Стоит ли устанавливать гелиосистемы для отопления: обзор технологий и полезные рекомендации

Отопление дома гелиосистемой — как использовать бесплатную энергию от солнца?

Обновлено: 7 января 2021

  • Гелиосистема
    • Что это такое?
    • Виды
    • Принцип действия
    • Количество контуров
    • Виды циркуляции теплоносителя
    • Установка и ориентация
    • Срок окупаемости
    • Плюсы и минусы
  • Как выбрать гелиоустановку для отопления и горячего водоснабжения жилого дома?
    • До 100 м2
    • До 200 м2
  • Гелиосистема для нагрева воды
  • Конструкция своими руками
    • Термосифонная гелиосистема
    • Воздушная гелиосистема
  • Советы по эксплуатации
  • Цены на гелиосистемы и где купить?

Гелиосистема

Отопление частного дома — сложный и ответственный вопрос, решение которого требует расходов и усилий. Тарифы и условия поставки ресурсов порой становятся чрезмерно высокими и вынуждают искать более рациональные и экономные способы обогрева без излишних расходов. Одним из вариантов может стать гелиосистема, базирующаяся на совершенно бесплатной солнечной энергии.

Ежедневно на земную поверхность падает гигантское количество гигаватт, которые рассеиваются в атмосфере и поглощаются земной корой. Количество энергии велико, но возможностей принимать и сохранять ее пока придумано немного. Гелиосистемы для отопления дома — один из способов использования солнечной энергии с практических целях.

Что это такое?

Гелиосистема — это комплекс устройств, используемых для приема тепловой энергии от Солнца для обогрева жилья или иных целей. Представляет собой источник нагрева теплоносителя для отопительного контура дома. Нагрев производится либо прямым, либо косвенным способом, через теплообменник.

В состав гелиосистемы входят:

  • Коллектор. Устройство, производящее прием энергии от Солнца и передающее ее теплоносителю тем или иным способом.
  • Отопительный контур дома.

Основным элементом системы является коллектор. Он является источником нагрева теплоносителя. Остальная часть представляет собой обычную радиаторную систему отопления, или (лучше) теплый пол.

Необходимо учитывать, что гелиосистемы для нагрева воды, цена которых может быть достаточно высока, не всегда способны обеспечить полноценный и достаточный обогрев. Это зависит от климатических и погодных условий в регионе, от расположения дома и других факторов. Некоторые специалисты считают, что такой вид обогрева может быть использован только в качестве дополнительного варианта.

Существуют разные конструкции коллекторов, способные демонстрировать свои эффективность и возможности:

  1. Открытые. Представляют собой плоские продолговатые емкости черного цвета, наполненные водой. Она нагревается от солнечного тепла и может поддерживать температуру воды в открытых бассейнах, летнем душе и т.д. КПД таких устройств крайне низок, поэтому их можно использовать только в летнее время
  2. Трубчатые. Основным элементом этих систем являются стеклянные коаксиальные трубки, между внешней и внутренней частями которых создан вакуум. Возникает прозрачный защитный слой с крайне низкой теплопроводностью, позволяющий воде (или антифризу) получать солнечную энергию, практически не расходуя ее на окружающую среду. Стоимость таких коллекторов высока, ремонтопригодность крайне низка и проблематична
  3. Плоские. Представляют собой плоские ящики с прозрачной крышкой. Днище покрыто слоем, активно принимающим энергию. КЕ нему припаяны трубки, по которым перемещается вода. Получая тепло, она направляется в отопительную систему. Иногда из-под крышки выкачивают воздух, усиливая эффективность приема энергии и снижая потери. Существуют также конструкции, где трубки находятся между двух приемных слоев, в которых для них созданы канавки. Это позволяет улучшить теплопередачу

Существуют также более современные виды коллекторов, в которых используется принцип теплового насоса — в герметичной емкости находится легкоиспаряемая жидкость. Нагреваясь от солнечного тепла, она испаряется. Этот пар поднимается в конденсационную камеру и оседает на стенках, выделяя при этом много тепловой энергии. По ту сторону стенок создана водяная рубашка, которая принимает это тепло и направляется в систему отопления.

Принцип действия

Принцип действия любого коллектора заключается в нагреве воды или иного теплоносителя под воздействием солнечных лучей. Классическим примером может служить нагрев предметов на подоконнике, освещенном лучами Солнца, даже если за окном стоит мороз. Подобным образом происходит передача энергии в коллекторах.

Для получения максимального эффекта необходимо обеспечить оптимальные условия, теплоизолировать все подводящие трубопроводы и накопительную емкость.

Однако, следует учитывать, что любая гелиосистема для отопления дома, цена которой может оказаться чрезмерно высокой, имеет ограниченные возможности. Использовать ее в регионах с морозными зимами будет нерационально, так как максимальный перепад между температурами снаружи и внутри коллектора не должен превышать 20°. Такое возможно только в относительно теплых регионах, где нет сильных холодов и достаточно солнечных дней.

Количество контуров

Гелиоустановки могут быть одно- и двухконтурными. Одноконтурные системы выполняют единственную функцию — нагревают теплоноситель для отопительной линии. Двухконтурные системы не только производят нагрев теплоносителя, но и подготавливают горячую воду для бытовых нужд.

Конструкция одноконтурной гелиосистемы для отопления частного дома состоит из коллектора, производящего нагрев воды, которая подается в накопительный бак, из которого она поступает в отопительный контур. Пройдя полный круг, вода остывает и вновь оказывается в коллекторе, где опять нагревается, и так по кругу.

Двухконтурные системы устроены сложнее. Теплоноситель, нагревающийся в коллекторе, направляется в змеевик, установленный внутри накопительного бака, и отдает тепловую энергию, после чего вновь попадает в коллектор. Нагретая вода из бака подается на точки разбора (ванны, раковины и иные сантехнические приборы), а также направляется в отопительный контур. Остывая в нем, она вновь попадает в бак, где подогревается от змеевика. Обычно внутри линии коллектора циркулирует антифриз, так как жидкости не смешиваются, т.е. нагрев воды происходит косвенным способом.

Виды циркуляции теплоносителя

Теплоноситель может перемещаться по системе двумя способами:

Естественная циркуляция. Используется принцип подъема нагретых жидкостей вверх. Для обеспечения устойчивого перемещения надо располагать коллектор ниже накопительного бака, а отопительный контур должен располагаться так, чтобы теплая вода поднималась вверх и заходила в систему обогрева, а остывший обратный поток возвращался в коллектор для нагрева

Принудительная циркуляция. В этом случае для перемещения теплоносителя используется циркуляционный насос. Такой вариант предпочтительнее, так как исчезают различные внешние факторы, воздействующие на режим циркуляции, скорость и направление потока становятся стабильными, выдержанными в заданном режиме. Недостатком способа является необходимость приобретать и обслуживать насос, нуждающийся в подключении к сети электротока. Положительная сторона заключается в возможности монтировать систему и располагать все элементы не по условиям циркуляции, а так, ка это удобнее и рациональнее в данном помещении

Кроме того, существуют варианты циркуляции теплоносителя с заходом в отопительный контур, когда он подключен напрямую к коллектору, и по собственной замкнутой петле. Передача тепловой энергии при этом осуществляется косвенным способом через змеевик, установленный в накопительном баке.

Установка и ориентация

Монтаж коллектора производится на открытой площадке, в течение всего дня освещенной солнечными лучами. Оптимальным вариантом является крыша дома, но любое строение, дерево или возвышение, находящееся рядом, могут стать преградой для лучей, поэтому надо сразу проконтролировать плотность освещения.

Также гелиосистема для нагрева воды должна быть установлена так, чтобы лучи падали на ее поверхность перпендикулярно. Для этого надо отметить положение Солнца в середине светового дня и установить панели перпендикулярно лучам, чтобы свет падал на них отвесно. В этом отношении трубчатые конструкции эффективнее, так как плоскости как таковой они не имеют, а поверхность трубки одинаково хорошо принимает поток с любой стороны.

Читайте также:
Спальный гарнитур — что это и какие есть виды

Срок окупаемости

Гелиосистемы для отопления, цена которых зависит от размеров дома и внешних условий в регионе, способна окупиться за довольно короткий срок, или же не окупиться вовсе. Рассчитывать заранее, с какого времени она начнет приносить прибыль, крайне сложно, поскольку имеется слишком много тонких эффектов и факторов воздействия. Участвуют погодные или климатические обстоятельства, уровень технического исполнения элементов системы, тип отопительных контуров и многое другое.

Гелиоустановка для нагрева воды — это своего рода инвестиционный проект, обладающий отложенным сроком окупаемости. Считается, что средний срок службы оборудования составляет 30 лет. Все это время комплекс будет давать определенное количество тепловой энергии, за которую ничего не надо платить.

Вложения в создание системы только первоначальные, потом изредка понадобятся лишь текущие ремонтные работы, не требующие серьезных расходов. По истечении срока службы все узлы и элементы гелиосистемы могут быть использованы для других целей или проданы как вторичное сырье. Поэтому экономический эффект от работы будет получен в любом случае, хотя он и не является главной целью всего замысла.

Плюсы и минусы

К плюсам использования гелиоустановок можно отнести:

  • возможность пользоваться неиссякаемой и совершенно бесплатной солнечной энергией;
  • независимость от тарифов ресурсных организаций и поставщиков;
  • возможность регулировать и менять размеры системы по своему желанию;
  • длительный срок службы с минимальными расходами на ремонт.

Недостатками гелиосистем являются:

  • система работает только в дневное время, расходуя ночью накопленное тепло;
  • зависимость от погодных и климатических условий;
  • низкий КПД и общая эффективность гелиоустановок;
  • возможность создания системы имеется не у всех домовладельцев;
  • в регионах с морозными зимами системы работать не могут.

При выборе отопительной системы необходимо знать и учитывать достоинства и недостатки этой методики.

Как выбрать гелиоустановку для отопления и горячего водоснабжения жилого дома?

Выбор гелиосистемы является важным шагом, определяющим эффективность ее работы и вложения денег. Надо определить, какая нужна гелиосистема, цена и размер, тип солнечных коллекторов и прочие параметры комплекса.

Необходимо подобрать конструкцию и комплектацию системы, руководствуясь следующим критериями:

  • уровень солнечной активности в регионе;
  • количество тепловой энергии, необходимое для обогрева дома;
  • установить приоритет солнечной энергии в отоплении дома — либо гелиоустановка служит в качестве основной системы, либо как дополнение.

Определившись с главными факторами, можно приступать к выбору оптимального варианта конструкции и объема системы.

До 100 м 2

Гелиосистема для отопления дома 100 кв. м. может служить основным источником тепловой энергии. Основной задачей станет правильный выбор конструкции солнечных коллекторов, чтобы имелась возможность получать максимальное количество тепла.

Необходимо произвести расчет с учетом этажности и конфигурации дома, количества солнечных дней в году, параметров теплоносителя в системе. Гелиосистема для отопления дома 100 кв. м., цена которой может составлять от 18 тыс. руб. до 180 тыс. руб. и выше, вполне способна обеспечить обогрев дома, если будут соблюдены все необходимые условия.

До 200 м 2

Для дома площадью 200 м 2 гелиосистема может стать только дополнительным источником обогрева. Обычно пик использования таких установок приходится на осенний и весенний период, когда солнечного тепла достаточно, но потребность в обогреве дома существует.

Конструкционных отличий для таких систем практически не имеется, только накопительный бак является общим с основной отопительной линией дома. Специалисты утверждают, что использование гелиоустановок в весенний и осенний периоды позволяет снизить нагрузку на отопительные системы примерно на 30-40%.

Гелиосистема для нагрева воды

Использование солнечной энергии для нагрева воды производится тем же способом, что и для отопительного контура. Это может быть полностью отдельная система со своими коллекторами, или часть общей установки. Эффективность ее работы зависит от конструкции, размеров и внешних факторов. Примечательно, что работа гелиосистем в данном случае происходит и в летний период, когда отопление не требуется.

Конструкция своими руками

Конструкция солнечных установок не настолько сложна, чтобы люди, обладающие некоторой подготовкой, были не в состоянии самостоятельно изготовить и запустить их в своих домах. Гелиосистема для отопления дома 100 кв м своими руками — это вполне воплотимый замысел, который поможет существенно сэкономить на приобретении и ремонтных работах. Рассмотрим возможные варианты.

Термосифонная гелиосистема

Термосифонные гелиосистемы — это трубчатые коллекторы, которые были рассмотрены выше. Существуют безнапорные и напорные конструкции, различающиеся способом циркуляции теплоносителя. Безнапорные работают на естественном перемещении жидкости и не нуждаются в электроэнергии, состав комплекса намного проще и дешевле. Напорные способны обеспечить заданный режим циркуляции и позволяют получить максимальную эффективность. Наиболее активная работа таких систем — период с апреля по октябрь, чем севернее регион, тем короче срок наибольшей активности установок.

Воздушная гелиосистема

Воздушные коллекторы — это установки, использующие в качестве теплоносителя воздух. Они обогревают дом вентиляционным методом, что позволяет серьезно экономить на создании отопительных контуров и пользоваться системой круглый год.

Коллектор представляет собой полый черный ящик, в котором от солнечного тепла нагревается воздух. Теплый воздух направляют в помещение, а остывший — в коллектор на подогрев. Для снижения теплопотерь ящик устанавливается в прозрачную герметичную емкость, защищающую от внешних воздействий — ветра, низкой температуры и т. п. Вход и выход размещают в разных помещениях для увеличения разницы давления и организации самостоятельно циркуляции потоков.

Советы по эксплуатации

Эксплуатация гелиоустановок производится в соответствии с особенностями конструкции. Основной задачей владельца является поддержание чистоты, удаление пыли или снега. В некоторых случаях требуется периодически изменять положение панелей в соответствии с сезонным изменением расположения Солнца. Ремонт или замена отдельных элементов производится по мере возникновения необходимости, все работы можно выполнять как самостоятельно, так и с помощью привлеченных специалистов.

Стоит ли устанавливать гелиосистемы для отопления: обзор

Энергосберегающие технологии не стоят на месте – из года в год на рынке появляется все больше предложений по продаже и установке тех либо иных экономичных систем обогрева дома. Пожалуй, одно из самых необыкновенных и привлекательных предложений – это гелиоотопление.

В данной статье мы рассмотрим, что это по большому счету такое, и разберемся в изюминках данной технологии. Помимо этого коснемся и некоторых нюансов установки.

Что представляет собой гелиосистема

В случае если кратко, то сущность таковой системы в том, что она преобразует солнечную энергию в другие типы энергии. Гелиосистемы сейчас используются для получения или тепловой, или электрической мощности.

Основной компонент тут – это солнечный коллектор. Основное отличие изделия от солнечной батареи содержится в том, что последняя есть «поставщиком» конкретно электричества. А коллектор же делает нагрев теплоносителя.

Читайте также:
Украсим комнату виниловыми наклейками

Другими словами устройство накапливает солнечное тепло, которое переносится видимым переносимым светом и инфракрасным излучением, и после этого как бы «передает» все накопленное тепло в воду системы отопления и тёплого водоснабжения.

Отсюда вытекают основные сферы применения коллекторов:

  1. Отопление и поставка тёплой воды в коттеджах, зданиях и дачах.
  2. Подогрев воды в бассейнах.
  3. Нагрев теплоносителя в системах водяных теплых полов.
  4. Дополнительный элемент отопления в больших промышленных зданиях и административных учреждениях.

Сейчас начнем более подробный обзор.

Принцип работы конструкции

Коллектор стандартного типа представляет собой квадратную либо прямоугольную панель, под которой находится пластина – «поглотитель» тепла. В пластины проходит жидкость-теплоноситель, которая по окончании нагрева переходит в особый накопительный бак, где уже и планирует главное количество тёплой воды.

Обратите внимание! Накопительную емкость необходимо попытаться утеплить максимально действенно, дабы вода остывала как возможно медленнее. В случае если это будет простая сталь безо всяких изоляционных прослоек, то вода остынет практически за ночь летом и за несколько часов в зимний период.

Принцип тут достаточно простой – чем больше площадь поверхности конструкции, тем большее количество тепла способна создать система. По сути, тут действует принцип теплицы – плоскость нагревается и в коллектора скапливается огромное количество тёплого воздуха.

Наряду с этим конструкция имеет весьма хорошую, грамотно продуманную теплоизоляцию, благодаря которой накопленное тепло не «уходит» за пределы панели, а гарантированно остается в.

Машинально получается, что гелиосистема для отопления владеет таким серьёзным качеством, как полная экологичность. Так как тут при нагреве воды не происходит никаких вредных выбросов углекислого газа и токсичных веществ.

Конструкции бывают двух видов:

  1. Активные системы. В них тёплая вода подается в бак посредством особых электрических насосов.
  2. Пассивные. Тут циркуляция воды происходит естественным методом.

С основными данными закончили, сейчас ознакомимся с изюминками системы.

Преимущества и недостатки

оптимальнее разобрать все в сравнительной таблице.

Плюсы гелиосистем: Минусы:
Большой уровень экономичности – при верной установке и расчете, понижение затрат на обогрев дома может быть около 30-50%.Все зависит от того как правильно вычислена мощность оборудования и как хорошо утеплен дом. Что же касается тёплого водоснабжения, то тут возможно достигнуть и планки в 90-95%. Существует прямая зависимость от погоды и силы солнечного света. Естественно, что в пасмурную погоду гелиосистема будет нагревать воду достаточно медлительно.Помимо этого имеется и таковой негативный фактор, как сезонная зависимость – в большинстве регионов в зимний период не очень-то и солнечно.
Продолжительный срок работы, который в большинстве случаев образовывает не меньше 25 лет! Инструкция монтажа хоть и достаточно несложна, но самостоятельно таковой сборкой лучше не заниматься. Во-первых, в случае если работы делают не продавцы, то срок гарантии машинально значительно уменьшается, а, во-вторых, тут все-таки требуется определенный опыт и знания.
На протяжении эксплуатации не нужно постоянного контроля, по сути, возможно месяцами не контролировать ничего. Система не везде может действенно работать. К примеру, в случае если ваша квартира выходит на северную либо теневую сторону, то устанавливать коллектор бессмысленно, по причине того, что подогрев в таковой ситуации будет весьма не сильный.

Ну и, само собой разумеется, нельзя не отметить основную изюминку коллекторов – цена систем для того чтобы типа высокая и без «прицела» на много лет либо на громадные объемы тёплой воды – их брать не нужно.

Другими словами в случае если в доме вы проживете пара лет, то дешевле будет переплачивать за другую энергию. А вот в случае если такую приобретение делать для приморского пансионата, к примеру, либо для дома, где вы живете неизменно, то это решение конкретно выгодное.

Сейчас стоит коснуться одного ответственного момента.

Виды гелиосистем

На рынке вы имеете возможность встретить две модели коллекторов – плоские и вакуумные, и данный нюанс может стать затруднением, по причине того, что продавцы-консультанты далеко не всегда могут растолковать толково и доступно в чем тут отличие. Помимо этого время от времени перед работниками магазина может стоять задача склонять клиента в сторону какого-либо одного варианта, который, кстати, не всегда является оптимальным.

Мы поведаем о том, чем отличается одна гелиосистема от другой, дабы максимально уменьшить вам процесс выбора.

Начнем обзор этого момента.

Вакуумные коллекторы

Конструкция для того чтобы типа устроена по принципу термоса – трубки с теплоносителем вставлены в трубки большего диаметра и получается, что между ними создается вакуумная прослойка, которая является теплоизоляционным слоем. В принципе считается, что такая прослойка разрешает сохранять около 95% накопленного тепла.

Обратите внимание на то, что теплоносителем в таких системах может служить не только вода, но и кроме этого фактически любой антифриз. Это свойство разрешает максимально обезопасить трубы либо радиаторы от разрыва в зимний период в случае аварийной остановки системы.

Изделие вакуумного типа владеет такими положительными качествами:

  1. Ремонтопригодность. Потому, что прибор складывается из трубочек, то при поломке одной из них – ее легко возможно заменить на другую. Наряду с этим, как вы понимаете, замена трубочки по цене значительно ниже обойдется, чем замена прибора полностью.

  1. Свойство нагревать воду до температуры кипения.

Что же касается недостатков, то возможно выделить такие особенности:

  1. Трубочки достаточно хрупкие, исходя из этого панель опасается механических ударов и нагрузок. Кроме того при маленькой трещине на стеклянной поверхности – поврежденный элемент коллектора мгновенно теряет свои теплосберегающие свойства.
  2. Заботиться за вакуумным изделием тяжело, поскольку очистить каждую трубочку от снега, пыли либо грязи сложно. Во-первых, к месту установки еще необходимо добраться, а, во-вторых, в случае если накопителей большое количество, то протереть все трубочки – та еще работа.

И рассмотрим второй тип нагревателей.

Плоские панели

По сути, данные изделия являются узкие короба из металла, каковые закрыты или стеклянной, или пластиковой крышками. А вот уже в для того чтобы короба и находятся все те же трубочки с теплоносителем. Короба имеют достаточно хороший уровень теплоизоляции и трубочки в них смогут быть сделаны из матового либо прозрачного стекла.

Совет: действеннее всего применять варианты с матовым стеклом, в котором уровень содержания железа не довольно высокий. Такие решения стоят мало дороже, но данный материал пропускает солнечное излучение фактически на все 100%. Другими словами нагрев теплоносителя будет осуществляться стремительнее.

Плоские изделия тяжелее и дороже ремонтировать своими руками благодаря тому, что при выходе устройства из строя – заменить придется всю панель. Но за счет наличия защитной крышки и короба – стойкость к механическим повреждениям тут высокая.

Ну и уход – согласитесь, плоскую громадную поверхность значительно легче протереть, чем массу трубочек.

Читайте также:
Худшие решения в освещении квартиры – основные ошибки

В принципе, в случае если сказать о том, какой вариант лучше, то универсального ответа тут нет. Ориентироваться необходимо на бюджет и особенности задачи. В случае если требуется решение, в котором температуру воды требуется повышать всего лишь на 20-40 градусов выше от показателей внешней среды, то оптимально подойдет плоский коллектор.

Ну а вдруг нужна максимально тёплая вода и нет опасности механических повреждений, то лучше взять вакуумный аналог.

В целом же стоит не забывать, что главное назначение гелиосистем – это совместная работа, в комплексе с другим теплогенератором. Другими словами гелиосистема для отопления первично нагревает теплоноситель, в то время, когда мощность солнечного света разрешает это сделать, а газовый либо электрический котел отопления при необходимости доводят жидкость до более большой температуры.

Вот лишь в таковой «связке» данная технология будет выгодной и действенной. Непременно, возможно постараться сделать полностью автономное солнечное отопление и горячее водоснабжение – и это реально, вот лишь затраты будут большими.

Так как у нас изменчивые погодные условия, соответственно, нужно будет устанавливать много панелей и наряду с этим в регионах с весьма жёстким климатом все равно нужно будет использовать дополнительные котлы для подстраховки.

Сейчас коснемся еще одного момента.

Советы по установке

В этом перечне мы перечислим те моменты, к каким монтажники должны подойти со всей серьезностью.

Итак, ответственны такие нюансы:

  1. Площадь гелиополя. Другими словами позаботьтесь проверить, достаточное ли количество панелей вы купили. Кроме этого довольно часто случается так, что магазин в погоне за прибылью реализовывает через чур большое количество изделий.
  2. Угол наклона коллекторов.

  1. Количество накопительного бака.

В любых ситуациях самым лучшим решением будет взять консультацию у независимого эксперта и уже с этими расчетами идти в магазин.

На этом наш обзор закончен, и возможно перейти к итогам.

Вывод

Мы с вами рассмотрели, что такое гелиосистема для отопления, разобрались в том, какие конкретно они бывают, и кратко коснулись и тех серьёзных моментов, каковые необходимо учитывать при установке.

Сохраняем надежду, что информация вам понадобится в деле, и вы сможете купить по-настоящему подходящую систему и проследить за тем, дабы ее установили верно. В случае если же сведений показалось не хватает, то обратите внимание на дополнительное видео в конце данной статьи.

Стоит ли устанавливать гелиосистемы для отопления: обзор технологий и полезные рекомендации

Энергосберегающие технологии не стоят на месте – с каждым годом на рынке появляется все больше и больше предложений по продаже и установке тех или иных экономичных систем обогрева дома. Пожалуй, одно из самых необычных и привлекательных предложений – это гелиоотопление.

В этой статье мы рассмотрим, что это вообще такое, а также разберемся в особенностях данной технологии. Кроме того коснемся и некоторых нюансов установки.

Фото дома, на кровле которого установлены солнечные коллекторы

Что представляет собой гелиосистема

Если вкратце, то суть такой системы в том, что она преобразует солнечную энергию в другие типы энергии. Гелиосистемы на данный момент применяются для получения либо тепловой, либо электрической мощности.

Основной компонент тут – это солнечный коллектор. Главное отличие изделия от солнечной батареи заключается в том, что последняя является «поставщиком» непосредственно электричества. А коллектор же выполняет нагрев теплоносителя.

Схема работы солнечной батареи для поставки электричества в дом

То есть устройство накапливает солнечное тепло, которое переносится видимым переносимым светом и инфракрасным излучением, и затем как бы «передает» все накопленное тепло в воду системы отопления и горячего водоснабжения.

Отсюда вытекают основные сферы применения коллекторов:

  1. Отопление и поставка горячей воды в коттеджах, домах и дачах.
  2. Подогрев воды в бассейнах.
  3. Нагрев теплоносителя в системах водяных теплых полов.
  4. Дополнительный элемент отопления в крупных промышленных зданиях и административных учреждениях.

Теперь начнем более подробный обзор.

Принцип работы конструкции

Коллектор стандартного типа представляет собой квадратную или прямоугольную панель, под которой располагается пластина – «поглотитель» тепла. Внутри пластины проходит жидкость-теплоноситель, которая после нагрева переходит в специальный накопительный бак, где уже и собирается основное количество горячей воды.

Схема работы системы с накопительным баком

Обратите внимание! Накопительную емкость нужно постараться утеплить максимально эффективно, чтобы вода остывала как можно медленнее. Если это будет обычная сталь безо всяких изоляционных прослоек, то вода остынет буквально за ночь в летнее время и за пару часов в зимний период.

Принцип тут довольно простой – чем больше площадь поверхности конструкции, тем большее количество тепла способна создать система. По сути, тут действует принцип теплицы – плоскость нагревается и внутри коллектора скапливается огромное количество горячего воздуха.

При этом конструкция имеет очень хорошую, грамотно продуманную теплоизоляцию, благодаря которой накопленное тепло не «уходит» за пределы панели, а гарантированно остается внутри.

Пример здания с огромной площадью гелиосистем

Автоматически получается, что гелиосистема для отопления обладает таким важным качеством, как абсолютная экологичность. Ведь тут при нагреве воды не происходит никаких вредных выбросов углекислого газа и токсичных веществ.

Конструкции бывают двух видов:

  1. Активные системы. В них горячая вода подается в бак с помощью специальных электрических насосов.
  2. Пассивные. Тут циркуляция воды происходит естественным способом.

С основными данными закончили, теперь ознакомимся с особенностями системы.

Преимущества и недостатки

Лучше всего разобрать все в сравнительной таблице.

Плюсы гелиосистем: Минусы:
Высокий уровень экономичности – при правильной установке и расчете, снижение затрат на обогрев дома может достигать 30-50%.Все зависит от того насколько верно рассчитана мощность оборудования и насколько хорошо утеплен дом. Что же касается горячего водоснабжения, то тут можно достигнуть и планки в 90-95%. Существует прямая зависимость от погоды и силы солнечного света. Естественно, что в пасмурную погоду гелиосистема будет нагревать воду довольно медленно.Кроме того есть и такой негативный фактор, как сезонная зависимость – в большинстве регионов в зимний период не очень-то и солнечно.
Долгий срок службы, который обычно составляет не менее 25 лет! Инструкция монтажа хоть и довольно проста, но самостоятельно такой сборкой лучше не заниматься. Во-первых, если работы выполняют не продавцы, то срок гарантии автоматически уменьшается, а, во-вторых, тут все-таки требуется определенный опыт и знания.
Во время эксплуатации не требуется постоянного контроля, по сути, можно месяцами не проверять ничего. Система не везде может эффективно работать. Например, если ваша квартира выходит на северную или теневую сторону, то устанавливать коллектор бессмысленно, потому что подогрев в такой ситуации будет очень слабый.

На плоскость приборов попадает тень

Ну и, конечно, нельзя не отметить главную особенность коллекторов – цена систем такого типа довольно высокая и без «прицела» на долгие годы или на большие объемы горячей воды – их покупать нецелесообразно.

Читайте также:
Укладка ковролина на деревянный

То есть если в доме вы проживете несколько лет, то дешевле будет переплачивать за другую энергию. А вот если такую покупку делать для приморского пансионата, например, или для дома, где вы живете постоянно, то это решение однозначно выгодное.

Теперь стоит коснуться одного важного момента.

Виды гелиосистем

На рынке вы можете встретить две модели коллекторов – плоские и вакуумные, и этот нюанс может стать затруднением, потому что продавцы-консультанты далеко не всегда могут объяснить толково и доступно в чем тут разница. Кроме того иногда перед работниками магазина может стоять задача склонять покупателя в сторону какого-то одного варианта, который, кстати, не всегда является оптимальным.

Мы расскажем о том, чем отличается одна гелиосистема от другой, чтобы максимально облегчить вам процесс выбора.

Начнем обзор этого момента.

Вакуумные коллекторы

Конструкция такого типа устроена по принципу термоса – трубки с теплоносителем вставлены в трубки большего диаметра и получается, что между ними создается вакуумная прослойка, которая служит теплоизоляционным слоем. В принципе считается, что такая прослойка позволяет сохранять около 95% накопленного тепла.

Обратите внимание на то, что теплоносителем в таких системах может служить не только вода, но и также практически любой антифриз. Это свойство позволяет максимально обезопасить трубы или радиаторы от разрыва в зимний период в случае аварийной остановки системы.

Изделие вакуумного типа обладает такими положительными качествами:

  1. Ремонтопригодность. Поскольку прибор состоит из трубочек, то при поломке одной из них – ее легко можно заменить на другую. При этом, как вы понимаете, замена трубочки по стоимости гораздо ниже обойдется, чем замена прибора целиком.

Так выглядят тепловые трубки

  1. Способность нагревать воду до температуры кипения.

Что же касается недостатков, то можно выделить такие особенности:

  1. Трубочки довольно хрупкие, поэтому панель боится механических ударов и нагрузок. Даже при небольшой трещине на стеклянной поверхности – поврежденный элемент коллектора мгновенно теряет свои теплосберегающие свойства.
  2. Ухаживать за вакуумным изделием трудно, так как очистить каждую трубочку от снега, пыли или грязи довольно проблематично. Во-первых, к месту установки еще нужно добраться, а, во-вторых, если накопителей много, то протереть все трубочки – та еще работа.

И рассмотрим второй тип нагревателей.

Плоские панели

По сути, данные изделия представляют собой тонкие короба из металла, которые закрыты либо стеклянной, либо пластиковой крышками. А вот уже внутри такого короба и располагаются все те же трубочки с теплоносителем. Короба имеют довольно хороший уровень теплоизоляции и трубочки внутри них могут быть сделаны из матового или прозрачного стекла.

Совет: эффективнее всего использовать варианты с матовым стеклом, в котором уровень содержания железа не очень высокий. Такие решения стоят немного дороже, но зато этот материал пропускает солнечное излучение практически на все 100%. То есть нагрев теплоносителя будет осуществляться быстрее.

Плоские изделия труднее и дороже ремонтировать своими руками за счет того, что при выходе устройства из строя – заменить придется всю панель. Но зато за счет наличия защитной крышки и короба – стойкость к механическим повреждениям тут довольно высокая.

Ну и уход – согласитесь, плоскую большую поверхность гораздо легче протереть, чем массу трубочек.

В принципе, если говорить о том, какой вариант лучше, то универсального ответа тут нет. Ориентироваться нужно на бюджет и особенности задачи. Если требуется решение, в котором температуру воды требуется повышать всего лишь на 20-40 градусов выше от показателей окружающей среды, то оптимально подойдет плоский коллектор.

Ну а если нужна максимально горячая вода и нет опасности механических повреждений, то лучше взять вакуумный аналог.

В целом же стоит помнить, что основное назначение гелиосистем – это совместная работа, в комплексе с другим теплогенератором. То есть гелиосистема для отопления первично нагревает теплоноситель, когда мощность солнечного света позволяет это сделать, а газовый или электрический котел отопления при необходимости доводят жидкость до более высокой температуры.

Пример системы, работающей в комплексе с основным котлом отопления

Вот только в такой «связке» данная технология будет выгодной и эффективной. Безусловно, можно попытаться сделать абсолютно автономное солнечное отопление и горячее водоснабжение – и это реально, вот только затраты будут очень большими.

Ведь в нашей стране изменчивые погодные условия, а значит, придется устанавливать большое количество панелей и при этом в регионах с очень суровым климатом все равно придется использовать дополнительные котлы для подстраховки.

Теперь коснемся еще одного момента.

Рекомендации по установке

В этом списке мы перечислим те моменты, к которым монтажники должны подойти со всей ответственностью.

Итак, важны такие нюансы:

  1. Площадь гелиополя. То есть позаботьтесь проверить, достаточное ли количество панелей вы приобрели. Также часто случается так, что магазин в погоне за прибылью продает слишком большое количество изделий.
  2. Угол наклона коллекторов.

Исходные данные для вычисления оптимального угла наклона прибора

  1. Объем накопительного бака.

Во всех случаях самым лучшим решением будет взять консультацию у независимого специалиста и уже с этими расчетами идти в магазин.

На этом наш обзор завершен, и можно перейти к итогам.

Вывод

Мы с вами рассмотрели, что такое гелиосистема для отопления, разобрались в том, какие они бывают, а также вкратце коснулись и тех важных моментов, которые нужно учитывать при установке.

Надеемся, что информация вам пригодится в деле, и вы сможете приобрести по-настоящему подходящую систему и проследить за тем, чтобы ее установили правильно. Если же сведений показалось недостаточно, то обратите свое внимание на дополнительное видео в конце данной статьи.

Как избежать стагнации в современных гелиосистемах

Е. Черняк

Электроэнергия и газ – традиционные источники энергии, обеспечивающие комфортную жизнь современного человека, – становятся все дороже. Люди все чаще обращают внимание на энергию, предоставляемую самой природой. Появляются новые технологии с использованием возобновляемых источников энергии, позволяющие существенно снизить затраты ископаемых энергоносителей. Одна из таких технологий – использование фототермальной энергии для систем отопления и ГВС. При всех своих плюсах гелиосистемы имеют очень серьезный минус: когда отбор тепла невелик, а солнце дает большое количество энергии, возникает ситуация, при которой теплоноситель может закипеть. Этот процесс называется стагнацией гелиосистемы. Предлагаем несколько решений, позволяющих не допустить стагнации

Причина закипания теплоносителя, или стагнация системы, – переизбыток тепла, выработанного солнечными коллекторами. Если теплоноситель не отдает полученное тепло и его температура не снижается, может возникнуть паровая пробка, которая закупоривает гидросистему и прекращает циркуляцию жидкости до того момента, пока пар не конденсируется. Такая гелиосистема работает неравномерно и создает неудобства потребителю – необходимо дополнительно нагревать воду для ГВС от традиционных источников тепла и ожидать, что гелиосистема восстановит свою работоспособность на следующий день после ночного охлаждения.

Читайте также:
Устройство сливной ямы: популярные схемы проектирования + разбор правил определения глубины

Теплоноситель непрерывно нагревается в коллекторе в солнечное время, и если тепло из ГВС не отбирается (например, когда никого нет дома), то закипание жидкости – естественный процесс, который нарушает работоспособность системы и даже может стать причиной аварии. Перегрев системы из-за недостаточного отбора тепла, прежде всего, обусловлен неправильным подбором солнечной установки в конкретных климатических условиях и ошибочным учетом реальных нужд потребителя в тепле.

Сегодня для гелиосистем используют различные варианты внешней защиты от закипания теплоносителя: теплоотражающие экраны, сдвижные роллеты, приводимые в действие вручную или с помощью электропривода, управляемого от сигналов датчика температуры. Встречается также способ сброса избыточного тепла путем перенаправления теплоносителя в дополнительные теплообменники на открытом воздухе – радиаторы или бассейны-охладители. Но рассеивать добытое тепло неэффективно, а бассейн имеется не у всех. Принудительное затенение коллекторов иногда может не сработать – к примеру, из-за попадания листвы на направляющие подвижной защитной системы.

Для предотвращения процесса закипания теплоносителя применяются разные способы предупреждения образования паровой пробки и перегрева ее компонентов. Чтобы повысить безопасность системы при эксплуатации, применяют регулирующие клапаны, расширительные мембранные баки и ряд других предохранительных устройств. Представляем схемы защиты гелиосистемы от перегрева теплоносителя для трех типов гелиосистем – гравитационной, принудительно-циркуляционной и незакипающей.

Термосифонные гелиосистемы

Это системы простейшего типа, где, благодаря естественной конвекции, передача тепла осуществляется без насоса и сопряженных с ним устройств. Жидкость в таких гелиосистемах циркулирует естественным образом из-за разности ее плотности в холодном и горячем состоянии, поэтому такие системы еще называют гравитационными.

Вода, нагреваемая от температуры θко обратной линии гелиоколлектора до температуры линии подачи θкл, циркулирует по контуру, образованному гелиоколлектором и баком-аккумулятором. Накопительная емкость оснащена линией подпитки от системы холодного водоснабжения для компенсации расхода теплой воды, которая включает в себя запорную арматуру и обратный клапан. Предохранительный клапан позволяет сбросить опасное давление в закрытой системе при перегреве воды.

Гелиосистема гравитационного типа (рис. 1) должна иметь линию слива воды при низких температурах, угрозе ночных заморозков и при морозе, что характерно в любом регионе Украины. Защита от стагнации здесь выполнена автоматическим клапаном, который выпускает образовавшийся пар в момент закипания воды. Это происходит, если поступающего от коллектора тепла слишком
много и бак-аккумулятор не способен его поглотить полностью.

Рис. 1. Термосифонная гелиосистема

где Emax – поступление солнечной энергии в своем максимуме для данных климатических условий, выраженное в кДж/м 2 ; А – эффективная площадь гелиоколлектора (или поля гелиоколлекторов), м 2 ; η – коэффициент поглощения коллектора; С – теплоемкость воды (равна 4,18 кДж/кг·К); θхол. – температура холодной воды,°С.

Применив коэффициент 1,5 к среднемесячному показателю самого солнечного месяца в определенной местности, приближенно определяют максимальное поступление солнечной энергии для этого региона.

При расчетах объема бака-аккумулятора нагрев воды допускается до 90°С, однако такая температура создает опасность получения ожогов потребителем. Для предотвращения такой ситуации вода в систему ГВС подается через термостатический смесительный клапан, который подмешивает холодную воду и может снизить температуру на выходе до комфортных значений 37–50°С.

Гелиосистемы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Эти системы считаются достаточно эффективными, но в них все же могут образовываться «паровые пробки» не только если выработка тепла превышает его потребление, но и в случаях сбоев по электропитанию.

Особенности систем с принудительной циркуляцией (рис. 2) продиктованы их всесезонной работой, поэтому в них применяют в качестве теплоносителя незамерзающую жидкость из воды и гликоля. Такой раствор несколько отличается от использующегося в системах отопления. Он обладает способностью выдерживать высокие температуры и достаточно дорогостоящий. Однако при частом возникновении стагнации даже такой специальный теплоноситель начинает расслаиваться, «легкие» органические молекулы в нем разрушаются, и появляется склонность к комкованию. Такие комки могут полностью засорить живое сечение гидросистемы, а откладываясь на стенках каналов коллектора, локально нарушают теплопередачу, вызывая еще больший перегрев незасоренных участков теплопоглощающей части. В результате такой «перегретый» всего несколько раз теплоноситель нужно менять, поскольку очистка системы от выпавших из неговысокомолекулярных соединений – достаточно непростая процедура.

Рис. 2. Гелиосистема с принудительной циркуляцией

В принудительной системе при внезапной остановке циркуляционного насоса в момент активного теплопоглощения гелиоколлекторами тоже может произойти закипание теплоносителя, часть которого при этом безвозвратно сбрасывается через предохранительный клапан. Каждый такой сброс дорогого гликолевого раствора из замкнутой системы требует его восполнения, что влечет за собой дополнительные затраты. Это еще одно отличие принудительной циркуляционной системы от термосифонной гравитационной, в которой сброс воды – рядовое событие. Во избежание сбросов теплоносителя перед клапаном сброса воздуха устанавливается запорный вентиль, который открывают только для заполнения системы при обслуживании.

Предотвращение стагнации в циркуляционных системах начинается с тщательных расчетов при проектировании. Прежде всего нужно выяснить объем горячей воды, реально потребляемой в течение суток. Именно эта величина станет основной при выборе бака-аккумулятора. При расчетах объема бака-аккумулятора в гелиосистемах с принудительной циркуляцией допускается нагрев воды в нем до 90°С. Его минимальный объем можно определить исходя из суточного потребления горячей воды, увеличенной в 1,5–2 раза. Это требуется для того, чтобы температура в бойлере ГВС не опускалась ниже +45°С (обычно при этой температуре включается дополнительный котел) и не нужно было бы подключать другие источники тепла, например газовую колонку. Специалисты рекомендуют для баков-аккумуляторов тепла со спиральным трубчатым теплообменником солнечного контура считать приемлемым объем от 50 до 70 л на один квадратный метр теплопоглощающей площади солнечного коллектора.

Следующий шаг по предотвращению стагнации в системах с принудительной циркуляцией опирается на использование расширительных мембранных баков, с помощью которых компенсируется температурное расширение теплоносителя. От правильного выбора мембранного расширительного бака во многом зависит надежность и безопасность работы всей системы. Он должен быть способен компенсировать тепловое расширение жидкости при работе гелиосистемы в очень широких температурных пределах.

Потребитель может самостоятельно рассчитать примерные параметры требуемого расширительного бака, используя таблицы производителя оборудования или методику, которую можно найти в рекомендациях по проектированию гелиосистем.

Приведем формулу, по которой можно рассчитать минимальный объем мембранного расширительного бака:

где VЗ – объем заполнения гелиоконтура, л; VК – емкость гелиоколлектора, л; n – коэффициент расширения (для воды при нагреве от 20 до 100°С n = 0,042); nК – число гелиоколлекторов; p – давление заполнения системы, бар; pmax – давление в системе при стагнации, бар.

Величину p обычно считают равной
p = 0,1·hстат. + 0,7,
где hсртат. – высота в метрах между серединой расширительного бака и наивысшей точкой гелиосистемы.

Давление в состоянии стагнации, обозначаемое как pmax, бар, выбирается из условия
pmax ≤ pПК – 0,2 для pПК ≤ 3 бар;
pmax ≤ 0,9 · pПК для pПК > 3 бар,
где pПК – давление срабатывания предохранительного клапана.

Читайте также:
Фантастическая вилла в стиле минимализм

Для устранения причин стагнации также используют контроллеры, которые ненадолго включают циркуляционный насос системы ГВС или отопления при достижении температуры теплоносителя в коллекторе, близкой к закипанию, чем активизируют теплообмен в контуре отбора бака-аккумулятора и повторяют этот процесс до нормализации режима.

Незакипающие гелиосистемы

Гелиосистемы, в которых закипание предотвращается конструктивно, выполнены по «самосливной» схеме. Одна из них – технология Drainback, предложенная инженерами известной немецкой компании Vaillant для систем ГВС (рис. 3). В этой схеме циркуляционный насос, прокачивающий жидкость через солнечную панель, отключается при критическом повышении температуры и угрозевозникновения стагнации, весь теплоноситель сливается в специальную емкость. Пустой коллектор уже не закипит.

Рис. 3. Гелиосистема с незакипающим теплоносителем

Специалисты Vaillant в качестве примера еще одной незакипающей системы, приводят auroSTEP. Суть этой технологии состоит в неполном заполнении установки теплоносителем. Циркуляционный насос при пуске сжимает собравшийся сверху в коллекторах воздух и вытесняет его оттуда в специальную полость. В момент возникновения опасности стагнации (или при сбое электропитания) циркуляционный насос останавливается, и сжатый им воздух вновь заполняет коллекторы, вытесняя из них теплоноситель, чем предотвращает его перегрев.

Особенность функционирования по технологии auroSTEP – это способность работы гелиосистемы в широком диапазоне солнечной активности. Пуск системы может осуществляться, даже когда каналы гелиоколлектора горячие. И хотя в момент заполнения раскаленного коллектора происходит активное испарение теплоносителя и его пары прибавляются к объему сжимаемого воздуха, гидросистема заполняется рабочей жидкостью достаточно быстро. Образовавшийся пар вытесняется в змеевик бойлера, где и конденсируется, обеспечивая безопасную эксплуатацию гелиосистемы при угрозе перегрева.

Системы, работающие по технологии auroSTEP, обычно комплектуются водонагревателями емкостью 150–350 л, рассчитанными на работу – по желанию потребителя – с одним–тремя солнечными коллекторами, и оснащены встроенным регулятором для управления солнечной установкой (рис. 4). Базовая комплектация предусмотрена на максимальный перепад высоты между бойлером и солнечными коллекторами до 8,5 метров. Используя дополнительный насос, можно увеличить этот перепад до 12 метров.

Рис. 4. Варианты комплектации системы по технологии auroSTEP

В качестве вспомогательного источника тепла специалистами компании-разработчика предлагается использовать конденсационный котел или тепловой насос, а при возникновении потребности в больших объемах тепла (поддержка теплом системы отопления, подогрев бассейна, технологические нужды и прочее) можно установить более производительную гелиосистему auroFLOW, которая тоже работает по принципу технологии Drain-back.

Согласование системы

Помимо конструктивных мер, главный способ предотвращения стагнации – обеспечить эффективный теплоотбор от гелиоконтура даже на пике его нагрева. Очень важно правильно оценить действительные потребности в тепле и графики суточного теплопотребления, покрываемые солнечной энергией, и согласовать компоненты гелиоустановки со всей остальной тепловой системой здания. Нужно тщательнее учитывать общее поступление солнечной энергии в данной местности: среднегодовое значение поступаемого теплового солнечного излучения в зависимости от региона Украины колеблется в диапазоне от 900 до 1300 кВт·ч/(м 2 ·год). В среднем по Украине за год на 1 м 2 площади падает приблизительно 1000 кВт·ч энергии Солнца, что примерно соответствует теплотворной способности 100 л дизельного топлива или 100 м 3 природного газа.

Даже в летнее время есть существенная разница между дневными максимальными, средними действующими и минимальными температурами нагрева воды в коллекторах. В зависимости от сезона и времени суток поток солнечного излучения, поступающего на земную поверхность, в среднем составляет от 100 до 250 Вт/м 2 , достигая пиковых значений при ясном небе в полдень до 1000 Вт/м 2 . А ночью – наоборот, происходит охлаждение. Такой разброс параметров (на порядок или даже более) вынуждает при проектировании более внимательно оценить необходимую общую установленную мощность гелиосистемы и эффективное аккумулирование тепла от нее. Это позволит устранить причину перегрева теплоносителя в гелиоконтуре и одновременно наиболее полно собрать поток тепловой солнечной энергии, преобразовать его и накопить в нужном виде при наименьших затратах на всю установку.

Гелиоколлекторы, согласованные с остальной системой теплоотбора, позволяют полностью обеспечить потребность в горячей воде на протяжении 7–8 месяцев в году (в домах средней площади), а в остальное время подогревают воду до 30–45°С. Это существенно снижает расход газа или электроэнергии и может покрыть примерно до 35% всей ежегодной энергопотребности для ГВС и отопления.

Чтобы избежать стагнации гелиосистемы и термических перегрузок в ее контуре, не следуетустанавливать избыточное количество гелиопанелей «про запас». Здесь действует принцип «лучше меньше да лучше». При росте фактического теплопотребления гелиополе можно нарастить потом. Лучше вложить сэкономленные средства в систему аккумулирования низкопотенциального тепла для всего дома, тепловой емкости которой будет хватать на то, чтобы поглотить энергию, неравномерно вырабатываемую гелиосистемой в течение нескольких суток. Помимо того, что это радикально решает вопрос со стагнацией, это же позволит обеспечить комфортное состояние для потребителей, когда тепло и горячая вода есть всегда.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm. Підписуйтесь!

Гелиосистема. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Гелиосистема… В наше время этим словом уже похоже никого не удивить. Но не многие до конца понимают что же это такое. Некоторые «специалисты» задают вопрос: «А где же гелий?», другие утверждают, что при проектировании системы мы забыли включить в смету гель, но на самом деле ГЕЛИОСИСТЕМА – это всего лишь установленный комплект оборудования, способный превращать солнечное излучение в полезную для нас энергию.

Со времен появления на рынке Украины преобразователей солнечной энергии за ними крепко закрепились соответствующие названия:

  • Фотоэлектрическая система – установка предназначенная для выработки электрической энергии.
  • Гелиосистема – комплект оборудования, предназначенный для выработки тепловой энергии.

Хотя в корне оба типа систем являются гелиосистемами.

Что такое гелиосистема?

Итак, гелиосистемой в классическом понимании этого слова является комплект оборудования, предназначенный для преобразования солнечной энергии в тепловую.

Как известно солнце дарит нам огромное количество энергии. Задача человечества – правильно собрать эту энергию. Если быть точным, то среднее количество энергии, излучаемое солнцем на земную поверхность на широте Киева в летний период времени ровняется 6кВт∙час/м2 в сутки.

Первый закон термодинамики гласит, что энергия ниоткуда не берется и никуда не девается бесследно, а всего лишь переходит с одного состояния во другой.

Цена и окупаемость

С финансовой точки зрения солнечные гелиоколлектора необходимо считать инвестициями. Срок окупаемости может быть разным – от нескольких месяцев до нескольких лет. Зависит он от того, когда и сколько раз будет использоваться система.Срок службы солнечных гелиоколлекторов может быть более 30 лет. Но они в любом случае окупятся, учитывая, что они практически не требуют обслуживания.

Работоспособность всей системы полностью зависит от качества каждого элемента и правильности монтажа. Солнечные гелиоколлектора не смогут работать в полную силу, если будет неправильно подобрано остальное оборудование. Установку и проектирование лучше доверить профессионалам.

Читайте также:
Сушилка для белья потолочная, как повесить и правильно сделать монтаж, дельное фото и видео

Назначение гелиосистемы

Прямой задачей гелиосистем является максимально эффективное преобразование энергии солнечного излучения в тепловую.

На сегодня максимальный КПД гелиосистем достигает 95%, что является высочайшим результатом по сравнению с другими технологиями.

Гелиосистемы используются в быту для:

  • нагрева воды (горячего волоснабжения (ГВС)),
  • поддержки системы отопления,
  • подогрева воды в бассейне.


Существует интересная технология, когда с помощью геотермальных тепловых насосов энергия загоняется в землю, а потом зимой оттуда изымается.
Если использовать гелиосистему для горячего водоснабжения, отопления и подогрева бассейна, срок окупаемости становится более короткий, потому что потребляется абсолютно вся энергия. Если применять только для нагрева воды, то нужен очень точный расчет, чтобы не было избытка энергии. Если использовать для отопления и для ГВС, то это на самом деле это не очень эффективно, так как летом будет много избыточной энергии и возникнет проблема её распределения.

Использование гелиосистем для предприятий

Для нагрева воды в больших бассейнах (от 200 м³) гелиосистемы зарекомендовали себя очень хорошо. К примеру, для нагрева воды в бассейне объемом 980 м³ используется 37 коллекторов (1080 трубок).

Также эффективно применять гелиоколлекторы для горячего водоснабжения отелей, ресторанов, где есть постоянный разбор горячей воды и большая тепловая нагрузка. Это хорошо, так как солнечный коллектр всегда рассчитывается на 80% тепловой нагрузки.

То есть, если хотим применить гелиосистему для дома, где проживает семья из двух человек, то очень сложно рассчитать какая будет тепловая нагрузка: сегодня человек будет применять душ 2 раза, а завтра только раз. Это будет проблемой, так как целая четверть энергии не будет использована.

Поэтому применение гелиосистем для масштабных предприятий более сбалансированно, потому что разбор воды стабильный.

Виды солнечных коллекторов

Наиболее распространёнными считаются плоские и вакуумные гелиоколлекторы.

Вакуумные

Главным элементом вакуумного устройства является тепловая труба. Внешне представляет собой ряд, состоящий из стеклянных трубок, заключённых в алюминиевом каркасе. Каждая трубка состоит из двух трубок разных диаметров, а между ними находится вакуум. Благодаря нему теплоноситель внутри неё намного лучше защищён от воздействия температуры окружающей среды.


Устройство вакуумного гелиоколлектора

Медная труба с меньшим диаметром содержит внутри себя специальную нетоксичную жидкость. При нагревании она испаряется. Пар поднимается к самому верху трубки – к наконечнику. Там он отдаёт тепло теплоносителю, находящемуся в теплопроводе.

Обратите внимание! Нетоксичная жидкость испаряется даже при температуре на улице -30°С, благодаря вакууму между трубками.

Конденсируясь на стенках трубы, жидкость обратно стекает вниз. Далее процесс снова повторяется. Все трубы расположены параллельно. Угол наклона зависит от места монтажа системы и географической широты объекта. Панель должна быть направлена на юг.


Устройство водонагревательной системы с использованием вакуумного гелиоколлектора

Солнечный гелиоколлектор отлично работает даже в пасмурную погоду, так как вакуумные трубки хорошо поглощают инфракрасное излучение, проходящее сквозь тучи. В отличие от плоских устройств на вакуумные оказывает меньшее влияние низкая температура на улице и ветер, благодаря изоляционным свойствам вакуума. Системы с солнечными гелиоколлекторами этого типа могут функционировать до -35°C.

Чтобы внутри трубок как можно дольше сохранялся вакуум, один их конец покрыт толстым слоем бария. Он поглощает различные газы, которые появляются во время эксплуатации и хранения устройства. Также барий является своеобразным индикатором. Если он изменил цвет с серебристого на белый, значит, вакуума в трубке уже нет и её следует заменить на новую.

Чтобы провести замену, не нужно останавливать всю систему. Также, если одна из трубок вышла из строя, то коллекторы всё равно продолжат работать как прежде. В случае необходимости в систему можно добавить трубки или снять лишние.

Преимущества вакуумных гелиоколлекторов:

  • удобный монтаж;
  • простое обслуживание;
  • низкие теплопотери;
  • длительный период работы.

К недостаткам относят невозможность самостоятельной очистки от снежных наносов, а также минимальный угол наклона должен быть не менее 20°.

Плоские

Внешне плоские солнечные гелиоколлектора представляют собой прямоугольную панель. Корпус выполнен из алюминия. Для подачи и вывода теплоносителя имеются 2 патрубка. Боковые стороны и одна стена утеплены теплоизолятором толщиной 3-4 см. Это позволяет значительно сократить теплопотери устройства.

Главная часть всего гелиоколлектора – это абсорбер, соединенный с теплопроводом. Именно он поглощает инфракрасное излучение. Сверху он закрыт закалённым стеклом с низким уровнем металла. Чаще всего поглощающий элемент делается из меди, так как она имеет высокую теплопроводность.


Устройство плоского солнечного гелиоколлектора

Принцип действия коллектора следующий: солнечные лучи проникают сквозь стекло и попадают на абсорбер. Он нагревается и передаёт тепло теплоносителю. В отличие от вакуумных систем, плоские коллектора могут самостоятельно очиститься от снега. Их монтаж можно провести под любым углом. Но по сравнению с вакуумными устройствами, у них больше теплопотери, и устанавливать их нужно только в полностью собранном виде. Еще один недостаток – в случае повреждения придётся менять всю панель. Но по сравнению с вакуумными, они более надёжные и простые.

Состав гелиосистемы

В стандартный комплект гелиосистемы входят следующие элементы:

  • генератор теплоты (гелиоколлектор любого типа),
  • устройство, переносящее теплоноситель (насос или давление внешней системы водоснабжения),
  • нагреваемый объект (вода системы ГВС, система отопления, бассейн).

Преимущества и недостатки использования гелиосистемы

Недостатки:

  • Недостатком же является сезонность. Отопление солнцем зимой, точнее ее эффективность снижается из-за небольшой инсоляции.
  • Высокая стоимость капиталовложений – это первоначальный минус, который быстро переростает в плюс. Потому что гелиосистема окупается очень быстро – на протяжении 7-8 лет.
  • На гелиосистему негативно влияют перепады напряжения. Бывает, что отключают электричество, то гелиосистема закипает. Со временем, если произойдет несколько десятков подобных кипений система может выйти из строя. В таком случае нужно будет проводить сервисное обслуживание, в последствии которого будет перезаправлятьтя (меняться жидкость), для того, чтобы система снова могла работать в нормальном режиме.

Замена трубки солнечного коллектора. Конструкция солнечного коллектора и принцип работы

Преимущества:

  • Неоспоримым преимуществом такой системы является возможность экономии существенной части энергии необходимой для нагрева необходимого тела.
  • При правильном расчете система должна компенсировать до 80% затрат энергии в летний период времени.
  • Длительный срок эксплуатации – 30 лет и больше.
  • Короткий срок окупаемости – 7-8 и меньше лет.
  • В состав гелиосистемы входят элементы изготовлены со стекла и алюминия, а занчит для изготовления комплектующих не используются материалы, которые подвергаются быстрому износу.

Как сделать своими руками

Перед тем как приступить к сборке солнечного коллектора, следует сделать расчёты, чтобы устройство получилось качественным.


Схема сборки

  1. Сначала собирается короб. Для этого используются доски толщиной 3 см и шириной 12 см. Дно делается из фанеры или текстолита. Для прочности устанавливаются ребра жёсткости. Чтобы древесина не гнила, её обрабатывают антисептиком.
  2. На дно укладывается слой теплоизоляции (минваты). После чего её закрывают оцинкованным металлом.
  3. Для создания теплообменника понадобятся 2 трубы с диаметром 1″ и длиной 70 см, 15 труб с диаметром 0,5″, длиной 160 см.
  4. В трубах большего диаметра с шагом до 4,5 см проделываются отверстия для труб меньшего размера.
  5. После чего всю конструкцию сваривают. При этом патрубки для входа и выхода теплоносителя должны находиться диагонально. Для входа внизу, для выхода сверху.
  6. Готовый радиатор монтируют внутрь ранее сделанного короба. Крепится ко дну короба с помощью хомутов или полосок металла. Для максимальной передачи тепла, нужно закрепить его как можно плотнее.
  7. Стыки тщательно заделываются герметиком. Дно короба и трубы окрашивается в чёрный цвет жаростойкой краской, тогда они будут поглощать больше тепла. Внешние детали окрашиваются белым, чтобы было меньше теплопотерь.
  8. После того как краска высохла, короб закрывается стеклом (4 мм), но так, чтобы расстояние между ним и радиатором было не менее 1,2 см. Можно использовать стеклопакет, это повысит эффективность устройства.
Читайте также:
Создание навеса из профнастила: преимущества материала и технология установки

Эффективность использования солнечных систем на територии Украины

Вся территория Украины без исключения подходит для применения гелиосистем. То есть, даже северные регионы (например, Черниговская или Сумская области) прекласно подходят для использования на их территории солнечных коллекторов. Там достаточно солнечной инсоляции. К примеру, максимальный показатель инсоляции в Черниговской области — 950 кВт∙час/м², а Херсонской и Одесской областях может достигать 1400 кВт∙час/м². С этого следует, что наиболее эффективно применять гелиосистемы в южных регионах страны.

Опыт использования солнечной энергии в московском регионе: за, против и кому это нужно

Привет, Хабр! Меня зовут Ярослав Медокс, в Сбертехе я занимаюсь технологиями корпоративно-инвестиционного бизнеса. В этой заметке пойдет речь о вполне обычном подмосковном загородном доме, ставшем по прихоти его хозяина полигоном для проверки солнечной энергетики.

В 2008 году мне посчастливилось приобрести дом в СНТ в ближнем Подмосковье. В процессе обживания оказалось, что электричество регулярно отключают на разные, в основном небольшие, промежутки времени. Это доставляло заметные неудобства, так как в доме все электрическое, газа нет. А когда всё электрическое, например, отопление или приготовление пищи, то для полноценной жизни нужна довольно большая пиковая мощность. Ну, скажем, не менее 6 кВт. В качестве резервного источника питания сразу приходит в голову генератор. Однако, генератор такой мощности – сооружение громоздкое, громкое и неприятно пахнущее, поэтому рассматривался как альтернативный источник лишь на случай длительных отключений электричества. А пока обеспечить комфортное пребывания в загородном доме было решено с помощью инвертора и аккумуляторов. Т.е. сделать этакий UPS, но на весь дом. На первый взгляд, задача довольно простая.

Однако, чем дальше в лес, тем больше дров, как говорится. Поскольку бесперебойное питание на такую пиковую мощность – удовольствие недешёвое, пришлось внимательно изучить тему, чтобы не ошибиться. Например, выбрать тип аккумуляторов, определить минимальную емкость, выбрать тип инвертора. И если с аккумуляторами все более-менее понятно, то инверторов существует множество, включая российские. Здесь сделаю небольшое отступление. Помимо регулярных отключений электричества, каждый дом в посёлке был очень ограничен в максимальной мощности, которую можно получить от сети. И тогда возникла идея: на время пиковых нагрузок переключаться на инвертор и не зависеть от нестабильной сети 220В.

Так, помимо мощности, синусоидальной формы выходного напряжения, автоматического перезапуска, появилось требование автоматического переключения на инвертор при превышении порогового значения потребляемой мощности. Круг устройств резко сузился. Оказалось, что на нашем рынке есть едва ли не единственная модель (2010 год), которая не просто переключается на генерацию, а умеет поддерживать сеть, т.е. складывать получаемую от сети мощность с инвертируемой. Это модель Xantrex XW. Это не инвертор, а произведение искусства: у него два входа 220В – сеть и генератор с автоматическим вводом генератора, у него масса настроек для аккумуляторов, различных пороговых значений. Есть функция load shave, продажа энергии обратно в сеть и множество других полезных особенностей. Но, главное, этот инвертор изначально рассматривается как центр системы энергоснабжения дома, и этот центр может брать энергию не только от сети и генератора, но и от альтернативных источников — от солнца, ветра, миниГЭС и т.д.

Для этого в систему добавляются соответствующие преобразователи энергии и контроллеры, объединяющиеся в проприетарную сеть Xanbus и работающие совместно.

В общем, как полагается системно мыслящему IT-специалисту, выбор сделан в пользу самого «навороченного» инвертора Xantrex XW6048 и четырех последовательно соединенных 200 А*ч AGM-аккумуляторов. Это и решение задачи в моменте и задел на будущее, а для этого денег не жалко. И именно в этот момент появление солнечных панелей на крыше стало лишь вопросом времени, а не вопросом «надо или не надо?». Этому способствовала также удачная конфигурация крыши: наклон около 45 градусов и ориентация на юг. Впрочем, бензиновый генератор появился все-таки раньше :) Надо заметить, что за несколько лет генератор запускался всего пару раз, большинство отключений электроэнергии парировались инвертором с аккумуляторами. А для максимального комфорта был сделан контроллер автоматического запуска генератора на базе Arduino и простая релейная автоматика отключения нерезервируемых нагрузок (например, беседки на участке или полотенцесушителя). Все это было установлено в 2010г.

Но, как уже сказано, появление солнечных панелей было предопределено. И в 2014 году появились 6 320-ти ваттных монокристаллических панелей ФСМ-320М.
Их легко найти в Интернете. Суммарная установленная мощность таким образом – 1920 Вт. Как вы помните, гибридный инвертор умеет складывать энергию от сети и от аккумуляторов, поэтому максимальная потребляемая мощность не обязана совпадать с максимальной мощностью панелей. Кроме панелей с проводами, соединителями, предохранителями, понадобился, конечно, и MPPT -контроллер*, из той же линейки оборудования, но уже под крылом Schneider Electric. Он, в свою очередь связан по Xanbus с инвертором и обеспечивает совместную работу устройств, автоматически уменьшая потребление от сети при наличии Солнца.


Рисунок 1 Сравнение энергии полученной от Солнца и от сети 220В. Период февраль-декабрь 2016г.

Вот некоторые цифры. Заметная выработка энергии начинается в феврале и длится до октября. На столбчатой диаграмме — статистика за 2016 год (кроме января). Оранжевым цветом показано, сколько получено энергии (Вт.ч) от Солнца, а голубым — сколько от сети. Очевидно, что перейти на Солнце невозможно даже летом. Однако если в доме есть газ, то наиболее энергоемкие процессы: отопление, ГВС и приготовление пищи можно исключить из общего баланса. Тогда летом можно прожить полностью на солнечном электричестве.

Еще некоторые цифры. В пиках получаемая от Солнца мощность может доходить до 2200 Вт, это бывает, как правило, в прохладную, но солнечную погоду, например, в апреле или на рубеже лета и осени. За день удается собрать до 12 кВт.ч электроэнергии максимум, при этом пиковая мощность редко превышает 1600 Вт. Следует также заметить, что, если аккумуляторы заряжены, а нагрузка в доме небольшая, потенциал Солнца будет недоиспользован. За границей разрешают продавать излишек энергии в сеть, тем самым используя солнечные панели на 100%. Остается надеяться, что аналогичная практика будет легализована и у нас, тогда это даст хороший толчок развитию солнечной энергетики.

Читайте также:
Чем отличается холодное копчение от горячего

Так или иначе, но с появлением солнечных панелей периодические короткие отключения сетевого электричества стали больше не страшны. Вообще при наличии подобной системы с альтернативным источником и аккумуляторами, достаточно иметь дополнительно маломощный резервный генератор, например на 1.5 кВт, который обеспечивает подзарядку батарей и минимальное потребление в доме. А пики могут покрываться инвертором от аккумуляторов.

Однако, солнечное электричество – это не единственный способ получения энергии от Солнца. Есть и более эффективный, а именно – сбор солнечного тепла с помощью специальных коллекторов. Они очень распространены в южно-европейских странах. Особенно привлекательным этот способ становится, если нет газа для отопления и приготовления горячей воды. С помощью коллекторов тепло можно получать напрямую, без дополнительных преобразований. Основные типы коллекторов – вакуумные и плоские. Вакуумные сохраняют работоспособность зимой, плоские — дешевле и лучше работают летом. Остается решить какие выбрать и вообще решиться на установку. Почитав отзывы о работе разных солнечных коллекторов и систем на их основе, решился-таки установить подобную систему. Поскольку солнечная энергия для меня не является вопросом зимнего выживания, выбрал плоские коллекторы российского производства ЯSolar. Два коллектора расположились на крыше рядом с солнечными панелями в 2015 году. По данным производителя мощность таких коллекторов около 1.5 кВт, т.е. установленная мощность получилась около 3 кВт. Вышло даже мощнее установленных электрических солнечных панелей.

Установка солнечного коллектора более сложная задача по сравнению с солнечной панелью, так как вариантов его включения в систему теплоснабжения дома гораздо больше. Например, его можно использовать только для ГВС, или как дополнительный источник тепла в системе отопления. Возможны различные промежуточные варианты. И при этом необходимо исключить замерзание системы зимой, а также перегрев системы при слишком знойном Солнце летом. И еще нужна защита от ожогов горячей водой. Ну, и, конечно, необходимо проложить теплоизолированные трубы, установить насосную станцию и расширительный бак, подключиться к теплообменнику, установить управляющую электронику. Всю эту работу я поручил специализированной фирме. А основную схему работы определил в ходе консультаций с профессионалами. Цель (помимо инженерного фана) простая: обеспечить экономию электроэнергии на подготовку ГВС и отопление. Напомню, газ к дому не подведен.


Рисунок 2 Согласованная схема солнечной энергоустановки.

Центральным элементом всей системы является 300-литровый бойлер для приготовления горячей воды с двумя змеевиками-теплообменниками. К нижнему теплообменнику подключены последовательно соединенные солнечные коллекторы. И это единственная «точка входа» солнечного тепла в систему отопления и ГВС дома. Солнце прогревает воду в бойлере, горячая вода поднимается вверх и отдает тепло второму, верхнему змеевику-теплообменнику, который включен последовательно в одноконтурную систему отопления дома. Таким образом, в системе отопления получилось два полностью изолированных контура – солнечный и основной, с электрическим котлом. В них залиты антифризы, причем в солнечный – специальный с широким диапазоном рабочих температур. А обмен теплом идет через воду системы ГВС. В результате, в солнечный день мы получаем и горячую воду и тепло для отопления. А отопление требуется даже летом, например, для санузла. Попутно, за счет отбора тепла в систему отопления, решается задача защиты бойлера от перегрева. Хотя, на всякий случай предусмотрено принудительное включение рециркуляции горячей воды для сброса избыточного тепла. Забегая вперед скажу, что за время наблюдения за системой температура горячей воды не поднималась выше 60 градусов Цельсия. Получившаяся система обладает следующими свойствами:

  • Интегрированы в единую систему независимые источники тепла: солнечный коллектор, электрический котел, ТЭН бойлера.
  • В солнечный день сокращается потребление электричества для подогрева воды и отопления.-
  • Обеспечено накопление тепла в бойлере для сглаживания работы системы отопления и для обеспечения теплом дома на время краткосрочного отключения электроэнергии. Причем это свойство актуально и зимой (когда нет Солнца), так как вода подогревается обратной магистралью системы отопления через верхний теплообменник бойлера. При выключении котла вода отдает тепло в систему отопления.
  • Сокращено время прогрева дома в межсезонье. Более того, повышается средняя температура в доме в период отсутствия обитателей и выключенного отопления.
  • Общая доля Солнца в энергобалансе дома выросла с 6-7% примерно до 15-20%.

Как видите, система вполне эффективна, поставленные цели достигнуты. Однако, пока все утверждения — качественные. Или базируются на измерениях, но сами измерения недоступны для сбора, анализа и использования в алгоритмах управления. Например, температуры теплоносителя в разных точках солнечного контура доступны для чтения на контроллере, управляющем циркуляционным насосом. Но, только там и доступны. Или текущая мощность и «урожай за день» солнечного электричества также доступны только внутри сети Xanbus (см. выше), и не используются для комплексного управления, увязанного с параметрами системы отопления. Эти обстоятельства подталкивают к поискам путей дальнейшего развития инженерных систем дома. Чтобы сделать жизнь в нем комфортнее, бережливее по отношению к природе. И, заодно, узнать что-то новое.

Ну а с чего начать, с постановки каких целей, уже ясно. Для начала надо научиться измерять температуры в различных точках системы отопления/ГВС, включая солнечный контур. И уже до поиска конечного решения есть понимание, что одним измерением дело не ограничится. Но, об этом в следующей статье. Пока покажу

Солнечные коллекторы для частного дома. Перспективная технология для организации горячего водоснабжения и отопления

Постоянный рост цен на отопление и горячее водоснабжение заставляет многих из нас задуматься о способах экономии. Но можно ли не просто сократить расходы на электроэнергию, а свести их к нулю? Можно, если использовать энергию солнца. Солнечные коллекторы – это источник бесплатной и экологически чистой энергии.

Такие коллекторы, или, как их еще называют, гелиосистемы, предназначены для аккумулирования солнечной энергии для нагрева воды. Использование данной установки дает возможность дополнительного отопления в весенний и летний период. Иными словами, обладатели солнечных коллекторов получают горячую воду и тепло совершенно бесплатно.

Устройство и принцип работы

Простейший солнечный коллектор – это металлические пластины черного цвета, заключенные в корпус из стекла или пластика, которые обычно монтируются на крыше дома. В сущности, солнечный коллектор представляет собой миниатюрную теплицу, которая накапливает солнечную энергию. Эта энергия согревает воду, циркулирующую по трубам, скрытым под пластиной. Чем больше энергии передается теплоносителю, тем выше его эффективность. Но, хотя принцип работы для всех коллекторов один и тот же, их конструкция несколько различается в зависимости от типа коллектора и сферы его применения.

Читайте также:
Что такое термостат и какой у него принцип работы

Неиспользованная остывшая вода из резервуара постепенно опускается вниз, освобождая место нагретой воде из коллектора. Холодная вода попадает в теплообменник, где нагревается и вновь поступает в резервуар. На практике это означает, что вода в накопительной емкости всегда остается горячей – в ясные солнечные дни ее температура может доходить до 70 o С.

Типы и характеристики бытовых коллекторов для нагрева воды и отопления

Описанная схема работы коллектора очень упрощена, на деле же гелиосистемы несколько сложнее. Существует несколько типов солнечных коллекторов со своими конструктивными особенностями.

Плоские высокоселективные

Плоский коллектор – один из самых распространенных типов. Их преимущество состоит в невысокой цене, однако в сравнении с другими моделями они теряют больше тепла. Плоские солнечные коллекторы состоят из плоскостного поглотителя, прозрачного стеклянного покрытия, теплоизоляции с оборотной стороны и рамы, которая в основном делается из алюминия или стали.

Плоскостной поглотитель – это выкрашенный в темной цвет металлический лист, соединенный с теплопроводящими трубами. Слой поглотителя аккумулирует солнечные лучи и трансформирует солнечную энергию в тепловую, которая затем передается жидкости-теплоносителю (смеси воды и гликоля). Эта жидкость «направляет» тепло в солнечный аккумулятор. Стеклянное покрытие коллектора защищает поглотитель от воздействия окружающей среды и снижает потери тепла, создавая парниковый эффект. Эту же функцию выполняет и теплоизоляция из минерального волокна.

Вакуумные трубчатые

Солнечные коллекторы этого типа состоят из стеклянных трубок, внутри каждой из которых располагается устройство, поглощающее солнечный свет. Вакуум – идеальный теплоизолятор, и потому теплопотери таких коллекторов значительно меньше. Существует два вида вакуумных коллекторов, различающихся по способу нагрева – с косвенной теплопередачей и прямоточные. Первый вид устройств предназначен для всесезонного использования, а второй – для теплого времени года, с апреля до сентября.

Концентрационные

Весной, летом и осенью дневной угловой ход солнечных лучей больше 120 градусов – угла, в котором эффективно работают неподвижные солнечные коллекторы. Повышение эксплуатационных температур до 120-250 o C возможно путем введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Они концентрируют солнечные лучи, и в результате их на панель попадает больше. Для получения более высоких температур требуются устройства слежения за солнцем. Это достаточно дорогостоящее решение и применяется оно в основном в промышленных целях.

Воздушные

Солнечные воздушные коллекторы используются для нагрева воздуха. Это простые плоские коллекторы, применимые для отопления помещений и сушки сельскохозяйственной продукции. Воздух проходит через поглотитель благодаря естественной конвекции или под воздействием вентилятора. Недостаток последнего варианта в том, что часть энергии тратится на работу вентиляторов.

Расчет мощности солнечного коллектора

Солнечные коллекторы для дома могут обладать весьма высокой производительностью. Чтобы точно рассчитать мощность коллектора, нужно знать его площадь поглощения, величину инсоляции для вашего региона и КПД коллектора.

Допустим, используется коллектор площадью примерно 1 кв. м, состоящий из 7 трубок, каждая из которых имеет площадь поглощения 0,15 кв. м. Получаемая мощность в расчете на один день вычисляется следующим образом: 0,15 (площадь поглощения 1 трубки) × 1173,7 (величина инсоляции в Московской области) × 0,67 (КПД солнечного коллектора) =117,95 кВт•час/кв. м. В среднем за сутки одна вакуумная трубка теплового коллектора вырабатывает 0,325 кВт•час. В наиболее солнечные летние месяцы она будет производить 0,545 кВт•час.

Использование солнечных коллекторов в России и мире

Солнечные коллекторы широко распространены во всем мире, хотя для нашей страны они все еще остаются новинкой. Настоящий бум солнечных коллекторов пришелся на 1970-е, во времена нефтяного кризиса. Тогда их начали применять во многих странах, от США до Японии. В Израиле в наши дни более 85% населения используют солнечные коллекторы. Сейчас общая мощность солнечных коллекторов мира превышает 200 гигаватт тепловой энергии и продолжает неуклонно расти. Использование данной технологии в Германии, например, оценивается в 140 кв. м/1000 чел., в Австрии – 450 кв. м/1000 чел., на Кипре – около 800 кв. м/1000 чел. В России этот показатель пока очень мал – лишь 0,2 кв. м/1000 чел.

Многие могут усомниться – разумно ли использование таких устройств в России, где климат далеко не такой теплый и солнечных дней значительно меньше, чем в южных широтах? Расчеты, проведенные в РАН, доказывают, что даже наша суровая погода – не препятствие для эффективной эксплуатации коллекторов. В средней полосе России мощность солнечного потока составляет от 100 до 250 Вт на 1 кв. м площади. Максимальное значение равняется 1000 Вт (при ясном небе в полдень). Следовательно, при установке солнечного коллектора площадью 2 кв. м вода в баке емкостью 100 л будет ежедневно прогреваться до температуры от 37 o С и более (этот показатель может доходить до 55 o С). А в теплые месяцы коллектор будет еще эффективнее.

Солнечные коллекторы применяются для отопления, нагрева воды, подогрева бассейнов, обеспечения энергией теплиц. Они легко интегрируются в любую сеть водо- и теплоснабжения и просто монтируются. С помощью солнечных коллекторов можно сократить расходы на оплату энергоносителей, а в летние месяцы получать и вовсе бесплатную горячую воду. К известным и надежным производителям солнечных коллекторов относятся такие компании, как FUTUS-NUKLEON (Австрия-Чехия), TiSUN (Австрия), Ferroli (Италия), но особым доверием специалистов пользуются коллекторы от немецких компаний – Wolf и Vaillant. Эти бренды не просто предлагают надежную продукцию – они постоянно совершенствуют свои системы и внедряют новые технологии.

Стоимость гелиоустановки для дома

Цена солнечного коллектора для отопления дома зависит от его типа, сложности системы и мощности, а также, не в последнюю очередь, от производителя. Относительно небольшие установки для частных домов, коттеджей и дач с номинальной мощностью около 2 кВт•ч стоят от 160 000 рублей в базовой комплектации, более мощные системы с несколькими коллекторами общей мощностью около 6 кВт•ч, предназначенные не только для нагрева воды, но и для отопления в весенне-зимний период, обойдутся в 270 000 рублей. К этому нужно прибавить стоимость монтажа и наладки.

За какой срок окупится коллектор? На это влияет режим эксплуатации. Солнечные коллекторы в отопительный период поддерживают отопление приблизительно на 25%, а горячее водоснабжение в летние месяцы на 80-90%, так что окупаемость будет напрямую зависеть от ваших обычных расходов на тепло и горячую воду. В среднем срок окупаемости коллекторов составляет от 2 до 8 лет. Все это указывает на экономическую целесообразность и перспективность использования технологии в России.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: