Солнечный коллектор для отопления частного дома: вакуумные и другие системы, видео и фото

Вакуумный солнечный коллектор для отопления дома: видео и отзывы

В наше время самыми популярными источниками энергии является уголь, нефть, газ и другие вещества, которые можно найти в природе. Но есть еще один источник, которого хватит надолго, ресурсы его практически неисчерпаемы! Это солнечная энергия.

Согласно официальным данным, количество тепла, которое поступает на каждый квадратный метр поверхности Земли в год, составляет 3,16х109 КДж. Таким образом, солнечной энергии у нас в 20 тыс. раз больше, чем на данный момент потребляется всем мировым хозяйством. Так почему бы этим не пользоваться?

Существуют устройства, которые как раз и собирают эту самую солнечную энергию. Называются они солнечными коллекторами. Это устройство, предназначенное для сбора тепловой энергии от Солнца, энергия переносится частичками света и ближнего инфракрасного излучения. Стоит сказать, что это не солнечные батареи! Отличие этих устройств состоит в том, что батарея непосредственно производит электричество, а коллектор нагревает материал-теплоноситель. Одним из видов солнечных коллекторов является вакуумный.

Вакуумный солнечный коллектор: особенности установки

Чаще всего применяется вакуумный солнечный коллектор для отопления. Главной его особенностью является то, что теплоноситель может нагреваться вплоть до 300 °C. Такого показателя точно удастся добиться, если максимально уменьшить тепловые потери, к примеру, за счет использования многослойного покрытия из стекла или герметизации самого устройства. Но самым действенным способом является именно создание в коллекторах вакуума.

Устройство вакуумного коллектора основано на наличии солнечной тепловой трубы, которая очень похожа на знакомый всем нам бытовой термос. Внешняя стороны этой трубы прозрачна, а внутренняя трубка покрыта высокоселективным покрытием, улавливающим солнечную энергию – в этом и есть отличие от того же термоса. Именно между внешней и внутренней трубками и располагается вакуум. Собственно, данная вакуумная прослойка и сохраняет примерно 95 % тепловой энергии, которая улавливается.

Тепловые трубки в данном случае выполняют роль проводника тепла. Когда происходит облучение коллектора, жидкость, которая находится внизу трубки, нагревается и превращается в пар. Этот пар поднимаются вверх, где конденсируется и передает тепло в коллектор. Стоит сказать, что применение именно такой схемы дает возможность достичь большего коэффициента полезного действия во время работы при низких температурах и малой освещенности.

Применение вакуумного солнечного коллектора

В наше время огромной популярностью пользуется такой способ нагревания воды, как отопление солнечными коллекторами. Отзывы об этом методе отопления, в основном, хорошие. Основное преимущество их состоит в том, что данные устройства могут нагревать воду даже до температуры кипения, когда на улице суровая сибирская зима. Кроме того, солнечные водонагреватели дают возможность выполнить целый ряд задач:

  • горячее водоснабжение весь год и круглые сутки;
  • отопление в помещениях любой площади;
  • возможность организовать как постоянное отопление, так и такое, которое можно включать только время от времени;
  • оптимизация уже имеющихся систем отопления;
  • обогрев закрытых или открытых бассейнов;
  • отопление в теплицах.

Интересно, что солнечный коллектор для отопления зимой не требует каких-либо изменений в конфигурации. Если вы хотите сделать солнечный коллектор своими руками, видео вам в этом поможет.

Преимущества вакуумного коллектора

Вакуумный коллектор имеет свои определенные преимущества использования:

  1. Высокая производительность даже зимой.

Данное свойство возможно благодаря использованию наилучшего из возможных теплоизоляторов – вакуума. Потери тепла во время нагревания в коллекторе минимальны. Поэтому коэффициент полезного действия в вакуумном коллекторе всегда стабильно высокий. Согласно исследованиям отопление частного дома солнечными коллекторами возможно даже когда температура воздуха до -45.°С, а солнечный свет рассеянный. Даже в таких условиях производительность данного устройства будет порядка на 40% выше, чем у других коллекторов.

  1. Используется максимум солнечного тепла.

Абсорбер, который является очень деталью устройства вакуумного коллектора, представляет собой цилиндр. Это дает возможность максимально эффективно использовать каждый солнечный луч, который попадает на поверхность коллектора, для преобразования его в энергию. При этом энергия собирается от восхода до заката. Кроме того, именно благодаря форме цилиндра абсорбера коллектор в несколько раз эффективнее своих аналогов, а обусловливается это тем, что коллектор способен улавливать рассеянные солнечные лучи.

  1. Повышенная надежность.

Вакуумный солнечный коллектор весьма надежен и будет радовать потребителя действительно качественной работой долгие годы. А высокая долговечность и надежность достигается благодаря использованию современных материалов высокого качества в конструкции. Здесь подразумевается медь, из которой изготовлены все детали, находящиеся в контакте с теплоносителем. Трубки выполнены из ударопрочного стекла. Кстати, это обеспечивает то, что коллектор выдержит даже удар града в 35 мм. Исходя из практики, вакуумные коллекторы отлично справляются с суровым климатом, шквальными ветрами, ураганами и так далее. А это свойство обеспечивается тем, что панель коллектора немного парусная.

  1. Способность обеззараживать воду.

В воде, которая нагревается коллектором, размножение бактерий попросту невозможно, так как на них действуют высокие температуры и вакуум. Поэтому эту воду можно даже пить.

  1. Невысокая стоимость.

Если вы хотите приобрести солнечный коллектор для отопления дома, цена его будет невысокой, в этом, конечно же, еще одно преимущество данного устройства. Но коллектор можно сделать и своими руками.

Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:

  • корпус с теплоизоляцией;
  • нижний экран, абсорбер;
  • радиатор с аккумулирующими ребрами;
  • верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.

В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:

  • воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
  • внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;
  • происходит нагрев воздуха;
  • разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.

В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

  • газ до 315 м³;
  • дрова до 3,9 м³.

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

  • в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
  • перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;
  • в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:

  • Водяной коллектор — применяется для обеспечения потребностей в ГВС и низкотемпературных систем теплых полов. Эффективность работы в зимний период существенно снижается. Вакуумные и панельные коллекторы косвенного нагрева, подсоединенные к буферной емкости, продолжают аккумулировать тепло в течение всего года. Главный недостаток, высокая стоимость гелиоколлектора, монтажа и обвязки.
  • Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.

Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

Как и из чего сделать воздушный коллектор

Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

Как сделать расчёты коллектора

Вычисления выполняются следующим образом:

  • каждый м² от площади коллектора даст 1,5 кВт/час тепловой энергии, при условии, что будет солнечная погода;
  • для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².

Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².

Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

Типы конструкции коллектора

В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

Материалы для изготовления коллектора

Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.


Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

Читайте также:  Газовое отопление в деревянном доме: видео-инструкция по монтажу своими руками, цена, фото

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.


Пошаговая инструкция изготовления воздушного коллектора

Изготовление солнечного воздухогрейного коллектора из квадратной трубы:

Солнечные коллекторы для отопления дома – максимум экономии

Человек всегда старался по максимуму использовать возобновляемые источники энергии. На реках строятся плотины, используется энергия ветра, а в солнечных регионах и солнечный свет может стать неплохим источником энергии. Многих привлекает то, что такая энергия практически бесплатна – потратиться придется только на установку соответствующего оборудования и периодическое техобслуживание.

Дом с солнечными коллекторами

Виды солнечных коллекторов

Достоверно известно, что за день Земля в среднем получает столько же солнечной энергии, сколько все человечество потратит в лучшем случае за год. К сожалению, большая часть этой энергии уходит впустую. Использование коллекторов позволяет перенаправить хотя бы часть абсолютно бесплатной энергии на свои нужды.

Таблица позволит представить объем солнечной энергии, который получает Земля

Такие устройства могут использоваться, например, для простого подогрева воды в бассейне на улице, но и отопление дома солнечными коллекторами становится все более реальным.

Обратите внимание! На 100 % обеспечить потребность дома в тепле коллекторы пока не в состоянии, особенно если дом находится в суровых климатических условиях. Поэтому они чаще всего используются в связке с более привычными отопительными системами.

Перед тем как думать о коллекторной системе отопления не лишним будет ознакомиться с их основными видами.

  • вакуумные коллекторы на тепловых трубках – считаются самыми совершенными представителями этого класса устройств. В конструкции используются полые герметичные трубки с залитой внутрь легкокипящей жидкостью. При нагревании солнечным светом жидкость вскипает, испаряется и переносится в верхнюю часть трубки, где отдает тепло теплоносителю. При этом газ вновь переходит в состояние жидкости и стекает вниз, цикл повторяется;

Схема работы теплотрубки

Обратите внимание! Вакуумный коллектор на теплотрубках стоит немало, но это того стоит. Помимо высокой эффективности он отличается еще и устойчивостью к повреждениям, дело в том, что трубки работают независимо друг от друга и если произойдет разгерметизация одной из них, то остальные все равно будут работать.

Устройство вакуумной трубки

  • плоский коллектор – асборбер (поглощающий элемент) в этом случае выглядит как пластина, соответственно, от размеров пластины зависит и мощность устройства. Светопоглощающий элемент передает накопленную энергию теплоносителю. Самым эффективным режимом работы считается тот, при котором теплоноситель нужно нагреть до температура на 20-40ᵒС больше, чем температура снаружи.

Устройство плоского солнечного коллектора

Отопление на солнечных коллекторах будет более эффективным в случае использования вакуумных моделей. Дело в том, что конструкция трубок позволяет направить солнечные лучи под углом 90ᵒ к внутренней трубке даже в утренние и вечерние часы. Плоские коллекторы в это время работают в разы менее эффективно.

Единственным минусом вакуумных устройств можно считать стоимость. В таком случае разовые затраты на монтаж отопительной системы будут выше, с другой стороны, ремонт плоских коллекторов обойдется намного дороже, ведь менять придется всю пластину целиком, а не отдельную трубку.

Отдельно стоит упомянуть об устройствах, в которых в качестве теплоносителя используется воздух. Воздушный солнечный коллектор для отопления больших площадей не подойдет, ведь у воздуха по сравнению с водой плохая теплопроводность.

Максимум на что такие коллекторы способны – создать комфорт в небольшом помещении, например, небольшой мастерской. В таком случае вентиляторы подают подогретый воздух в помещение и нет нужды тратиться на монтаж традиционной отопительной системы.

Схема работы воздушного коллектора

Использование солнечного коллектора для отопления дома

Несмотря на различия в конструкции все коллекторы используются для одной и той же цели. Принцип работы у отопительных систем, использующих энергию Солнца также не сильно отличается – солнечная энергия передается теплоносителю (чаще всего используется вода) и подогретая жидкость подается дальше, в отопительный контур.

Принцип действия отопительной системы с использованием солнечных коллекторов

Отопление солнечными коллекторами может быть, как с естественной, так и с принудительной циркуляцией. В первом случае теплоноситель движется за счет разницы температур в подающем и отводящем трубопроводе, во втором – циркуляционный насос решает все вопросы с движением воды по контуру.

Обратите внимание! Система с естественной циркуляцией абсолютно независима от электропитания. Это может стать решающим фактором для загородных домов в труднодоступной местности.

Один из вариантов отопительной системы с использованием солнечной энергии

Для систем с естественной циркуляцией характерны такие особенности:

  • накопительный бак устанавливается обязательно выше уровня самого коллектора;
  • верхний вывод теплообменника – точка подключения подающей трубы, нижний – обратка;
  • помимо слабой циркуляции отметить можно и то, что в таком случае велик риск возникновения воздушных пробок.

Если с питанием нет проблем, то солнечный коллектор для отопления своими руками можно использовать в системе с принудительной циркуляцией. Работа такой системы отличается тем, что по достижении определенной температуры теплоносителя она просто отключается.

Для этого в местах где к теплообменнику подключаются подающий трубопровод и обратка обязательно устанавливаются датчики для контроля температуры воды. Вне зависимости от того, используются вакуумные солнечные коллекторы для отопления или обычные плоские модели, такая система неспособна обогреть жилище, поэтому рекомендуется ее использовать как дополнение к, например, газовому или электрическому обогреву.

Рекомендуется дополнительный источник тепла, чтобы не зависеть от погодных условий

Самодельный коллектор

Строго говоря, даже выкрашенная в черный цвет бочка с водой может считаться простейшим коллектором, ведь она преобразовывает солнечную энергию в тепловую и передает ее теплоносителю. Понятно, что в этом случае КПД будет минимальным и такое решение подойдет разве что для душа на дачном участке.

Тем не менее, любому по силам самостоятельно изготовить коллектор, который можно использовать для обогрева жилья и подачи горячей воды. Особых навыков не потребуется, разве что умение работы со сварочным аппаратом.

Солнечный коллектор своими руками для отопления будет состоять из таких элементов как:

  • теплоизолированный короб, в нем разместится радиатор;
  • аквакамера – понадобится для создания давления в системе;
  • бак для воды – накопитель;
  • трубы.

Система собирается в такой последовательности:

  • сперва изготавливается короб, для него подойдут обычные доски, а дно можно усилить несколькими брусьями. Щели теплоизолируются любым доступным способом. На дне ящика должен находиться металлический лист черного цвета, на него ставится радиатор (также окрашенный в черный цвет), все это накрывается прозрачным куском стекла и размещается на крыше;

Основа – обычный деревянный ящик

  • на чердаке размещается накопительный бак и аквакамера, которая располагается примерно на 1 метр выше бака;
  • затем система соединяется трубами.

В этом примере использованы пластиковые трубы, но для большей долговечности лучше все-таки остановиться на металлическом трубопроводе

Во время работы подогретая вода в радиаторе поднимается вверх и по трубам поступает в бак, вытесняя холодную. Холодная вода наоборот – попадает в радиатор.

Обратите внимание! Аквакамера выполняет еще одну функцию – не дает смешиваться теплой и холодной воде.

Такой солнечный коллектор зимой для отопления вряд ли может использоваться. Это скорее неплохой способ существенно снизить затраты на оплату горячей воды, при желании он может использоваться для того, чтобы немного разгрузить основную отопительную систему.

Подведение итогов

Солнечные коллекторы – попытка человека использовать возобновляемый источник энергии в повседневной жизни. Такие решения пока что не способны обеспечить на 100%, например, обогрев жилья, но могут использоваться для снижения расходов на отопление примерно на 40-60%. Учитывая то, что тепловая энергия абсолютно бесплатна, неудивительно, что солнечные коллекторы пользуются популярностью (см.также статью “Ремонт вентиляции: некоторые особенности и рекомендации мастеров”).

На видео показана работа самодельного коллектора.

Как сделать плоский солнечный коллектор для отопления

Использование бесплатной энергии солнца – хороший метод сэкономить топливо и электричество, расходуемое на отопление частного дома. Массовому применению гелиосистем мешает высокая цена теплоприемников и сопутствующего оборудования – накопительного бака, циркуляционного насоса, электронного блока управления и прочей арматуры. Единственный способ снизить затраты – сделать солнечный коллектор своими руками из недорогих материалов и собрать стандартную схему обвязки.

Принцип работы солнечных нагревателей

Прежде чем браться за изготовление самодельной гелиосистемы, стоит изучить устройство солнечных коллекторов заводского изготовления – воздушных и водяных. Первые используются для прямого отопления помещений, вторые применяются в качестве нагревателей воды либо незамерзающего теплоносителя — антифриза.

Справка. Воздушные установки не слишком популярны из-за ограниченной функциональности. Водонагревательные гелиоколлекторы более востребованы, поскольку могут обеспечивать работу отопления, ГВС, поднимать температуру в открытых бассейнах.

Главный элемент гелиосистемы – сам солнечный коллектор, предлагаемый в 3 вариантах исполнения:

  1. Плоский водяной нагреватель. Представляет собой герметичный короб, утепленный снизу. Внутри расположен тепловой приемник (абсорбер) из металлического листа, на котором закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
  2. Конструкция воздухонагревательного коллектора аналогична предыдущему варианту, только по трубкам вместо теплоносителя циркулирует воздух, нагнетаемый вентилятором.
  3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора кардинально отличается от плоских моделей. Аппарат состоит из прочных стеклянных колб, куда помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 магистралям – подающей и обратной, воздух из колб откачан.

Дополнение. Существует и другая разновидность вакуумных водяных нагревателей, где стеклянные колбы наглухо запаяны и наполнены специальным веществом, испаряющимся при невысокой температуре. При испарении газ поглощает большое количество теплоты, передаваемое воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на картинке.

Устройство вакуумной трубки прямого нагрева (слева) и колбы, работающей за счет испарения / конденсации жидкости

Перечисленные типы коллекторов используют принцип прямой передачи теплоты солнечного облучения (иначе – инсоляции) протекающей жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает так:

  1. Через медный теплообменник со скоростью 0.3—0.8 м/с движется вода либо антифриз, прокачиваемый циркуляционным насосом (хотя бывают и самотечные модели для уличного душа).
  2. Лучи солнца разогревают абсорбирующий лист и плотно соединенную с ним трубу змеевика. Температура протекающего теплоносителя поднимается на 15—80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
  3. Чтобы исключить тепловые потери, дно и боковые поверхности корпуса утеплены пенополиуретаном либо экструзионным пенополистиролом.
  4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие абсорбера, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичную воздушную прослойку, удерживающую тепло.
  5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительного бака – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.

Поскольку температура воды в контуре аппарата колеблется вместе с изменением времен года и суток, солнечный коллектор не может использоваться для отопления и ГВС напрямую. Полученная от солнца энергия передается основному теплоносителю через змеевик бака — аккумулятора (бойлера).

Исключение – гелиоустановки для бассейнов, нагревающие воду резервуара напрямую либо через простой теплообменник.

Эффективность трубчатых аппаратов повышена за счет вакуума и внутренней отражающей стенки в каждой колбе. Лучи солнца свободно проходят сквозь безвоздушную прослойку и греют медную трубку с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и выйти наружу, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на водяной магистрали. По заверениям производителей, КПД установки достигает 80%.

Читайте также:  Паллеты для отопления: инструкция по выбору своими руками, особенности изготовления, цена, фото

Когда вода в баке нагрета до нужной температуры, солнечные теплообменники переключаются на бассейн с помощью трехходового клапана

Изготавливаем водяной коллектор

Водонагреватель вакуумного типа сделать в домашних условиях не выйдет по понятным причинам. Поэтому беремся за плоскую конструкцию с теплообменником и собирающим солнечные лучи абсорбером. В идеале нужно рассчитать площадь приемника и температуру воды на выходе, зависящую от многих факторов:

  • регион проживания и уровень инсоляции;
  • температура окружающей среды, особенно в зимний период;
  • площадь теплообменной поверхности, воспринимающей облучение солнцем;
  • материал и покрытие змеевика;
  • температура теплоносителя на входе;
  • угол наклона панели по отношению к солнечным лучам;
  • скорость течения воды по трубам теплообменника.

В интернете нетрудно отыскать расчеты производительности солнечного коллектора, но предупреждаем — вычисления весьма неточные.

Пример. За основу принимается факт: в ясный день на 1 м² поверхности попадает 500—800 Вт энергии солнца. Дальше по школьной формуле m = Q / 1.163 х Δt определяем массу воды, нагретую на 40 °С теплообменником 1 м²: 500 / 1,163 х 40 = 10.7 литра в час. При инсоляции 800 Вт/м² удастся нагреть 17.2 л/ч. Но дьявол кроется в деталях: изначальный показатель 0.5—0.8 кВт на квадратный метр – цифра очень приблизительная.

Приемник тепла из ПНД труб (слева) и бухт садового шланга, помещенных внутрь оконных рам (справа)

Мы предлагаем упрощенный подход к вопросу, изложенный в пошаговой инструкции:

  1. Определите место и площадь, которую вы готовы отдать под коллектор.
  2. Ориентируясь по ценам на материалы, выберите подходящий вариант для сборки змеевика и корпуса.
  3. Изготовьте опытный образец, подключите к отоплению либо водоснабжению по правильной схеме. Способы обвязки мы покажем в следующих разделах данной статьи.
  4. Испытайте греющий контур в домашних условиях и сделайте дальнейшие выводы о наращивании / уменьшении мощности, изменении конструкции и так далее.

Теперь пройдем каждый этап по отдельности, заостряя внимание на подводных камнях.

Размещение тепловой установки

Собственно, вариантов расположения самодельного коллектора всего два: на крыше здания либо открытой площадке придомового участка. Выбирая место, соблюдайте простые правила:

  1. Площадка должна быть максимально освещена в течение дня, не затеняться деревьями и другими хозяйственными постройками.
  2. При установке на крышу выбирается более пологий скат, куда всегда попадает солнечное излучение. Понятно, что крутая часть ломаной мансардной кровли не подойдет.
  3. Водогрейную установку, предназначенную для отопления либо горячего водоснабжения, не относите далеко от жилища. Увеличится длина подающих трубопроводов, теплопотери и стоимость монтажа.
  4. Наземный коллектор ориентируйте таким образом, чтобы солнце, визуально движущееся с востока на запад, постоянно освещало теплоприемник. Угол установки панели – 60±15°.

Примечание. Эффективность греющего элемента можно повысить с помощью параболического солнечного концентратора, собирающего лучи в единый пучок, который направляется на абсорбер. Конструкция и способы сборки вогнутого зеркала показаны на видео.

Вакуумный солнечный коллектор для отопления и горячего водоснабжения

Лента статей RSS:

Поиск статей:

Вакуумные солнечные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения.

Одним из самых популярных и самых универсальных видов альтернативной энергетики в мире являются солнечные коллекторы, с помощью которых потребитель получает тепло и горячую воду практически по нулевому тарифу.

А при сегодняшнем динамичном росте тарифов на энергоносители решение вопроса горячего водоснабжения и теплоснабжения практически любых объектов по назначению, принадлежности и объему за счёт солнца более, чем актуально.

Солнечная энергия – самый крупный энергетический источник на Земле. Количество тепла, поступающего на 1 кв. м поверхности Земли в год, оценивается в 3,16х109 КДж. Общее количество солнечной энергии в 20 тыс. раз превышает современное потребление энергии мировым хозяйством.

Производство установок для использования альтернативной энергии солнца за последние 4 года увеличилось в мире в несколько раз. Предполагают, что к 2020 г. за счет солнечной энергии мировые потребности в электроэнергии будут удовлетворяться на 15-20%.

На сегодняшний день вводится в эксплуатацию более 3 млн. гелиосистем в год, и эта статистика получена не только за счет стран с теплым климатом. Свою эффективность солнечные коллекторы доказали даже в климатических условиях Аляски. Система солнечных коллекторов подходит для всех типов климата. В связи с использованием контроллеров система автоматически поддерживает самые оптимальные параметры циркуляции, имеет режим антизамерзания, обеспечивает комфортную заданную температуру. При отсутствии достаточной солнечной активности контроллер может включать дополнительный электронагреватель, установленный в теплоаккумуляторе.

Производительность системы зависит от параметров солнечного излучения в конкретном регионе. Интенсивность солнечной радиации нашего региона, где около 300 солнечных дней в году, позволяет достигнуть высоких показателей продуктивности солнечных коллекторов.

Технико-экономические расчеты по действующим солнечным системам показывают, что при существующих ценах на органическое топливо, увеличивающихся последние годы, срок окупаемости гелиоустановок с учетом эксплуатационных затрат составляет от 2 до 5 лет, в то время как срок их службы 25-30 лет. Таким образом, использование системы после срока её окупаемости дает дает возможность получать всю вырабатываемую солнечной установкой энергию бесплатно!

При этом гелиоустановки являются экологически чистым источником энергии, к которому можно, в отличие от традиционных котельных, применить термин «срок окупаемости затрат».

Область применения солнечных коллекторов:

  • производственные комплексы любого направления и масштаба;
  • сельскохозяйственные предприятия;
  • учреждения здравоохранения: больницы, поликлиники, санатории, профилактории, центры здоровья и др.;
  • спортивно-оздоровительные комплексы: бассейны открытые и закрытые, стадионы, туристические базы, зоны отдыха;
  • детские учреждения: детские сады, школы, центры детского творчества, летние лагеря и др.;
  • гостинично-туристические комплексы;
  • торгово-развлекательные комплексы, небольшие автономные магазины;
  • рестораны, кафе, столовые и другие пункты общественного питания;
  • мобильные социально ориентированные пункты;
  • частные дома, коттеджи, дачи;
  • офисы;
  • объекты железнодорожного транспорта, портов, МЧС и пр.;
  • автомойки, автозаправочные станции, теплицы и еще многие разнообразные объекты;

– практически везде, где есть холодная вода и дневной свет.

Солнечные водонагреватели позволяют решить целый ряд вопросов:

  • автономное горячее водоснабжение (круглогодичное или сезонное);
  • поддержка полного или дежурного отопления для помещений любой площади;
  • оптимизация существующих систем горячего водоснабжения и отопления;
  • подогрев воды в закрытых или открытых бассейнах;
  • обогрев теплиц;
  • использование горячей воды в технологических целях.

Преимущества солнечных установок:

Существенное уменьшение затрат на горячее водоснабжение, обогрев дома или любого другого здания. Использование солнечных коллекторов дает возможность уменьшить затраты в год: на нагрев воды – на 60%, на отопление – на 30%!

Оптимизация и уменьшение эксплуатационных затрат при отоплении зданий и обеспечении потребителей горячей водой в случае перебоев в электро- и газоснабжении, т.к. система является автономным источником тепловой энергии.

Увеличение срока службы основной или вспомогательной отопительной системы: уже имеющегося бойлера или газового котла в 2 раза, т.к. дает возможность до 97% уменьшить его нагрузку на существующую систему;

Возможность интегрирования в существующую систему теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Сохранение природы и экологии в целом, защита здоровья людей за счет отсутствия загрязнения окружающей среды.

Солнечная установка может быть запланирована еще на стадии строительства дома или другого объекта, а может быть подсоединена к существующей системе теплоснабжения. В последнем случае вместо традиционного бойлера устанавливается бойлер гелиосистемы, а на крыше здания – солнечный коллектор. Кроме того, система отопления на солнечных коллекторах идеально соответствует системе водяных теплых полов и обогрева плавательных бассейнов и экономично расходует утилизированную тепловую энергию. Особенную эффективность утилизации энергии окружающей среды имеют комбинированные системы, использующие солнечные коллекторы вместе с тепловыми насосами.

Среди всех типов солнечных коллекторов самыми популярными являются плоские коллекторы и коллекторы с вакуумными трубками.

Вакуумный солнечный коллектор – система, применяющаяся для преобразования энергии солнца в любое время года. При его производстве используются современные материалы, созданные на основе вакуумных нанотехнологий. Удобство в эксплуатации, большая долговечность и эффективность предлагаемых водонагревательных систем гарантирована.

Преимущества использования вакуумного солнечного коллектора:

  • Гелиосистема имеет высокую производительность даже в осенне-зимний сезон.

При производстве вакуумного солнечного коллектора используется наилучший теплоизолятор – вакуум. Общие потери тепла в коллекторе минимальны, т.к. в вакууме не происходит потерь на теплопроводность и конвекцию. Поэтому КПД вакуумного коллектора сохраняется стабильно высоким даже при неблагоприятных погодных условиях – температуре воздуха до -45°С и рассеянном солнечном свете, а его производительность до 40% выше, чем у других видов коллекторов.

  • Каждый солнечный луч используется в гелиосистеме оптимальным образом.

Абсорбер, являющийся важной деталью конструкции вакуумного солнечного коллектора, имеет форму цилиндра, что позволяет максимально эффективно использовать для преобразования каждый солнечный луч от восхода и до заката солнца. Благодаря цилиндрической форме абсорбера вакуумный коллектор в три раза эффективнее и способен улавливать рассеянную энергию солнца по сравнению с коллекторами, имеющими плоскую форму, и может произвести до 40% тепловой энергии больше, чем другие системы с аналогичной площадью абсорбера.

  • Вакуумные солнечные коллекторы отличаются повышенной надежностью.

Вакуумный солнечный коллектор будет радовать Вас своим теплом долгие годы. Залог его высокой долговечности и надежности – использование в конструкции высококачественных современных материалов. Так, все детали, находящиеся в непосредственном контакте с теплоносителем, изготовлены из меди высокого качества, а трубки коллектора выполняются из особого ударопрочного (боросиликатного) стекла, которому не страшен даже град до 35 мм. Вакуумные коллекторы хорошо зарекомендовали себя в регионах с суровым климатом, где нередки шквальные ветра и даже ураганы, т.к. панель коллектора имеет небольшую парусность. Замена вакуумных трубок в случае их повреждения не вызывает особого затруднения, т.к. не требует полной остановки и слива всей системы.

  • После оледенения, покрытия снегом или инеем система быстро вновь готова к работе.

По сравнению с другими видами коллекторов, вакуумный коллектор быстрее возвращается в рабочее состояние, избавляясь от снега, льда или инея и снова готов дарить Вам свое тепло. Это объясняется тем, что стеклянное покрытие коллектора имеет очень небольшую толщину, благодаря чему тепловая инерция прибора сводится к минимуму.

  • Вакуумный солнечный коллектор способен обеззараживать воду.

В нагреваемой коллектором воде под действием высоких температур и вакуума размножение различных бактерий становится невозможным.

  • Вакуумные солнечные коллекторы отличаются простотой монтажа и удобством эксплуатации.

Число желающих сэкономить на расходах на обычные виды энергоресурсов за счет перехода на использование солнечной энергии постоянно растет.

Вакуумные солнечные коллекторы «АНДИ Групп» пользуются достаточно большой популярностью в Центральном и Южном регионах России. Это еще раз подтвердилось на проведенных в сентябре этого года в г.Ростове-на-Дону двух специализированных выставках («15-я юбилейная аграрная выставка» и выставка «МЧС России»), где солнечное оборудование «АНДИ Групп» вызвало большой интерес у представителей разных регионов и слоев населения страны. Производственники и аграрии, владельцы зон отдыха и простые рядовые потребители живо интересовались этим оборудованием. Подтверждением успеха солнечного оборудования «АНДИ Групп» на выставках является награждение ПК «АНДИ Групп» Дипломами выставки «За успешное продвижение на юге России инновационных и энергосберегающих технологий и оборудования».

Читайте также:  Лучистое отопление: видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности системы отопления, цена, фото

Руководящий состав МЧС России рекомендовал позиционировать эти солнечные системы на специализированной выставке МЧС в качестве водонагревателей в сложных полевых условиях для создания комфортных и санитарно-гигиенических условий для граждан и личного состава в чрезвычайных ситуациях. Это является убедительным аргументом того, что нет границ для применения солнечных коллекторов ни по территории, ни по назначению, ни по масштабу и сложности системы.

Производственная компания «АНДИ Групп» предлагает оптимальное решение проблемы обеспечения горячей водой как малых так и больших потребителей (от душевых кабин, летних бассейнов и дачных домов до гостиниц, пансионатов, больниц, автозаправочных станций и др.автономных объектов) в условиях сезонного или круглогодичного использования:

Солнечные водонагреватели серия «ДАЧА» модель XF-II и XF-II система без давления. Используются сезонно – с апреля по октябрь месяцы.

Сезонный солнечный коллектор для дачи Производственной компании «АНДИ Групп», поможет решить проблему горячего водоснабжения на Вашем дачном участке, обеспечив Вас горячей водой: для принятия душа, мойки посуды, подогрева летнего бассейна, полива растений и прочих бытовых и хозяйственных нужд.

Солнечные коллекторы серия «УНИВЕРСАЛ» модель CP-II. Проточные солнечные водонагреватели – система под давлением. Солнечные коллекторы с тепловыми трубками Heat Pipe круглогодичного использования.

Преимущества системы является возможность круглогодичной эксплуатации в регионах с умеренным климатом и высокая эффективность солнечного водонагревателя при низкой интенсивности солнечного излучения.

Солнечные сплит-системы. Также такие системы называют всесезонными или раздельными. Это закрытая система, которая может работать под давлением водопровода.

Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить: круглогодично— горячее водоснабжение; сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 70% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

ЗАКАЗАТЬ РАСЧЁТ

Если выбор солнечной сплит-системы вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную систему, удовлетворяющую Вашим потребностям.

Заинтересовались?

Для получения подробной информации обратитесь к нам удобным для Вас способом:

solar@andi-grupp.ru +7(495)748-11-76

Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы + как собрать самому

На горячее водоснабжение и отопление помещений тратятся немалые средства. Но существует альтернативный источник энергии – вакуумный солнечный коллектор. Слышали о таком? Он позволяет существенно снизить финансовые затраты на поддержание комфорта, обеспечивая максимальный греющий эффект при минимальных теплопотерях.

Этот прибор можно купить у производителей бытового оборудования или собрать самостоятельно в домашних условиях. Чтобы выбрать подходящую модель, предстоит изучить немало информации. Мы поможем вам определиться с основными критериями покупки.

В статье речь пойдет о принципе работы и устройстве вакуумного коллектора. Мы расскажем о конструкционных особенностях различных моделей, рассмотрим плюсы и минусы этих установок. Кроме того, подробно опишем, как сделать и установить вакуумный солнечный коллектор самостоятельно.

Материал сопровождается видеороликами, из которых вы узнаете о важных особенностях и принципах работы вакуумных коллекторов.

Принцип работы вакуумного агрегата

От обычных гелиосистем вакуумный солнечный коллектор отличается способом переработки солнечной энергии. Классическая батарея просто принимает свет и преобразовывает его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с воссозданным внутри вакуумом. В единую систему они объединяются посредством специальных стыковочных узлов.

Внутри каждой трубки располагается канал из одного или двух медных стержней с теплоносителем. Улавливая солнечные лучи, действующий элемент нагревает материал-теплоноситель, таким способом обеспечивая работу коллектора.

За счет такой конструкции уровень энергоотдачи значительно возрастает, а теплопотери существенно снижаются, так как вакуумная прослойка позволяет сохранить около 95 % улавливаемой солнечной энергии.

Кроме того, уменьшается зависимость производительности коллектора от сезонности, температуры окружающей среды и различных погодных условий, как то: порывы ветра, переменная облачность, выпадение осадков и пр.

Как устроен коллектор вакуумного типа?

Современные вакуумные приборы, обеспечивающие помещения теплом и горячей водой за счет солнечной энергии, технологически разнятся.

Коллекторы подразделяют на такие виды:

  • трубчатый без стеклянного защитного покрытия;
  • модуль с редуцированной конверсией;
  • стандартный плоский вариант;
  • устройство с прозрачной теплоизоляцией;
  • воздушный агрегат;
  • плоский вакуумный коллектор.

Все они имеют общее конструктивное сходство, так состоят из:

  • внешней прозрачной трубы, откуда полностью выкачан воздух;
  • нагреваемого патрубка, расположенного в большой трубе, где перемещается жидкий или газообразный теплоноситель;
  • одного или двух сборных распределителей, к которым присоединяются трубы большего калибра и входит циркуляционный контур тонких, размещенных внутри, трубок.

Целиком конструкция чем-то напоминает термос с прозрачными стенками, в котором выдержан беспрецедентно высокий уровень тепловой изоляции. Благодаря этой особенности корпус внутренней трубки приобретает способность качественно прогреваться и полноценно отдавать энергетический ресурс циркулирующему внутри теплоносителю.

Конструкционные нюансы и классификация

Коллекторы вакуумного типа классифицируют по виду стеклянных трубок, установленных в конструкции, либо по характеристикам тепловых каналов. Трубки обычно бывают коаксиальными и перьевыми, а тепловые каналы – U-образными прямоточными и heat pipe типа. .

Характеристика коаксиальных трубок

Коаксиальные трубки представляют собой двойную стеклянную колбу-термос с искусственно созданным между стенками вакуумным пространством. Внутренняя поверхность трубки имеет слой специального теплопоглащающего покрытия, поэтому фактическая передача тепла происходит непосредственно от стенок стеклянной колбы.

В качестве поглощающего элемента в стеклянную трубку впаивают медную трубку, содержащую эфирный состав. В процессе нагревания он испаряется, эффективно отдает свое тепло, конденсируется и стекает на нижнюю часть трубки. Затем цикл повторяется, создавая таким образом непрерывный процесс теплообмена.

Особенности перьевых трубок

Вакуумные перьевые трубки имеют большую толщину стенок, нежели коаксиальные, и состоят не из двух, а из одной колбы. Внутренний абсорбционный элемент из меди снабжается по всей длине прочным усилителем – гофрированной пластиной с высокоуровневым энергопоглощающим напылением.

Благодаря такой конструкционной особенности вакуум располагается непосредственно в тепловом канале, часть которого вместе с абсорбентом интегрируется непосредственно в колбу.

Коллекторы, изготовленные на основе перьевых вакуумных трубок, считаются наиболее эффективными в своем классе, отлично справляются с поставленными задачами и надежно служат в течение многих лет.

Принцип работы теплового канала heat pipe

Тепловые каналы heat pipe состоят из закрытых трубок, содержащих легко испаряющийся жидкий состав. Под воздействием солнечных лучей он прогревается, переходит в верхнюю область канала и сосредотачивается там в специальном теплосборнике (manifold).

Рабочая жидкость в этот момент отдает все накопленное тепло и снова опускается вниз для возобновления процесса.

Гильза теплообменника heat-pipe соединяется с теплообменником manifold’а посредством специального гнезда, впаянного в сам в 1-трубный теплообменник, либо огибается 2-трубным теплообменником.

Выделенную энергию из теплового резервуара отбирает теплоноситель и переносит ее дальше по системе, обеспечивая таким способом наличие горячей воды в кранах и батареях отопления. Система heat pipe легко монтируется и демонстрирует высокую эффективность при работе.

В случае поломки или выхода из строя без всяких сложностей существует возможность заменить испорченный узел на новый, не прибегая к реконструкции всей системы.

Ремонтные работы можно легко осуществить прямо на месте расположения коллектора, не демонтируя агрегат и не прикладывая к работе излишних усилий.

Описание U-образного прямоточного теплообменника

Трубка прямоточного теплообменника имеет форму буквы U. Внутри циркулирует вода или рабочий теплоноситель греющей системы. Одна часть элемента предназначается для холодного теплоносителя, а вторая корректно отводит уже нагретый.

При накаливании действующий состав расширяется и поступает в бак накопления, создавая таким образом естественную циркуляцию жидкости в системе. Специальное селективное покрытие, нанесенное на внутренние стенки, увеличивает теплопоглощающую способность и повышает эффективность системы в целом.

Трубки U-типа демонстрируют высокую производительность и дают солидную теплоотдачу, но при этом имеют один существенный недостаток. Они составляют одну целостную конструкцию с manifold’ом и всегда монтируются вместе с ним.

Заменить отдельную одиночную трубку, вышедшую из строя, не получится. Для ремонта потребуется демонтировать весь комплекс полностью и на его место поставить новый.

Сравнение различных модификаций

При изготовлении гелиоагрегатов тепловые каналы и вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов комбинируют в самых разных сочетаниях.

Самой большой популярностью у потребителей пользуются коаксиальные модели с тепловым каналом heat pipe. Покупателей привлекает лояльная цена приборов и очень простое, доступное обслуживание в течение всего срока эксплуатации.

Вакуумные приборы с каналами heat pipe демонстрируют высокую надежность и не имеют никаких ограничений по использованию даже в высоконапорных гелиотермальных комплексах.

Приборы с коаксильной колбой, содержащей прямоточные U-образные каналы, тоже входят в перечень востребованных. Их характеризуют такие параметры, как низкая теплопотеря и КПД от 70% и выше.

Ситуацию несколько портят: сложный процесс ремонта, специфическое обслуживание в процессе эксплуатации и невозможность заменить отдельный испорченный узел. Если с прибором что-то случается, его демонтируют и на место ставят абсолютно новый коллектор.

Перьевые трубки конструкционно представляют собой одинарный цилиндр из стекла с утолщенными прочными стенками (в зависимости от производителя от 2,5 мм и выше). Содержащаяся внутри вставка из перьевого абсорбента плотно облегает рабочий канал, изготовленный из теплопроводящего металла.

Почти безупречную изоляцию создает вакуумное пространство внутри стеклянной емкости. Абсорбент передает поглощенное тепло без потерь и обеспечивает системе КПД до 77%.

Модели с перьевым элементом стоят несколько дороже, нежели коаксиальные, но за счет высокой эффективности обеспечивают полноценный комфорт в помещении и быстро окупаются.

Наиболее эффективными и производительными являются перьевые колбы с внутренними прямоточными каналами. Их фактический КПД порой достигает рекордных показателей в 80%.

Цена изделий довольно высока, а при проведении ремонта обязательно требуется сливать из системы весь теплоноситель и только потом приступать к устранению неполадок.

Каким должен быть теплосборник?

Теплосборник – еще один очень важный рабочий элемент вакуумного коллектора. Посредством этого узла осуществляется передача накопленного тепла от трубок к теплоносителю.

Теплосборник располагают в верхней части прибора. Один из его компонентов, медный сердечник, принимает энергию и передает ее основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутой системе «теплообменник бака-коллектор».

Корректную работу гарантирует подключенный к системе циркуляционный насос. Управляющая греющим комплексом автоматика, четко следит за уровнем температуры в каналах и, в случае ее падения ниже допустимого критического минимума (например, в ночное время суток), останавливает работу насоса.

Это позволяет избежать обратного прогрева, когда теплоноситель начинает забирать тепло горячей воды, собравшейся в накопительном баке.

Плюсы и минусы коллекторов вакуумного типа

Главным достоинством агрегатов называют практически полное отсутствие теплопотерь в процессе эксплуатации. Это обеспечивает вакуумная среда, являющаяся одним из самых качественных естественных изоляторов. Но на этом список преимуществ не заканчивается.

Добавить комментарий