Бойлер косвенного нагрева для солнечного коллектора 200 литров, два теплообменника. Бойлер солнечный коллектор


Бойлер косвенного нагрева для солнечного коллектора 200 литров, два теплообменника

Краткое описание:

Предназначен для аккумулирования тепла от солнечных коллекторов или различных отопительных приборов (котлов), и позволяет получить 200 литров горячей воды.Имеет 2 теплообменника, нижний теплообменник предназначен для солнечных коллекторов, верхний теплообменник обычно используется либо для догрева бака от вспомогательного котла или для снятия избыточного тепла если бак будет перегрет солнечными коллекторами.

Бак косвенного нагрева с двумя теплообменниками может также применяться без солнечных коллекторов при построении схем традиционных котельных для коттеджа. Первый теплообменник может быть подключен к источнику тепла — например газовому котлу, второй теплообменник может догревать воду в баке от теплового насоса.

Особенности конструкции:

— Вертикальное расположение бака позволяет сохранять различную температуру воды на разных уровнях. В баке косвенного нагрева температура распределяется по высоте бака.— Бак аккумулятор может быть укомплектован вспомогательным электрическим нагревательным элементом, чтобы в дни, когда не хватает солнечной энергии для нагрева, потребители не оставались без горячей воды.— Корпус бака изготовлен из нержавеющей стали, что делает его очень долговечным.— Присоединения бака — наружная резьба 3/4″— Есть отверстие 1 1/4″ для вспомогательного тэна.— в верхней части бака есть отверстие 1/2″ для воздухо-спускного клапана.

Конструкция:

1. Внутренний бак изготовлен из нержавеющей стали типа SUS316L2. Наружный бак изготовлен из эмалированной стали толщиной 0,5 мм3. Изоляция: полиуретан 45 мм4. Рабочее давление воды: 4 bar5. Максимальное давление: 10 bar6. Размеры наружного бака: 520*(1460+25) диаметр * (высота + отводы)7. Диаметр внутреннего бака: 435 мм8. Площадь теплообменника: 0,75 м2

9. Аксессуары:—  электрический нагревательный элемент—  предохранительный клапан по давлению и температуре10. Способ установки – вертикальный.

Для точного подбора оборудования для вашего дома обращайтесь с запросом к нашим менеджерам по электронной почте [email protected]

 

Теория расчета емкости водонагревателя косвенного нагрева при работе с солнечными коллекторами:Задачей емкостного водонагревателя (бака аккумулятора) солнечной системы является регулирование колебаний и неравномерности между приходом тепла от солнечных коллекторов и потреблением выработанного тепла на нужды горячего водоснабжения и отопления дома.

Квадратный метр площади коллектора имеет определенную максимальную производительность. Можно рассчитать и вероятную ожидаемую производительность коллектора за произвольный период времени (в кВт·ч за единицу времени). При этом чем длиннее рассматриваемый период времени, тем точнее прогнозируемая производительность и наоборот – чем короче период времени, тем менее точен прогноз.

Таким образом, зная годовое суммарное солнечное излучение, можно рассчитать годовую производительность коллектора с относительно небольшими отклонениями. Однако совершенно невозможно сделать такой прогноз на отдельные дни или часы. В этом и состоит отличие такого генератора теплоты, как солнечный коллектор, от отопительного котла.

Для работы солнечной системы характерны две особенности, которые определяют требования к аккумулированию теплоты:

•   во-первых, в солнечные дни время работы солнечной системы относительно большое, то есть коллектор вырабатывает тепло в течение длительного периода времени. Таким образом, для получения желаемого количества энергии мощность солнечных коллекторов должна быть меньше, чем, например мощность котельной, которая вырабатывает требуемое количество теплоты за малый период времени;

•   во-вторых, время выработки и потребления теплоты редко совпадают. Выработка теплоты традиционной теплогенерирующей установкой (котлом) регулируется в соответствии с потребностями,а выработка теплоты солнечной системой зависит исключительно от наличия солнечного излучения.

Эти особенности четко демонстрируют, что для хорошей работы солнечной системы необходим бак-аккумулятор достаточного объема, обеспечивающий надежное хранение теплоты, полученной из солнечной энергии.

Пример расчета емкости бака аккумулятора для горячего водоснабжения  от солнечных коллекторов.

Коттедж для семьи из 4 человек.Расход горячей воды (60 °С) на одного человека примем равным 28 литрам в сутки, соответственно необходимо приготовить 112 литров горячей воды в сутки.При температуре поступающей например из скважины холодной воды температуры 10 °С это соответствует количеству энергии необходимой для нагрева до 60 °С равной 6,5 кВт·ч, плюс потери теплоты в баке-аккумуляторе (1,5 кВт·ч) и потери на циркуляцию в системе горячего водоснабжения (1,5 кВт·ч).

Таким образом, общее количество теплоты которое необходимо запасти для системы горячего водоснабжения (ГВС) составляет 9,5 кВт·ч.При высокой доле покрытия нагрузки на горячее водоснабжение за счет солнечной энергии необходимо аккумулировать двойное количество энергии, то есть 19 кВт·ч.

Объем бака-аккумулятора вычисляется по следующей формуле:m = Q / cw · ΔTm – объем бака-аккумулятора;Q – количество энергии;cw – теплоемкость воды;ΔT – разность температур.

При температуре холодной воды 10 °С необходимый объем бака-аккумулятора на 19 кВт·ч составит при максимальной температуре60 °C: 19 000 Вт·ч/(1,16 Вт·ч/(кг·K) · 50 K) = 328 л;80 °C: 19 000 Вт·ч/(1,16 Вт·ч/(кг·K) · 70 K) = 234 л;90 °C: 19 000 Вт·ч/(1,16 Вт·ч/(кг·K) · 80 K) = 205 л.

Независимо от объема, емкостный водонагреватель солнечной системы принципиально выполняется в виде вертикального цилиндра удлиненной формы – именно так, вследствие разной плотности теплой и холодной воды, можно получить хорошее температурное расслоение. При этом более легкая теплая вода «плавает» на более тяжелой холодной воде. Поскольку это не приводит к возникновению турбулентности, такое расслоение является достаточно стабильным.Максимально холодный нижний слой водонагревателя позволяет солнечным коллекторам работать с более низкой температурой обратного трубопровода, что в свою очередь обеспечивает высокий КПД солнечной системы. Поэтому температурные слои в водонагревателе необходимо защитить от турбулентности.

realsolar.ru

Солнечные водонагреватели — Экобуд

Что такое солнечные водонагреватели и как они работают?

Как следует из названия, солнечные водонагреватели используют энергию солнца для нагрева воды в вашем доме. Они похожи на солнечные батареи только в том, что они размещаются на вашей крыше или где-нибудь там, где могут получить много солнечного света.

 

Солнечные водонагреватели бывают нескольких различных вариаций: активные и пассивные. При активации солнечного водонагревателя, насос циркулирует хладагент или воду через солнечный коллектор. Это нагревает воду или хладагент, а затем отправляет его обратно в резервуар для горячей воды, где он и хранится. Пассивные солнечные водонагреватели не используют насосы. Вместо этого, горячая и холодная вода циркулирует через коллектор с использованием процесса конвекции, который образовывает теплую воду, чтобы подняться и холодную воду, чтобы опуститься.

В горячих климатических условиях, например как в США, в Аризоне, солнечный подогреватель горячей воды потенциально может обеспечить горячей водой всех жильцов вашего дома.

В то время как солнечные нагреватели являются экономичными, их недостатком является то, что они не всегда могут собрать достаточное количество тепловой энергии в данный день для всей семьи и обеспечить ее теплой водой на все 100%. Решением этой задачи является установка солнечного безрезервуарного водонагревателя в качестве резервного нагревательного устройства для того, чтобы убедиться в том, что у вас всегда есть достаточное к-во горячей воды круглогодично.

Хотя водонагревательный бак имеет достоинство, обеспечивающее много горячей воды, которую можно использовать сразу, безрезервуарные водонагреватели являются более энергоэффективными и могут обеспечить дополнительные услуги с небольшими электрическими отходами. Основная система солнечного нагрева обеспечит достаточное к-во горячей воды в теплые, солнечные дни. Солнечный безрезервуарный водонагреватель может обеспечить большую часть горячей воды в безоблачные дни, а также будет содействовать солнечному нагреву в солнечные, но прохладные дни.

Солнечные водонагреватели и дополнительное оборудование

Домовладелец, который устанавливает эти два нагревателя воды в тандеме, должен установить оба термостата должным образом так, чтобы избежать перегрева воды солнечного безрезервуарного водонагревателя. Солнечный безрезервуарый водонагреватель может значительно снизить затраты на подогрев воды в сочетании с солнечным нагревателем. В то время, как обычный нагреватель поддерживает постоянную температуру в баке с водой, солнечный безрезервуарный водонагреватель нагревает воду только в случае необходимости. 

Если домовладелец живет в теплом, солнечном климате, он или она могут потенциально снижать счета за отопление воды до нуля при использовании солнечной энергии и солнечных безрезервуарных водонагревателей. Жизнь в более прохладной среде не является запретной для снижения расходов на отопление с использованием солнечной энергии в сочетании с солнечным безрезервуарным водонагревателем может привести к сокращению расходов на отопление воды на 75%. Домовладельцы, желающие приобрести водогрейных тандем солнечного нагревателя и солнечного безрезервуарного водонагревателя могут проконсультироваться с профессионалом в данной области, чтобы быть уверенным, что безрезервуарный водонагреватель совместим с солнечным водонагревателем. После того как эти две единицы будут установлены и будут вместе работать, домовладельцы будут приятно удивлены их преимуществами: экономией, а также экологичностью.

Вакуумные солнечные водонагреватели —

самый оптимальный вариант использования энергии солнца 

Назначение солнечного коллектора – это преобразование солнечной энергии в тепловую. Вы спросите или оправдывают себя солнечные водонагреватели? Конечно да! Учтите, что режим работы солнечного водонагревателя круглогодичный, а срок их службы 20 лет.

Работает солнечный водонагреватель так: максимально обеспечивает горячей водой, а излишки тепла отдает в основную систему отопления, работающую на традиционном нагревательном оборудовании. Такая совместная работа, позволяет в холодное время года снизить нагрузку на котел на 40-60%.

 

Как работает солнечный водонагреватель?

Солнечная энергия, улавливается через систему вакуумных трубок коллектора. Конструкция вакуумных трубок такая же, как и в термосе: в трубку из ударопрочного стекла, способного выдержать даже удары града очень большого диаметра, вставлена трубка меньшего диаметра. Между ними создается вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Внутренняя трубка покрыта специальным селективным слоем, который максимально поглощает солнечную энергию, а вакуум препятствует потерям тепла. В центре этой конструкций находится медная запаянная трубка, которая содержит небольшой объем легкокипящей жидкости. Она и служит нагревательным элементом солнечного водонагревателя.

Рис 1. Вакуумная трубка солнечного водонагревателя 

Легкокипящая жидкость испаряется под воздействием тепла и ее пары поднимаются в верхнюю часть, в наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю контура (незамерзающая жидкость).

 

Вакуумная трубка может работать при морозах до -50°С. Испарение жидкости начинается при достижении внутри трубки температуры +30°С. Если температура будет меньше, то трубка будет запираться и дополнительно сохранять тепло. Вакуумные трубки работают в пасмурную погоду, а при отрицательной температуре они преобразовывают прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло.

 

Рис 2. Нагрев теплообменника вакуумного солнечного водонагревателя

Как подключить вакуумный солнечный водонагреватель к системе?

Жидкость, которая не замерзает, циркулирует через теплообменник солнечного водонагревателя, а потом поступает в контур емкостного водонагревателя (бойлер косвенного нагрева), через который происходит нагрев горячей воды до момента ее использования. В это время, в бойлер, устанавливается электрический ТЭН. Его устанавливают для того, чтобы в случае понижения ниже установленной температуры (например, затянувшаяся пасмурная погода) он подогревал воду.

 

Рис 3. Схема подключения вакуумного солнечного водонагревателя

Выбирая для себя солнечный водонагреватель, вы обеспечиваете себя дешевой тепловой энергией солнца, а вакуумные трубчатые солнечные водонагреватели — ваши помощники в этом.

Варианты установки солнечных водонагревателей

Рис 4. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на фасаде дома

Рис 5. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на крыше теплицыРис 6. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на земле

Горячая вода на даче. 

Сезонный солнечный водонагреватель для дачи решит задачу горячей воды на дачном участке или в загородном доме. Солнечный водонагреватель — идеальное решение подогрева воды для дачного душа, кухни, бани! Он сэкономит для вас до 70% затрат на подогрев воды.

Солнечный водонагреватель для дачи работает по принципу наливного водонагревателя, с автоматическим набором воды, контроля температуры и уровня воды.

Собрать и установить эту гелиосистему займет у вас 2-3 часа и не требует специальных знаний и навыков (в систему входит обычная инструкция по сборке и эксплуатации).

Купить солнечный коллектор для дачи можно через интернет магазины. Там же можно приобрести и  баки для горячей воды от 125 до 200 литров.

Выбирая солнечный водонагреватель без давления, учитывайте объем суточного расхода горячей воды всех членов семьи. Выбирайте солнечный водонагреватель с соответствующим объемом бака (зависит от к-ва трубок) — накопителя горячей воды. К-во трубок можно рассчитать и самостоятельно, с помощью специальных формул и вычислений.

Солнечный водонагреватель без давления является самым простым устройством из систем горячего водоснабжения. Он не нуждается в насосе для продвижения потока воды, так как подключается напрямую к водопроводной сети — источнику холодной воды, а горячая вода подается самотеком. Поскольку тепло в этом типе солнечного водонагревателя передается воде напрямую, производительность водонагревателей этого типа выше, чем у других солнечных водонагревателей, но по этой же причине ограничен период эксплуатации. Такое происходит из-за того, что эксплуатация оборудования возможна только при положительных температурах воздуха.

Накопительный — наливной солнечный водонагреватель способен обеспечить 100% потребность всех членов семьи в горячей воде на даче или в загородном доме.

Он будет бесперебойно обеспечивать горячей водой во время всего дачного сезона:

— подогрев воды для  душа на даче— подогрев воды в бане— подогрев воды для полива растений

Как работает солнечный водонагреватель без давления.

В такой системе солнечного водонагревателя нет давления ни водопроводной сети, ни перегретой воды или пара. Вакуумные трубки монтируются в бак солнечного водонагревателя через силиконовые кольца — уплотнители и образуют с ним единую емкость. Вся конструкция размещается на раме. К баку, через электромагнитный управляемый контроллер, через запорный клапан, подводится водопроводная вода.  В баке есть датчик уровня воды, который подключен к контроллеру (см. рисунок ниже).

Подогрев воды в солнечном коллекторе без давления.

Когда датчика уровня воды показывает, что воды в баке недостаточно — бак не наполняется, контроллер открывает  электромагнитный клапан и в бак коллектора подается вода. После того, как вода наполнит бак через открытый клапан, датчик уже сигнализирует о том, что бак полон, контроллер закрывает клапан и подача воды прекращается.

Далее вода нагревается в вакуумных трубках, которые преобразовывают солнечное излучение в тепло.

После нагрева, горячая вода готова к употреблению. Если солнца недостаточно, чтобы прогревать воду до нужной (запрограммированной) температуры, то контроллер включает электрический подогреватель, который встраивается в бак.

По сути, этот солнечный водонагреватель это своеобразный накопитель водонагревателя с автоматическим набором воды.

Особенности конструкции водяного бака солнечного водонагревателя без давления.

Солнечные водонагреватели без давления есть емкостью от 125 до 250 литров (зависит от количества вакуумных трубок коллектора). Очень часто вода в баках коллектора без давления нередко закипает и даже видно, как через клапан бака сбрасывается пар. Но, не волнуйтесь, такое закипание воды и сброс пара не являются отклонением от каких-либо норм эксплуатации. Вода в баке будет выкипать, уровень воды соответственно упадет и контроллер откроет клапан подачи холодной воды для пополнения  ее запаса.

Бак находится над трубками солнечного коллектора, а концы трубок монтируются непосредственно в сам бак.

Бак для воды должен находиться выше точек разбора воды, чтобы горячая вода сама поступала к крану. Бак для воды в горизонтальном сечении имеет круглую форму и состоит из двух контуров. Между стенками бака (для термоизоляции) находится полиуретан, толщиной 50 мм. Сам бак крепится к опорной раме, на которую и монтируется вся эта конструкция. Ночью включается электронагреватель, который включается, когда недостаточно солнечного излучения для подогрева воды.

        Бак сохраняет высокую температуру воды в течение 60 — 72 часов за счет термоизоляции (потеря тепла воды в баке составляет 4 — 8 градусов в сутки).

 Место монтажа солнечного водонагревателя на даче.

Рекомендованные места установки это: крыши, балконы, архитектурные выступы здания. Монтируется солнечный водонагреватель так, чтобы его плоскость была направлена на юг.

Стандартная комплектация:

  1. подпорная рама

  2. вакуумные трубки

  3. теплоизоляционный бак горячей воды

  4. встроенный электрический нагревательный элемент (ТЭН)

  5. датчик уровня воды в баке

  6. электромагнитный клапан подачи воды

  7. электронный контроллер управления солнечным водонагревателем.

 Контроллер солнечного водонагревателя.

Контроллер солнечного водонагревателя осуществляет контроль и автоматическую работу системы, а именно: регулирует уровень воды в баке, обеспечивает постоянную температуру нагрева воды, а также включает электронагреватель для нагрева воды ночью.

Рекомендации по установке солнечных водонагревателей.

Количество тепловой энергии, которую вырабатывает солнечный водонагреватель зависит от многих факторов: от угла наклона относительно горизонтали и от ориентации установки к сторонам света (азимут).

Угол наклона — это угол между горизонталью и солнечной батареей. При установке на крыше угол наклона задается скатом кровли. Небольшое количество энергии воспринимается панелью водонагревателя при расположении его плоскости под прямым углом к направлению инсоляции. Так как угол инсоляции зависит от времени суток и года, ориентацию плоскости водонагревателя следует выполнять в соответствии с высотой солнца в период поступления наибольшего количества солнечной энергии.

Рекомендованный угол наклона для европейских стран 50-60º. Азимут описывает отклонение плоскости водонагревателя от направления на юг. Если плоскость солнечного водонагревателя ориентирована на юг, то азимут = 0°. Чем меньше отклонение от направления на юг, тем лучше. В идеале, необходимо учитывать режим потребления горячей воды: если воды больше потребляется утром, то лучше ориентироваться на юго-восток и т.д.

Устанавливайте солнечный водонагреватель и определяйте его размеры таким образом, чтобы воздействие дающее тень соседних зданий, деревьев, линий электропередач и т.п. было незначительным.

Важной частью гелиоустановок есть поддерживающая конструкция в виде рамы. С ее помощью вы обеспечите правильный угол наклона, а также необходимую жесткость конструкции от порывов ветра и других неблагоприятных воздействий окружающей среды и природы.

В следующей статье мы расскажем о тепловых аккумуляторах, которые применяются параллельно установке солнечных водонагревателей.

eco-bud.com

Солнечный водяной коллектор. Солнечный водонагреватель. Упрощенный расчет солнечного коллектора.

При устройстве системы водоподготовки горячей воды с помощью солнечного коллектора, вам, возможно поможет простой расчет, который поможет вам определиться с площадью солнечного коллектора и его производительностью. И в зависимости от ваших потребностей правильно построить солнечный водяной коллектор.

Известно, что в солнечный день на каждый квадратный метр поверхности, установленный перпендикулярно солнечным лучам, падает от 800 до 1000 Ватт солнечной тепловой энергии (в зависимости от состояния атмосферы).

Возьмем среднюю цифру в 900 Вт/м2

Представим некий условный солнечный коллектор, площадью в 1 м2. Сторона обращенная к солнцу является черной матовой и имеет практически 100%-е поглощение тепла. Обратная (теневая сторона) имеет утепление например 10 см. пенополистирола. Подсчитаем потери тепла, происходящие на теневой стороне. Коэффициент теплопередачи пенополистирола равен 0,05 Вт/м*град. С учетом толщины и перепада температуры например в 50 градусов, получим потери равные 0,05/0,1 * 50 = 25 Вт. Примерно столько же будут излучать и торцы солнечного коллектора, трубы и пр. Итого примем теплопотери равными 50 Вт.

Атмосфера не всегда бывает прозрачной, а коллектор не всегда идеально чистым. Поэтому для расчета будет брать поток энергии равным 800 Вт/м2

Теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг*град. Соотношение между тепловыми Ваттами и Джоулями таково:

1 Ватт = 3600 Дж.

Т.е. на нагревание 1 кг воды (1 литра) на один градус требуется примерно 1,16 Вт.

Исходя из этих величин, мы можем вывести некую условную величину для нашего условного солнечного коллектора, площадью в 1 м2.

800 / 1,16 = 689,65. Для удобства будет ее считать = 700 /Кг*град.

Формально, это соотношение, сколько килограммов воды на сколько градусов можно нагреть за 1 час в солнечном коллекторе площадью в 1 м2.

Конечно, тут не учтены все теплопотери коллектора. Ведь по мере его разогревания, он начинает излучать много конвекционного тепла и со своей лицевой (зачерненной) поверхности. Поэтому вряд ли он нагреется выше 70-90 градусов. Поэтому эту цифру 700 можно считать действительной только для низких температур, в пределах 10-60 градусов.

Итак, давайте посмотрим, что значат эти 700 /кг*град .

Это значит, что солнечный коллектор нагреет за 1 час :

100 литров на 7 градусов. Или

50 литров на 14 градусов

25 литров на 28 градусов

15 литров на 46 градусов

10 литров на 70 градусов…

Стоп! Дальше нагреть уже будет трудно. Да и не нужно.

Если учесть, что исходная температура воды примерно 15 градусов, то температура горячей будет 15 + 50 = 65 градусов. Такая вода уже гарантированно обжигает.

Если нас нужно горячая вода быстро (не за час, а за 30 минут, или даже за 15 минут, то соответственно надо уменьшить и объем коллектора в 2 или 4 раза. Объем! Но не площадь.

Получается, что солнечный коллектор должен иметь минимальный объем при максимальной площади. Т.е. быть как можно более плоским.

За 1 минуту такой солнечный коллектор нагреет до 50 градусов примерно стакан воды. Тоненькая струйка постоянно текущей горячей воды. Вернее, быстрая капель. Поэтому делать проточный солнечный водонагреватель нет никакого смысла. Либо он будет чудовищной площади. Да и не всегда нам нужна постоянно текущая горячая вода. Поэтому все солнечные водонагреватели — накопительного типа. За час он (наш условный солнечный коллектор) подготовит 15 литров. Уже душ можно принимать. Стоит напомнить, что расход горячей воды и холодной соотносятся как 1:2 – 1:3.

Накапливаем горячую воду правильно!

Подавляющее большинство солнечных водонагревателей разработано по рециркуляционной схеме. Т.е. есть некий бак (с подпиткой от напорного бака), бак термоизолирован (термос). С баку подключен солнечный коллектор. Вода из бака постоянно циркулирует через солнечный коллектор и подогревается. Простая и логичная система, казалось бы. Но вот вопрос — зачем уже нагретую воду перемешивать с еще холодной? Общая температура, несомненно повышается и вся вода сначала становится чуть теплее, потом все больше и больше и до тех пор, пока не достигнет той критической температуры. Когда она перестает нагреваться или солнце не заходит.

Если учесть, что расход воды на семью около 300-400 литров в сутки, то надо иметь запас горячей воды примерно 100 – 200 литров. Причем прямо с утра, когда солнце еще не ярко светит, литров 50. 150 литров готовится солнечным коллектором «до кондиции» за 5-6 часов! А при расходе, в бак доливается холодная вода, так же снижая общую температуру. И это тоже неправильно. Поэтому подобные системы прижились только в странах, где солнца избыток, а ночи теплые и вода даже в больших баках с плохой термоизоляцией не сильно остывает. Например, Греция, Италия и т.д. А мы живем в России.

Поэтому у нас нет времени гонять по кругу горячую воду перемешивая ее с холодной. Нагрелась — сразу используй или положи в термос. И правильный солнечный коллектор для средней полосы России должен выглядеть так.

Водонапорный бак — солнечный коллектор минимального объема (3-5 литров) — бак-термос/накопитель на 50-100 литров. Солнечный коллектор должен быть оборудован либо термоклапаном (как автомобильный термостат), либо термореле (биметаллическая пластина) с электроклапаном. Второе реализовать проще.

Процесс идет следующим образом. Вода в солнечном коллекторе нагревается за 15-20 минут до 40-60 градусов. Срабатывает реле, открывается клапан и вода сливается в термос-накопитель. Он небольших размеров (50 литров будет достаточно), дополнительно оборудован ТЭН-ом (на случай долгого ненастья) и отлично теплоизолирован. Ввиду его небольших размеров сделать это будет несложно. Фактически, через 15 минут мы уже можем пользоваться горячей водой! И она все продолжает поступать. И заметьте, не теплая, а нормальная горячая. За час- полтора у нас уже скопится 30 литров очень горячей воды.

Когда термос полностью наполнится, процесс просто остановится и вода будет по прежнему греться в коллекторе. Стоит отлить несколько литров как она тут же заполнит освободившееся пространство. Впрочем, объем термоса накопителя следует выбирать исходя из потребностей конкретной семьи и ее образа жизни.

Другим положительным моментом является то, что система со сливом в термос позволяет без проблем использовать несколько солнечных коллекторов , ориентированных под разными углами к плоскости движения Солнца. Например на юго-восток и юго-запад. Тогда с утра начнет греть воду восточный коллектор, днем будут работать оба, а во второй половине дня – западный. Так же можно сделать и в системе с рециркуляцией, скажете вы. Можно. С удвоением головной боли от трубочек, их термоизоляций и воздушных пробок в них. А они образуются очень просто, так как при нагревании воды растворимость газов в ней падает и газы начинают ее покидать в виде пузырьков, создавая воздушные пробки.

Какую систему делать – вам решать. Я просто поделился своим мнением.

Константин Тимошенко

Обсудить статью и солнечные коллекторы вообще на форуме

www.delaysam.ru

Бойлер косвенного нагрева для солнечного коллектора 150 литров, два теплообменника

Краткое описание:

• Вертикальное расположение бака позволяет сохранять различную температуру воды на разных уровнях. В таком баке может нагреваться только верхняя часть теплоносителя.• Специальная структура бака препятствует перемешиванию горячей и холодной воды.• Бак располагается в помещении и соединительные трубы между накопительным баком и потребителями горячей воды в этом случае делаются как можно короче для избежания потерь тепла.• Солнечный водонагревательный коллектор и накопительный бак разделены, что делает возможным монтаж установки на существующих зданиях, не нарушая архитектурного ансамбля и окружающего вида.• Бак аккумулятор комплектуется вспомогательным электрическим нагревательным элементом, чтобы в дни, когда не хватает солнечной энергии для нагрева, потребители не оставались без горячей воды.

Комплектация:

1. Внутренний бак изготовлен из нержавеющей стали типа SUS316L2. Наружный бак изготовлен из эмалированной стали толщиной 0,5 мм3. Изоляция: полиуретан 45 мм4. Рабочее давление воды: 4 bar5. Максимальное давление: 10 bar6. Размеры наружного бака: 520*(1170+25) диаметр * (высота + отводы)7. Диаметр внутреннего бака: 435 мм8. Площадь теплообменника: 0,55 м29. Аксессуары:—  электрический нагревательный элемент—  предохранительный клапан по давлению и температуре10. Способ установки – вертикальный.

Для точного подбора оборудования для вашего дома обращайтесь с запросом к нашим менеджерам по электронной почте [email protected]

 

Теория расчета:Задачей емкостного водонагревателя (бака аккумулятора) солнечной системы является регулирование колебаний и неравномерности между приходом тепла от солнечных коллекторов и потреблениемвыработанного тепла на нужды горячего водоснабжения и отопления дома.

Квадратный метр площади коллектора имеет определенную максимальную производительность. Можно рассчитать и вероятную ожидаемую производительность коллектора за произвольный период времени (в кВт·ч за единицу времени). При этом чем длиннее рассматриваемый период времени, тем точнее прогнозируемая производительность и наоборот – чем короче период времени, тем менее точен прогноз.

Таким образом, зная годовое суммарное солнечное излучение, можно рассчитать годовую производительность коллектора с относительно небольшими отклонениями. Однако совершенно невозможно сделать такой прогноз на отдельные дни или часы. В этом и состоит отличие такого генератора теплоты, как солнечный коллектор, от отопительного котла.

Для работы солнечной системы характерны две особенности, которые определяют требования к аккумулированию теплоты:

•   во-первых, в солнечные дни время работы солнечной системы относительно большое, то есть коллектор вырабатывает тепло в течение длительного периода времени. Таким образом, для получения желаемого количества энергии мощность солнечных коллекторов должна быть меньше, чем, например, мощность котельной, которая вырабатывает требуемое количество теплоты за малый период времени;

•   во-вторых, время выработки и потребления теплоты редко совпадают. Выработка теплоты традиционной теплогенерирующей установкой (котлом) регулируется в соответствии с потребностями,а выработка теплоты солнечной системой зависит исключительно от наличия солнечного излучения.

Эти особенности четко демонстрируют, что для хорошей работы солнечной системы необходим бак-аккумулятор достаточного объема, обеспечивающий надежное хранение теплоты, полученной из солнечной энергии.

Пример расчета емкости бака аккумулятора для горячего водоснабжения  от солнечных коллекторов.

Коттедж для семьи из 4 человек.Расход горячей воды (60 °С) на одного человека примем равным 28 литрам в сутки, соответственно необходимо приготовить 112 литров в сутки.При температуре поступающей например из скважины холодной воды температуры 10 °С это соответствует количеству энергии необходимой для нагрева до 60 °С равной 6,5 кВт·ч,плюс потери теплоты в баке-аккумуляторе (1,5 кВт·ч) и потери на циркуляцию в системе горячего водоснабжения (1,5 кВт·ч).

Таким образом, общее количество теплоты которое необходимо запасти для системы горячего водоснабжения (ГВС) составляет 9,5 кВт·ч.При высокой доле покрытия нагрузки на горячее водоснабжение за счет солнечной энергии необходимо аккумулировать двойное количество энергии, то есть 19 кВт·ч.

Объем бака-аккумулятора вычисляется по следующей формуле:m = Q / cw · Tm – объем бака-аккумулятора;Q – количество энергии;cw – теплоемкость воды;T – разность температур.

При температуре холодной воды 10 °С необходимый объем бака-аккумулятора на 19 кВт·ч составит при максимальной температуре60 °C: 19 000 Вт·ч/(1,16 Вт·ч/(кг·K) · 50 K = 328 л;80 °C: 19 000 Вт·ч/(1,16 Вт·ч/(кг·K) · 70 K = 234 л;90 °C: 19 000 Вт·ч/(1,16 Вт·ч/(кг·K) · 80 K = 205 л.

Независимо от объема, емкостный водонагреватель солнечной системы принципиально выполняется в виде вертикального цилиндра удлиненной формы – именно так, вследствие разной плотности теплой и холодной воды, можно получить хорошее температурное расслоение. При этом более легкая теплая вода «плавает» на более тяжелой холодной воде. Поскольку это не приводит к возникновению турбулентности, такое расслоение является достаточно стабильным.Максимально холодный нижний слой водонагревателя позволяет солнечным коллекторам работать с более низкой температурой обратного трубопровода, что в свою очередь обеспечивает высокий КПД солнечной системы. Поэтому температурные слои в водонагревателе необходимо защитить от турбулентности.

realsolar.ru

Солнечные водонагреватели: установка, виды, применение

Солнечные водонагреватели (СВ) являются, по сути, солнечными коллекторами – концентраторами, которые преимущественно применяются для нагрева воды в системе отопления и в разных резервуарах. В быту подобные системы называют солнечным накопителем или солнечным тепловым коллектором.

Смонтированный водонагреватель на крыше здания

По подсчету ученых солнечная энергия, поступающая на Землю, превышает энергопотребление населения планеты за год в 30 тысяч раз и намного раз больше запасов топлива на земном шаре. Но поток солнечного излучения поступает рассеяно и имеет низкую концентрацию. Даже в солнечную погоду на юге страны плотность солнечной энергии за год 1400-1600 кВт⋅ч, а в полдень не превышает 1800 Вт/м². А на севере этот показатель за год составляет 550-1200 кВт⋅ч, а в полдень – 1000 Вт/м². Поэтому в расчете солнечных коллекторов учитывают количество солнца и требуемое количество воды в сутки, исходя из количества проживающих людей в доме.

Хотя человечество тысячелетиями использовало энергию Солнца для разных своих нужд, в том числе для нагрева воды, все эти действия были малоэффективными, и человек никогда не добивался желаемого результата. Поэтому возникает необходимость использовать этот дешевый и неисчерпаемый источник энергии более эффективно.

На этой почве появилась новая отрасль энергетики – гелиоэнергетика, задачей которой является более эффективное использование тепловой энергии Солнца для человеческих нужд. Она особо развивается в странах, где невозможно или трудно воспользоваться энергиями воды и ветра, отсутствуют запасы каменного угля и нефти. Основными объектами гелиоэнергетики являются гелиоустановки, которые рассчитаны на преобразование солнечной энергии в другой вид энергии и разделяются на 2 основных типа:

  • солнечные коллекторы – для производства тепловой энергии;
  • солнечные батареи – для выработки электроэнергии.

Примитивная схема работы солнечных водонагревателей

Солнечный водонагреватель состоит из наружной части (солнечный коллектор) и внутренней части, называемой резервуаром-теплообменником. Например, для дома работают по такому принципу: резервуар-теплообменник с помощью внешнего коллектора нагревает воду, которая поступает в систему отопления. Воду в резервуаре можно использовать и как горячую воду для других нужд. Но тут нужно принимать дополнительные меры, чтобы резервуар-теплообменник, наряду с солнечной энергией, также смог работать от других источников домашнего отопления, когда солнечной энергии будет недостаточно. Встречаются самодельные солнечные водонагреватели для дома из пластиковых бутылок либо других абсорберов, но эффективность их оставляет желать лучшего.

Различают следующие типы солнечных водонагревателей, исходя из вида коллектора:

  • плоские;
  • вакуумные;
  • пластиковые.

По способу монтажа и комплектации различают активные и пассивные системы.

Солнечные водонагреватели с плоскими коллекторами

Плоский солнечный нагреватель

Плоский простой солнечный коллектор (СК) представляет собой прямой абсорбер (поглотитель) солнечного излучения для нагрева воды. Абсорбер в коллекторе – это металлическая пластина или отлитая резина высокого качества с собирательными и распределительными трубками, которые должны быть устойчивыми к перепаду температуры от -50 °С до +120 °С и сохраняющими при этом эластичность и гибкость. Падающий поток солнечной энергии повышает температуру поглотителя. Чтобы избежать потери тепла, коллекторы покрываются стеклом толщиной не менее 4 мм с высоким коэффициентом пропускания света K>92%. Плоские солнечные коллекторы имеют большую площадь, которая пропорциональна площади поверхности нагреваемой воды в отношениях 0,5-0,8 к одному.

Плоский вакуумный солнечный коллектор – разновидность СК, где вакуум позволяет увеличить теплоизоляцию коллектора. Используемые медные трубки со стенками, стойкие к высокому давлению, изготавливаются в форме меандра и имеют клапаны для сохранения и создания разрежения в них.

Солнечные водонагреватели с вакуумными коллекторами

Ваккуумный солнечный водонагреватель

Вакуумные солнечные коллекторы или вакуумированные трубчатые коллекторы имеют то же назначение, что и плоские. В них поток солнечного излучения попадает во внутреннюю поверхность стеклянных трубок. Трубки вакуумированы и их внутренняя поверхность покрыта поглотителем. Благодаря вакууму и внутреннему поглотителю потеря тепла не происходит. Тепло от коллектора передается в теплообменник. Жидкость в трубке теплообменника нагревается. Часть жидкости превращается в пар, который поступает в конденсатор, где вновь превращается в жидкость. Она опять возвращается в теплообменник. При процессе конденсации выделяется теплота, которая передается потоку обогреваемой воды.

Некоторые вакуумные коллекторы конструктивно созданы таким образом, что коллектор представляется в виде неглубокой коробки, и она заполнена стеклянными трубками. Эти трубки с двойной стенкой, создается эффект, что одна труба находится внутри другой. Воздух в пространстве между двумя трубками откачивается, и создается вакуум. Кроме того, внутренняя трубка имеет поверхность, покрытую слоем абсорбера (поглотителя), и этот слой находится в вакууме между двумя трубками. Внутренняя трубка наполнена легкоиспаряемой жидкостью. Под воздействием потока солнечных излучений жидкость на горячем конце трубки испаряется, и пар переходит на холодный конец трубки, конденсируется и превращается в жидкость. Этот замкнутый цикл жидкость – пар – конденсат – жидкость повторяется бесконечно, пока действует солнечная энергия. При каждом цикле тепловая энергия передается обогреваемой воде.

Солнечные водонагреватели с пластиковыми коллекторами

Пластиковые солнечные коллекторы изготавливаются из полиэтилена марки ПЭВП методом заводской штамповки. Эти коллекторы дешевы и практичны. Их можно напрямую подключить к системе горячего водоснабжения. Не имеют теплоизоляционные покрытия, поэтому они не используются в холодное время года. Их невозможно установить в регионах с сильными ветрами.

Установка и применение солнечных нагревателей

Установка водонагревателей производится с размещением солнечных коллекторов на крыше домов и других зданий, или на стенах в виде козырьков, или на поверхности земли на разных конструкциях. Лицевую сторону панелей и коробок коллекторов нужно установить в направлении юга. Угол наклона плоскости панелей выбирают дифференцированно для местности. Он зависит от географической широты.

На стенде: схема работы водонагревателей на солнечной энергии

Активные и пассивные системы

Пассивная система солнечных водонагревателей характеризуется тем, что абсорбция и аккумулирование происходит само собой элементами конструкции. Солнечные лучи прямо подаются на объект без их регулирования. Отсутствуют механизмы и другие движущие части. Это просто и дешево. Но такая система работает неравномерно и недостаточно полно. Примитивным примером такой системы может служить зачерненный бак над летним душем для обогрева воды.

В пассивном режиме работают одноконтурные гелиосистемы с естественной циркуляцией. При естественной циркуляции применяется термосифонная система: горячий теплоноситель под действием законов механики поднимается вверх на бак-накопитель. Следовательно, в этой системе бак-накопитель должен устанавливаться выше солнечного коллектора, что порой создает неудобство. Этот недостаток устраняется с применением активного режима.

Активная система солнечных водонагревателей – это, когда солнечные лучи поступают в специальные устройства и превращаются в тепловую энергию нужных параметров. Потребителю и баку-аккумулятору систематически передается тепловая энергия. Активный режим достигается применением принудительной циркуляции одноконтурных и двухконтурных гелиосистем. Будут использованы электродвигатели для поворота панелей и насосов подпитки, применяется аппаратура измерительная, контроля и управления.

Простая схема подключения солнечных коллекторов

Заключение

Солнечные водонагреватели нашли широкое применение в Европе, Израиле, Саудовской Аравии, Мальте и других странах. На отечественном рынке наряду с продукцией таких известных фирм, как VIESMANN, SOLVIS, VAILANT, представлены и качественные изделия российских производителей. Солнечные водонагреватели – экологически чистое оборудование с малыми затратами и большой долговечностью. По сообщениям Сети, панель солнечного коллектора российского производства с площадью абсорбера 188 м² летом на широте города Львова при угле наклона 35 нагревает до 55 градусов 141 литр воды. Если вы собрались изготовить солнечный коллектор своими руками, то на разных сайтах можно встретить инструкции, чертежи и схемы по сборке водонагревателей из серии «сделай сам».

batsol.ru