Советы по выбору солнечного коллектора для нагрева воды. Солнечные коллекторы для нагрева воды
Солнечный коллектор для нагрева воды своими руками
В этой публикации представлены результаты объемных исследований блогера Сергея Юрко. Показаны 3 солнечных коллектора, изготовленные мастером своими руками и наиболее эффективный из них — так называемый 3 пленочный коллектор, он нагревает воду до 60 градусов. Есть более простой 2 пленочный, и он способен доводить воду до 55 градусов. Самый простой и самый дешевый 1 пленочный, но он обеспечивает прогрев только до 35 или 40 градусов.
Стоимость одного квадратного метра этих примитивных коллекторов примерно в тысячу раз дешевле заводских аналогов, и поэтому возникает вопрос: а что же такого хорошего в фирменных коллекторах, что они стоят в тысячу раз дороже примитивных, которые может изготовить своими руками любой человек за несколько часов, потратив мизерные деньги.
Будем сравнивать простые коллекторы с дорогими заводскими моделями по эффективности, экономической целесообразности и другим характеристикам. И далеко не всегда это сопоставление в пользу заводских устройств. Ролик на тему: сделаем простейшие солнечные коллекторы и посмотрим, на что они способны. А также выясним, при каких случаях имеет смысл отказаться от дешёвого солнечного тепла с этих примитивных конструкций, чтобы заплатив сотни или тысячи раз дороже, получить такой же эффект от более дорогих устройств.
Личный интерес автора ролика к теме основан на предположении, что заводские солнечные коллекторы являются эволюционным тупиком солнечной тепловой энергетики, поскольку, например, солнечные батареи за последние несколько десятилетий подешевели больше чем в сто раз и график показывает процесс снижения цен. 
Возникает мысль, что эволюция солнечных коллекторов пошла не по тому пути и поэтому имеет смысл вернуться к самым простым технологиям.
3 простые конструкции коллекторов для нагрева воды от солнца
Черная пленка является единственной, из чего состоит 1-пленочный примитивный коллектор, то есть на пленку наливается вода и очевидно, что во время солнца это вода нагреется. Её можно купить на базаре в любом городе. Мастер приобрел три квадратных метра за 15 гривен. Стоимость коллектора выходит 15 евро цент за квадратный метр.
Но имеет смысл добавить еще одну — прозрачную пленку, которая покроет поверхность нагреваемой воды. Температура нагрева радикально увеличивается, поскольку вторая пленка останавливает испарение воды. Её продают на любом базаре для теплиц и из-за этого второго слоя стоимость коллектора увеличивается до 35 евро центов за квадратный метр.
Но есть еще и 3 пленочный вариант и дополнительная пленка тоже является прозрачной, она увеличит стоимость коллектора до 55 евро центов за квадратный метр.
Сколько пленок нужно для хорошего нагрева воды?
Экспериментальные измерения дали неожиданные результаты, поскольку оказалось что в нашем случае результат применения третьей пленки не является таким эффективным, как в случае заводского плоского коллектора — температура нагрева воды увеличивается, но всего лишь на несколько градусов. Причем наша тройка коллекторов может иметь разные конструкции. К примеру 2 пленочная — прозрачная полиэтиленовая пленка, продается на базарах в виде рукава. Вода заливается внутрь рукава, а роль нижней черной пленки выполняют черная поверхность крыши многоэтажки.
Аналогичное исследование, но с рукавом из не прозрачной, а черной пленки. Если вторая пленка черная, вариант предпочтительнее только при условии хорошей циркуляция воды через систему. Коллектор нагрел 100 литров воды до 66 градусов. Можно заметить несколько усложнений конструкции, в том числе лист пенополистирола толщинoй 3 сантиметра. но эксперименты показали, что теплоизоляция под коллектором увеличит температуру нагрева, но не радикально.
Эксперимент в августе с нагревом воды при температуре воздуха в тени 35 градусов показал, что пленочный коллектор на хорошей теплоизоляции нагрел воду до 63 градусов и в тот же самый момент другой коллектор нагрел воду до 57 градусов, хотя под ним теплоизоляции нет и его первая пленка лежит прямо на земле.
Дополнительные функции кустарного садового коллектора
Также интересно обратить внимание, что однопленочный коллектор во время дождя выполняет функцию сбора дождевой воды что для некоторых домов и местности может оказаться актуальным. кроме этого, 1 пленочные и 2 пленочные коллекторе ночью могут выполнять функцию градирни, то есть они отбирают тепло из воды, используемой для систем охлаждения. Можно использовать в режиме, когда днем через них циркулирует вода, которую нужно нагревать. а ночью коллектор охлаждает воду баков. днем вода из них используется для отбора тепла. в результате чего она нагревается. и поэтому следующей ночью ее нужно опять охлаждать коллекторами.
Интересно заметить, что высота воды в коллекторах может превышать несколько сантиметров. они являются одновременно и солнечным коллекторам и баком для горячей воды. То есть они работают как хорошо известная черная бочка на летнем душе.
Но очевидно, что после исчезновения солнца вода в коллекторе охлаждается. Для этого случая может оказаться интересным коллектор с тремя слоями пленки, вода в котором охлаждается медленно.
На фото. Стоимость заводских тепловых коллекторов в тысячу раз дороже представленных самодельных.
Статистика по измерениям эффективности самодельных и заводских солнечных нагревателей
1 августа проводил эксперимент по измерению производительности 2 пленочного коллектора. На протяжении солнечного дня измерял температуру воды и заносил в таблицу.
насколько эффективен нагреватель воды с пленкой
В следующий таблице интерпретация полученных результатов, в столбце количество теплоты, которую реально производил коллектор.
Описано в примечании фото, как рассчитывалось по результатам измерений температуры. В другом столбце количество солнечной радиации, которая попала на солнечный коллектор. причем важно заметить, что она зависит от угла солнца над горизонтом, точнее от синуса этого угла.
Интересно, что в данный временной промежуток производство тепла коллектором было больше, чем количество солнечной радиации. но никакого парадокса нет, если обратить внимание на разницу температур. В это время температура воздуха была больше, чем воды в коллекторе, и поэтому она нагревалась не только из-за поглощения солнечной радиации, но и вследствие нагрева от более теплого воздуха. но в другие временные промежутки вода была уже теплее воздуха. причем, чем больше разница температур, тем больше тепловые утечки из воды в окружающий воздух. тем меньше полезного тепла производят коллектор. Можно прийти к выводу, что как только температура воды достигнет примерно 60 градусов, она прекратит нагреваться, поскольку упомянутые тепловые утечки сравняются с поступлением энергии Солнца в коллектор.
В правом крайнем столбце таблицы зафиксирована измеренная мощность нагрева коллектора на единицу площади, ее можно сравнить с столбцом с мощностью нагрева одного квадратного метра заводского коллектора в тех же условиях. Описано, как вычислял мощности. Один квадратный метр заводской модели имеет преимущество над такой же площадью самодельного только при работе на высоких температурах воды. а если нужно греть воду с температурой выше 60-70 градусов, то кустарный коллектор не сможет работать вообще. в то же время 1 квадратный метр самодельного теплообменника произведет тепла заметно больше, чем один квадратный метр фабричного, когда температура воды меньше температуры окружающего воздуха.
Результаты объясняются энергетическими характеристиками 2 пленочного коллектора.
А это оценка характеристик других типа примитивных нагревателей.
Приблизительные характеристики заводских плоских коллекторов, представленных в паспорте.
В интернете можно найти такие характеристики практически для любой марки. По таблице видно, что фирменный обменник тепла имеет преимущество по этому коэффициенту, благодаря чему он способен работать на высоких температурах. но с другой стороны самопальный коллектор работает намного лучше заводского в случае, если нужно подогреть воду с температурой ниже воздуха. Например, если нужно нагревать 10 градусную воду подземной скважины во время 30-градусной жары. дело в том, что коэффициент корректнее называть не тепловыми потерями, а коэффициентом теплообмена. Поскольку если вода в коллекторе холоднее воздуха, то в коллекторе нет тепловых потерь, а наоборот, из более теплого воздуха в него поступает дополнительное тепло. Данный коэффициент интерпретируется так, что если разница температур между водой и воздухом увеличивается на 1 градус, то обмен тепла через каждый квадратный метр коллектора увеличивается на 20 ватт.
Эта характеристика (оптический КПД) показывает кпд преобразования солнечной радиации в полезное тепло в условиях, когда температура теплоносителя в коллекторе равна температуре окружающего среды. В примечании описано, почему у простейших коллекторов этот показатель немного лучше, чем у заводских. Но это указан кпд нового чистого коллектора, а примитивные очень чувствительны к грязи. Текст ниже описывает, как много грязи накапливается в них течение эксплуатации.
Грязь и пузырьки в простых самодельных коллекторах
* В воду 1-пленочного коллектора извне приходит очень много разнообразной грязи. В 2-х и 3-пленочных устройствах эта проблема выражается в пылевом налете на верхней пленке, и после высыхания воды дождя или росы эта грязь группируется в непрозрачные пятна, которые могут очень заметно уменьшить КПД коллектора. Но с другой стороны, есть несколько несложных способов удалять эту грязь после дождя.* Из воды тоже выпадает много грязи в виде мелких хлопьев на поверхности воды или крупных хлопьев на дне. Эти выпадения усиливаются из-за нагрева воды.* Также накапливается «белый налет» (на верху 1-й и низу 2-й пленки), который заметно снижает КПД. Он прикрепляется к пленкам очень прочно, т.е. потоком воды не удаляется (и щеткой он оттирается с большим трудом и не полностью). Возможно, это выпадение солей из нагретой воды, возможно, это последствия разложения полиэтиленовых пленок.* Часть грязи в коллекторе может быть объяснена продуктами разложения полиэтилена вследствие УФ-радиации и высокой температуры. Обычно полиэтилен разлагается на перекись водорода, альдегиды и кетоны. В основном, это газы или жидкости, хорошо растворимые в воде. т.е. в осадок они вроде бы не должны выпадать.* КПД коллектора также снижается из-за большого количества газовых пузырьков (диаметром до нескольких миллиметров на верху 1-й и низу 2-й пленки), которые выделяются при нагреве воды (При нагреве уменьшается растворимость газов в воде). Интересно, что при расположении коллектора на земле на его 1-й пленке пузырьков практически нет (но они есть на низу 2-й)* Под 2-й пленкой могут образовываться большие пузыри, а также воздух в складках. Эти участки быстро запотевают, и это уменьшает КПД.* На краях коллектора 2-я пленка может не прилегать к воде: на таких участках низ запотевает и поэтому плохо пропускает солнечную радиацию.* В 3-пленочных коллекторах могут быть запотевания низа 3-й пленки. Это случается при неправильной установке 2-й пленки (из-за чего пар из коллектора может проникать под 3-ю пленку) или из-за её повреждений. В таких случаях нужно устанавливать 3-ю пленку так, чтобы ветер слегка вентилировал пространство между нею и 3 слоем.
Загрязнение воды коллекторов из-за разложения полиэтиленовых пленок
Это разложение будет из-за одновременного воздействия кислорода воздуха, ультрафиолетовой солнечной радиации и температуры 50-60 град. Полиэтилен разлагается на альдегиды, кетоны, перекись водорода и др.При нагреве в коллекторе каждого 1 куб. м воды его полиэтиленовые пленки будут выделять порядка 1 г продуктов разложения (На 1 кв. м коллектора приходится около 100 г 1-й и 2-й пленок, и за время своей службы они выделят, по очень приблизительным оценкам, около 10 г «продуктов разложения» и нагреют порядка 10 куб. м воды). Но непонятно, сколько из этих 1 мг/ литр перейдет в воду, а сколько улетит в атмосферу, выпадет в осадок на дне коллектора и бака горячей воды, перейдет в тот «белый налет» (о котором я говорил в предыдущем тексте), не выйдет за пределы массы полиэтиленаКроме того, непонятно благоприятное влияние на очистку воды вследствие ее пребывания и нагрева в коллекторе (а там из нее выпадает очень много осадка), а также вследствие пребывания в баке горячей воды. Таким образом, по приблизительным оценкам, в воду поступит 0,1-0.5 мг / литр продуктов разложения полиэтилена, которые распределятся между десятками хим. веществ с концентрациями по 0.001-0,1 мг на литр нагреваемой воды. Поскольку это недалеко от ПДК вредных веществ, консультация с СЭС лишней не будет. Например, согласно стандарту ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»:— Есть ограничения по 13 шт. альдегидов — ПДК от 0,003 мг / литр до 1 мг / литр, например, ПДК формальдегида — 0.05 мг / литр, а самые жесткие требования к бензальдегиду — 0.003 мг / литр— ПДК перекиси водорода — 0,1 мг / литр— По 3 шт. экзотических кетонов тоже есть ограничения с ПДК 0,1-1,0 мг / литр
Выводы:
1) Если вода «застоялась» коллекторах, то концентрация «продуктов разложения» в ней будет в разы или десятки раз больше. Возможно, такую воду лучше выбрасывать.2) Желательно использовать более тонкие пленки (они будут давать меньше «продуктов разложения»).3) Пленки желательно как можно стабилизированные. Например, тепличная предпочтительнее обычной (не подкрашенной) полиэтиленовой, она стабилизируется против воздействия УФ-радиации. Другой пример: полиэтилен высокой плотности медленнее разлагается из-за высокой температуры, чем низкой плотности.4) Отношение площади коллекторов к потребности объекта (в горячей воде) желательно как можно меньше. Т.е., например, при суточной потребности 10 куб. м горячей воды, станция с 50 кв.м. коллекторов дает загрязнение (концентрация вредных веществ) воды в десятки раз меньше, чем станция с 500 кв.м. коллекторов, в том числе и из-за более низкой температуры нагрева воды коллекторами, что уменьшает скорость разложения полиэтилена.5) Если 2-я пленка коллекторов будет черная (а не прозрачная), то загрязнение воды должно быть в разы меньше (поскольку УФ-излучение проникает только в верхний слой 2-й пленки).6) Можно подумать над таким вариантом работы солнечной станции, когда коллекторы нагреваюттехническую воду, которая затем передает свое тепло через теплообменник чистой воде ГВС.
Какую лучше применять пленку для сбора солнечного тепла — черную или прозрачную ?
Оптический кпд заметно уменьшается из-за воздушных пузырьков и запотевания второго слоя пленки коллектора. это к тому, что кпд реально эксплуатируемого устройства по всему сроку эксплуатации окажется на несколько десятков процентов меньше. Поэтому не имеет смысла стремиться к дорогим пленкам с большой долговечностью, поскольку за несколько месяцев эксплуатации на них накопится столько грязи, что пленки захочется заменить. Из-за таких проблем с разнообразной грязью склоняемся к тому, что 2 пленка должна быть все таки непрозрачной, а черной.
У этого коллектора черная пленка и нет радикального уменьшения кпд из-за грязи. Но у него есть проблема — солнце нагревает только тонкий верхний слой воды. Тем не менее существует несколько вариантов решения проблемы, которые будут получены после исследований.
Важно иметь ввиду что ветер увеличивает коэффициент теплопотерь примитивных коллекторов, а в случае однопленочного это влияние ветра может быть радикальным, так как увеличиваются потери тепла из коллектора вследствие испарения воды и может дойти до того, что даже в идеально солнечный день, но при сильном ветре и низкой влажности 1-пленочный сможет нагреть воду только на несколько градусов выше температуры окружающего воздуха. Кроме этого коэффициент к1 нужно увеличить на несколько десятков процентов, если под коллектором нет теплоизоляции и он лежит непосредственно на земле, на поверхности крыши и тому подобное.
Во 2 серии этого фильма сравниваются примитивные и заводские коллекторы по темам работы зимой, простоте подключения, экономической целесообразности, областям применения на практике.
Обсуждение здесь.
Вторая часть (о работе зимой)
https://www.youtube.com/watch?v=iHZi0QK8gNQ&t=25sVideo can’t be loaded: Зима и солнечный коллек тор «В 900 раз дешевле заводских коллекторов» (https://www.youtube.com/watch?v=iHZi0QK8gNQ&t=25s)3, 4 серии (техобслуживание)
https://www.youtube.com/watch?v=wgta87YyJCsVideo can’t be loaded: Это солнечное тепло в 15 раз дешевле тепла из газа (и Замена пленок тех примитивных коллекторов) (https://www.youtube.com/watch?v=wgta87YyJCs) https://www.youtube.com/watch?v=sMOyd__cMx8Video can’t be loaded: Обслуживание того солнечного коллектора и особенности его эксплуатации (https://www.youtube.com/watch?v=sMOyd__cMx8)Другие ссылки:— Конструкция и технология того сверх дешевого солнечного нагревателя:
https://www.youtube.com/watch?v=cjmZMWli5hsVideo can’t be loaded: Как сделать сверхдешевый солнечный коллектор-концентратор (https://www.youtube.com/watch?v=cjmZMWli5hs)— Эксперимент с заливкой воды в рукав полиэтиленовой пленки:
https://www.youtube.com/watch?v=ScWhVOQYjPQ&t=249sVideo can’t be loaded: Необычайно простой и дешёвый бак для воды. Ёмкость практически не ограничена. (https://www.youtube.com/watch?v=ScWhVOQYjPQ&t=249s)izobreteniya.net
Солнечный коллектор для отопления дома и бассейна
Сегодня мы рассмотрим раздел, где специалисты в своей области дают ответы в сфере альтернативной энергетики. Диапазон тематики довольно обширный. Вы получите ответы на вопросы начиная от частных случаев, заканчивая спецификой альтернативной энергетики.
Солнечный коллектор для отопления дома
Что такое водонагревательный коллектор, принцип его работы
Стандартный плоский солнечный коллектор является конструкцией из набора алюминиевых трубок или металлических пластин, на которые нанесена краска темного цвета для работы, устройства имеют контроллеры. Установка зачастую осуществляется на кровлю дома. Расцветка и место установки коллектора своей целью имеют максимальное поглощение энергии солнечных лучей, падающих на поверхность устройства. Эти трубки из алюминиевых или других материалов размещают в корпусе, который изготавливается из пластика или стекла. А тепловые контроллеры позволяют регулировать температурный режим воды между аккумуляторным баком и непосредственно самой солнечной панелью.
Установка осуществляется с наклоном в южную сторону, что поспособствует увеличению в дальнейшем объема поглощаемых солнечных лучей.
Если сказать проще для понимания принципа действия, то устройство для нагрева воды работает по тому же принципу, что и обычная теплица, накапливая поступающую от солнца энергию под стеклянной панелью. Солнечные лучи нагревают поверхность коллектора равномерно, в связи с этим, чем больше площадь коллектора, тем эффективней его работа.
Солнечный водонагревательный коллектор
При желании самодельный солнечный коллектор можно построить довольно быстро и без чрезмерных трат.
На современном этапе солнечная энергетика достигла определенных успехов в своем развитии. Успехи производителей в этой области позволяют применять для обогрева дома коллекторы разнообразных моделей и размеров. Сегодня реальна возможность обеспечить при помощи тепловых коллекторов все потребности человека в хозяйстве, здесь подразумеваются горячая вода и отопление.
Температурное деление оборудования нагрева воды
Потребителю предлагается уйма различных вариантов устройств, но основное их различие состоит в величинах достигаемых ими температур. По такому принципу они делаться на коллекторы трех основных типов:
- Первый – низких температур (они дают невысокие температуры до 50 градусов Цельсия) основной расчет применения – подогрев бассейна или другие варианты, когда воду нет нужды греть очень сильно.
- Далее идут коллекторы средних температур (они поднимают температуру от 50 до 80 градусов) основной расчет применения – для обогрева производственных зданий и жилых помещений.
Коллекторы средних температур применяются для обогрева производственных зданий и жилых помещений.
- Третий вид коллекторы высоких температур (применяют в промышленности для генерации электричества с последующим распространением в центральную электрическую сеть).
Виды солнечных коллекторов
Сегодня на рынке продукции возобновляемой энергетики конкурирует множество производителей как известных во всем мире брендов, так и кустарных производств, преимущественно расположенных на территории Китая. Здесь нет ничего удивительного, ведь сделать солнечный коллектор для нагрева воды возможно собственноручно – главное, обладать знаниями о принципе работы такого устройства, произвести расчет необходимой мощности на выходе, правильно подобрать контроллеры к ним. Как сделать солнечный коллектор, можно разобраться, почерпнув информацию из огромного ее объема, имеющегося в глобальной сети. В зависимости от окружающих природных условий и нужд (зимой или летом, дом или дача). Осуществив расчет обогреваемой площади, можно применять вакуумный солнечный коллектор, который работает по принципу воздушной камеры. Если вы имеете в собственности большой загородный дом, у вас есть баня и бассейн, то в последнем вы можете разогреть воду, используя солнечный коллектор для бассейна.
Вакуумный солнечный коллектор можно использовать для разогрева воды в бассейне
Конструкция этого представителя возобновляемой энергетики довольно проста, можно сделать солнечный коллектор из пивных банок, солнечный коллектор из поликарбоната. Сделать работающий солнечный коллектор своими руками довольно реальная задача для каждого, кто поставил такую цель для себя и сделал расчет на экономию.
Как определиться в выборе между вакуумным и плоским солнечным коллектором
Конечно, сделать самодельный солнечный коллектор или солнечный коллектор из пивных банок, подобрать контроллеры и трубки к ним – довольно интересная задача. Но в этой публикации будут рассмотрены несколько другие варианты решения проблемы. Мы поможем провести расчет и определить, какой вид солнечного коллектора необходим именно в вашем случае, как правильно подобрать контроллеры и трубки. Принимая решение об установке и эксплуатации солнечного коллектора, стоит для себя выяснить основополагающие принципы действия этого устройства. Прибегнув к его помощи, обладатель сможет повысить температуру воды, обогреть здание или свой дачный дом.
Предварительно потратившись финансово, вы в итоге получите энергетическое устройство, которое будет вырабатывать через вакуумные трубки в пассивном режиме экологически чистое тепло. Вы перестанете тратиться на покупку электричества из центральной электрической сети для целей отопления. Внесете свой вклад в общее уменьшение использования ископаемого топлива. Сохраните земные ресурсы, такие как природный газ, нефть, уголь, леса. В результате установки оборудования возобновляемой энергетики, человек вносит свой вклад в поддержание экологического баланса на планете.
Плоские солнечныйе коллекторы на крыше здания
Сравним между собой вакуумные и плоские устройства для нагрева воды
Имея некоторый объем информации в этой области энергетики, вы лучше проведете расчет положительных и отрицательных показателей этих разновидностей коллекторов. Такими знаниями сегодня можно вооружиться, используя наличие большого объема литературы, обратившись за помощью поисковика в интернете. Мы предлагаем сравнить технические характеристики коллекторов.
Прочность отопительного элемента для нагрева воды
В определенных кругах бытуют слухи, что нагревательные элементы плоской конструкции намного более прочные, чем вакуумные, это довольно просто объяснить: плоский элемент для нагрева воды – это цельная единообразная панель. Своим внешним видом плоский нагреватель показывает, что он выносливей к механическим воздействиям. Однако стоит иметь в виду, что даже панели производителей с мировым именем, можно довольно просто испортить. Но в принципе, природные катаклизмы, огромные градины, ураганы, вырывающие с корнем деревья, падение метеоритов, в конце концов, способные нанести повреждения коллектору – не настолько частое явление в повседневной жизни, чтобы обращать на них особенное внимание.
Намного практичней использовать вакуумные солнечные коллекторы
Если смотреть на вопрос с практической стороны нагрева воды, то ощутимо практичней использовать вакуумные солнечные коллекторы. Этот отопительный элемент состоит и большого набора трубок из стекла. Если по каким-то причинам одна из трубок будет повреждена, принцип действия таков, что ее легко заменить новой. Дополнительным преимуществом будет то, что осуществлять замену поврежденного элемента необязательно сразу же по факту его поломки. Коллектор продолжит исполнять свои функции даже с повреждёнными нагревательными элементами.
В случае же получения повреждения плоского солнечного коллектора, он перестает функционировать и требует незамедлительного устранения неисправности – это довольно неприятный принцип его работы.
Коллекторы для нагрева воды, воздействие осадков зимой
Для России зимой довольно актуально применение водонагревательных элементов для отопления дома (в России на зиму остается приблизительно около 10 процентов ежегодной солнечной активности). Немаловажно владеть информацией об эксплуатационных особенностях работы коллекторов зимой, сделать необходимый расчет требуемых параметров.
Для России зимой довольно актуально применение солнечных коллекторов для отопления дома
К примеру, очень актуальный вопрос в том, что делать с выпавшим снегом, скапливающимся на поверхности устройства и препятствующий его правильной работе.
Если следовать обычной логике, можно предположить, что на отопительных элементах плоской конструкции, если установить их, используя угол наклона в 45 градусов, снег не будет задерживаться – в результате нагрева поверхности снег под собственным весом скатится с коллектора, освобождая своего владельца от сомнительной привилегии его чистки. Но все-таки, исходя из практики применения этого нагревательного элемента, такой расчет не оправдывает себя. Снег действительно слегка тает под действием солнца, но скатывается в нижнюю часть или оставляет закрытой нижние 30 процентов полезной площади оборудования. Находясь там на протяжении длительного времени, снег в итоге становиться смесью со льдом.
Установки на основе вакуумных трубок монтируются под углами 55–60°, даже при наличии слабого ветра, коего в условиях российского климата предостаточно, установка будет хорошо обдуваться и очищаться от осадков без посторонней помощи.
Установки на основе вакуумных трубок монтируются под углами 55–60°, чтобы они хорошо обдувались и очищались от осадков без посторонней помощи
Проблема с самоочисткой возникнет в том варианте, если установка смонтирована прямо на поверхности земли, где осадкам некуда перемещаться и в результате наметается сугроб. В данном случае оба вида коллекторов придется систематически чистить для их нормальной работы.
Для всех устройств существует общее правило – чем больший угол монтажа, тем на устройстве хуже накапливается мусор и осадки. Смонтированные под углом 55–60° вакуумные коллекторы имеют огромный плюс относительно плоских коллекторов – наличие значительного противодействия большим снегопадам.В дополнение ко всему бытует мнение, что покрытые инеем коллекторы прекращают функционировать в нормальном режиме. Здесь стоит сказать, что зимой изморось не особенно влияет на функциональные показатели оборудования. Появление измороси в основном связано с большими снежными осадками с повышенной влажностью, но только выглядывает солнце, как ледяной налет тает и стекает с коллектора. В вопросе образования измороси преимуществ друг перед другом отопительные коллекторы не имеют.
Отопительные коллекторы, наиболее подходящие для обогрева дома в центральной части России
Развивая тему применения нагревательных коллекторов в зимних условиях, неплохо бы узнать, какой тип отопительного элемента лучше подобрать в конкретном случае и не ошибиться в выборе способа получения тепла зимой.
В условиях пониженных температур прилично выигрывают вакуумные коллекторы
В условиях пониженных температур системе коллекторов, использующих солнечное тепло, требуется ощутимо больше времени утром для поднятия температуры теплопередающего носителя и приведения всей отопительной системы в работоспособное, функциональное состояние по сравнению с весенне-летним сезоном.
Наружные части солнечных коллекторов контактируют с холодной окружающей атмосферой, теряя при этом определенную часть энергии. Плоские коллекторы теряют свои характеристики зимой на довольно серьезном уровне. Здесь прилично выигрывают вакуумные коллекторы, которые за счет своей серьезной теплоизоляции (эту функцию выполняет вакуум), имеют практически ту же эффективность, что и в теплое время года. Неплохо справится со своей задачей и воздушный солнечный коллектор.
Выходит, что для отопления дома в России можно прибегнуть к помощи обоих типов устройств. Для отопления здания конкретной площади будет выгодней применение вакуумного коллектора. Это объясняется той простой причиной, что применяя плоские коллекторы для поддержания той же необходимой мощности, придется установить в два-три раза больше коллекторов. Из этого факта вытекает вопрос экономической целесообразности использования для отопления солнечных коллекторов в холодное время года.
Зимой для снабжения жилища горячей водой для более эффективной работы необходима установка вакуумных коллекторов
В дополнение ко всему необходимо отметить, что зимой для снабжения жилища горячей водой, для более эффективной работы необходима установка системы коллекторов, принцип действия которых основан на вакууме. Этот тип солнечных элементов, использующих вакуумные трубки, и в пасмурную, и в облачную погоду зимой даст необходимое для подогрева воды количество тепла. В отличие от них, установка плоских коллекторов ощутимо хуже справляется с выполнением этой работы. К тому же их принцип работы имеет существенный недостаток – будет дополнительно задействовано резервное устройство горячего водоснабжения.
Цена солнечных коллекторов
Современные расценки на разновидности устройств для отопления зимой в основном зависят от страны производителя и бренда. К примеру, плоские модели, произведенные в странах западной Европы, будут ощутимо дороже (до двух раз) коллекторов, принцип работы которых основан на вакууме, произведенных в Китае. Но если посмотреть с противоположной стороны, плоские коллекторы российского или китайского производства будут кратно дешевле вакуумных собратьев.
Плоские коллекторы российского или китайского производства намного дешевле, чем вакуумные
Исходя из имеющегося практического опыта, тратить время на поиск самых дешёвых моделей коллекторов не имеет никакого смысла. Это связано с тем, что коэффициент полезного действия и сроки активной эксплуатации более дешевых вариантов солнечных коллекторов могут быть в несколько раз короче, чем у более дорогих и качественных аналогов. Следующая причина – это более низкая эффективность плоских коллекторов (особенно в условиях России с преимущественно холодным климатом) в сравнении с вакуумными коллекторами.
Солнечные коллекторы плоской конфигурации, производящиеся в Китае, России, Америке и Европе, различаются габаритами, расчет мощности тут можно произвести исходя из площади коллектора.
Коллекторы плоской конструкции, производящиеся в европейских странах, как правило, отличаются высокой ценой, в основном предлагаются очень качественные плоские коллекторы, имеющие максимальную мощность, возможную для данного типа устройств.
Плоские коллекторы российского производства по своему качеству будут уступать европейским. Здесь многое зависит от конкретного производителя. Если рассматривать энергетическое устройство лучших производителей, то оно практически не будет уступать производителям из Европы.
Плоские солнечные коллекторы российского производства по своему качеству уступают европейским
Продукция худших производителей по своему качеству будет находиться на уровне качества дешевых коллекторов из Китая, но цены на них будут средними.
Солнечные коллекторы из Китая очень разнообразны по своему качеству. Лучшие образцы будут сопоставимы с продукцией российского производства, остальные, особенно не имеющие за собой мощной торговой марки, вероятнее всего, будут очень неэффективными и по очень низким ценам.
Основной объем производства вакуумных солнечных коллекторов располагается на территории Китая, стоит отметить, что в этом направлении китайцы добились определенных успехов и в области качества продукции, и в ее модификациях. Качественные показатели оборудования зависят и от конкретного производителя, там работают как признанные лидеры в области вакуумных коллекторов, так и есть возможность нарваться на продукцию кустарного производства. Такая продукция будет иметь соответствующее качество.
В заключение хотелось бы отметить, что решите ли вы поставить для отопления дома самодельный воздушный солнечный коллектор или приобрести готовый, в любом случае добьетесь большей автономности и независимости от центральной системы снабжения. К тому же возобновляемая энергетика не просто дань моде, а наступающая глобальная реальность.
Автор: П. Морозов
Оцените статью:
Загрузка...Сохраните ссылку чтобы не потерять, она Вам понадобиться:
solntsepek.ru
Солнечные коллекторы для нагрева воды: как сделать
Оглавление:Солнечные коллекторы для нагрева воды: как сделать своими рукамиСолнечный водонагреватель своими руками: сборка системы
Обеспечить себя горячей водой на даче можно различными способами, но наиболее привлекательным является тот, который предусматривает использование солнечной энергии. Так называемые солнечные коллекторы для нагрева воды, которые можно купить в магазине, отдав за них немалое количество денег или изготовить самостоятельно с минимальными финансовыми затратами. Естественно, лучше сэкономить, тем более что изготовить солнечный коллектор своими руками не так уж и сложно, как может показаться с первого взгляда. Именно этим мы и займемся в данной статье, в которой вместе с сайтом moyadacha.org разберемся с вопросом, как сделать солнечный водонагреватель для дачи?
Солнечный коллектор для дачи фото
Солнечные коллекторы для нагрева воды: как сделать своими руками
Для того чтобы изготовить солнечный коллектор для дачи, понадобится не так уж много всего – если быть конкретным, то всего-навсего пару вещей. Если не считать мелочевки (крепеж и тому подобное), то приобрести нужно будет металлопластиковую трубу двух различных диаметров (полдюйма и дюйм) и что-либо для изготовления корпуса или, правильнее будет сказать, основания коллектора. Идеальным вариантом для этой цели будет влагостойкая фанера (из нее нужно собрать неглубокий ящик большого размера) и монолитный поликарбонат (оргстекло, которым коллектор закроется сверху). Естественно, нужно будет подумать о приспособлении для установки такого коллектора на крыше – необходимо сварить несущую конструкцию, которая будет удерживать коллектор под углом 45 градусов относительно вертикали и четко в уровне горизонта. В общем, по большому счету, не так уж мало всего понадобится, но, в любом случае, это будет намного дешевле, чем приобретать заводскую систему солнечного нагрева воды.
Теперь что касается непосредственного решения вопроса, как изготовить солнечный коллектор своими руками? Изготавливать его лучше сразу на крыше дома, а весь этот процесс выглядит следующим образом.
- Опорная конструкция. Попросту говоря, это металлическая рама, сваренная из профильной трубы. Ее конструкция имеет довольно простой вид – это прямоугольник, усиленный несколькими перемычками. Гораздо важнее правильно его сориентировать на крыше – оптимальным направлением установки опорной конструкции и, следовательно, самого солнечного коллектора, будет ориентация его вдоль линии движения солнца. Крепится эта конструкция на крыше с помощью опорных пяток и саморезов, ввинчиваемых в стропила крыши. Металлическая конструкция в обязательном порядке должна быть покрыта грунтовкой и краской.
Солнечная установка для нагрева воды фото
- Короб для нагревательных трубопроводов. Короб также не является сложным изделием. Для начала на раму нашиваются листы фанеры так, чтобы они образовали площадку. Потом по периметру этой площадки устанавливаются бруски, которые задают глубину ящика. Когда он будет собран, всю его наружную часть и брус нужно будет покрасить. Что касается внутренней поверхности, то она попросту оклеивается отражающей теплоизоляцией фольгой вверх – она позволит использовать для нагрева воды не только прямые лучи солнца, но и отраженные, что в значительной мере увеличит эффективность коллектора.
- Установка трубопроводов. Для начала нужно собрать две распределительные гребенки – это куча тройников, собранных в одну линию как можно ближе друг к другу. Длина этих гребенок зависит от ширины вашего ящика – располагаться они будут горизонтально (одна вверху, другая внизу). Следовательно, после того как они будут собраны, устанавливаем для них два ряда клипс, на которые и крепим гребенки. Совсем забыл, один конец верхней гребенки оборудуем краном для сброса воздуха, а аналогичный конец нижней гребенки попросту глушим – два других конца выводим наружу через просверленные в бруске отверстия. На этих концах устанавливаем краны для подключения к системе нагрева воды. Теперь дело за малым – нужно соединить попарно тройники верхней и нижней гребенки тонкими трубками диаметром полдюйма. После сборки системы трубы лучше окрасить в черный цвет, т.к. солнечные лучи прилипают к темным поверхностям в прямом смысле слова.
Солнечные коллекторы для нагрева воды фото
В принципе, все, можно сказать, что солнечная установка для нагрева воды, а вернее ее часть под названием «коллектор», готова – остается только проверить ее на наличие утечек и закрыть монолитным поликарбонатом, защитив ее от механических повреждений. О том, как работает такой коллектор, можно посмотреть в этом видеоролике.
Солнечный водонагреватель своими руками: сборка системы
Как и говорилось выше, солнечный коллектор – это всего лишь часть системы солнечного нагрева воды. Чтобы он работал, как говорится, по полной программе, его нужно дополнить теплоаккумулятором. Попросту говоря, изолированным и утепленным баком, который сможет сохранять нагретую солнцем воду длительное время. Вообще нагрев воды в таких системах происходит постепенно – за счет естественной циркуляции жидкости и разницы температуры в коллекторе и баке происходит постоянное движение воды через коллектор, в котором она постепенно и нагревается. В целом же, чтобы запустить этот коллектор в работу, понадобится только правильно соединить теплоаккумулятор с ним и системой домашнего водопровода. С этим и стоит разобраться подробнее – тонкостей здесь немало.
- Чтобы система работала самотеком и без насоса, накопительный хорошо утепленный резервуар необходимо установить на том же уровне, что и коллектор – то есть рядом. В таком случае, если вы будете использовать старый водонагреватель, его придется переделать – врезать дополнительные патрубки сбоку бачка (один вверху, другой внизу). Это обусловлено элементарными законами природы, которые заставляют нагретую воду подниматься вверх. Гораздо проще сделать свой резервуар в соответствии с габаритами коллектора.
- Другой момент, который нужно знать, подходя к решению вопроса, как собрать водонагреватель солнечный коллектор, это его подключение к водопроводу. Да, да, такой тип солнечного нагревателя требует подключения к напорному водопроводу – если его нет, то и строить все это нет необходимости. В таком случае проще всего смонтировать на крыше бак, вода из которого будет поступать в душ или к умывальнику под действием гравитации. В упрощенном варианте коллектор с бачком подсоединяются к водопроводу стандартно – приток свежей (холодной) воды делается в нижней части бака, а забор нагретой, соответственно, в его верхней части.
Как изготовить солнечный коллектор своими руками фото
- Если говорить о более сложной системе нагрева воды посредством солнечного коллектора, то она предусматривает использование теплообменника и, как результат, насосов и всего необходимого подобного оборудования. В таких системах в первичном контуре коллектора вода не меняется – она только слегка остывает в теплообменнике, отдавая тепло во вторичный контур, водой из которого вы будете пользоваться. Эффективность такой системы значительно выше, так как солнцу не приходится нагревать воду, как говорится, с нуля – оно ее просто подогревает.
Как правило, теплообменное оборудование устанавливается уже внутри дома, то есть внизу, что нарушает принципы естественной циркуляции. Следовательно, движение воды в контуре солнечного коллектора запускается с помощью насоса, что как минимум уже не делает систему полностью энергонезависимой.
В принципе, для дачи, которая посещается только летом, когда очень горячая вода, в общем-то, не нужна, подойдет и упрощенный вариант с накопительным резервуаром на крыше. В таком случае и утеплять его совсем не обязательно – хотя как знать, если вы на даче ночуете, то утром наличие горячей воды в кране будет не лишним.
Водонагреватель солнечный коллектор фото
В заключение темы про солнечные коллекторы для нагрева воды добавлю только одно – высокоэффективную систему нагрева воды солнечными лучами таким способом вы не сделаете. Да, вода будет горячей, но ночью она будет охлаждаться практически в два раза. Хотите собрать действительно качественный солнечный водонагреватель? Тогда придется приобрести вакуумный солнечный коллектор для воды. Как вариант, его можно приобрести по частям и уже самому осуществить сборку, что, опять-таки, не очень хорошая идея. Покупайте готовый коллектор и не мудрите – дорого, но зато эффективно! Единственное «но» – за ним придется следить, чтобы не украли, когда вас нет на даче.
moyadacha.org
Солнечный коллектор для Воды
Для подогрева воды годятся коллекторы двух выдов: плоский и вакууный. Солнечный нагрев воды происходит путем превращения солнечного света в тепловую энергию. А потому солнечный нагреватель пользуется большой популярностью. Такой коллектор как представлен ниже на фото (с бачком) является сезонным, и нагревать воду может только летом.
Уменьшить зависимость от электричества и получать дополнительную энергию в своей квартире или доме можно, если у вас есть всесезонный солнечный коллектор для воды. Купить такое устройство можно в специализированных магазинах, или заказать в интернете даже с доставкой на дом.
Это удивительное изобретение функционирует даже при минусовой температуре и в пасмурный день. Коллектор изготавливается особым образом и его конструкция вместе с материалом способствует поглощению и преобразованию инфракрасного излучения.
Именно этот вид волн проходит сквозь тучи и облака. Даже рассеяный свет солнца неплохо греет воду- температура воды в солнечном коллекторе может достигать от 45 до 65 гр.
Солнечный коллектор для подогрева воды
Для работы небольшого механизма, зачастую не нужны насосы, поскольку движение воды осуществляется конвекционным принципом. Но хорошая система подогрева воды для круглогодичного использования, более сложнее по сравнению с термосифонной. Главными частями всесезонного устройства являются:
- поглотитель тепла;
- теплообменник, расположенный во внутренней части;
- бак необходимых размеров;
- солнечный контроллер.
- расширительный бак.
- соединительные трубы и другое.
Обеспечить семью теплой водой сможет коллектор площадью около 2 квадратных метров. Его способности - нагрев 2 сотен л жидкости за 3 часа при наличии солнца.
Конструкции могут быть плоскими или с трубками. Во внутренней части располагается теплообменник, основным материалом которого часто служит медь.
Циркуляция жидкости и тепла происходит внутри. При помощи специально подобранного и установленного стекла создается парниковый эффект, поэтому солнечные коллекторы для нагрева воды отлично работают и зимой.
Как функционируют солнечные коллекторы для нагрева воды? После получения солнечного тепла они передают его теплоносителю посредством вакуума, находящегося внутри трубок конструкции. Нагретая вода оказывается вверху устройства и вытекает из крана. Водопроводная холодная вода или жидкость из резервуара опускается в нижнюю часть бака.
Самым простым вариантом гелиомеханизмов считается сезонный. Корпус его состоит из трубок, а циркуляция происходит посредством термосифонного эффекта без применения насосов. Тепловая энергия солнца передается напрямую теплоносителю, а приемлемая цена становится дополнительным преимуществом такого механизма.
Пользуется спросом для бытовых целей? плоский вид. Сердце коллектора, его теплообменник, находится внутри остекленного корпуса, представляющего собой коробку. Батарея содержит утепление на дне и по бокам для большего сохранения тепла и устранения потери энергии.
Медная пластина, являющаяся теплообменником, обладает высокой теплопроводностью и устойчивостью к коррозии. Сверху теплообменник покрывается слоем поглотителя солнечного света.
Главным в этом типе устройства является остекление, выполняющееся специальным матовым стеклом с хорошими технологическими возможностями. Этот материал пропускает солнечную энергию в одном направлении и не позволяет ей отражаться обратно.
Плоский солнечный коллектор для воды стоит дороже сезонного, но он способен обеспечить 100% горячей воды летом и около 70% зимой и осенью.
Солнечный коллектор для подогрева воды не нуждается в частом обслуживании и способен прослужить вам около 10-15 лет. Для поиска солнечных мест нет необходимости, достаточно поместить систему на крыше здания. В некоторых случаях батареи можно использовать и для отопления помещения.
Солнечный коллектор для воды своими руками
Как видите на фото представлен самый простой домашний коллектор, который сделан по принципу парникового эффекта. Но некоторые умельцы, умудряются изготовить в домашних условиях очень приличный апарат с соблюдением основных технологий, применением селективного покрытия что увеличивает эффект.
Изготовить солнечный коллектор для воды своими руками реально. Вы готовы к этому, если у вас нет средств для покупки фабричного устройства или же вы просто хотите сэкономить. Рассмотрим пошагово процесс:
- Первым делом необходимо изготовить поглотитель тепла. Подберите цельнотянутые трубы и сварите из них решётку. Приварите её к стальному листу. Покройте решётку чёрной краской с термостойким эффектом. Пока краска сохнет, подготовьте материал для следующей конструкции.
- Далее следует изготовить раму из влагостойкой фанеры, подойдут и деревянные планки. Эта конструкция очень важна для поглотителя тепла. По трубам будет циркулировать вода, поэтому в местах входа и выхода сделайте отверстия для них.
- Теперь займемся утеплением рамы, чтобы уменьшить показатели потери тепла. Для этого в свободное пространство между поглотителем и рамой закладываем утеплитель.
- На этом этапе устанавливаем стекло, специально подобранное по толщине и размеру. 2 части стекла соединяются при помощи силикона и накрывают поглотитель тепла.
- Приступаем к монтажу теплообменника. Для изготовления спирали подойдет медная или металлическая трубка. Готовую спираль закрепляем в баке, где дополнительно проделываем отверстия для воды.
- Сохранить и накопить тепло можно дополнительным утеплением бака. Для этого заизолируйте его тщательным образом.
- Вам понадобится опорная конструкция для установки коллектора и изготовить ее можно самостоятельно, в зависимости от места расположения бака и его параметров.
- Начинаем установку самодельного солнечного коллектора на подготовленную опорную конструкцию. Соедините систему трубами для горячей и холодной воды, закрепите расширительный бачок при входе горячей жидкости в баке.
- И вот финальный волнующий момент – запуск системы. Залейте жидкость или антифриз в систему коллектора, а бак заполните водой. Через полчаса или раньше вода под воздействием солнечных лучей нагреется, затем начнется циркуляция в системе и вода в баке начнет прогреваться.
Вот несколько советов, чтобы ваш самодельный солнечный коллектор для нагрева воды прослужил вам дольше:
- следите за целостностью стекла в абсорбере;
- выбирайте стекло толщиной от 5 мм для избегания поломки от погодных аномалий;
- не устанавливайте систему там, где может падать тень от деревьев или строений;
- протирайте стекло от пыли и грязи для лучшей проводимости солнечных лучей;
- утепляйте трубы и соединения изоляцией чтоб избежать потерь тепла;
- контролируйте наполнение бака водой, а теплоносителя жидкостью.
Солнечные коллекторы для нагрева воды своими руками способны полностью перекрыть ваши расходы на потребление электроэнергии или газа в летний период. Они быстро окупаются и не требуют больших вложений.
Коллектор для воды отзывы- рекомендации
Отзывы о солнечных коллекторах для нагрева воды практически всегда положительные, люди довольны работой этой системы. Активная фаза начинается с весны, когда солнечных дней становится больше.
Они обеспечивают семью из 3-4 человек горячей водой. Но здесь все зависит от количества экземпляров. Частные пансионаты размещают их на крыше и обеспечивают своих постояльцев горячей водой круглосуточно, или же используют их в качестве резервного запаса. Зимой система работает слабее, но может подогревать воду в крытых бассейнах до комфортной температуры.
Владельцы солнечных систем рекомендуют их установку своим друзьям в качестве дополнительного источника тепла. Многих отпугивает высокая цена на это устройство, но все производители и фирмы, занимающиеся установкой, готовы быть на связи и подтверждают гарантию и обслуживание всех устройств. Об этом говорят многочисленные положительные отзывы клиентов. В домах системы автоматизированы и это упрощает процесс их использования.
Энергия солнца просто создана, чтобы мы могли использовать ее в своих целях, особенно, если это относится к нагреву и отоплению жилых помещений.
Благодаря таким устройствам мы уменьшим энергозависимость населения и сбережем природу. Торф, уголь и дрова не будут сжигаться и ущерба природным ресурсам будет меньше.
Гелиосистемы устанавливают в частных домах, на дачах, но готовятся эксперименты по их размещению для квартир на балконах. Для запуска системы используйте нетоксичные составы на основе пропиленгликоля. Создавайте механизмы самостоятельно или покупайте фабричные модели, хорошо что цены на них с каждым годом падают. Главное - используйте возможности солнца себе во благо!
solar-batarei.ru
Солнечные коллекторы для нагрева воды: их виды и особенности
Солнечные коллекторы все активнее используются для подогрева воды, причем не только в дачных домиках, но и в коттеджах, а в отдельных случаях – и в энергоэффективных многоквартирных домах. Они позволяют с наименьшими затратами решить проблему ГВС и значительно снизить расходы на водоподогрев.
Такие гелиосистемы предельно экономичны, они требуют лишь единовременных трат на покупку оборудования и установку. При этом их эффективность и производительность достаточно высоки, их вполне хватает для обеспечения всех бытовых нужд.
Существует два типа систем для нагрева воды, основой которых является солнечный коллектор (или коллекторное поле).
Пассивные системы
В состав такой системы входят собственно гелиоколлектор и бак-накопитель. Это простейший вариант, при котором бак располагается выше солнечного нагревателя, а циркуляция теплоносителя происходит естественным путем (разогретый солнцем теплоноситель расширяется, поднимается вверх и проходит через воду бака, нагревая ее).
Нередко в подобные системы входит еще дополнительная емкость-расширитель, так называемая «аванкамера». Это емкость объемом не более 40 л, которая устанавливается в самой верхней точке системы (выше бака примерно на 1 м). Аванкамера оснащается поплавковым сантехническим механизмом (таким же, как в унитазе) и предназначена для поддержания постоянного гидродавления в системе. При превышении давления (увеличении напора воды) часть жидкости уйдет в аванкамеру и давление выровняется.
Преимущества пассивных систем:
- Простота конструкции;
- Легкость установки и подключения;
- Дешевизна.
Однако подогрев воды в пассивных контурах возможен лишь в летнее время, поскольку они не имеют дополнительного источника нагрева и не защищены от промерзания. Эти системы больше подходят для сезонного дачного использования, причем чаще всего их основой является самодельный солнечный коллектор.
Активные системы
Это более сложные, но в то же время более производительные и функциональные системы. В них входит солнечный коллектор (или поле коллекторов), циркуляционный насос, температурный контроллер, бак-накопитель и источник дополнительного нагрева воды (обычно – газовый или электрокотел).
Бак-накопитель может располагаться как угодно относительно коллектора, циркуляция жидкости обеспечивается принудительно, при помощи циркуляционного насоса.
Преимущества активных систем:
- Возможность использования зимой;
- Обеспечение более высокой температуры нагрева;
- Работа в ночное время;
- Высокая производительность;
- Возможность регулировки мощности;
- Отсутствие теплопотерь «на улицу».
Активные системы обычно используются для ГВС коттеджей, могут применяться они и для отопления. В светлое время суток теплоноситель нагревается от лучей солнца, причем уровень прогрева контролируется температурным датчиком. При понижении температуры воды (в пасмурное время или ночью) для догрева жидкости используется дублирующий котел. Его можно включать вручную, а можно установить дополнительный управляющий модуль, который будет запускать котел автоматически.
Еще один важный аспект – отсутствие «уличных» теплопотерь. При организации такой системы солнечный коллектор и бак-накопитель не привязаны друг к другу, бак устанавливается в помещении, а значит, требует гораздо меньшей теплоизоляции.
Как выбрать тип коллектора
Чтобы система нагрева воды работала максимально эффективно и оправдала вложенные затраты, нужно правильно подобрать тип солнечного коллектора. Для пассивных систем, работающих при активном солнце, подойдут плоские модели (в том числе и сделанные своими руками). В этом случае затраты сведутся к минимуму, и система быстро окупится.
Для активных контуров, которые будут использоваться в холодную погоду, предпочтительнее вакуумные модели. Причем лучше всего выбрать коллектор с U-трубкой, покрытой специальным высокоселективным напылением. В этом случае поглощение солнечной энергии будет наиболее полным.
Однако вакуумные модели обойдутся гораздо дороже. В среднем плоский коллектор на единицу выдаваемой мощности стоит почти в 3 раза дешевле вакуумного. При этом летом риск перегрева системы для плоских коллекторов существенно ниже. Дело в том, что за счет ровной плоской поверхности они охлаждаются более эффективно.
При выборе надо учитывать и географическую широту в сочетании с климатическими условиями. Так, плоские модели можно использовать и зимой, но в регионах с мягким климатом, где падение температур не очень значительно. В противном случае для круглогодичного применения лучше предпочесть вакуумные варианты.
Выбор компонентов
Правильный подбор компонентов – второй этап обустройства нагревательной гелиосистемы. И в первую очередь стоит уделить внимание баку-накопителю и трубам, соединяющим бак и коллектор. Трубы лучше всего медные, снабженные трубной теплоизоляцией для защиты от потерь тепла.
Что же касается бака, то его объем определяется нуждами водопотребления. Для ГВС небольшого дома (порядка 50м2) подойдет бак в 250 литров.
solarb.ru
Солнечные нагреватели воды - особенности устройства своими руками, инструкции на фото и видео
1. Особенности гелиосистем 2. Вакуумные гелиосистемы
В последнее время в Европе стали активно использовать солнечные нагреватели воды. Они позволяют обеспечивать семью горячей водой, а нередко хватает солнечных батарей для отопления дома, если установлено достаточное количество солнечных батарей. Энергия Солнца бесплатна, поэтому такие устройства позволяют сэкономить, причем неплохо. Кроме того, использование такой энергии не сказывается на состоянии окружающей среды.
Нагрев воды солнцем практикуется не одно столетие. С давних пор люди нагревали воду в бочках, выставляя их на солнце. Что касается современных батарей, то они позволяют эффективно преобразовывать данную энергию в тепловую. Как они выглядят эти устройства, можно увидеть на фото.
Особенности гелиосистем
В развитых странах практически в каждом доме можно встретить солнечные батареи – их используют в качестве дополнительной системы нагрева воды и отопления. Гелиобатареи легко подключаются к основной системе, давая возможность экономить на других ресурсах (таких как газ, уголь) до 60%.Чтобы обеспечить нагрев воды от солнца своими руками установить гелиосистему можно, но лучше подобную доверить эту работу специалистам. Чаще всего солнечные батареи устанавливают на крыше дома. Чтобы солнечные коллекторы для отопления были эффективны, необходимо внимательно просчитать угол наклона ската, угол падения солнечных лучей, количество ясных дней в году и многое другое. Исходя из этого, выбирают месторасположение коллекторов, их количество и площадь.
Водонагреватели на солнечных батареях работают следующим образом. Теплоноситель, нагретый солнцем, поступает в теплообменник, расположенный в накопительном баке. Чаще всего используют баки-аккумуляторы с двумя теплообменниками, сделанными из меди (прочитайте также: "Устанавливаем тепловой аккумулятор своими руками"). Этот материал имеет хорошую теплопроводность. Такая конструкция дает возможность применять нагретую воду не только в бытовых целях, но и для отопления (прочитайте: "Солнечное отопление дома своими руками - принцип изготовления").
Благодаря естественной конвекции горячая вода поднимается вверх, а холодная поступает вниз. Встроенный датчик регулирует температуру в устройстве и реагирует на ее изменение. Таким образом, человеку практически не нужно контролировать работу гелиосистемы.
В пасмурные дни, когда солнечных лучей недостаточно для нагрева, начинает работать основная система отопления. В жаркие дни, когда вода нагревается солнцем слишком быстро, расширительный бак принимает излишек теплоносителя. Наиболее эффективен нагрев воды солнцем в странах с теплым климатом, где в году много ясных дней.
Глобальное использование энергии Солнца даст возможность существенно сократить расходы основных ресурсов-теплоносителей и улучшить экологическое состояние окружающей среды. Кроме того, это скажется на экономике стран с низкими запасами энергоресурсов. На сегодняшний день наиболее распространены вакуумные трубчатые и пластинчатые солнечные коллекторы. Каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками. В то же время, специалисты считают, что наиболее эффективный нагрев воды от солнца обеспечивают вакуумные батареи.
Солнечный водонагреватель своими руками - подробное видео:
Вакуумные гелиосистемы
Установить солнечный нагреватель воды своими руками вполне возможно, но сначала нужно разобраться с принципом его работы.Вакуумный коллектор работает по принципу термоса. Состоит он из двух трубок, между которыми находится вакуум. Внутрь помещена медная герметичная трубка, в которой циркулирует жидкость, а снаружи располагается стеклянная трубка большего диаметра.
Вакуум и медь благодаря хорошей теплопроводности позволяют воде закипать уже при 30 градусах. Установив солнечные нагреватели воды своими руками, можно эффективно отапливать дом даже в регионах с холодными зимами. Когда вода закипает, образовавшийся пар поднимается вверх и отдает тепло медному теплоприемнику, который передает его теплоносителю. Потом остывшая вода поступает вниз, и процесс начинается заново.
Использование вакуумных коллекторов удобно еще и тем, что они легко ремонтируются. Если один из коллекторов пришел в негодность, то вышедший из строя элемент можно легко поменять на новую деталь, не демонтируя всю систему. Устройство солнечного водонагревателя вакуумного типа таково, что теплоноситель идет одним потоком, поэтому для замены испорченного элемента зачастую требуется остановить работу всей системы. В то же время, КПД гелиосистемы достигает 76%.
Широко распространено мнение, что от солнечных водонагревателей зимой и в пасмурную погоду нет никакой пользы. На самом деле, горячая вода от солнца – это вполне реально. Вакуумные коллекторы сделаны таким образом, что они достаточно эффективны даже при минусовой температуре (до -35 градусов). Кроме того, тучи не являются препятствием для нагрева воды, так как эти гелиосистемы улавливают даже ультрафиолетовое излучение. Но периодически коллекторы нужно очищать от инея и снега. Плоские гелиосистемы от снеговых осадков самоочищаются, их стоимость меньше, но в то же время, они не столь функциональны.
Солнечные коллекторы – это эффективный способ обогрева дома, который позволяет неплохо сэкономить на традиционной системе отопления. Также массовое использование гелиосистем позволит улучшить экологическую обстановку. Именно поэтому в последнее время все большее количество людей выбирает такой способ получения тепловой энергии.
teplospec.com
Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления дома
Солнечная энергия может преобразовываться двумя способами: использованием фотоэлектрических модулей для выработки электроэнергии и солнечных коллекторов для нагрева воды и отопления дома. Последние делятся на два типа - вакуумные и плоские. Из-за более низких цен и более простой конструкции плоские коллекторы более распространены.
Вакуумный солнечный коллектор
Вакуумные трубчатые коллекторы - высокотехнологичные изделия. Они более впечатляющи, но редко используются из-за более сложной работы и более высокой цены. Они работают по тому же принципу, что и плоский коллектор. Однако в них температура теплоносителя может в солнечные дни доходить до 300 °C благодаря уменьшению до минимума тепловых потерь. Покрытие из стекла в нескольких слоёв, создаёт внутри вакуум (вакуумную прослойку, сохраняющую около 95 % улавливаемой тепловой энергии) - поэтому получил название вакуумный.
Самой большой проблемой вакуумных коллекторов является потеря вакуума, поэтому часто приходится заменять дорогие запасные части.
1. Теплоноситель 2. Вакуум 3. Стекло
Кроме того, из-за высокой температуры нагретой жидкости (до 300°C), могут теряться требуемые свойства, поэтому его замена, практически невозможна без специального оборудования. Проблемы также могут возникать, если коллекторы попадают под град диаметром более 2,5 см.
Плоский солнечный коллектор
Конструкции плоских коллекторов разных компаний схожи, единственное отличие - материалы, из которых они производятся, качество работы и техническое обслуживание. Внешняя видимая часть коллектора поглощает солнечную энергию и преобразует ее в тепловую. Другие части системы остаются невидимыми: резервуар для горячей воды, контроллер, циркуляционный насос, бак и трубы для циркуляции воды. Плоские солнечные коллекторы для обогрева дома дешевле в цене и имеют более простую конструкцию. Солнечное излучение поглощает специальный черный материал – поглотитель, из которого выполнен абсорбер. Абсорбер преобразовывает солнечную энергию в тепло и передает его к металлической пластине, которая в свою очередь нагревает циркулирующий в трубках теплоноситель (например вода с пропиленгликолем - 40%-я концентрация). Очень важно иметь хороший контакт металлической пластины с трубками, поскольку от этого зависит эффективность теплопередачи.
Существует несколько типов контактов:
1. Медная пластина 2. Медная трубка 3. Сварочное соединение 4. Соединение пайкой 5. Алюминиевая пластина 6. Сплющенная медная трубка 7. Алюминиевый корпус
По мнению экспертов, частично сплющенные медные трубки более эффективны, потому что они имеют большую контактную поверхность с металлической пластиной.Сам абсорбер важен, но это не единственная часть солнечной установки. Солнце нагревает теплоноситель, циркулирующий в коллекторных трубках, насос перекачивает жидкость через трубки, пока не достигнет резервуара с подогретой водой. Баки для горячей воды в солнечных установках больше обычных. Они собирают нагретую теплоносителем воду и обеспечивают необходимую температуру для обогрева дома или нагрева воды в доме. Холодная вода поступает в нижнюю часть резервуара, а используемая вода отбирается сверху. Коллектор соединен с баком подогреваемой воды медными или из нержавеющей стали трубками, длина которых около 15-25 м. При необходимости дополнительного подогрева воды подключается электрический нагреватель питающийся от электрической сети. Этот процесс полностью контролируется контроллером. Самый простой контроллер включает циркуляционный насос, когда температура жидкости на дне резервуара по крайней мере на 6 градусов выше температуры в месте размещения нагревающей пластины и выключает насос, когда разница температур меньше 3 градусов. Резервуары для горячей воды изготавливают из стали покрытой эмалью с добавлением примеси магния. Выбирая плоский колектор для нагрева воды, подумайте о месте его установки, так как он очень тяжелый и подвергается воздействию внешней среды - ветер, снег, дождь.
Расчет мощности коллектора
При установке солнечного коллектора для подогрева воды или отопления дома не ожидайте получить столько солнечной энергии, чтобы обогреть весь дом и нагреть достаточное количество горячей воды. Производители солнечных систем констатировали, что такая установка окупится, если она адаптирована к потребностям пользователя. Здесь иной подход, чем для обычной системы отопления. Так как солнечные энергетические установки рассчитываются по отношению к средней потребности горячей воды в летний период. При планировании солнечного водонагревателя для небольшого числа пользователей (одного или двух домашних хозяйств) предполагается, что солнечная энергия генерирует 50-65% тепловой энергии, используемой в течение одного года. Не следует выбирать чрезмерно большую мощность системы, так как при значительной выработке энергии, но малом ее потреблении, эффективность работы будет низкой, а цена установки значительно выше.
X - месяцы Y - спрос на энергию 1 - количество тепла, необходимого для обогрева зданий построенных 15-20 лет назад 2 - количество тепла, необходимого для обогрева современных зданий 3 - Объем энергии с коллектором 30 м24 - Объем энергии с 6м2 5 - Объем энергии, необходимый для нагрева воды для вышеуказанного количества хозяйств
Энергия, необходимая для нагрева воды в расчете на одного человека, может быть обеспечена солнечным коллектором площадью около 1,3 кв.м., поэтому для семьи из четырех человек вам понадобится батарея площадью 5-6 кв.м. или, по крайней мере, два коллектора.Если вы хотите, чтобы солнечная энергия использовалась для нагрева воды и всего дома, вам нужно планировать ее в пределах 15-25 % от всей тепловой энергии, используемой в доме. Таким образом, требуемая площадь коллектора составит от 0,8 до 1,1 кв.м. на 10 кв.м жилой площади. Заманчивое предложение - летом использовать солнечную энергию для нагрева воды в бассейне. Если солнечные коллекторы используются только для нагрева воды в бассейне, поверхность коллектора составит от 60 до 100% площади бассейна, для закрытого или открытого типа соответственно.
Монтаж солнечного коллектора для нагрева воды
При установке плоского или вакуумного солнечного коллектора учитывают несколько влияющих факторов: наилучшее направление по отношению к сторонам света, угол падения солнечного света и сопротивление воздушному потоку. Наиболее эффективным является угол падения солнечного света от 30 до 60 градусов, зимой - больший угол, а летом меньший. В большинстве случаев монтажник устанавливает солнечный коллектор под углом 45 градусов. Для наклонных крыш плоский солнечный коллектор устанавливается параллельно крыше для уменьшения сопротивления воздушным потокам. При установке коллектора на вертикальной стене эффективность его работы снижается на 20%. Лучшим при монтаже будет направление на юг, хуже - восток и запад. Монтаж солнечных коллекторов можно выполнить на разных крышах. На плоской крыше - коллектор устанавливают на алюминиевой раме, прикрепленной к бетонным блокам. Установка солнечных коллекторов для нагрева воды и отопления дома это хорошее решение для продвинутых и бережливых хозяев.
www.strou-dom.net
