Солнечные коллекторы

 
Дымоходы
Дымоходы для котлов
 
Регулятор батареи
Как экономить электроэнергию в зимний период
 
Расширительный бачек
Готовим системы отопления к отопительному сезону
 
Панель котла
Настенные газовые котлы
 

Отопление дома
Отопление дома камином
 
Биокамин
Биокамин в городской квартире

Главная / Инженерные коммуникации / Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления дома

Солнечная энергия может преобразовываться двумя способами: использованием фотоэлектрических модулей для выработки электроэнергии и солнечных коллекторов для нагрева воды и отопления дома. Последние делятся на два типа - вакуумные и плоские. Из-за более низких цен и более простой конструкции плоские коллекторы более распространены.

Схема

Вакуумный солнечный коллектор

Вакуумные трубчатые коллекторы - высокотехнологичные изделия. Они более впечатляющи, но редко используются из-за более сложной работы и более высокой цены. Они работают по тому же принципу, что и плоский коллектор. Однако в них температура теплоносителя может в солнечные дни доходить до 300 °C благодаря уменьшению до минимума тепловых потерь. Покрытие из стекла в нескольких слоёв, создаёт внутри вакуум (вакуумную прослойку, сохраняющую около 95 % улавливаемой тепловой энергии) - поэтому получил название вакуумный.

Трубный коллектор на крыше дома

Покрытие стекла 1. Теплоноситель 2. Вакуум 3. Стекло

Самой большой проблемой вакуумных коллекторов является потеря вакуума, поэтому часто приходится заменять дорогие запасные части. 
Кроме того, из-за высокой температуры нагретой жидкости (до 300°C), могут теряться требуемые свойства, поэтому его замена, практически невозможна без специального оборудования. Проблемы также могут возникать, если коллекторы попадают под град диаметром более 2,5 см.

 

Плоский солнечный коллектор

Конструкции плоских коллекторов разных компаний схожи, единственное отличие - материалы, из которых они производятся, качество работы и техническое обслуживание. Внешняя видимая часть коллектора поглощает солнечную энергию и преобразует ее в тепловую.
Другие части системы остаются невидимыми: резервуар для горячей воды, контроллер, циркуляционный насос, бак и трубы для циркуляции воды.
Плоские солнечные коллекторы для обогрева дома дешевле в цене и имеют более простую конструкцию. Солнечное излучение поглощает специальный черный материал – поглотитель, из которого выполнен абсорбер. 
Абсорбер преобразовывает солнечную энергию в тепло и передает его к металлической пластине, которая в свою очередь нагревает циркулирующий в трубках теплоноситель (например вода с пропиленгликолем - 40%-я концентрация). Очень важно иметь хороший контакт металлической пластины с трубками, поскольку от этого зависит эффективность теплопередачи. 

Плоский солнечный коллектор для нагрева воды и отопления

Существует несколько типов контактов:

Виды контактов
 
1. Медная пластина 2. Медная трубка 3. Сварочное соединение 4. Соединение пайкой 5. Алюминиевая пластина 6. Сплющенная медная трубка 7. Алюминиевый корпус

По мнению экспертов, частично сплющенные медные трубки более эффективны, потому что они имеют большую контактную поверхность с металлической пластиной.
Сам абсорбер важен, но это не единственная часть солнечной установки. Солнце нагревает теплоноситель, циркулирующий в коллекторных трубках, насос перекачивает жидкость через трубки, пока не достигнет резервуара с подогретой водой. 
Баки для горячей воды в солнечных установках больше обычных. Они собирают нагретую теплоносителем воду и обеспечивают необходимую температуру для обогрева дома или нагрева воды в доме. Холодная вода поступает в нижнюю часть резервуара, а используемая вода отбирается сверху. Коллектор соединен с баком подогреваемой воды медными или из нержавеющей стали трубками, длина которых около 15-25 м.
При необходимости дополнительного подогрева воды подключается электрический нагреватель питающийся от электрической сети.
Этот процесс полностью контролируется контроллером. Самый простой контроллер включает циркуляционный насос, когда температура жидкости на дне резервуара по крайней мере на 6 градусов выше температуры в месте размещения нагревающей пластины и выключает насос, когда разница температур меньше 3 градусов. Резервуары для горячей воды изготавливают из стали покрытой эмалью с добавлением примеси магния. 
Выбирая плоский колектор для нагрева воды, подумайте о месте его установки, так как он очень тяжелый и подвергается воздействию внешней среды - ветер, снег, дождь.

Расчет мощности коллектора

При установке солнечного коллектора для подогрева воды или отопления дома не ожидайте получить столько солнечной энергии, чтобы обогреть весь дом и нагреть достаточное количество горячей воды. Производители солнечных систем констатировали, что такая установка окупится, если она адаптирована к потребностям пользователя. 
Здесь иной подход, чем для обычной системы отопления. Так как солнечные энергетические установки рассчитываются по отношению к средней потребности горячей воды в летний период. При планировании солнечного водонагревателя для небольшого числа пользователей (одного или двух домашних хозяйств) предполагается, что солнечная энергия генерирует 50-65% тепловой энергии, используемой в течение одного года. 
Не следует выбирать чрезмерно большую мощность системы, так как при значительной выработке энергии, но малом ее потреблении, эффективность работы будет низкой, а цена установки значительно выше.
 
График

X - месяцы
Y - спрос на энергию
1 - количество тепла, необходимого для обогрева зданий
построенных 15-20 лет назад 
2 - количество тепла, необходимого для обогрева современных зданий
3 - Объем энергии с коллектором 30 м2
4 - Объем энергии с 6м2
5 - Объем энергии, необходимый для нагрева воды для вышеуказанного количества хозяйств

Энергия, необходимая для нагрева воды в расчете на одного человека, может быть обеспечена солнечным коллектором площадью около 1,3 кв.м., поэтому для семьи из четырех человек вам понадобится батарея площадью 5-6 кв.м. или, по крайней мере, два коллектора.
Если вы хотите, чтобы солнечная энергия использовалась для нагрева воды и всего дома, вам нужно планировать ее в пределах 15-25 % от всей тепловой энергии, используемой в доме. Таким образом, требуемая площадь коллектора составит от 0,8 до 1,1 кв.м. на 10 кв.м жилой площади. 
 Заманчивое предложение - летом использовать солнечную энергию для нагрева воды в бассейне. Если солнечные коллекторы используются только для нагрева воды в бассейне, поверхность коллектора составит от 60 до 100% площади бассейна, для закрытого или открытого типа соответственно.

Монтаж солнечного коллектора для нагрева воды

При установке плоского или вакуумного солнечного коллектора учитывают несколько влияющих факторов: наилучшее направление по отношению к сторонам света, угол падения солнечного света и сопротивление воздушному потоку. Наиболее эффективным является угол падения солнечного света от 30 до 60 градусов, зимой - больший угол, а летом меньший. В большинстве случаев монтажник устанавливает солнечный коллектор под углом 45 градусов.
Для наклонных крыш плоский солнечный коллектор устанавливается параллельно крыше для уменьшения сопротивления воздушным потокам. При установке коллектора на вертикальной стене эффективность его работы снижается на 20%. Лучшим при монтаже будет направление на юг, хуже - восток и запад.
Монтаж солнечных коллекторов можно выполнить на разных крышах. На плоской крыше - коллектор устанавливают на алюминиевой раме, прикрепленной к бетонным блокам. 
Установка солнечных коллекторов для нагрева воды и отопления дома это хорошее решение для продвинутых и бережливых хозяев.