традиционных поставщиков тепловой энергии, следует помнить, что, установив только коллектор, создать подобную систему не получится, т. к. для создания циркуляции теплоносителя, работы системы автоматики, необходима электрическая энергия. Поэтому, для полной автономии, необходимо проработать вопрос по независимому электроснабжению подключаемого объекта. Следовательно, для того, чтобы сделать абсолютно независимую систему, потребуются дополнительные финансовые затраты, что увеличит срок окупаемости оборудования.

    Как сделать своими руками

    Наиболее простой, но тем не менее эффективный вариант, это плоский солнечный коллектор, в котором в качестве теплоносителя используется вода.
    Из имеющихся под рукой материалов, изготавливается корпус устройства. Это может быть дерево, профильный черный или цветной металл. Размеры каркаса определяются местом установки солнечного коллектора, его назначением и наличием требуемых материалов.

    Во внутреннее пространство корпуса укладывается утеплитель, поверх которого укладывается медная трубка. Для создания большей поглощающей площади, трубку укладывают в форме змеевика. Чтобы увеличить КПД устройства, под трубку можно положить слой фольги (на схеме не показано), это позволит снизить тепловые потери в нижнюю сторону устройства и увеличит температуру во внутреннем пространстве корпуса.

    С наружной стороны корпус закрывается защитным стеклом, щели герметизируются. В местах ввода и выхода труб, монтируются патрубки холодной и горячей воды.
    Изготовленной таким образом устройство, можно использовать для горячего водоснабжения летнего душа и подогрева воды в бассейне, для этого патрубки коллектора подключаются к выбранным системам, после чего устройство готово к работе.

    Плюсы и минусы

    Как у любого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по возможности использования и эксплуатации, так и по иным параметрам и показателям. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, поэтому необходимо их рассмотреть в отдельности друг от друга.

    Плоские солнечные коллекторы.

    Достоинства использования:

    1. При использовании в южных регионах с теплым климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
    2. При осадках в виде снега, имеют способность к самоочищению;
    3. Обладают высоким КПД, при использовании в летний период;
    4. Относительно низкая стоимость, в сравнении с аналогами другой конструкции.

    Недостатками являются:

    1. Значительные тепловые потери, вызванные конструктивными особенностями устройства;
    2. Низкий КПД при работе в осенне-весенний период;
    3. Сложность транспортировки и монтажа готовых изделий;
    4. Высокая парусность конструкции, создает опасность повреждения ее элементов, в процессе эксплуатации;
    5. Сложность и трудозатратность выполнения ремонтных работ.

    Вакуумные солнечные коллекторы.

    Достоинства использования:

    1. При использовании в регионах с холодным и умеренным климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
    2. Незначительные тепловые потери, в процессе эксплуатации, в сравнении с аналогами другой конструкции;
    3. Способность работать при низких и отрицательных температурах окружающего воздуха;
    4. Способность работать при низкой солнечной активности в утренние и вечерние часы, а также при отсутствии прямых солнечных лучей (пасмурная погода);
    5. Легкий и удобный монтаж, транспортабельность конструкций;
    6. Надежность в процессе эксплуатации.

    Недостатками являются:

    1. Относительно высокая стоимость;
    2. Жесткие требования к монтажу, определяющие расположение коллектора в пространстве по отношению к поверхности земли.


    Солнечные коллекторы для частного дома. Перспективная технология для организации горячего водоснабжения и отопления

    Солнце – источник неисчерпаемой бесплатной энергии, ресурсами которой может воспользоваться любой желающий.

    Читайте также:  Зачем нужна подложка под ламинат

    Нашим подписчикам — скидки на товары для отопления и водоснабжения.

    Комплект с плоскими солнечными коллекторами auroSTEP plus – оптимальное решение для загородного дома.

    Трубчатый солнечный коллектор auroTHERM exclusiv обеспечивает максимальную эффективность поддержки системы отопления.

    Плоские солнечные коллекторы auroTHERM и auroTHERM plus – отличное соотношение цены и эффективности.

    Покупка гелиосистем у официального дилера имеет ряд преимуществ:

    + 7 (495) 369-37-99 (круглосуточно)

    Постоянный рост цен на отопление и горячее водоснабжение заставляет многих из нас задуматься о способах экономии. Но можно ли не просто сократить расходы на электроэнергию, а свести их к нулю? Можно, если использовать энергию солнца. Солнечные коллекторы – это источник бесплатной и экологически чистой энергии.

    Такие коллекторы, или, как их еще называют, гелиосистемы, предназначены для аккумулирования солнечной энергии для нагрева воды. Использование данной установки дает возможность дополнительного отопления в весенний и летний период. Иными словами, обладатели солнечных коллекторов получают горячую воду и тепло совершенно бесплатно.

    Устройство и принцип работы

    Простейший солнечный коллектор – это металлические пластины черного цвета, заключенные в корпус из стекла или пластика, которые обычно монтируются на крыше дома. В сущности, солнечный коллектор представляет собой миниатюрную теплицу, которая накапливает солнечную энергию. Эта энергия согревает воду, циркулирующую по трубам, скрытым под пластиной. Чем больше энергии передается теплоносителю, тем выше его эффективность. Но, хотя принцип работы для всех коллекторов один и тот же, их конструкция несколько различается в зависимости от типа коллектора и сферы его применения.

    Неиспользованная остывшая вода из резервуара постепенно опускается вниз, освобождая место нагретой воде из коллектора. Холодная вода попадает в теплообменник, где нагревается и вновь поступает в резервуар. На практике это означает, что вода в накопительной емкости всегда остается горячей – в ясные солнечные дни ее температура может доходить до 70 o С.

    Типы и характеристики бытовых коллекторов для нагрева воды и отопления

    Описанная схема работы коллектора очень упрощена, на деле же гелиосистемы несколько сложнее. Существует несколько типов солнечных коллекторов со своими конструктивными особенностями.

    Плоские высокоселективные

    Плоский коллектор – один из самых распространенных типов. Их преимущество состоит в невысокой цене, однако в сравнении с другими моделями они теряют больше тепла. Плоские солнечные коллекторы состоят из плоскостного поглотителя, прозрачного стеклянного покрытия, теплоизоляции с оборотной стороны и рамы, которая в основном делается из алюминия или стали.

    Плоскостной поглотитель – это выкрашенный в темной цвет металлический лист, соединенный с теплопроводящими трубами. Слой поглотителя аккумулирует солнечные лучи и трансформирует солнечную энергию в тепловую, которая затем передается жидкости-теплоносителю (смеси воды и гликоля). Эта жидкость «направляет» тепло в солнечный аккумулятор. Стеклянное покрытие коллектора защищает поглотитель от воздействия окружающей среды и снижает потери тепла, создавая парниковый эффект. Эту же функцию выполняет и теплоизоляция из минерального волокна.

    Вакуумные трубчатые

    Солнечные коллекторы этого типа состоят из стеклянных трубок, внутри каждой из которых располагается устройство, поглощающее солнечный свет. Вакуум – идеальный теплоизолятор, и потому теплопотери таких коллекторов значительно меньше. Существует два вида вакуумных коллекторов, различающихся по способу нагрева – с косвенной теплопередачей и прямоточные. Первый вид устройств предназначен для всесезонного использования, а второй – для теплого времени года, с апреля до сентября.

    Концентрационные

    Весной, летом и осенью дневной угловой ход солнечных лучей больше 120 градусов – угла, в котором эффективно работают неподвижные солнечные коллекторы. Повышение эксплуатационных температур до 120-250 o C возможно путем введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Они концентрируют солнечные лучи, и в результате их на панель попадает больше. Для получения более высоких температур требуются устройства слежения за солнцем. Это достаточно дорогостоящее решение и применяется оно в основном в промышленных целях.

    Воздушные

    Солнечные воздушные коллекторы используются для нагрева воздуха. Это простые плоские коллекторы, применимые для отопления помещений и сушки сельскохозяйственной продукции. Воздух проходит через поглотитель благодаря естественной конвекции или под воздействием вентилятора. Недостаток последнего варианта в том, что часть энергии тратится на работу вентиляторов.

    Расчет мощности солнечного коллектора

    Солнечные коллекторы для дома могут обладать весьма высокой производительностью. Чтобы точно рассчитать мощность коллектора, нужно знать его площадь поглощения, величину инсоляции для вашего региона и КПД коллектора.

    Допустим, используется коллектор площадью примерно 1 кв. м, состоящий из 7 трубок, каждая из которых имеет площадь поглощения 0,15 кв. м. Получаемая мощность в расчете на один день вычисляется следующим образом: 0,15 (площадь поглощения 1 трубки) × 1173,7 (величина инсоляции в Московской области) × 0,67 (КПД солнечного коллектора) =117,95 кВт•час/кв. м. В среднем за сутки одна вакуумная трубка теплового коллектора вырабатывает 0,325 кВт•час. В наиболее солнечные летние месяцы она будет производить 0,545 кВт•час.

    Использование солнечных коллекторов в России и мире

    Солнечные коллекторы широко распространены во всем мире, хотя для нашей страны они все еще остаются новинкой. Настоящий бум солнечных коллекторов пришелся на 1970-е, во времена нефтяного кризиса. Тогда их начали применять во многих странах, от США до Японии. В Израиле в наши дни более 85% населения используют солнечные коллекторы. Сейчас общая мощность солнечных коллекторов мира превышает 200 гигаватт тепловой энергии и продолжает неуклонно расти. Использование данной технологии в Германии, например, оценивается в 140 кв. м/1000 чел., в Австрии – 450 кв. м/1000 чел., на Кипре – около 800 кв. м/1000 чел. В России этот показатель пока очень мал – лишь 0,2 кв. м/1000 чел.

    Многие могут усомниться – разумно ли использование таких устройств в России, где климат далеко не такой теплый и солнечных дней значительно меньше, чем в южных широтах? Расчеты, проведенные в РАН, доказывают, что даже наша суровая погода – не препятствие для эффективной эксплуатации коллекторов. В средней полосе России мощность солнечного потока составляет от 100 до 250 Вт на 1 кв. м площади. Максимальное значение равняется 1000 Вт (при ясном небе в полдень). Следовательно, при установке солнечного коллектора площадью 2 кв. м вода в баке емкостью 100 л будет ежедневно прогреваться до температуры от 37 o С и более (этот показатель может доходить до 55 o С). А в теплые месяцы коллектор будет еще эффективнее.

    Солнечные коллекторы применяются для отопления, нагрева воды, подогрева бассейнов, обеспечения энергией теплиц. Они легко интегрируются в любую сеть водо- и теплоснабжения и просто монтируются. С помощью солнечных коллекторов можно сократить расходы на оплату энергоносителей, а в летние месяцы получать и вовсе бесплатную горячую воду. К известным и надежным производителям солнечных коллекторов относятся такие компании, как FUTUS-NUKLEON (Австрия-Чехия), TiSUN (Австрия), Ferroli (Италия), но особым доверием специалистов пользуются коллекторы от немецких компаний – Wolf и Vaillant. Эти бренды не просто предлагают надежную продукцию – они постоянно совершенствуют свои системы и внедряют новые технологии.

    Стоимость гелиоустановки для дома

    Цена солнечного коллектора для отопления дома зависит от его типа, сложности системы и мощности, а также, не в последнюю очередь, от производителя. Относительно небольшие установки для частных домов, коттеджей и дач с номинальной мощностью около 2 кВт•ч стоят от 160 000 рублей в базовой комплектации, более мощные системы с несколькими коллекторами общей мощностью около 6 кВт•ч, предназначенные не только для нагрева воды, но и для отопления в весенне-зимний период, обойдутся в 270 000 рублей. К этому нужно прибавить стоимость монтажа и наладки.

    За какой срок окупится коллектор? На это влияет режим эксплуатации. Солнечные коллекторы в отопительный период поддерживают отопление приблизительно на 25%, а горячее водоснабжение в летние месяцы на 80-90%, так что окупаемость будет напрямую зависеть от ваших обычных расходов на тепло и горячую воду. В среднем срок окупаемости коллекторов составляет от 2 до 8 лет. Все это указывает на экономическую целесообразность и перспективность использования технологии в России.

    Экономьте правильно: солнечные коллекторы.

    Солнечные коллекторы для отопления дома — это устройства, преобразующие энергию Солнца (видимый свет и инфракрасное излучение) в тепловую энергию.

    Содержание:

    Каждый день на нашу Землю опускается гигантская доза солнечного излучения. Работа коллектора как раз состоит в том, чтобы поглотить его и преобразовать в энергию для использования человеком: для обеспечения тепла и подогрева воды. Учитывая теперешний стремительный рост цен на природный газ, владельцы газовых котлов стали всё чаще задумываться о новом способе экономии.

    Оглянитесь: наверняка, у кого-то из ваших соседей уже установлен коллектор.

    Для чего нужны солнечные коллекторы.

    Солнечное излучение является одним из доступнейших и популярных альтернативных источников тепла, в то время, как солнечный коллектор — самое простое приспособление для преобразования этой энергии. Всё больше людей решают обзавестись этим чудом для частного дома для дополнительного источника энергии. С помощью коллектора солнечную энергию можно преобразовать в тепловую энергию и электрическую.

    Энергия Солнца является не только бесплатной, но и в разы чище для экологии, чем любой созданный человеком тип энергии. Только за 8 минут эта звезда вырабатывает такое количество излучения, сколько людям хватит использовать целый год. Если собрать всю энергию, которую Земля получит от Солнца за один день, потребность новой энергии возникнет через двести лет.

    Преимущества использования солнечного излучения:

    • экономия на оплате коммунальных услуг;
    • круглогодичная доступность;
    • безопасность для природы;
    • независимость от повышения цен государством.

    Плюсы коллекторов:

    Вы экономите газ: летом при помощи солнечного коллектора вы совсем сведете на нет необходимость частного дома в горячей воде. Весной и осенью он снизит нагрузку газового котла, что, как следствие, приведет к сокращению потребления газа. Зимой же коллекторы работают менее эффективно.

    Вы станете энергонезависимы: отапливая свой дом при помощи солнечного коллектора, вы максимально снижаете личную зависимость от газа, поставляемого государством. При этом в летнее время, получая горячую воду, не используя газ, вы фактически получаете ее бесплатно.

    Установить солнечный коллектор — задача простая и доступная всем: для установки не нужно бегать по всевозможным инстанциям за разрешениями. Вам потребуется лишь найти хороший магазин, где опытный консультант объяснит вам все тонкости и сантехник, который всё установит.

    Долгосрочность: приятный бонус коллектора — он прослужит не меньше пятнадцати лет.

    У солнечных коллекторов есть и недостатки:

    Довольно высокая стоимость: цены на домашние солнечные коллекторы варьируются от 500 до 1000 долларов за единицу. Система же из двух коллекторов обойдется вам в 2500 долларов. То есть, окупится она где-то через 7 лет.

    Солнечный коллектор нельзя рассматривать как один источник энергии. Человек, к сожалению, не научился управлять погодой и солнце по заказу не светит.

    Периодическое обслуживание: со временем накапливаются пыль и грязь, которую нужно убирать.

    Дополнительные затраты для покупки бака-накопителя. Без него солнечному коллектору просто не будет места, куда сбывать выработанную энергию.

    Эффективность солнечных коллекторов.

    Данная характеристика целиком и полностью зависит от региона установки. Соответственно, чем южнее, а следовательно, жарче регион, тем эффективнее работает коллектор. Таким образом, если вы раздумываете над покупкой такого альтернативного источника тепла, советуем проанализировать, как часто в вашем регионе светит Солнце.

    Также максимально внимательно изучайте технические характеристики, которые указаны в паспорте. Наиболее важными значениями являются коэффициенты полезного действия, тепловых потерь, а также площадь устройства. Эти параметры позволят спрогнозировать будущую эффективность работы.

    Виды солнечных коллекторов.

    Сейчас на рынке большое изобилие солнечных коллекторов. Они имеют ряд различий, отличаясь предназначением, своим внешним видом, принципом функционирования и т.п.

    • Классификация по внешнему виду: трубчатые вакуумные и плоские.
    • По назначению: для отопления дома и нагрева воды.
    • По принципу работы: самотечные (совершенно не требуют электроэнергию и идеально подходят для дачных участков) и с принудительной циркуляцией (подключается к общей системе отопления).
    • По сезонности работы: круглогодичные и сезонные (которые используют только летом и в межсезонье, зимой же они не работают).

    Подводя итог.

    Солнечные коллекторы являются наиболее популярными альтернативными источниками тепла для частного дома. Это своеобразная инвестиция в свою энергонезависимость. Наиболее эффективны они в южных регионах, где солнечная активность довольно высока.

    Присоединяйтесь к нам и получайте новые идеи по экономии. Вдохновляйтесь новыми советами каждый день!

    Солнечный коллектор для отопления дома

    Солнечный коллектор представляет собой особую разновидность климатической техники относящейся к альтернативной энергетике. Это устройство, которое преобразует энергию солнечного света в тепловую энергию и используется для горячего водоснабжения и/или отопления. В последние годы использование солнечных коллекторов стало довольно распространенным. Солнечная энергия, используемая в коллекторе, является по сути неисчерпаемой. Большим преимуществом солнечных коллекторов является их абсолютная безопасность для всей окружающей среды.

    Виды солнечных коллекторов

    На рынке нашей страны встречается несколько основных видов солнечных коллекторов, а именно: плоские, вакуумные, реже воздушные коллекторы и уж совсем редко коллекторно-концентратные. Все эти коллекторы отличаются друг от друга особенностью устройства, а так же принципом действия.

    Плоские коллекторы

    Такие коллекторы имеют вид панелей. Лицевая часть панели покрыта прозрачным стеклом или же рифленым поликарбонатом, через который солнечный свет попадает на медные трубки, проложенные внутри плоского коллектора, и нагревает их. Теплоносителем в системе такого солнечного коллектора может быть как вода, так и антифриз. На задней части панели располагается отражающий материал, а под ним теплоизоляционный материал (минеральная вата). Максимально увеличить коэффициент полезного действия таким коллекторам помогают специализированные оптические покрытия. С помощью такого покрытия плоские коллекторы способны нагревать теплоноситель до 200°C.

    К плюсам плоских коллекторов можно отнести – высочайшую производительность. В жаркое солнечное время он безусловно эффективнее вакуумного коллектора. Такой коллектор можно установить под любым эффективным для данной местности углом, а так же благодаря своей форме он способен самостоятельно отчищаться от снега в зимнее время года. К недостаткам такой модели относится большая утечка тепла через лицевую панель и как следствие – небольшая производительность в прохладное и холодное время года, поэтому такие коллекторы наиболее эффективно устанавливать как дополнительный источник тепла. Использование жесткой воды в качестве теплоносителя без специальной подготовки приводит к быстрому выходу их из строя.

    Вакуумный коллектор

    По принципу работы практически идентичен плоскому солнечному коллектору. Только вакуумный солнечный коллектор является более продуктивным, а именно он способен нагревать теплоноситель до 300°C. Название “вакуумный коллектор” возникло из-за технического вакуума, созданного в межстеночном пространстве стеклянной колбы. Поверхность внутренней стенки колбы покрыта высокоселективным покрытием, которое поглощает до 96% солнечного спектра (видимой и невидимой части) и преобразует ее в тепло. Вакуум препятствует утечке тепла в атмосферу, а покрытие почти не отражает солнечный свет. Такого рода коллектор способен работать и производить тепло даже при максимально низких температурах, было бы солнце.

    Современный дизайн такого коллектора с легкостью впишется в дизайн любого дома, а так же его установка не отнимет у вас много времени. К недостаткам можно отнести значительную разницу в цене и весе, а именно вакуумный коллектор тяжелее и дороже, нежели плоский коллектор.

    Коллекторно-концентратный солнечный коллектор

    В отличие от вакуумного или плоского, имеет абсолютно иную тактику в работе. Такого рода коллекторы не способны нагреваться максимально, как это делают предыдущие коллекторы, так же принцип их действия заключается не в нагреве теплового носителя, а обогреве непосредственного воздуха внутри помещения.

    Зачастую используют только для сушки сельскохозяйственной продукции и реже для обогрева внутренних помещений. Такого рода коллектор не такой дорогой, а так же прост в использовании, так как не имеет трубопровода. В таком коллекторе, в сравнении с предыдущими моделями, очень низкий коэффициент полезного действия, поэтому его используют только как дополнение к основному источнику отопления здания.

    Выгоды отопления частного дома солнечным коллектором.

    Кроме решения задачи по горячему водоснабжению солнечный вакуумный коллектор способен решать вопрос отопления. При покупке солнечного коллектора для отопления частного дома или загородной дачи, не маловажным фактором является правильная установка. При максимально правильном монтаже солнечный коллектор способен сократить затраты на отопление дома от 30% до 70%. Активным периодом обогрева дома с помощью солнечного коллектора является весна и осень, но это не означает, что зимой он не греет. Коллектор способен работать в любое время года, только придется больше догревать теплоноситель в системе отопления.

    Перед покупкой коллектора для частного дома необходимо знать некоторые правила при его выборе, а именно площадь гелиосистемы, а так же количество той тепловой энергии, которое он сможет отдавать. Так же при покупке стоит учитывать то, в какое время года вы будете с помощью коллектора отапливать дом.

    Большинство солнечных коллекторов выполняют только дополнительную функцию в системе отопления дома, то есть не являются основным и единственным источником тепла. Если изначальная изоляция дома выполнена оптимально, а разводка отопительных элементов по дому выполнена правильно, то возможно коллектор сделать основным из автономных отопительных приборов для вашего дома.

    Система отопления на базе солнечного коллектора.

    Чтобы не занимать много места опишем в основных чертах систему отопления на базе вакуумного солнечного коллектора, которая может функционировать в погодных условиях России.

    В состав системы входят солнечные коллектора (количество определяется обогреваемой площадь и теплоизоляционными свойствами стен, пола и крыши); бак-аккумулятор выполняющий роль теплообменника, аккумулятора горячей воды, сохраняющего накопленное тепло; рабочей станции в состав которой входит насос; датчиков температуры устанавливаемых на выходе из цепи коллекторов и в баке-аккумуляторе; расширительного бачка и контроллера управляющего системой на основании показаний датчиков температуры. Так как солнечный коллектор и бак аккумулятор устанавливаются раздельно (коллектор на крыше, а бак, рабочая станция, расширительный бачок и контроллер в помещении), то такая конфигурация называется сплит-системой.

    Теплоносителем данной системы в южных регионах может быть и водопроводная вода, что позволит сэкономить, поставив более простой бак-аккумулятор, но с нашей точки зрения лучше, чтобы теплоносителем был антифриз. Это гарантирует от возникновения ситуаций, при которых возможно размораживание системы. Бак-аккумулятор тогда лучше выбрать двухконтурный. На выходе второго контура, где теплоносителем может быть вода, лучше расположить отопительный котел на любом доступном виде топлива. Система отопления должна быть «теплый пол» или «теплый плинтус», это позволит достичь комфортной температуры в помещении при более низкой температуре теплоносителя, чем в радиаторном варианте.

    Перед покупкой солнечного коллектора и/или сплит-системы для своего дома стоит обязательно проконсультироваться со специалистом, который хорошо разбирается в этой области и может подсказать и дать дельный совет по выбору оборудования.

    Без помощи специалиста можно ошибиться с выбором оборудования и тем самым не только потратить немаленькую сумму денег, но и остаться в холодное время года без отопления своего жилья.

    Недостатки солнечных коллекторов.

    Основным недостатком системы отопления на базе вакуумного солнечного коллектора (сплит-системы) являются погодные условия нашей необъятной родины. Количество пасмурных дней в осенне-зимнее время, малый световой день, даже в средних широтах, частые снегопады – все это не способствует эффективной работе системы отопления. Часто в погоне за «дармовым» теплом подрядчики по требованию пользователей увеличивают площадь солнечных коллекторов. Но это приводит к удорожанию всей системы и необходимости утилизации избыточного количества кипятка в летнее время.

    С нашей точки зрения необходимо соблюдать баланс и радоваться тому, что можно сократить затраты на отопление и горячее водоснабжение установкой сбалансированной сплит системы.

    Расчет мощности солнечного коллектора.

    Исходя из вышеперечисленных характеристик, разных типов солнечных коллекторов можно понять, что они обладают разной мощностью, поэтому выбирать коллектор необходимо из определенных расчетов, а именно площади частного дома, на котором будет установлен коллектор и теплоизолирующих свойств основных конструкций (стены, пол, крыша).

    Так же при покупке коллектора стоит учитывать географическое расположение данного сооружения и конечно попадание солнечного света на данный коллектор. Каждый коллектор в зависимости от своего типа устройства обладает определенным, для него коэффициентом полезного действия, поэтому перед его покупкой определитесь, будет ли данный коллектор основным источником тепла в доме или же вспомогательным.

    При определении емкости бака-аккумулятора обязательно учитывайте расход горячей воды от состава проживающих. Поверьте, что расход горячей воды в доме, где живет три мужчины и одна женщина радикально отличается от расхода, когда проживают три женщины и один мужчина.

    Бесперебойная подача горячей воды для отопления помещения или общего пользования независимость от коммунальных служб и сезонности, а главное – резкое сокращение ощутимых затрат в бюджете семьи на коммунальные платежи – всё это доступно каждому с установкой солнечного коллектора.

    Читайте также:  Зачем грунтовать перед нанесением гипсовой штукатурки
    Ссылка на основную публикацию