Содержание
Солнечный коллектор для отопления
11.10.2018
Любой владелец частного дома сталкивался с проблемой выбора системы отопления. Особенно данный вопрос актуален для удаленных от городов зон. Экономное отопление теплиц, бытовых помещений также часто вызывает много раздумий.
Печи с котлами нагревания, электрические батареи, дровяные камины – распространенные, но не самые выгодные под итоговый расчет варианты. Носители энергии (дерево, уголь, газ, электричество) обходятся дорого.
Поговорим про солнечные коллекторы для отопления дома
При этом расход ресурсов, особенно для помещений больших площадей, отличается немалым показателем.
В ответ на существующий спрос технический прогресс продвинулся до создания энергетических коллекторов, действующих за счет поглощения солнечного света.
Обратите внимание
Изобретение является довольно молодым, но уже активно используется для нагревания воды, воздушных масс внутри разных теплоносителей. Особенно широко для отопления такой комплект включается в «эко» дома.
Солнечные коллекторы – инновационные системы, постепенно набирающие популярность. Технология относится к дорогостоящим, но при этом предлагает качественный альтернативный способ получения энергии. Некоторые фирмы могут изготовить коллектор или их комплект на заказ в соответствии с нужными размерами, мощностью. Большинство предлагают универсальные экземпляры.
Использование для отопления дома
Любой солнечный коллектор является климатической техникой с возобновляемым ресурсом энергии. Источником тепла для данного случая выступает сама природа. Таким образом, расходы требуются только на оборудование. Результативный расчет показывает значительное снижение общих затрат на отопление дома.
Погодная нестабильность породила идею совмещения энергий солнца и электричества у некоторых приборов такого класса. При низкой освещенности и прохладной погоде площадь устройства только впитывает доступное тепло, нагревая комплект.
Как правило, она характерна крупномасштабным коллекторам.
Созависимое функционирование в умеренных поясах планеты используются чаще автономного. Но в условиях преобладания годового активного солнца возможно использовать исключительно природную энергию. Для этого понадобиться только рациональный расчет с правильной теплоизоляцией постройки.
Способ включения коллектора в отопительный комплект частного дома напрямую зависит от выбранного типа циркуляции. При естественной форме бак накопления ставится выше основной пластины, верхний вывод подключается ко входу горячего содержимого, а нижний – в обратном направлении. Такой способ более дешев, но рискован появлением воздушных пробок.
Использование дополнительных насосов для принудительной работы подразумевает иной монтаж. На бак, выход и обратный ход таких коллекторов обязательно ставятся температурные датчики. Показания автоматики дают дальнейшие команды контроллеру и управляют движениями насоса. При таком способе частыми вспомогательными источниками энергии выступают газовые котлы и котлы на твердом топливе.
Для обоих вариантов важно установить коллектор таким образом, чтобы уровень наклона позволял улавливать максимум прямого солнечного света за сутки. В противном случае система не станет функционировать как следует, особенно при пасмурной погоде.
Видео на эту тему, рассказ о готовом примере применения
Эффективность работы
Солнечные коллекторы, или гелиосистемы, способны работать круглый год без перерыва.
Даже в условиях облачности до поверхности земли доходит больше половины излучения.
Кроме того, их эксплуатация абсолютно безопасна для человека и окружающей среды. Любой гелио комплект прост в обслуживании, выглядит эстетично, облагораживает внешний облик частного дома.
К плюсам устройств также можно отнести:
- автономность горячего водоснабжения зимой, летом, при перебоях и ремонтных работах;
- срок службы до 30 лет, окупаемость с выгодой от трат на отопление через 3-5 лет;
- отсутствие тарификации, ежемесячный расчет независим от повышения цен на электричество;
- возможность одновременного использования для обогрева бассейнов, теплиц, хозяйственных помещений;
- легкая интеграция в существующий комплект отопления;
- отсутствие грязи, отходов;
- снижение суммарной нагрузки на электро- и теплосеть дома;
- оптимизация под собственные нужды.
Отрицательные моменты использования солнечных коллекторов не столь многочисленны:
- высокая стоимость первичной покупки и установки. В зависимости от производителя, масштабности и комплектации вся гелиосистема может обойтись до 10 тысяч долларов. Даже модели попроще обходятся в крупную сумму, которую необходимо заплатить единовременно;
- на эффективность работы коллекторов могут влиять не только климатические условия, но и особенности ландшафта, форма крыши, типичная длина светового дня и прочие факторы. От подобных показателей зависит период окупаемости.
Пассивная циркуляция внутри солнечного коллектора обусловит меньшую производную эффективность. При принудительном управлении вода и энергия расходуются более продуктивно. Второй вариант требует усложненного обслуживания, но больше подходит для условия средней полосы проживания. Для южных регионов введение в обиход гелиосистемы нередко сокращает расчет за электроэнергию вдвое.
КПД солнечного коллектора достигает 95%. Края с суровым климатом проявляют показатель пониже, но также оправдывают использование.
Чтобы произвести расчет годовой эффективности коллектора, требуется перемножить величину инсоляции в регионе за год (существуют специальные таблицы), площадь поглощения системы и его КПД.
Расчет дневной выгоды проводится таким же образом, но с учетом соответственного (дневного) показателя инсоляции.
Типы солнечных коллекторов
Конструкция солнечного коллектора может соответствовать одному из классов, описанных ниже.
Плоский светопоглощающий
Представляет собой темный алюминиевый ящик с медными трубками внутри. Снизу ограничен слоем теплоизоляции. Сверху закрыт закаленным стеклом и пропилен-гликолем, выполняющим работу поглотителя солнечных лучей. Функционален в любое время года, популярен ввиду доступной себестоимости.
Вакуумные коллекторы состоят из многочисленных медных трубок. Элементы уложены ровными рядами. Каждая трубка с поглощающим и отражающим веществами расположена внутри еще одной стеклянной колбы аналогичной формы, но большего диаметра.
Воздушный
Основан на принципе «парникового эффекта». Лучи попадают на поглощающее покрытие и полностью впитываются им. Заряженный приемник обогревает воздушные массы внутри себя. Горячий воздух заполняет помещения, поступая в дом с помощью естественной конвекции или вентилятора.
Все классы подходят для отопления частных домов в равном соотношении. Конкретный тип выбирается исходя из собственных нужд, платежеспособности, площади крыши (или иной поверхности) для установки.
Критерии выбора
Все виды коллекторов солнечного типа обладают недостатками и достоинствами.
Выбирая устройство по своим нуждам, следует обращать внимание на некоторые нюансы:
- Плоские разновидности прочнее остальных, однако, не выгодны при ремонте. Поломка выводит из строя всю систему адсорбции, что увеличивает траты. Экземпляры данного класса способны нагревать воду на 20-40 градусов выше температуры окружающей среды.
- Вакуумные виды коллекторов чувствительны к внешним действиям, быстрее поддаются повреждениям из-за хрупких полых трубок. Между тем, ремонт может быть произведен в виде замены конкретной колбы. Зимой эффективнее плоского типа, поскольку нагревает теплоноситель в более широком диапазоне и дольше поддерживает температуру.
- Воздушные виды просты по конструкции, редко требуют ремонтных вмешательств. Стойко выдерживают очень низкие температуры, служат дольше остальных. В целом же, они слабее прогревают помещения.
- Преобразование солнечной энергии на тепло внутри вакуумного коллектора прямо пропорционально размеру трубок. Короткая трубка мелкого диаметра снизит расчет выработки нагрева. Вакуумные коллекторы оптимальны при наличии нескольких колб длиной до 2 метров и шириной около 6 см. Внутри должна иметься U-образная или прямая вставка для эффективного термогенеза.
- Мощность гелиотехники измеряется в кВт и является номинальной. Т.е. показатель говорит о количестве тепла, которое будет производиться за период пребывания яркого солнца на уровне зенита. Для раннего утра и вечера такой расчет не актуален. Ночью в режиме поддержания используется накопленная днем энергия. По этой причине необходимо учитывать мощность сопрягаемой с коллектором системы и проверять возможность длительного сохранения тепла. Устройства с низким сбережением температур не подойдут для морозного времени года. Особенно данный фактор важен для моделей с водным проводником.
- Перед приобретением коллектора требуется составить проект полной системы отопления и крепления к крыше. Во многих случаях будет оправданно использование дополнительных каркасов. Замеры, расчет предпочтительно делать при участии специалиста данной сферы деятельности.
- Выбор вертикального расположения коллектора избавит от проблем с зачисткой снега, но может снизить КПД. В любом случае, нужно предусмотреть под установкой место для схода осадков зимой.
- Самым выгодным будет размещение системы «лицом» на южную сторону или с отклонением от нее не более 30 градусов. Для функционирования 12 месяцев в год лучше брать угол установки равный широте местности.
Отзывы
Мнения по поводу использования солнечных коллекторов на практике расходятся. Положительные отзывы опираются на экологическую чистоту метода и рентабельность использования такого отопления как дополнительного источника горячей воды. Подавляющее число потенциальных пользователей сомневается в способности такой техники справиться с обогревом полноценного дома.
Нередко отзывы содержат споры о целесообразности применения гелиосистем где-то кроме южных территорий. Многие считают коллекторы в средней полосе дорогостоящей игрушкой с непредсказуемой окупаемостью. Большинство видит выгоду только для обогрева теплиц, бассейнов, небольших домов и мелких помещений на летние периоды.
Рассказ пользователя коллектором о первом дне использования
В целом, интерес к альтернативным способам получения тепловой энергии проявляется очень активно. Массы людей, изучающих вопрос углубленно, растут с каждым днем.
Обзор моделей
HH-SCH-12
Вакуумный коллектор солнечного класса с 12 трубками диаметра 5,8 см, длиной 1,8 м. КПД поглощения равен не менее 92%. Рабочая площадь 1,5 кв.м. Давление при испытании – 1 МПа. Подходит для отопительных сплит-систем. Допустимо последовательное объединение нескольких штук для наращивания производительности.
Цена – 27 тыс. руб.
FPC-2200
Плоский коллектор с активной площадью 2,1 кв.м. Адсорбция лучей превышает 94%. Максимальное давление при работе – 1 МПа. Диапазон рабочей температуры – от 33 до 135 градусов Цельсия. Требует дополнительного приобретения монтажной рамы.
Цена – 28 тыс.руб.
Сокол-Эффект-А
Бюджетный солнечный коллектор плоского типа. Российское производство. Предназначен для круглогодичного пользования. Поглощающая панель – 2,06 кв.м. Профиль изготовлен из алюминия. Лучшим образом работает с отоплением на основе воды или антифриза. Поглощает до 95% света. Теплопотери – не более 5%. Средняя производительность – 125 л воды (от 15 градусов) до 50 градусов.
Цена – 17 тыс. руб.
Солнечный коллектор для отопления: бесплатное тепло или бесполезные расходы – Stroim24.info
Приветствую, камрады! Как вы думаете, насколько выгоден солнечный коллектор для отопления? Я познакомлю вас с устройством и разновидностями коллекторов, а затем выполню несложный расчет эффективности солнечного отопления, который позволит дать ему однозначную оценку. Итак, в путь.
Вакуумные коллекторы отопления и солнечные батареи на крыше частного дома.
Что это такое
Солнечный коллектор — это несложное устройство, использующее видимый свет и инфракрасное излучение Солнца для нагрева рабочей среды. Принцип его работы основан на поглощении тепла поверхностью с низкой отражающей способностью.
От ближайшего собрата — фотоэлектрической солнечной батареи, коллектор отличает куда более высокая эффективность: если фотоэлектрические элементы преобразуют в электроэнергию не более 15% солнечной энергии, то коллекторы позволяют утилизировать до 80%.
Основная проблема, мешающая использовать солнечные коллекторы для отопления дома в качестве основного источника тепла — непостоянная тепловая мощность. Она связана:
- С суточными циклами освещенности. Ночью по понятным причинам выработка тепла падает до нуля. Больше того: поддержание положительной температуры циркулирующей через коллектор воды требует дополнительных энергозатрат;
- С погодой. При плотной облачности освещенность (и, соответственно, тепловая мощность прибора) снижается.
Солнечные коллекторы востребованы в областях страны с максимальной инсоляцией. На снимке — крыша коттеджа в Ялте.
Разновидности
В продаже можно встретить две разновидности приборов для утилизации солнечной энергии:
Изображение
Разновидность прибора
Плоский имеет форму прямоугольной коробки с прозрачным защитным стеклом и зачерненной для максимального поглощения солнечной радиации подложкой.
Вакуумный выглядит как группа стеклянных колб, объединенных общим конденсатором.
Плоский
Плоские коллекторы конструктивно проще вакуумных, но несколько менее эффективны. Теплоноситель нагревается, проходя через трубки, закрепленные на теплопроводной металлической подложке — медном или алюминиевом листе.
Снизу подложка теплоизолирована, сверху — защищена прозрачным для солнечной радиации материалом (закаленным стеклом с низким содержанием металлов или поликарбонатом).
Устройство плоского солнечного коллектора.
Ключевые характеристики плоских коллекторов выглядят так:
- Максимальная температура нагрева теплоносителя — 200-210 °С;
- Поглощение солнечного тепла — до 70%;
- Падение эффективности в снежную погоду — минимально. Прозрачный лист, защищающий абсорбер (подложку с трубками), нагревается при работе, и снег быстро тает;
Плоский коллектор самоочищается при нагреве: снег быстро тает на поверхности защитного стекла.
- Теплопотери — до 30% за счет непосредственного контакта нагретого в коллекторе воздуха с защитным стеклом;
- Парусность — высокая, что может привести к проблемам с установкой в регионах с ветреными зимами;
- Установка — под произвольным углом к горизонту. Положение прибора должно лишь обеспечить его максимальную освещенность в течение светового дня.
Коллектор можно установить на плоской или скатной кровле, а также смонтировать на раме во дворе дома.
Вакуумный
Вакуумный коллектор объединяет несколько трубок — термосов. Внутренняя колба каждой трубки покрыта высокоселективным (поглощающим максимальное количество тепла) покрытием, внешняя колба прозрачна. Благодаря вакууму между ними теплопотери за счет непосредственного контакта с воздухом минимальны — не более 5%.
Быстрый нагрев теплоносителя обеспечивается переносом тепла по принципу тепловой трубки. Теплоноситель испаряется в нижней части колбы и в виде пара поднимается вверх в конденсатор, где при возвращении в жидкое состояние отдает накопленное тепло, а потом самотеком опускается вниз.
Каждая колба вакуумного коллектора представляет собой тепловую трубку и обеспечивает быструю передачу тепла теплоносителю.
Чем вакуумный коллектор отличается от плоского в практическом плане?
- Максимальная температура теплоносителя: до 300 °С;
- Поглощение солнечного тепла: до 80%. Высокая эффективность обеспечивается максимальным поглощением тепла адсорбирующим слоем на внутренних стенках колб и вакуумом между стенками, исключающим перенос энергии за счет конвекции;
- Падение эффективности в снег — есть, поскольку благодаря минимальным теплопотерям поверхность колб почти не нагревается;
- Парусность: минимальна, поэтому приборы подходят для регионов с сильными ветрами;
- Установка: под углом не меньше 15-20 градусов к горизонту. При меньших углах наклона колбы перестанут выполнять роль тепловых трубок: конденсирующийся теплоноситель перестанет самотеком возвращаться в их нижнюю часть.
Статья в тему: Отопление коттеджа: различные варианты
Исследование образцов
Давайте ближе познакомимся с несколькими образцами коллекторов обоих типов.
ЯSolar
Плоский коллектор российского производства ЯSolar.
Параметр
Значение
Материал абсорбера
Медь
Площадь светопоглощающей поверхности
2 м2
Номинальная тепловая мощность
1,5 кВт при интенсивности освещения 900 Вт/м2 и уличной температуре 20 °С
Габаритные размеры
2065х1073х105 мм
Масса пустого коллектора
37 кг
Внутренний объем
1,4 л
Стекло
Антибликовое, толщина 3,2 мм, светопрозрачность 92%
Толщина теплоизоляции
60 мм
Страна-производитель
Россия
Цена
21700 рублей
СОКОЛ-ЭФФЕКТ-А
Солнечный коллектор Сокол-Эффект-А.
Параметр
Значение
Номинальная тепловая мощность
1,5 кВт при интенсивности освещения 900 Вт/м2 и уличной температуре 20 °С
Размеры
1093х2008х76,7 мм
Внутренний объем
1,4 л
Масса пустого коллектора
32 кг
Стекло
Антибликовое, толщина 3,2 мм
Площадь поглощающей поверхности
2,06 м2
Материал абсорбера
Алюминий
Страна-производитель
Россия
Цена
21900 рублей
KAIROS VT 15B ARISTON
Вакуумный итальянский коллектор KAIROS VT 15B ARISTON.
Параметр
Значение
Количество трубок
15
Размеры
1910х1840 мм
Масса
51 кг
Площадь поглощающей поверхности
1,5 м2
Внутренний объем
4,6 л
Внешний диаметр вакуумных трубок
70 мм
Температура стагнации (прекращения нагрева)
206 °С
Рабочее давление
6 атмосфер
Цена
77965 рубля
Очумелые ручки
Трудно ли сделать своими руками коллектор для обогрева дома или для его обеспечения горячей водой?
Простейшая конструкция представляет собой уложенную в деревянную раму и накрытую полиэтиленом полиэтиленовую трубу для водоснабжения, уложенную спиралью. Сверху для уменьшения теплопотерь абсорбер укрывается полиэтиленовой пленкой.
Простейший коллектор из полиэтиленовой трубы.
Однако у такого импровизированного коллектора есть ряд недостатков:
- Низкий КПД, поскольку теплообменник не контактирует с подложкой по всей ее площади, и много тепла бесполезно рассеивается;
- Энергозависимость. Без циркуляционного насоса теплоноситель будет нагреваться вплоть до разрушения обладающих низкой температурой размягчения трубок;
- Слабая защищенность от ветра и случайных механических повреждений.
Если вы хотите изготовить прибор, который можно длительное время использовать для отопления частного дома — вот пошаговая инструкция.
Изображение
Этап работ
Свариваем каналы для теплоносителя с верхним и нижним коллекторами. В качестве материала лучше использовать профильную трубу размером от 20х20 мм: ее плоские кромки обеспечат тепловой контакт с подложкой абсорбера.К коллекторам нужно приварить патрубки с резьбами размером 1/2-3/4 дюйма для выводя теплоносителя.
Привариваем к трубкам подложку — стальной лист толщиной 3 мм. Шаг между прихватками — не больше 20 см. Такой шаг исключит прогиб листа и нарушение его теплового контакта с трубками.
Собираем вокруг готового абсорбера деревянную раму. С обеих сторон между листом абсорбера и кромками рамы должны остаться зазоры, обеспечивающие укладку утеплителя и установку стекла. Не забудьте пропитать древесину антисептиком.
Сверлим в раме отверстия под патрубки для выводя теплоносителя.
Утепляем адсорбер с тыльной стороны минеральной ватой, затем зашиваем утепление фанерой, ОСП или досками.
Красим адсорбер черной кремнийорганической жаростойкой краской. Обычные краски для наружного применения (ПФ, НЦ и так далее) при высокой температуре быстро начнут шелушиться.Затем проклеиваем края рамы резиновым оконным уплотнителем и закрываем обычным оконным стеклом толщиной 4 мм.Если остекление собирается из нескольких листов, герметизируем стыки силиконовым герметиком.
Прижимаем стекло к раме алюминиевым или оцинкованным уголком, предварительно проклеив его фронтальную сторону оконным уплотнителем.
Схема подключения
Как подключить коллектор к системе отопления?
Схема отопления и приготовления горячей воды с помощью солнечного коллектора.
В качестве накопителя тепла используется теплоаккумулятор, или буферная емкость — большой теплоизолированный бак с водой.
Теплоаккумулятор накапливает энергию, которая затем используется для обогрева дома.
В системе отопления формируется два контура:
Днем тепло гелиосистемы используется для нагрева теплоносителя в теплоаккумуляторе, ночью и в пасмурную погоду оно расходуется на поддержание постоянной температуры в доме. Для приготовления ГВС используется бойлер косвенного нагрева, в теплообменнике которого теплоноситель отдает тепло воде для хознужд.
По мере охлаждения воды в теплоаккумуляторе температура батарей будет снижаться. Поддерживать ее постоянной поможет узел смешения, состоящий из трехходового термостатического клапана и дополнительного циркуляционного насоса.
Схема узла смешения, обеспечивающая постоянную температуру теплоносителя на отоплении.
Оценка эффективности
А теперь давайте попробуем оценить, насколько выгодно и эффективно отопление солнечными коллекторами. В качестве примера я использую собственный дом. Его отапливаемая площадь равна 155 квадратным метрам, что с учетом севастопольского климата и качества утепления дает потребность в суммарной мощности системы отопления в 15 кВт. Энергопотребление за сутки составит 15х24=360 кВт·ч тепла.
Расчет площади коллекторов
С учетом сезонных колебаний инсоляции квадратный метр земной поверхности на широте Севастополя получает в среднем 5 киловатт-часов тепла в сутки.
В холодное время года, во время отопительного сезона, инсоляция снижается примерно на четверть — до 4 кВт·ч/м2.
С учетом реального КПД коллектора с квадратного метра его площади можно получить не более 4*0,8=3,2 киловатт-часа тепловой энергии в сутки.
Уровень инсоляции для разных областей России.
Стало быть, полная площадь коллекторов должна быть не менее 360/3,2=112,5 м2. При стоимости одного источника тепла площадью 2 квадрата в 20000 рублей (типичная цена недорогого плоского коллектора) расходы только на покупку коллекторов составят (112,5/2)х20000=1125000 рублей.
Дорого?
Не то слово.
Кроме того:
- Расходы дополнительно увеличатся, поскольку тепло нужно будет накапливать. Теплоаккумулятор, узел смешения и разводка отопления будут отнюдь не бесплатными;
- Система не будет энергонезависимой. Энергию будут круглосуточно расходовать циркуляционные насосы, а в сильные холода по ночам понадобится использование дополнительных источников энергии (ТЭНов, электрокотла, твердотопливного котла и т.д.), которые не позволят теплоносителю замерзнуть.
Примерно так должна выглядеть крыша дома с автономным солнечным отоплением.
Расчет периода окупаемости
Быть может, дорогостоящий солнечный коллектор для дома быстро окупится?
Давайте подсчитаем период окупаемости того же плоского коллектора площадью два квадрата, производящего 6,4 кВт·ч тепла в сутки. В качестве отправной точки возьмем источники самого дорогого (электрокотел) и самого дешевого (газовый котел) тепла.
Произведенный электрокотлом киловатт-час энергии обходится в ценах начала 2017 года примерно в 5 рублей. Ежесуточная экономия на электричестве при использовании одного плоского коллектора составит 6,4*5=32 рубля, период окупаемости — 20000/32=625 дней, или чуть меньше двух лет.
Электрокотел — источник самого дорогого тепла. Киловатт-час обходится более чем в 5 рублей.
Если основной источник тепла — газовый котел, то киловатт-час энергии будет обходиться уже в 70 копеек (0,7 рубля). Суточная экономия от одного коллектора будет равной 6,4*0,7=4,48 рубля, а период окупаемости вырастет до 20000/4,48=4464 дней, или 12 лет. С учетом среднего срока службы коллектора в 10-15 лет это означает «никогда».
Выводы
Вот какие выводы я сделал лично для себя:
Основной источник тепла в моем доме — инверторные кондиционеры. Они работают на обогрев при уличной температуре до -25 °С, чего вполне достаточно для Крыма.
Тепловая мощность бытового теплового насоса на фото — 4100 ватт, потребляемая — 980.
Солнечные коллекторы вполне могут использоваться в качестве дополнительного источника тепла, уменьшая расходы на энергоносители.
Заключение
Надеюсь, что этот материал поможет уважаемому читателю избежать ошибок при проектировании отопления. Как обычно, дополнительную информацию вашему вниманию предложит видео в этой статье. Жду ваших дополнений к ней. Успехов, камрады!
Поделитесь с друзьями в соц.сетях
Тепловой солнечный коллектор
Солнечные коллекторы традиционно используют для получения горячей воды на бытовые нужды. Но рано или поздно возникает желание пустить ее на обогрев. И тогда возникает вопрос: Насколько оправданно использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой?
Однозначного ответа нет, все зависит от многих факторов. В этой статье мы разберем их и развеем некоторые заблуждения относительно использования трубчатых коллекторов.
Эффективность вакуумного коллектора зимой
КПД вакуумных трубок зависит не от температуры, а от количества солнечного света, это исходит из его принципа работы. Зимой дни короче, а солнце не так высоко поднимается над горизонтом, поэтому вакуумный коллектор не даст столько тепловой энергии, сколько летом.
Есть два способа решения вопроса – увеличение количества вакуумных коллекторов и уменьшение энергопотерь дома. Снизить тепловые потери можно двумя способами – утеплив здание и установив эффективную систему отопления. Сейчас наиболее эффективными являются теплые полы и теплые плинтусы.
Неплохой вариант – использовать спаренный тепловой насос и вакуумный коллектор для отопления дома. Так можно добиться максимальной эффективности, хотя общая стоимость оборудования будет высока.
Особенности эксплуатации
Основная проблема для всех типов солнечного оборудования в холодное время года – осадки. Если трубки покрыты снегом или инеем, их эффективность снижается. Но стоит учитывать следующее:
Если вы собираетесь использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой, значит он будет установлен под большим углом чтобы уловить максимум солнечного света. Соответственно, снег и вода будет просто соскальзывать с него.
Небольшая площадь трубок не позволит снегу «зацепиться» за них, в отличие от того, как это происходит с плоскими солнечными коллекторами. Практика показывает, что ветер скоростью 3 м/с сдувает снег с коллекторов.
Окупаемость и цена вакуумных коллекторов
Противники зеленой энергетики убеждают всех, что вакуумные солнечные коллектора не окупаются, а если это и происходит, то за очень долгий срок. Отчасти это так, но только если ваш дом уже подключен к газу или электричеству. А если учесть стоимость подключения?
Если сравнивать стоимость подключения к газопроводу и установки коллекторов – они вполне соизмеримы. Но газ это расходная статья бюджета, тогда как на работу вакуумного коллектора требуется минимум электроэнергии, да и то, только на прокачку теплоносителя. Практика показывает, что для отопления дома зимой вакуумный солнечный коллектор гораздо выгоднее других источников тепла.
Еще один момент который касается окупаемости – срок службы оборудования. В отопительной системе, основанной на трубчатых солнечных коллекторах, нет сложных деталей или частей, которые подвержены износу. При периодической профилактике такая система прослужит десятки лет.
Мифы и заблуждения
Некоторые считают, что плоские солнечные коллекторы более эффективны чем вакуумные. Отчасти это правда, но если идет об обогреве дома в зимний период, то последние однозначно выигрывают. Подробнее об этом читайте в статье «Сложный выбор: солнечный коллектор – плоский или вакуумный?»
Вакуумные трубки хоть и сделаны из стекла, но отлично держат удар. В приведенном ниже видео проводят испытания с помощью железного шара, который почти в 8 раз тяжелее льда. Соответственно, удары града они выдерживают с легкостью.
А в этом видеоролике вакуумную трубку испытывают на прочность куском льда. Согласитесь, что такой град большая редкость, но и его вакуумный коллектор сможет выдержать.
Считается, что китайские вакуумные коллекторы хуже европейских или американских.
Важно
На деле это не так – большинство именитых производителей заказывают комплектующие в Поднебесной и максимум что делают на своих производствах – собирают их.
К тому же, Китай давно вышел из эпохи ширпотреба, их производства следят за уровнем качества чтобы быть конкурентоспособными на европейском и американском рынках.
Есть мнение, что со временем вакуумные солнечные коллекторы теряют эффективность. Отчасти это правда, но только в том случае, если не проводить профилактику.
Если использовать вакуумные солнечные коллекторы для обогрева дома зимой, в них будут большие перепады температур. Из-за этого уплотнители со временем загрубеют и начнут пропускать теплоноситель.
Если их периодически менять (раз в 2-3 года), такого не произойдет, а цена уплотнителя просто копеечная.
Вакуумные трубки со временем теряют герметичность – да, такое происходит, но не со временем, а из-за повреждений. Если стекло некачественное или во время производства появились дефекты, такое может произойти. Разгерметизация может случиться из-за механического повреждения или во время эксплуатации, когда трубка меняет размеры под влиянием перепада температур.
Стоит ли использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой?
Когда у вас есть другие источники тепловой энергии, например – тепловой насос, газовый котел и т.д., то использовать вакуумный солнечный коллектор для отопления дома зимой не слишком целесообразно. Если же вы отапливаете здание электричеством, обогрев за счет солнечной энергии будет отличным решением.
Если дом не подключен к газу или электричеству, то солнечные вакуумные коллекторы – оптимальное решение для организации отопления в доме. При одинаковых начальных затратах на оборудование вы получите практически бесплатное тепло.
Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!
Особенности солнечных коллекторов для отопления дома: преимущества и виды, монтаж, цены
С каждым годом на рынке появляется все больше новых приборов для обогрева. Еще несколько лет назад для многих в новинку были солнечные коллекторы, хотя в Европе они использовались уже несколько десятилетий.
Сегодня же такое оборудование является неотъемлемой частью любого из так называемых экологичных домов. Это оборудование имеет немало преимуществ. Самым главным является то, что оно безопасно при использовании.
Кроме этого, солнечные коллекторы позволяют экономить средства на обогрев помещении дома.
Насколько эффективно солнечное отопление?
В южных странах использование для обогрева солнечных коллекторов ни у кого не вызывает удивления, поскольку количества солнца там достаточно, а вот насчет использования этих установок в российских условиях у многих специалистов есть большие сомнения, так как зима на территории нашей страны довольно длительная.
К тому же количество пасмурных дней тоже значительное. Однако это нельзя рассматривать в качестве серьезных препятствий для использования солнечных коллекторов. В средней полосе в зимнее время мощность, получаемая от солнечных лучей, доходит до 250 Вт на один квадратный метр площади коллектора.
Что касается летнего периода, в жаркие дни этот показатель может доходить до 1000 Вт.
Совет
В летнее время владельцы частных домов, используя солнечный коллектор, получают горячую воду, а в зимнее время — тепло, при этом серьезно экономят на этом.
Установка таких приборов позволяет снизить затраты на создание комфортной атмосферы на 30%. Чтобы в доме было тепло, необходимо не только подобрать коллектор достаточной мощности. Не менее важно и наличие утепления в жилище.
В этом случае можно только за счет одних солнечных коллекторов создать атмосферу тепла и уюта в своем доме.
Например, если для решения проблемы отопления частного дома владелец сделал выбор в пользу коллекторов общей площадью 30 кв. м., то, используя это оборудование, он ежегодно будет экономить до 7,7 тонны угля. При этом цена на установку подобных систем почти такая же, как и на монтаж других систем обогрева.
Преимущества солнечной системы
Для отопления солнечные коллекторы подходят лучше всего, так как этому оборудованию присущи определенные преимущества.
Основным следует считать то, что владелец, установив у себя в доме солнечные коллекторы, получает тепловую энергию в течение всего года.
Если ответственно подойти к выбору и монтажу этого оборудования, заранее произвести расчеты площади, то такая система обеспечит тепло зимой, а в течение всего года — горячую воду.
В настоящий момент солнечные коллекторы выступают в качестве дополнительного источника отопления. Обычно они дополняют традиционное радиаторное отопление.
Однако ученые продолжают проводить исследования с целью дальнейшего совершенствования этих систем, поэтому можно рассчитывать, что в ближайшее время эти коллекторы станут основным источником энергии в жилищах наших сограждан.
На самом деле у солнечных коллекторов имеется немало плюсов. Кроме экономии и эффективного обогрева, их применение позволяет улучшить экологическую ситуацию. Ведь они безопасны и не наносят вред окружающей среде. Установка такого оборудования позволяет решить проблему создания теплой атмосферы в жилище и при этом позаботиться об экологической обстановке в месте проживания.
В большинстве случаев площадь одной установки составляет от 1 до 8 кв. м. В состав этой системы входит аккумулятор. Под воздействием солнечных лучей происходит процесс нагрева теплоносителя, потом через такое устройство, как теплообменник в баке-аккумуляторе накапливается тепловая энергия, а затем уже передается воде, которая поступает в радиаторы отопления.
Процесс естественной конвекции происходит в первом контуре. Благодаря этому не возникает потребность в использовании принудительной циркуляции воды. Создаваемого такими установками количества тепловой энергии вполне хватает батарее для обогрева дома небольшой площади.
Для более крупных моделей необходимо дополнительно выполнять монтаж циркуляционного насоса. В этом случае появляется возможность для использования коллектора не только для обогрева дома, но и для подогрева воды. Если вы решите сделать выбор в пользу такой установки, следует знать, что стоят они намного дороже простых моделей.
Размещая в своем жилище солнечные коллекторы, нужно позаботиться об установке бака-аккумулятора с автоматическим электронагревателем. Когда на улице пасмурно или освещение будет меньше обычного, он начнет включаться в автоматическом режиме и прогревать воду до заданной температуры.
Виды солнечных коллекторов
На рынке для потребителей доступно большое количество видов этого оборудования. Наиболее распространенными являются:
Плоские приборы обогрева
Особенность плоских коллекторов состоит в наличии прозрачного покрытия, которое поглощает солнечную энергию. Кроме этого, они имеют термоизолирующий слой.
При использовании этого оборудования в зимнее время оно не демонстрирует высокую эффективность. Цена на плоские коллекторы невысокая, поэтому позволить себе купить такое оборудование может каждый.
Обратите внимание
Однако если вы решите использовать его для обогрева дома в зимнее время, то обойтись только одним солнечным коллектором у вас вряд ли получится.
В этом оборудовании иногда используется поликарбонат в качестве светопропускающего покрытия. Для солнечного коллектора из этого материала характерна высокая эффективность. Чтобы выбор этого оборудования оказался правильным, необходимо обратить внимание на то, что крышка должна быть выполнена из поликарбоната, а не из стекла.
Вакуумные приборы обогрева
Эта разновидность солнечного оборудования для обогрева помещений по принципу работы схожа с термосом. Когда излучение попадает на нижнюю стенку вакуумной трубки, не встречая на своем пути никаких препятствий, оно движется по внутренней трубке. Между этими трубками располагается вакуумная прослойка, которая обеспечивает сохранение до 95% поступающей энергии.
Цена на эти установки выше, чем на плоские солнечные коллекторы. Однако установка этого оборудования дает возможность для отопления дома в зимнее время. Высокую эффективность это оборудование демонстрирует даже в условиях низкой освещенности и при температуре минус 30 градусов.
Подключение солнечных коллекторов
Тип циркуляции — важный фактор, который оказывает влияние на способ подключения солнечного коллектора. Более простой задачей является монтаж оборудования с естественной циркуляцией теплоносителя.
Во время установочных работ накопительный бак подключают выше уровня коллектора. К входу в систему отопления горячей воды необходимо подсоединить верхний вывод.
Нижний же подключают к обратной трубе.
При входе солнечные коллекторы могут располагаться воздушные трубки, поэтому стоимость оборудования с естественной циркуляцией ниже, чем на коллекторы, предполагающие использование насосного оборудования.
Система отопления на основе солнечных коллекторов принудительной циркуляции теплоносителя имеет свои особенности:
- управление насосом осуществляется при помощи контроллера на основании показаний датчиков;
- обогрев прекращается, когда температура достигает необходимого значения.
Установка датчиков является обязательным условием при монтаже солнечных коллекторов. Они размещаются в баке-накопителе, на обратной трубе и в месте выхода коллектора.
Если вы живете на территории с продолжительной зимой и небольшим количеством ясных дней, то, разместив в своем жилище солнечный коллектор, не будет лишним дополнить его другими источниками тепла, например, котлами, работающими на твердом топливе или газе.
Как было сказано выше, солнечные коллекторы могут использоваться для нагрева воды.
Для обеспечения максимальной эффективности оборудования необходимо правильно выбрать место его расположения относительно солнца. Во внимание необходимо принимать угол наклона коллектора.
Специалисты рекомендуют выполнять установку этого оборудования таким образом, чтобы большую часть дня аппарат находился под прямыми лучами солнца.
Важно
Если для обогрева жилища владелец не планирует использовать другие источники тепла, то необходимо устанавливать заодно бак объемом не менее 40 куб. см. Если он будет иметь меньшую емкость, то система будет неэффективной.
Еще один важный момент — расчет площади оборудования. Выполнение этой работы – крайне сложная задача. Во время вычислений необходимо принимать во внимание много факторов:
- наклон крыши;
- сторону света;
- объем накопителя;
- уровень радиации.
При выполнении расчетов прибегают к использованию сложных формул. Поэтому, чтобы они были правильными, лучше обратиться к специалистам.
Стоимость установки солнечной системы обогрева
Если говорить о цене, то, заметим, что она невысокая. Средний ценник на солнечный коллектор составляет 400 долларов. Он может варьироваться в меньшую или большую сторону в зависимости от технических характеристик оборудования.
Однако необходимо знать: чтобы в доме теплую атмосферу обеспечивали только солнечные установки, придется потратиться не на один, а примерно на десять коллекторов. Их общая площадь составляет 30 кв. м., что, по мнению специалистов, вполне достаточно для обогрева жилища.
Также не стоит забывать, что придется оплатить и услуги специалистов, которые будут выполнять установку. На это придется потратить несколько сотен долларов.
Заключение
Если вы хотите иметь эффективную систему обогрева и на создание теплой атмосферы в доме нести небольшие затраты, то в этом случае лучшее решение – покупка и установка в свой дом солнечных коллекторов. Для создания тепла они используют энергию солнца, что делает их экологически безопасным оборудованием. Приобрести эти установки можно без больших проблем. Монтаж лучше всего производить силами специалистов.
Экономим электричество: расчеты производительности солнечного коллектора
В статье будет рассмотрен наиболее простой метод расчета количества энергии, которую можно получить путем применения солнечного коллектора. Статистика гласит, что в среднем в домашнем хозяйстве для использования горячей воды требуется от 2 до 4 кВт. Тепловой энергии в день на 1 человека.
Расчет мощности солнечного коллектора
В качестве примера будут приведены расчеты коллектора для Московской области.
Данные для расчетов:
карта инсоляции россии
Рассчитываем площадь поглощения для одной трубки:
15 трубок = 2,35 м. кв.; 1 трубка = 2,35 / 15 = 0,15 м. кв.
Теперь, когда известна площадь, которую поглощает одна трубка, определим количество трубок, составляющий 1 м. кв. поверхности коллектора: 1 / 0,15 = 6, 66. Иными словами, на один метр поверхности поглощения требуется 7 трубок коллектора.
Далее производим расчет тепловой мощности одной трубки коллектора. Это даст возможность рассчитать число трубок, необходимых для получения достаточной тепловой энергии на периоды в один день и один год:
Получаемая мощность в расчете на один день рассчитывается следующим образом: 0,15 (S поглощения 1 трубки) x 1173,7 (величина инсоляции в Московской области) x 0,67 (КПД солнечного коллектора) = 117,95 кВт*час/м. кв.
Для расчета годовой эффективности одной трубки в выбранном регионе в формуле для расчета дневной мощности следует использовать годовые инсоляционные данные. Иначе говоря, на место 1173, 7 необходимо поставить региональное значения инсоляции.
Мощность, вырабатываемая при помощи одной трубки в Москве, составляет от 117,95 (при использовании КПД в размере 67%) до 140кВт*час/м.кв. (при использовании КПД в размере 80%).
В среднем за сутки одна вакуумная трубка теплового коллектора вырабатывает 0,325кВт*час.
В наиболее солнечные месяцы (июнь, июль) одна трубка будет производить 0,545кВт*час.
Совет
Работа солнечного коллектора без света невозможна, по этой причине указанные показатели нужно использовать при расчете светового дня.
Сколько можно сэкономить электроэнергии в Москве при использовании одного м. кв. коллектора (как мы выяснили, это 7 вакуумных трубок)?
Годовая экономия энергии составит:
117,95 кВт*час/м2 * 7 = 825,6 кВт*час/м.кв.
Наибольшую мощность солнечный коллектор, соответственно, будет вырабатывать в летние месяцы. К примеру, в июне при использовании 1 м.кв. коллектора выработка электроэнергии составит около 115–117 кВт*час/м.кв.
Иначе говоря, энергетическая польза при использовании солнечного коллектора с 15-ю вакуумными трубками, где S=2,35 м.кв. за период с марта по август при суммарном значении инсоляции за весь указанный период в 874,2 кВт*час/м.кв. составит: 874,2 * 2,35 * 0,67 = 1376 кВт, то есть, практически 1,4 МегаВт. энергии, что в день составляет примерно 8 кВт.
Вспомним статистическую информацию, приведенную в первой части статьи – в домохозяйстве используется от 2 до 4 кВт энергии при потреблении горячей воды одним человеком ежедневно. Данные показатели подразумевают использование коллектора для нагрева горячей воды и, в частности, таких нужд как принятие душа, мытье посуды и т.п.
Расчеты солнечного коллектора, состоящего из 15 вакуумных трубок, позволяют сделать вывод о том, что в огородный сезон данного устройства будет достаточно для того чтобы обеспечить горячей водой семью, состоящую из трех человек. В результате, при учете всех неблагоприятных обстоятельств, таких как пасмурная или дождливая погода, на электроэнергии, используемой для подогрева воды, можно очень неплохо сэкономить.
Если же говорить об оптимальных условиях (солнечная погода и отсутствие дождей), то в данном случае выработка тепловой энергии солнечным коллектором позволит вообще избежать необходимости платить за электроэнергию.
Примечания
Если в таблице с расчетами солнечной энергии в различных регионах РФ нет точной информации о регионе, в котором Вы проживаете, то можно воспользоваться информацией, которая указана на инсоляционной карте России. Это позволит узнать приблизительное значение получаемой тепловой энергии в расчете на один квадратный метр.
Эмпирическим путем определено: чтобы рассчитать инсоляцию для наиболее оптимального угла наклона солнечного коллектора, следует данные, указанные для выбранной площади, умножить на коэффициент 1,2.
Определение угла наклона солнечных коллекторов
К примеру, в таблице указано, что для Москвы значение энергии, которое доступно на протяжении светового дня, составляет 2,63 кВт*ч/м.кв. Иначе говоря, доступная годовая энергия составляет 2,63 * 365 = 960 кВт*ч/м.кв.
Обратите внимание
Таким образом, при оптимальном наклоне площадки в Москве коллектор будет вырабатывать приблизительно 1174 кВт*ч/м.кв.
Конечно, данный метод расчета не является высоконаучным, однако, с другой стороны, полученные данные вполне можно использовать для определения необходимого количества вакуумных трубок на бытовом уровне.
Итоги
Солнечные коллекторы из года в год обретают все большую популярность среди владельцев дачных участков. Очевидно, что это говорит о том, что данное устройство позволяет существенно сэкономить электроэнергию при нагреве воды, что подробно описано и доказано в вышеизложенных расчетных примерах.
Данный агрегат является актуальным практически для любого региона России. Но прежде чем купить солнечный коллектор, лучше посчитать рентабельности и сроки окупаемости этого оборудования, что позволит убедиться в актуальности представленного инновационного оборудования для применения в Вашем регионе.
