1 Солнечный коллектор — что это?

В силу удорожания природных ресурсов и обычных источников энергии, таких как газ, уголь и электричество, больше домовладельцев начинают думать о еще пока диковинной системе отопления с внедрением солнечной энергии. Строительство так именуемых «экодомов» с внедрением гелиосистем становится все популярнее, и данная разработка медлительно, но правильно перебегает из разряда технических новинок в категорию дорогостоящих, но действенных других источников энергии.

Солнечный коллектор – это устройство для преобразования солнечной энергии в термическую к меню ↑

1.2 Предназначение

Представляет собой черный дюралевый ящик с медными трубками снутри. Снизу ограничен слоем термоизоляции. Сверху закрыт закаленным стеклом и пропилен-гликолем, выполняющим работу поглотителя солнечных лучей. Функционален в хоть какое время года, популярен ввиду доступной себестоимости.

Вакуумный

Основан на принципе «парникового эффекта». Лучи попадают на поглощающее покрытие и стопроцентно впитываются им. Заряженный приемник обогревает воздушные массы в себе. Жаркий воздух заполняет помещения, поступая в дом при помощи естественной конвекции либо вентилятора.

Все классы подходят для отопления личных домов в равном соотношении. Определенный тип выбирается исходя из собственных нужд, платежеспособности, площади крыши (либо другой поверхности) для установки.

к меню ↑

1.6 Формы коллекторов

Солнечный коллектор может быть различной формы, но самой всераспространенной считается плоская.

Для действенного поглощения солнечных лучей, он покрыт слоем адсорбента, который трансформирует поглощенные лучи в термическую энергию.

Для сокращения тепловых утрат коллектор помещен в термоизолированный кожух с прозрачными стенами.

По типу теплоносителя:

• Воздушные;
• Водяные.

По методу использования теплоносителя:

• Пассивные – солнечный коллектор употребляется в паре с баком накопителем, и служит для жаркого водоснабжения, без устройства дополнительных инженерных частей сети (циркуляционный насос, элементы защиты и т. д.).
• Активные – система, не считая монтажа коллектора, оснащается техническими устройствами (насос, защитные клапана, бак накопитель, дополнительные элементы нагрева теплоносителя), и может употребляться как для жаркого водоснабжения, так и для отопления помещений.

По методу передачи тепла:

• Косвенного деяния, когда в системе отопления (жаркого водоснабжения), находится бак-аккумулятор (накопитель), в каком происходит передача термический энергии, приобретенной, внешним контуром, от солнечных лучей, и передаваемой внутреннему контуру, циркулирующему в системах ГВС и отопления.
• Прямого деяния, прямоточные – данный метод употребляется в системах ГВС, при всем этом циркуляция воды, в контуре коллектора, осуществляется под воздействием разности температур и методом установки дополнительных частей (кранов, клапанов и т. д.).

к меню ↑

1.8 Как работает зимой?

В системах отопления, обычно, употребляются вакуумные коллекторы, это определяется их техническими чертами и критериями эксплуатации.

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

• Изоляционной трубки, выполненной из стекла либо другого материала, пропускающего солнечные лучи с наименьшими потерями их мощности;
• Медной, термический трубки, помещенной во внутреннее место изоляционной трубки;
• Дюралевой фольги и всасывающего слоя, расположенных меж трубками;
• Крышкой изоляционной трубки, являющейся уплотнительной прокладкой, обеспечивающей вакуум во внутреннем пространстве устройства.

Работа системы осуществляется последующим образом:

1. Под воздействием солнечной энергии, теплоноситель контура трубки, испаряется и движется вверх, где в теплообменнике коллектора конденсируется, передает свое тепло теплоносителю внешнего контура, после этого стекает вниз, и процесс повторяется.
2. Теплоноситель внешнего контура, из теплообменника солнечного коллектора, подается на бак-аккумулятор, где происходит передача приобретенной термический энергии теплоносителю системы отопления и жаркого водоснабжения.
3. Циркуляция теплоносителя внешнего контура осуществляется методом установки циркуляционного насоса и систем автоматики, обеспечивающей работу системы в автоматическом режиме.
4. В комплекс системы автоматики заходит контроллер, датчики и элементы управления, обеспечивающие установленные характеристики работы системы (температура, расход воды в системе ГВС и т. д.)

Для того, чтоб данная система была эффективна и управлялась с выполнением намеченных целей, в том числе и в зимний период, системой предусматривается установка дублирующих источников энергии. Это может быть дополнительная система нагрева, с внедрением теплоносителя, как на приведенной схеме, когда теплоноситель дополнительного контура греется методом использования разных видов горючего (газ, биотопливо, электричество). Также, с схожую задачку можно выполнить методом установки электронных ТЭНов, конкретно в бак-аккумулятор. Работу дублирующих источников энергии держит под контролем система автоматики, включая в работу данные устройства, при необходимости.

к меню ↑

1.9 Плюсы и минусы

Как у хоть какого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по способности использования и эксплуатации, так и по другим характеристикам и показателям. Зависимо от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, потому нужно их разглядеть в отдельности друг от друга.

к меню ↑

1.10 Плюсы и недочеты солнечных коллекторов для нагрева воды

В летний период солнечные коллекторы способны на сто процентов обеспечить дом жаркой водой. В межсезонье такая другая системы отопления способна уменьшить нагрузку на газовый котел, что позволит понизить потребление газа, сократив при всем этом денежные издержки.

Коллектор выступает в качестве дополнительного источника бесплатного тепла, по этому можно понизить зависимость от газа. В летний период для получения жаркой воды не пригодятся денежные издержки.

Обеспечить дом жаркой водой в летний период можно при помощи солнечных коллекторов

На установка солнечного коллектора не требуется получения разрешения. При выборе оборудования следует тщательно изучить всю имеющуюся информацию и проконсультироваться со знающим торговцем. Установку системы нужно доверить спецу либо выполнить без помощи других при наличии определенных способностей и умений в области сантехники. Период эксплуатации системы в среднем составляет около 15 лет. В течение сих пор можно использовать бесплатное солнечное тепло для собственных нужд.

К недочетам таковой системы относятся огромные денежные издержки, которые нужно будет понести при покупке солнечных коллекторов. Средняя цена 1-го элемента составляет 500-1000 $. Система, состоящая из 2-ух коллекторов и собранная под ключ, обойдется в границах 2300—3000 $.

Интенсивность солнечной энергии отличается в различный период года, потому солнечные коллекторы не могут употребляться как единственный источник тепла. Для работы системы пригодится накопительная емкость, покупка которой повлечет повышение издержек на облагораживание системы нагрева воды от солнца.

к меню ↑

1.11 Конструктивные особенности плоского солнечного коллектора

Более нужным вариантом является, согласно бессчетным отзывам, солнечный коллектор плоского типа, который можно сделать своими руками. Такая система эффективна для организации жаркого водоснабжения в теплый период года. В зимнее время КПД устройства очень маленький.

Солнечный коллектор плоского типа. Возможность производства своими силами, простота монтажа и обслуживания

Корпус коллектора имеет плоскую квадратную либо прямоугольную форму. Он производится из металла либо другого материала с высочайшим коэффициентом теплопроводимости. Изделие покрывается черной краской для улучшения абсорбирующих свойств.Снутри корпуса размещается пластинка, в какой находится змеевик, сделанный из медной трубки малого сечения. По трубкам осуществляется циркуляция теплоносителя. Для минимизации утрат тепла снутри корпуса уложен теплоизоляционный материал.

Чтоб мусор не проникал в корпус устройства, он сверху запирается стеклянной либо поликарбонатной крышкой, которая способна усилить нагрев. Для действенной работы коллектора ее нужно временами протирать от загрязнений и пыли.

Тонкий солнечный коллектор рекомендуется устанавливать в южных регионах, где данный вариант характеризуется лучшими показателями цены и эффективности. Такое устройство отличается способностью к самоочищению, высочайшим КПД в летний период и низкой ценой.

Но плоским коллекторам характерны значимые теплопотери, которые появляются вследствие конструктивных особенностей устройства. Такая система имеет маленький КПД в весенне-осенний период. Конструкция характеризуется высочайшей парусностью, что вызывает опасность повреждения в процессе использования ее частей.

к меню ↑

1.12 Сопоставление черт солнечных коллекторов

Самым основным показателем солнечного коллектора является КПД. Нужная производительность различных по конструкции солнечных коллекторов находится в зависимости от разности температур. При всем этом плоские коллекторы существенно дешевле трубчатых. Самодельный воздушный солнечный коллектор из гофротрубы

Абсорбер может быть выполнен из водопроводных труб прямоугольного сечения, которые инсталлируются на лист из алюминия и фиксируются к нему при помощи монтажной ленты и шурупов. Задняя стена древесного корпуса утепляется минеральной ватой, а боковые – пенополистиролом. Трубы окрашиваются в темный цвет и покрываются листом закаленного стекла либо поликарбоната.

Еще больше обычная конструкция делается из профлиста. Каркас производится из древесных брусков. В деньке проделывается выходное отверстие. На брус укладывается профлист со обилием отверстий по всей площади изделия, которые обеспечат приток воздуха.

Неплохим решением является сооружение воздушного коллектора на окне. Это достаточно действенный вариант, позволяющий хорошо обогреть помещение. Каркас делается из дюралевых рамок и крепится к окну в виде москитной сетки. Задняя стена производится из листа алюминия, в каком проделываются отверстия в нижней, (для забора прохладного воздуха) и в верхней (для отведения теплого воздуха) частях. Роль абсорбера может также делать темная фольга, которая покрывается защитной пленкой ПВХ.

к меню ↑

4.1 Абсорбер, важнейшая часть системы

Часть солнечного коллектора, которая воспринимает, аккумулирует и передает тепло теплоносителю именуется абсорбером. Конкретно от этого элемента зависит КПД всей системы.

Изготавливают этот элемент из меди, алюминия либо стекла, с следующим покрытием. Как раз от покрытия больше зависит эффективность работы абсорбера, чем от материала, из которого он сделан. Ниже, на фото, вы сможете поглядеть какие покрытия бывают и как отлично они могут всасывать тепло.

В описании системы обозначено очень вероятное поглощение солнечной энергии попадающей на абсорбер. «α» – это очень вероятный процент поглощения. «ε» – это процент отражающегося тепла.

По типу строения

Абсорберы отличаются и по типу устройства, на данный момент их всего два вида:

Перьевые – устроены последующим образом. Пластинки соединяют меж собой трубки с теплоносителем. Сами трубки могут быть соединены меж собой в одну систему несколькими методами. Это обычной тип абсорбера, который можно сделать своими руками.

Цилиндрические – в данном случае покрытие наносится на стеклянную поверхность пробирки и применяется в вакуумных коллекторах. Благодаря этому устройству тепла концентрируется больше как раз в центре трубки где размещен тепло съемник, либо стержень. Работает эта система с более высочайшим КПД, ежели перьевая.

к меню ↑

4.2 Как сделать расчёты коллектора

Для производства солнечного коллектора своими руками подходят самые обыкновенные материалы

Для производства абсорбера гелиостата своими руками употребляют доступные подручные материалы. Змеевик может быть произведен из жесткой ПВХ трубы с фитингами, гибкой ПНД трубы, гнутой медной либо железной трубки. Для абсорбера подойдет теплообменник старенького холодильника. Также элемент можно выполнить из дюралевых банок либо пластмассовых бутылок. Основным аспектом выбора является теплопроводимость материала.

Для предотвращения утрат тепла корпус следует утеплить со всех боков. Для этих целей в большей степени употребляется минеральная вата либо пенопласт. Отлично себя зарекомендовал фольгированный вариант теплоизолятора, который обеспечит не только лишь теплоизоляцию, да и отражение лучей солнца от поверхности.

Теплообменник запирается защитной поверхностью, в качестве которой может быть применено закаленное стекло либо цельный поликарбонат. Материал обязан иметь рифленую, а не гладкую поверхность.

к меню ↑

4.4 Материалы для производства коллектора

Для производства модулей для нагрева жилого либо хозяйственного строения потребуются несколько девайсов:

• Наружный блок — собирается из фанеры, ДСП и древесных брусков. По внешнему облику припоминает обычный коробок.
• Дно — изготавливают из профлиста. Лист металла обрабатывают специальной темной краской с высочайшим коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных дюралевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтоб избежать теплопотерь.
• Ребра радиатора — употребляются для наилучшей абсорбции тепла. При изготовлении употребляют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старенького холодильника.
• Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося неплохой светопропускной способностью и сразу удерживающая тепло снутри коллектора. Чтоб сберечь, в качестве покрытия можно использовать обыденное стекло. Теплоэффективность при всем этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.
• Термоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.

к меню ↑

4.6 Пошаговая аннотация производства воздушного коллектора

Изготовка воздушного солнечного коллектора из дюралевых банок:

Термоизоляция служит для уменьшения утрат термический энергии через дно корпуса. Прибор в железном корпусе изготавливать без термоизоляции нерационально (+)

Теплоприемник солнечного коллектора

Это абсорбирующий элемент. Он представляет собой систему труб, в каких происходит нагрев теплоносителя, и деталей, выполненных в большинстве случаев из листовой меди. Хорошим материалов для производства теплоприемника числятся медные трубы.

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

Увлекательное экономное решение – абсорбер гелиосистемы из гибкой полимерной трубы. Для соединения с устройствами на входе и выходе используются подходящие фитингиВыбор средств находящихся под рукой, из которых можно сделать теплообменник солнечного коллектора, довольно широкий. Это может быть теплообменник старенького холодильника, полиэтиленовые водопроводные трубы, железные панельные радиаторы и пр.

Принципиальным аспектом эффективности выступает теплопроводимость материала, из которого сделан теплообменник.

Для самостоятельного производства хорошим вариантом является медь. Она обладает теплопроводимостью, которая составляет 394 Вт/м². У алюминия этот параметр варьируется от 202 до 236 Вт/м². Медные трубы числятся более хорошим вариантом для производства теплоприемника по теплотехническим качествам и износоустойчивости

Но большая разница в параметрах теплопроводимости меж медными и полипропиленовыми трубами совсем не значит, что теплообменник с медными трубами будет выдавать в сотки раз огромные объемы жаркой воды.

При равных критериях производительность теплообменника из медных труб будет на 20% эффективнее, ежели производительность металлопластиковых вариантов. Так что теплообменники, сделанные из полимерных труб, имеют право на жизнь. К тому же такие варианты обойдутся еще дешевле.

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

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

Верх короба, в каком находится теплообменник, запирается стеклом. В качестве кандидатуры можно использовать современные материалы, типа акрилового аналога либо цельного поликарбоната. Светопрозрачный материал может быть не гладким, а рифленым либо матовым. В традиционном варианте короб с коллектором запирается закаленным стеклом, оргстеклом, поликарбонатом либо схожим материалом. Народные умельцы приноровились заместо стекла использовать целофан

Такая обработка понижает отражающие возможности материала. Не считая того, этот материал должен выдерживать значимые механические нагрузки.

В промышленных образчиках схожих гелиосистем употребляется особое солярное стекло. Такое стекло характеризуется низким содержанием железа, что обеспечивает наименьшие утраты термический энергии.

Накопительный бак либо аванкамера

В качестве накопительного бака можно использовать всякую емкость с объемом от 20 до 40 л.. Подойдет ряд несколько наименьших по объему резервуаров, соединенных трубами в поочередную цепочку. Накопительный бак рекомендовано утеплять, т.к. подогретая на солнце вода в емкости без изоляции будет стремительно терять термическую энергию.

На самом деле, теплоноситель в отопительной гелиосистеме должен циркулировать без аккумуляции, т.к. полученную от него термическую энергию необходимо расходовать в период получения. Накопительная емкость быстрее делает функцию распределителя нагретой воды и аванкамеры, поддерживающей стабильность давления в системе. Накопительная емкость в гелиосистемах работает в качестве распределителя воды и резервуара, поддерживающего давление

Установка солнечного коллектора

Хорошим местом для установки системы является солнечная сторона дома. Коллектор устанавливается на основание, лучше как можно поближе к стенкам дома. Накопительная емкость размещается снутри, за стенкой, соединительные трубопроводы проводятся через отверстия в стенке. Сложность заключается в необходимости обеспечить правильные перепады высот и расстояния меж узлами системы, чтоб исключить утраты термический энергии при перемещении потоков. Если все величины удается обеспечить, то работа системы станет более действенной. Вода в накопительной емкости не будет остывать так стремительно, как на улице, зачем можно ее дополнительно утеплить. Для разводки труб снутри дома пригодится наименьшее количество трубопроводов, утраты тепла снизятся до минимума.

Наименее успешный вариант — установка накопительной емкости на улице. При всем этом температура воды будет стремительно падать, снижая эффективность системы. Таковой метод можно рассматривать только как временный, рассчитанный на использование до того времени, когда закончится установка системы, расположенной снутри дома.

Минимизация утрат

Зимой при отрицательных температурах прямой нагрев воды не вероятен. По закрытому контуру циркулирует особый антифриз, обеспечивая перенос тепла от коллектора к теплообменнику в баке

Как неважно какая система основанная на естественной циркуляции работает не очень отлично, требуя соблюдения нужных уклонов. Не считая того, аккумулирующий бак должен быть выше чем солнечный коллектор. Чтоб вода оставалась как можно подольше жаркой бак нужно кропотливо утеплить.

Если Вы желаете вправду достигнуть очень действенной работы солнечного коллектора, схема подключения усложниться. Чтоб ночкой коллектор не перевоплотился в радиатор остывания нужно прекращать циркуляцию воды принудительно

По системе солнечного коллектора циркулирует незамерзающий теплоноситель. Принудительную циркуляцию обеспечивает насос под управлением контроллера.

Контроллер управляет работой циркуляционного насоса основываясь на показаниях как минимум 2-ух температурных датчиков. 1-ый датчик определяет температуру в накопительном баке, 2-ой – на трубе подачи жаркого теплоносителя солнечного коллектора.

Как температура в баке превзойдет температуру теплоносителя, в коллекторе контроллер отключает циркуляционный насос, прекращая циркуляцию теплоносителя по системе. В свою очередь при снижении температуры в накопительном баке ниже данной врубается отопительный котел.

Новым словом и действенной кандидатурой солнечным коллекторам с теплоносителем стали системы с вакуумными трубками, с принципом деяния и устройства которых мы хотим предложить ознакомиться.

к меню ↑

5.2 Схема с солнечной батареей

Было бы интригующе применить родственную схему подключения солнечной батареи к электросети, как это реализовано в случае солнечного коллектора, накапливая поступившую за денек энергию. К огорчению для системы электроснабжения личного дома сделать блок аккумов достаточной емкости очень недешево. Потому схема подключения смотрится последующим образом. При понижении мощности электронного тока от солнечной батареи блок АВР (автоматическое включение резерва) обеспечивает подключение потребителей к общей элетросети

С солнечных панелей заряд поступает на контроллер заряда, который делает несколько функций: обеспечивает постоянную подзарядку аккумов и выравнивает напряжение. Дальше электронный ток поступает на инвертор, где происходит преобразование неизменного тока 12В либо 24В в переменный однофазовый ток 220В.

Как досадно бы это не звучало, наши электросети не адаптированы для получения энергии, могут работать исключительно в одном направлении от источника к потребителю. По этой причине вы не можете продавать добытую электроэнергию либо хотя бы вынудить счетчик вертеться в оборотную сторону.

Внедрение солнечных батарей прибыльно тем, что они предоставляют более универсальный вид энергии, но при всем этом не могут сравнится по эффективности с солнечными коллекторами. Но последние не владеют возможностью копить энергию в отличие от солнечных фотоэлектрических батарей.

к меню ↑

6 Дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией

Внедрение этого не предполагает какого или ухода либо обслуживания, не считая как повторяющейся очистки от загрязнения и снега зимой (если сам не оттает). Но будут и некие попутные расходы:

• Ремонт, все что можно поменять по гарантии, производитель без заморочек поменять, принципиально брать официального представителя и иметь гарантийные документы.
• Электричество, его расходуется совершенно мало на насос и контроллер. Для первого можно поставить всего 1 солнечную панель на 300 Вт и ее полностью будет довольно (подойдет даже без аккумуляторная система).
• Промывка змеевиков, ее необходимо будет делать один раз в 5-7 пару лет. Все находится в зависимости от свойства воды (если она употребляется как теплоноситель).

к меню ↑

7 Советы по эксплуатации

1. Эксплуатация системы солнечного отопления делается в согласовании с конструкцией коллекторов, их количеством и иными особенностями.
2. Основной задачей для обладателя становится поддержание чистоты, своевременное удаление пыли и иных загрязнений. Это позволяет обеспечить наибольший прием термический энергии, повысить эффективность всей системы в целом.
3. Нужно отменно утеплить все соединительные трубопроводы и накопительную емкость, исключая теплоотдачи.
4. Рекомендуется всегда держать в припасе одну-две панели, чтоб в случае механического разрушения можно было оперативно произвести подмену. Соблюдение этих легких советов позволит повысить эффективность системы и обеспечить комфорт и комфорт в доме.