Принцип работы
На сегодняшний момент разработаны различные виды гелиоколлекторов.
Но принцип водонагрева идентичен – все устройства работают по одной разработанной схеме. В хорошую погоду лучи солнца начинают нагревать теплоноситель. Он проходит по тонким изящным трубочкам, попадая в бак с жидкостью. Теплоноситель и трубочки размещаются по всей внутренней поверхности бака. Благодаря такому принципу происходит нагревание жидкости, находящейся в аппарате. Позже нагретую воду разрешено применять на бытовые нужды. Таким образом, можно отапливать помещение, использовать нагретую жидкость для душевых кабин как горячее водоснабжение.
Температуру воды можно контролировать разработанными датчиками. Если произошло слишком сильное охлаждение жидкости, ниже заданного уровня, то автоматически включится специальный резервный подогрев. Солнечный коллектор можно подключить к электрическому или газовому котлу.
Представлена схема работы, подходящая для всех солнечных водонагревателей. Такое устройство отлично подойдет для отопления небольшого частного дома. На сегодняшний момент разработано несколько устройств: плоские, вакуумные и воздушные приспособления. Принцип действия таких устройств очень схож. Происходит нагрев теплоносителя от солнечных лучей с дальнейшей отдачей энергии. Но в работе наблюдается очень много различий.
Видео о различных видах альтернативных источниках отопления
О технологии
Сказать, что это новая технология, было бы неверно. В 1960-м космонавты использовали спутники на солнечных батареях, во времена второй мировой на домах в США было установлено много таких батарей, позволяющих получать энергию от солнца и отапливать за ее счет свои жилища.
Однако внедрить технологию повсеместно было проблематичным – панели фотоэлектрических элементов, отвечающие за преобразование солнечного света в электрическую энергию, представляют собой довольно дорогую технологию. Именно стоимость часто является ключевым фактором при принятии решения.
Очевидно, что для принятия решения необходимо учитывать совокупность факторов. Рассмотрим явные выгоды оснащения дома солнечными батареями:
- Энергия солнца бесплатна и неисчерпаема.
- Энергия солнца – экологически чистая.
- Отсутствуют выбросы парниковых газов.
Используя солнечные батареи, мы практически присоединяемся к «зеленому движению», становимся на путь защиты планеты и получаем бесплатную и бесконечную энергию.
Как же устроена солнечная батарея? Панель состоит из фотоэлектрических ячеек, объединенных общей рамкой. В каждой используется полупроводниковый материал (чаще всего кремний) и электрическое поле. Полупроводник поглощает энергию лучей и нагревается, высвобождает электроны, направляемые электрическим полем в определенном направлении, поток электронов образует электроток. Ток через установленные контакты отправляется в провода и используется по назначению. Сила тока зависит от мощности, производимой фотоэлементом.
Для повышения эффективности кремния, используют примеси (в кремний добавляются атомы других веществ), например, фосфора.
Кроме того, кремний хорошо отражает свет, поэтому для уменьшения потерь фотоэлементы защищают антибликовым покрытием. И еще для защиты батарей от механических повреждений их покрывают стеклом.
КПД таких батарей довольно низкий – они способны переработать только 12-18% попадающих на них лучей. Самые успешные образцы достигают КПД 40%.
Недостатки использования солнечной энергии
- Неравномерное распределение энергии Солнца по поверхности планеты. Одни области более солнечные, чем другие;
- В пасмурные дни и ночью солнечная энергия недоступна;
- Необходимость использования больших площадей под солнечные источники энергии;
- Содержание токсичных веществ в фотоэлементах;
- Низкий КПД солнечных батарей, среднее значение эффективности не превышает 20%;
- Высокая стоимость солнечных фотоэлементов;
- Поверхность солнечных панелей и зеркал (для термовоздушных ЭС) нужно очищать от попадающих загрязнений;
- При нагреве солнечных элементов, значительно падает эффективность их работы;
- Сложная утилизация солнечных панелей.
Несмотря на имеющиеся недостатки, солнечная энергетика является самой быстрорастущей альтернативной энергетической отраслью, она составляет лишь 1% энергии, используемой сегодня. Но, по оценкам Международного энергетического агентства, солнечная энергия может обеспечить 20-25% глобальной энергии к 2050 году.
Распространение солнечных батарей угрожает экологии планеты
Предприятия, производящие СЭС, с уверенностью утверждают, что солнечная панель, вырабатывая электроэнергию, не несет опасности для экологии, однако не афишируют некоторые из особенностей производства фотоэлектрических блоков.
Производство одной СЭС мощностью 1кВт. Потребляет приблизительно 3,9 тыс.кВт./час. электроенергии (годовое потребление энергии квартиры). К тому же солнечные батареи от китайского производителя, собираются на заводах, получающих энергию от ТЭС, что подразумевает дополнительные выбросы вредных веществ в атмосферу.
Основа фотоэлектрического элемента – кремний. Процесс производства заканчивается образованием побочных ядовитых веществ, вредных как для человека так и для окружающей среды. В процессе производства аккумуляторов для СЭС (свинцово-кислотных) также подразумевает применение ядохимикатов (страны Индия и Китай).
Ученые из США, говоря о влиянии СЭС на экологию планеты, называют даже наличие больших объемов воды, что используется при мытье фото панелей. Однако, солнечным панелям в сутки не требуется 15 000 куб. метров воды, а ТЭС небольшой мощности расходует именно такое количество за сутки для системы охлаждения и парообразования.
Обратите внимание, что все эти проблемы носят чисто технический характер и зависят только от каждого государства. И если оно смогло обеспечить полный цикл для переработки, утилизации отходов, то охрана экологии на высоком уровне, а ущерб минимизирован
Остановимся на влиянии энергии, производимой солнечными батареями, на экологическую обстановку.
Температура воздуха в той местности, где расположена СЭС, на 5 С. меньше, чем во всей области. Этот факт также негативно сказывается как на флоре так и на фауне данного региона.
Установка СЭС требует больших площадей, что естественно нарушит экосистему данной местности.
Электростанции своим отраженными солнечными лучами могут даже убивать птиц. Подобное произошло в штате Калифорния, когда запустили СЭС на 320 тыс. зеркал.
Внимание! Подобные ситуации характерны для тех солнечных электростанций, которые расположенных на больших территориях. Солнечные модули, смонтированы на фасадах зданий в городе или в частных хозяйствах, не будут вызывать экологические проблемы
Разновидности солнечных отопительных коллекторов
В настоящее время используются следующие разновидности солнечных отопительных коллекторов:
- плоские;
- вакуумные.
Отличаются они друг от друга устройством передачи лучистой энергии Солнца.
самодельный коллектор
В плоском солнечном отопительном коллекторе устройством для сбора такой энергии служит ящик, заполненный специальным адсорбирующим материалам. В толще материала проложены трубопроводы системы теплоснабжения. Жидкость, циркулирующая по ним, нагревается от воздействия солнечных лучей и затем сбрасывается в бак теплоаккумулятора.
В вакуумном отопительном коллекторе вместо плоского ящика используется система прозрачных трубок, из которых откачан воздух. Внутри трубок имеются трубопроводы системы теплоснабжения различной конфигурации. Интересный физический эффект такого устройства заключается в том, что солнечные лучи беспрепятственно проходят через наружный слой стекла и вакуум, и затем нагревают жидкость в трубопроводах. А вот обратно тепло от жидкости в трубопроводах уже не утекает, так как вакуум является отличным теплоизолятором. В общем. Такая конструкция в миниатюре напоминает нашу планету: ведь у нас тоже имеется теплоизолятор в виде межзвездного вакуума, который, тем не менее не мешает солнечным лучам эффективно нагревать землю.
Когда стоит обратить внимание на солнечные батареи
Переоборудовать стандартную отопительную систему в более современную и установить солнечные батареи для отопления дома можно в любой момент. Однако останавливаться на таком решении стоит лишь при выполнении нескольких важных правил:
- Была произведена проверка уровня инсоляции мастером, на основании результатов которой удалось узнать, насколько эффективным будет каждый квадратный метр установленных батарей. Она даст возможность определить наиболее оптимальную покрываемую модулями площадь
- Дом необходимо обязательно утеплить, чтобы снизить уровень нежелательных потерь тепла
- Стоит проанализировать каждый из месяцев отопительного периода. Если количество солнечных дней менее 20, большую часть времени небо затягивают тучи и облака, гелиосистемы рекомендуется заменить тепловыми насосами
- Обязательно должна присутствовать резервная отопительная система, чтобы обезопасить себя от непредвиденных обстоятельств
Устройство коллекторов
Солнечные коллекторы для отопления предполагают преобразование тепловой энергии. Тепловой носитель под воздействием света нагревается и в дальнейшем отдает тепло. Эффективность тепла, получаемого от солнечных коллекторов, зависит от объема светового потока, и влияет на отопление.
Разновидности коллекторов:
- в качестве теплоносителя применяется антифриз;
- в качестве теплоносителя употребляется воздух.
Если применяется жидкостный теплоноситель, то различают плоские и трубчатые коллекторы.
Плоские коллекторы состоят из:
- абсорбер – поглощает лучи света;
- прозрачный слой;
- поверхность с изоляцией тепла.
Плоские коллекторы оснащены трубками, уложенными в виде змейки. Трубки имеют по два отверстия – входное и выходное. Возможно подключение от одного или двух патрубков.
Трубчатые коллекторы, как и плоские, содержат трубки, по которым движется теплоноситель. Трубчатые коллекторы снабжены двумя категориями трубок. Первая категория – коксиальные. Их конструкция состоит из трубки, помещенной в другую трубку. Причем концы у обеих запаяны. Между стенками получается вакуум. Вторая категория – перьевые, состоящие из одной трубки. Она содержит адсорберную перьевую планку.
Воздушные коллекторы предполагают воздушную передачу теплоты. Поток воздуха поддается регулированию с учетом температуры помещения и уровня нагрева коллектора. Воздух из коллектора имеет прямую возможность поступать в помещение либо в вентиляционную систему. Воздушные коллекторы подходят для отопления гаража или дачи. Они обычно крепятся на стену.
Выбор типа отопления
Как выбрать солнечную батарею для дома – этот вопрос интересен многим, желающим приобрести этот тип подачи тепла для жилища. Для южных областей лучше выбирать плоский вид коллектора, так как при таких условиях эффективность установки будет выше.
Воздушные коллекторы служат вспомогательным солнечным оборудованием для отопления. Они хорошо нагреваются солнцем, но при пасмурной погоде возникают проблемы. Гелиосистемы такого типа прекрасно впитывают энергию зимой, когда лучи еще отражаются от снега. Таким образом, выбрать солнечные батареи можно с учетом целей применения и климатических условий.
Солнечные системы отопления, работающие от батарей, чаще всего находят применение при взаимодействии с другими видами отопительных приборов, работающих от электричества. Солнечные панели можно совместить с электрическими аккумуляторами и получить дополнительное электричество для дачи. Хотя гелиосистемы для отопления в этом случае потребуют большую площадь дома.
Монтаж
Это оборудование можно располагать на кровле. При этом монтаж солнечных батарей на крыше требует либо ее переделку, либо замену какой-либо части на пластины нагревателей. Можно подбирать нагреватели, внешне похожие на кровельный материал. Еще из выбираемых панелей солнечных батарей можно заменить полностью небольшую крышу.
Монтаж солнечных батарей включает основные этапы:
- панель устанавливается на крышу дома;
- на какой-нибудь стене размещается контролер (для низковольтных приборов);
- установка аккумулятора;
- подсоединение инвертора (для высоковольтных приборов).
Гелиосистемы для отопления дома необходимо устанавливать с помощью специальных квалифицированных служб.
Солнечная система отопления в зимний период может быть очищена от снега специальной щеткой.
Существует много мнений насчет того, что солнечные обогреватели слишком долго окупаются и обладают низкой эффективностью. Несмотря на это появляется все больше людей, которые используют солнечные батареи для отопления дома в комплекте с другими источниками. Ведь многие стремятся сэкономить средства благодаря гелиосистемам в столь нестабильной экономической ситуации. А обогреватель на даче, работающий на солнечных батареях, снижает многие затраты.
Варианты использования солнечной энергии
На сегодняшний день придумано целых два способа усвоения солнечной энергии.
Если взять два полупроводниковых элемента с дырочной и электронной проводимостью, слепить их вместе и вынести на солнце, то в области p-n-перехода появится электрический потенциал.
Любознательный читатель может проверить этот факт на опыте, срезав верхушку корпуса обычного транзистора.
Таким образом, благодаря этому абсолютно примитивному устройству, энергия солнечного света превращается в электрическую. Если взять их в большом количестве и соответствующим образом соединить в электрическую цепь, получится вполне заслуживающий уважения источник бесплатного электротока – фотоэлектрическая или солнечная батарея.
Сегодня ученые пытаются собирать солнечные батареи из самых разных материалов. По сочетанию производительности и цены наиболее удачными пока остаются элементы из монокристаллического и поликристаллического кремния. КПД этих устройств пока невелик – на уровне 14% — 18%, так что расти есть куда.
В силу низкой эффективности организовывать отопление частного дома солнечными коллекторами пока нецелесообразно.
Использование лучистого тепла
Если солнечная энергия нужна именно для отопления дома или приготовления горячей воды, то вместо фотоэлементов лучше установить солнечный коллектор.
Он представляет собой капсулу, в которой имеется некая среда – вода, антифриз или даже просто воздух.
Греясь в ласковых солнечных лучах, эта среда вбирает в себя тепловую энергию, после чего направляется к потребителям, например, радиаторам водяного отопления.
КПД таких устройств составляет уже 80% — 95%. В сущности, выкрашенный в черный цвет бак над дачным летним душем можно считать прародителем современных солнечных коллекторов.
Выгода от солнечных батарей и их окупаемость
К сожалению, в России пока нет льготного порядка подключения солнечных батарей к сетям общего электроснабжения. Исключение составляют соединенные сетью солнечные электростанции мощностью от 5 до 25 МВт, которые поддерживаются в рамках Постановления Правительства РФ от г. №449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на оптовом рынке электрической энергии и мощности». В рамках этого постановления владельцы соединенных с сетью солнечных электростанций получают платежи за установленную мощность, т.е. за каждый установленный кВт солнечных панелей. Размер платежа определяется по формулам, порядок расчета приведен в Приложениях к Постановлению и здесь рассматриваться не будет, т.к. данное постановление не имеет отношения к солнечным батареям, установленных у частных лиц и предприятий для снижения собственных затрат на элеткроэнергию. Полный текст Постановления №449 от можно скачать с сайта правительства или отсюда.
Все остальные должны подключаться к электросетям по общей процедуре технологического подключения, которая является довольно сложной и дорогостоящей.
Ситуация скоро может радикально измениться. Владельцам частных солнечных батарей мощностью до 15 кВт можно надеяться на порядок бесплатного подключения к местным электросетям и даже на получение платежей за отданную в сеть электроэнергию. Такую надежду дает недавнее Поручение вице-президента Правительству РФ о стимулировании развития микрогенерации на основе возобновляемых источников энергии от года. Вполне возможно, что скоро любой владелец солнечной батареи, соединенной с сетью через соответствующий сетевой фотоэлектрический инвертор, сможет получать небольшую компенсацию за отправленные в сеть излишки солнечной электроэнергии. Предполагается, что для расчетов для платежа будет использоваться текущая рыночная цена на оптовом рынке электроэнергии. Конечно, это делает невыгодным отдачу излишков в сеть, но зато появится возможность легального подключения к электросетям. Поручение делает исключение для многоквартирных домов — для них порядка установки и подключения солнечных батарей к электросетям пока не предвидится.
Это интересно: Ветровая электроэнерния для дома — правда или ложь
Схемы подключения к системе отопления
Обогрев частного дома на солнечных батареях можно организовать как с использованием фотоэлектрических батарей, так и с помощью солнечных коллекторов. В зависимости от выбора оборудования, природных условий и времени эксплуатации схемы подключения отличаются. Система может работать как автономно, так и в тандеме с существующей системой отопления.
С водяным коллектором
Различают зимние и летние варианты подключения водяного коллектора к системе отопления частного дома. В летнем варианте тепло обычно используется для горячего водоснабжения (например, на даче). Система в таком исполнении может использоваться без насоса для циркуляции жидкости. Циркуляция воды и теплообмен будут происходить за счет естественной конвекции. В качестве теплообменной жидкости чаще всего выступает вода.
Летняя схема подключения солнечного коллектора
Коллектор нагревает воду, которая, за счет конвекции, поступает в накопительный бак, где и происходит теплообмен. Охлажденная жидкость подается обратно на коллектор. По мере расходования горячей воды из накопительного бака, снизу в него поступает холодная вода от источника водоснабжения.
Система на естественной циркуляции сама по себе не сложная, но при этом неустойчива и требует тщательного монтажа, с соблюдением углов наклона. Бак должен быть расположен выше, чем коллектор, и для повышения эффективности, его нужно хорошо утеплить.
Если в летнюю систему добавить насос циркуляции, датчики температуры и контроллер, то система станет много эффективнее. В этом случае, датчики температуры устанавливаются на выход из коллектора и в накопительный бак. Ориентируясь на показания датчиков температуры, контроллер будет запускать или останавливать циркуляционный насос, тем самым регулируя температуру воды.
Схема подключения солнечного коллектора с насосом циркуляции
Варианты реализации отопления и горячего водоснабжения могут быть различными. Но, если систему планируется использовать зимой в средних широтах, то стабильно работать она будет только в связке с существующей системой отопления, дополняя или дублируя её. Например, можно реализовать систему теплый пол от солнечных батарей, а основную систему отопления радиаторами, сделать с помощью газовых или электрических ТЭНов. В холодные периоды температуру в доме всегда можно поддержать обычной системой отопления.
С солнечной батареей
Как и в схеме с коллектором, создать достаточно мощную систему отопления частного дома на от солнечной батареи на фотоэлектрических элементах, будет стоить очень дорого. Примерная площадь только самих батарей потребуется около 30 м2. Аккумуляторы нельзя разряжать ниже 30% уровня, что также потребует большой начальной ёмкости. Поэтому электрическую станцию на солнечных батареях можно так же монтировать в тандеме с общей сетевой. Установка даже не очень мощной и недорогой системы сэкономит затраты на электроэнергию, и компенсирует перебои напряжения.
Схема подключения солнечной электростанции в частном доме
Система состоит из:
- солнечных элементов;
- инвертора;
- аккумуляторных батарей;
- контроллера заряда.
Ток с солнечных панелей поступает на контроллер заряда, который регулирует заряд аккумуляторов, и распределяет ток между аккумуляторами и потребителем. Если от солнечных элементов поступает мало энергии, и аккумуляторы разряжены, то питание потребителей происходит от городской сети.
Инвертор преобразует постоянный ток в переменный однофазный 220 В. В некоторых системах функции инвертора и контроллера могут быть объединены в одном устройстве.
Гибридные системы обладают большой устойчивостью, и экономят электроэнергию. Но их можно и разделить по тому же принципу: отдельные обогреватели в доме можно запитать от розеток, работающих на солнечных батареях, остальные — от городской системы энергоснабжения. Если вторую систему снабдить системой автоматического регулирования, то температура в доме будет поддерживаться на требуемом уровне, при этом по максимуму будут использованы возможности солнечной электростанции.
Советы по монтажу
Несколько рекомендаций помогут увеличить производительность коллектора отопления:
- Ящик с радиатором лучше установить не жестко, а с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Это даст возможность в течение всего сезона располагать его под прямым углом к направлению солнечных лучей. В этом случае обвязку выполняют гибкой подводкой.
- Для стравливания воздуха в нижнюю часть контура следует врезать вентили.
- Трубы с горячей водой необходимо утеплить.
- В ночное время доступ воды в бак во избежание теплопотерь следует перекрывать.
Не забудьте на вводе в аванкамеру (перед поплавковым краном) установить вентиль. При наступлении холодов его необходимо будет перекрыть, а систему – сдренировать.
Электрическое отопление теплицы
Есть несколько вариантов:
Воздушные: тепловые пушки, тепловентиляторы или масляные радиаторы.
Водяные: котлы с ТЭНами, работающие на электродах или по принципу индукции.
Инфракрасные обогреватели электрические (отличаются тем, что греют не воздух, а непосредственно объекты, снижение затрат электричества на 30%);
Нагревательные кабели, которые закладываются непосредственно в почву.
О первых трех вариантах мы уже говорили ранее в статье , теперь рассмотрит последним способ обогрева теплицы – с помощью нагревательного кабеля.
Греющие кабели могут быть различных типов:
Первый тип — резистивные кабели. Они достаточно недороги, но могут привести либо к перегреванию грунта, либо к недостаточному нагреву.
Резистивный кабель
Второй тип — саморегулирующийся кабель. Представляет собой две карбоновые жилы, которые разделены полупроводником. Он экономит электроэнергию и дозирует нагрев почвы.
Саморегулирующийся кабель
Монтаж кабельной системы
Чем качественнее уложен кабель, тем эффективнее будет работать система. Ее обустройство предусматривает следующие этапы:
Необходимо снять слой грунта примерно в полметра.
Насыпать немного мелкого песка. Толщина подушки должна составлять около 5 см.
Уложить теплоизоляцию, например, пеноплекс.
Проложить гидроизоляцию — полиэтилен.
Сверху насыпать еще 5 см. песка.
Уложить мелкоячеистую металлическую сетку.
Затем укладывается кабель в виде змейки
Важно соблюдать шаг примерно 20 см.
Крепить кабель можно пластиковыми хомутами.
После этого снова насыпается 5 см. песка.
Сооружение закрывается защитной сеткой из пластика или нержавейки.
Теперь можно укладывать 40 см
почвы.
Датчик, с помощью которого будет регулироваться температура, монтируется примерно в метре над поверхностью почвы.
Солнечные коллекторы
Коллекторные батареи отличаются по принципу работы. Они представляют собой набор герметичных труб, соединенных между собой. Каждая из них собрана из четырех элементов –
— стеклянная противоударная полая трубка,
— внутренняя, обработанная селективным слоем, который усиливает прием тепла,
— фольгированный рефлектор, расположенный за трубкой для коррекции светового потока,
— теплообменник из меди, заполненный теплоносителем и находящийся во внутренней трубке.
Для обеспечения дома отоплением и теплой водой система включает в себя накопитель с объемом, пропорциональным мощности солнечного коллектора. Во внешнем баке стоит спиралевидный теплообменник. Он подсоединяется к тепловому контуру коллектора. Температура рабочей жидкости в таких системах может составлять от +50 до +200°С.
Чистый доход от солнечных батарей
Вы можете спросить: я устанавливаю солнечные батареи на крыше своего дома, что будет если я потребляю меньше энергии, чем производят мои солнечные батареи? Могу ли я продавать излишки электроэнергии?
Во многих зарубежных странах вы можете продавать излишки электроэнергии. В России с помощью солнечных батарей вы пока можете только экономить электроэнергию.
Более того, подавляющее большинство счётчиков электроэнергии, устанавливаемых в России, не учитывают направление передачи энергии
То есть эти счетчики плюсуют отданное количество электроэнергии к потребленному и вам придётся за него заплатить! Поэтому очень важно в настоящий момент не допустить отдачи электроэнергии в сеть. Для этих целей применяются специальные солнечные фотоэлектрические инверторы, которые уменьшают выработку солнечных батарей при появлении излишков
Более универсальным решением является установка специального контроллера отдачи излишков электроэнергии в сеть WATTrouter. Более подробно про эти устройства вы можете почитать по ссылкам на их названиях.
Более радикальным методом будет замена счётчика на специальный двунаправленный, который раздельно считает потребление и генерацию. К сожалению, такие счётчики намного дороже и в основном трехфазные. Однофазные двунаправленные счётчики в России практически не продаются.
Кстати, в большинстве штатов США владельцы солнечных батарей также не могут продавать излишки электроэнергии в сеть. Тем не менее, это не мешает им получать выгоду от своих солнечных электростанций на крыше домов.
В большинстве штатов США действует так называемая система Net Metering, которая позволяет вычесть отданную в сеть электроэнергию из потреблённой. Разница не может быть отрицательной. Обычно при такой системе потребители платят абонентскую плату (около 100 долларов в год), которая требуется электросетям для поддержания линий электропередачи и другого распределительного оборудования в рабочем состоянии.
Выбираем солнечный коллектор
Конструкция солнечного коллектора
Для эффективной работы отопления с помощью солнечной энергии рекомендуется установка коллекторов. Они представляют собой систему трубопроводов, по которым протекает теплоноситель. Для защиты и лучшего фокусирования солнечной энергии конструкция защищена прозрачной стеклянной панелью.
Для повышения эффективной работы оборудования в нем можно использовать различные типы теплоносителя, которые не изменят своих свойств под воздействием отрицательных температур
Это важно для регионов с холодной зимой. Кроме этого необходимо тщательно проанализировать предложения на рынке и выбрать оптимальную конструкцию
В настоящее время производители предлагают несколько способов организации отопления частного дома солнечными коллекторами:
- Вакуумные коллектора. Оптимальный вариант для организации пассивной системы солнечного отопления. Характеризуются практически полным отсутствием тепловых потерь;
- Плоские коллектора. Экономный вариант солнечного отопления. Представляют собой систему труб, защищенных прозрачным материалом. Чаще всего используются для горячего водоснабжения в летний период. Применение для комбинированного солнечного отопления требует учета графика температур в зимний период и тщательный выбор теплоносителя.
Выбор во многом определяется предварительными расчетами – требуемой мощности и периодичностью работы теплоснабжения. В качестве эконом варианта можно рассматривать возможность самостоятельного изготовления плоских коллекторов для отопления солнечной энергией своими руками.
Вакуумные коллекторы для отопления
Конструкция вакуумного солнечного коллектора
Одной из проблем эксплуатации солнечных радиаторов для отопления дома являются большие тепловые потери. Они обусловлены особенностями эксплуатации – панель должна находиться вне отапливаемого помещения для поглощения солнечной энергии. Для решения этого вопроса был разработан вакуумный солнечный коллектор для системы отопления.
Конструкция вакуумных коллекторов состоит из внешнего корпуса и внутренней системы стеклянных труб. Для лучшей изоляции трубопроводы отделены от внешней среды вакуумной прослойкой с разряженным воздухом. Фактически вся установка представляет собой большой прозрачный термос.
Специфика вакуумного солнечного коллектора в системе отопления заключается в следующем:
- Использование в качестве теплоносителя специальной жидкости с низким порогом закипания. При этом происходит более эффективная передача тепловой энергии через теплообменник основному теплоносителю отопления – воде;
- Нанесение на внутреннюю поверхность специального покрытия, увеличивающего поглощательную способность тепловой солнечной энергии;
- Независимость работы от внешней температуры воздуха.
Для нормального функционирования системы потребуется обеспечить надежную теплоизоляцию теплообменника. Также следует утеплить трубопровод в местах прохождения через неотапливаемые помещения – чердак, кровельный пирог. Для расчета солнечного коллектора для отопления можно применять стандартные схемы. Но нужно учитывать, что его работа будет неэффективной при снижении температуры теплоносителя в контуре до +22°С.
Плоские солнечные коллекторы для отопления
Плоский солнечный коллектор
Для создания солнечной системы отопления частного дома с минимальными затратами чаще всего устанавливают плоские коллектора. Они отличаются от вакуумных упрощенной конструкцией. Однако при этом увеличиваются требования к их эксплуатации.
Плоский коллектор также имеет внутреннюю систему трубопроводов. Однако она изготавливается из медных или полимерных труб. Для защиты используется поликарбонат или каленое стекло. Внутренняя поверхность изолируется утеплителем – минеральной ватой или пенопластом. Под воздействием солнечных лучей происходит нагрев трубок и как следствие – повышение температуры теплоносителя.
Для плоского солнечного коллектора в системе отопления существуют жесткие эксплуатационные ограничения:
- В качестве теплоносителя можно использовать только антифриз. В противном случае произойдет замерзание воды и разрушение трубопровода;
- Для лучшей циркуляции при передаче тепла необходим монтаж насоса;
- При температуре ниже -10°С эффективность работы системы сильно падает.
Из-за последнего фактора не рекомендуется организация теплоснабжение дома солнечной энергией с помощью плоских коллекторов в регионах с низкими температурами в зимний период. Поэтому чаще всего делают плоский солнечный коллектор для отопления своими руками для горячего водоснабжения летом, весной или осенью.
