Солнечные гелиоколлекторы для нагрева воды и отопления. Гелиосистема своими руками

устройство, виды и как сделать своими руками

Солнечные гелиоколлекторы – это устройства, позволяющие с помощью солнечной энергии нагревать теплоноситель, тем самым отапливая помещение и/или нагревая воду для бытовых нужд. Использовать их можно в качестве основного источника тепла или дополнительного в комплекте с другим обогревателем. Они могут работать как в ясную, так и в пасмурную погоду.

Содержание статьи

Устройство солнечных гелиосистем

Гелиосистема – это полный комплект оборудования для преобразования из солнечного света тепловой энергии.

В неё входят следующие элементы:

• солнечные коллекторы;
• бак-аккумулятор;
• насос;
• контроллер управления.

Схема и принцип работы гелиоколлектора

Бак-аккумулятор содержит внутри себя теплообменник. Через него происходит передача тепла от теплоносителя воде, которая находится в бачке. Также во время монтажа бака-аккумулятора учитывается возможность дополнительно нагревания воды до нужной температуры, например с помощью газового котла. Это необходимо на тот случай, если погода пасмурная и холодная и не хватает мощности коллектора.

Насос используется для создания циркуляции теплоносителя от гелиоколлектора до бака и обратно. Контролер управления необходим для контроля над работой всех частей системы, в том числе для защиты от перегревания.

Обратите внимание! Дополнительно рекомендуется установить источник бесперебойного питания, на случай отключения от основной сети.

В конструкцию солнечного коллектора входит медная панель, которая покрыта высокоселективным материалом. Корпус чаще всего выполнен из алюминия. Стекло используется только ударопрочное и с малым содержанием металла.

Как работают

Панель солнечного коллектора преобразует инфракрасное излучение в тепловую энергию. Полученное тепло, передаётся теплоносителю, который по трубам протекает в бак-аккумулятор. Там он передаёт тепло воде, тем самым нагревая её. Остывший теплоноситель обратно возвращается в солнечный коллектор, и всё повторяется снова.

Обратите внимание! От того насколько эффективно работает гелиоколлектор, зависит производительность всей системы. Чем больше энергии он поглотит и чем меньше потеряет, тем выше будет КПД системы.

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.

Нюансы по использованию коллекторов для отопления или для нагрева воды

Количество устройств определяется в зависимости от потребностей. Солнечные гелиоколлектора можно объединять в группы. Объём и температура нагретой воды при этом зависят сразу от многих факторов, в том числе от температуры и погоды на улице, количества используемой воды и так далее. Поэтому температура нагрева воды будет разной каждый день.

Обратите внимание! В качестве теплоносителя внутрь солнечных коллекторов рекомендуется заливать нетоксичные антифризы. Это поможет использовать систему в холодных условиях, а также продлит срок её эксплуатации.

Перед тем как купить коллектор, следует точно определить цель использования и где он будет расположен. Чтобы правильно подобрать модель и количество.

Как сделать своими руками

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

Схема сборки

Пошаговая инструкция:

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.

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.

udobnovdome.ru

Солнечный коллектор своими руками - на 100% проверенный способ изготовления

29.08.2014

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Постоянное совершенствование гелиосистем, существенное падение цен на них привило к еще большему появлению их в обыденной жизни. Стоимость заводских моделей сегодня соизмерима с затратами, необходимыми на обустройство классической системы отопления. Однако такую технологию может сделать каждый самостоятельно.

Содержание статьи:

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

• Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
• Теплообменный контур
• Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

• Воздушный
• Вакуумный

  

  

• Плоский

  

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Хотите узнать больше про альтернативное отопление дома ?

Читайте так же, о том как сделать отопление дома на солнечных батареях

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

1. Изготовить короб
2. Изготовить радиатор или теплообменник
3. Изготовить аванкамеру и накопитель
4. Собрать коллектор

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм. Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Еще 4 эффективных способа альтернативного отопления дома

О которых вы можете узнать в нашей следующей статье

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
2. В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
3. Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
4. Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
5. Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
6. Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
7. Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л. Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

1. Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
3. Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0.5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
4. В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

1. Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
2. Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
3. Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
4. Все готово к повседневной эксплуатации

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

1. Непосредственно змеевик
2. Рейки и фольга для каркаса
3. Бочка или бак для воды
4. Резиновый коврик
5. Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
6. Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

В заключении

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Вам может понравиться

v-teplo.ru

Гелиоустановка своими руками

Прочитав несколько статей по использованию солнечной энергии, я построил своими руками гелиоустановку — теплый душ.

Прошло два сезона, и я очень доволен ее работой. Устройство установки несложно Материалы и сварка стоят недорого.

Принцип действия установки в следующем.

Если дно и стенки зачерненного изнутри ящика покрыть снаружи теплоизолирующим слоем, а сверху — обыкновенным стеклом и выставить ящик на солнце, температура внутри него начнет быстро повышаться Проникая в ящик, солнечный свет поглощается зачерненным дном и превращается в тепло. Стекло, покрывающее ящик сверху, сохраняет его.

Такой способ получения тепла давно используют в солнечных теплицах и парниках Им можно пользоваться также для сушки зерна, фруктов, овощей, грибов и для нагревания воды. Если же, вместо одного слоя стекла, поставить несколько, то температура внутри ящика будет увеличиваться.

Основываясь на этом, я построил свой небольшой солнечный водонагреватель трубчатого типа (рис 1). Он состоит из ящика 1, в котором помещена батарея, и обыкновенной деревянной бочки 3 емкостью в 12 ведер. Батарея и бочка соединены резиновыми шлангами 2.

Тепловой ящик (рис. 2) шириной 125 и высотой 12 сантиметров сделан из досок толщиной 5 и длиной 147 сантиметров. Внутри ящика на двух брусках, прибитых к стенкам, на лист кровельного железа уложил нагревательную батарею, сваренную из 14 обрезков однодюймовых газовых труб и двух коллекторных труб диаметром 1/4 дюйма. Закрепил ее мягкой проволокой, для чего в листе около трубок пришлось сделать отверстия. Еще лучше в железном листе делать специальные канавки для трубок.

Солнце нагревает железный лист, он передает тепло нагревательным трубкам, а те, в свою очередь воде. Чем плотнее к трубкам прилегает лист, тем лучше нагревается в них вода. Лист и батарею окрасил в черный цвет.

Рис.1. Устройство гелиоустановки; 1 — тепловой ящик, 2 — шланги, 3 — бочка, 4 — система труб в душевой, 5 — душевая сетка, 6 - упор, 7 — подкосы.

Рис 2. Тепловой ящик, 1 — корпус ящика, 2 — нагревательные трубки, 3 — промежуточный брусок, 4 — коллекторная трубка, 5, 6 — шланги.

После установки батареи снизу под железный лист подложил слой толя, а оставшееся пространство между ним и дном ящика утеплил опилками и стружками и забил фанерой (можно досками). Сверху на батарею (рис. 3) положил промежуточный брусок с выбранными пазами.

Рис. 3. Устройство теплоизоляции, 1 — брус рамы, 2 — резиновая прокладка, 3 - коллекторная труба, 4 — стекло, 5 — нагревательная трубка батареи, 6 — металлический лист, 7 — теплоизолируюшии материал (опилки), 8 - подшивка, 9 - опорный брусок.

В стенках ящика также выбрал пазы и в них на резиновых прокладках вставил оконные стекла 4. Изготовленный тепловой ящик с помощью упора и подкосов установил над душевой кабиной под углом к югу; причем угол этот должен соответствовать углу географической широты места или быть чуть больше него

Важно, чтобы высокие постройки, деревья или другие предметы не закрывали установку от солнечных лучей.

Затем резиновые патрубки нижней и верхней коллекторных труб батареи ввел в отверстия, сделанные внизу и вверху боковой стенки бочки (деревянную бочку можно заменить любым железным резервуаром, но для предохранения от охлаждения его нужно поместить в деревянный ящик).

Наполнив бочку водой, всю систему можно считать готовой к действию. Вода по шлангам попадет в батарею, нагреется в ней и по трубам поднимется вверх, вытесняя через шланг холодную, более тяжелую воду из нижней части бочки. Такая циркуляция будет происходить непрерывно до тех пор, пока вода в бочке полностью не прогреется.

Все это происходит без какого-либо участия человека. Установка не требует никакого ухода, кроме заливки воды, что можно сделать вручную или с помощью временного водопровода. Чтоб вода в бочке не охлаждалась, ее закрывают деревянной крышкой.

Внутри душевой кабины водяная система состоит из двух вентилей (для горячей и холодной воды), прикрепленной к стене трубы диаметром в полдюйма и душевой системы. Все это соединено с бочкой вентилями. Теперь достаточно открыть воду, и теплый душ готов.

Практика показала, что такая гелиоустановка работает около пяти месяцев в году и даже в полупасмурные дни нагреет воду до 40—50 градусов.

Садовод-любитель А. КОМАРОВ

2sadovoda.ru

Солнечные коллекторы для отопления - как сделать самому

В отличие от запасов жидкого, газообразного, твердого топлива ресурсы солнечной энергии неистощимы. Использование поставляемого солнцем излучения не наносит вреда многострадальной окружающей среде, не опустошает кошельки владельцев загородных коттеджей. Для применения бесплатного подарка природы можно приобрести готовую установку или сделать продуктивные солнечные коллекторы для отопления самостоятельно из подручных средств и недорогих, зачастую «бросовых» материалов.

Мощность достигающего земной поверхности потока солнечного света в средних широтах по усредненным данным NASA составляет примерно 1-1,2 кВт, приходящихся на м² площади. Это относительный параметр, зависящий от облачности, климатических условий, рельефа местности, времени года, от направления солнечного потока и еще от массы обстоятельств. При грамотном применении солнечной энергии она способна обеспечить теплом и горячей водой автономное загородное здание.

Солнечный коллектор для отопления, схема устройства и функционала

Несмотря на конструктивные различия гелиоустановок, применяемых в качестве обогревателей и аккумулирующих энергию солнца систем, функции у них аналогичны. Они предназначены для сбора и преобразования солнечного излучения в тепловую энергию. Даже в пасмурный день коллекторные системы проявляют чудеса продуктивности, а в жаркий полдень установки поставляют до 1500 кВт.

[include title="РСЯ - в записи"]

Принцип действия основан на применении законов физики. Солнечные лучи, попавшие в замкнутое пространство, перерабатываются в тепловую энергию и накапливаются, не имея возможности выйти обратно. С учетом частичной потери энергии в самом коллекторе, в трубах и в аккумуляторе тепла оборудование со среднестатистическим КПД, составляющим приблизительно 60%, все равно представляет собой достойную альтернативу обычным схемам отопления.

Принцип действия солнечных коллекторов

Обратите внимание. В северных европейских регионах работа солнечных коллекторов, оборудующих практичное архитектурное нововведение «солнечные дома», покрывает 50% потребности автономного строения в тепловой энергии. Дополняют их камины, печи, перерабатывающие древесину. Для стимуляции работы термических гелиоустановок, снабжающих теплом солнечные дома (здания, ориентированные по сторонам света), применяются насосы. Потребляют насосы не более 400 кВт/часов ежегодно.

Типы обогревательных систем — «солнечные коллекторы» ↑

• Воздушные гелио коллекторы-концентраторы, принцип действия которых базируется на использовании физического явления «парниковый эффект». Проникающее сквозь светопроводящий материал (ПВХ пленку, поликарбонатную плоскость, стекло) инфракрасное излучение поглощается теплоприемником. Получивший энергетический заряд теплоприемник передает тепло воздуху под стеклом. Нагретая воздушная масса используется для отопления.

• Подвижные аккумуляторно-преобразующие солнечные системы, ориентируемые на солнечный источник энергии. Среди них есть установки, оснащенные поворачивающимися вслед за движением солнца зеркалами. Есть оборудование, полностью совершающее развороты и коллекторы, подвижными частями которых являются нагревательный элемент и зеркало. Эффективно использующие прямое и рассеянное излучение подвижные коллекторы не слишком востребованы из-за дороговизны.

• Плоские гелио-устройства. Представляют собой застекленный черный ящик, собирающий направленные под углом 30-35º лучи. Время работы их ограничено продолжительностью солнечного дня, на продуктивность влияет площадь принимающей излучение поверхности, вертикальное или наклонное расположение. Это дешевая, потому самая распространенная разновидность.

Эффективный солнечный коллектор трубчатого типа

• Трубчатые солнечные коллекторы. Устройства представляют собой черные трубки, наполненные теплоносителем, циркуляцию которого стимулирует разница температур коллектора и нижней (холодной) зоны накопителя. У круглых элементов в отличие от деталей плоских систем больше площадь поглощающей свет поверхности.

• Вакуумные солнечные коллекторы – одна из разновидностей трубчатых устройств. Их конструкция состоит из стеклянной трубки с расположенной внутри еще одной, но уже черной трубкой с теплоносителем. Между прозрачной оболочкой и черной трубкой вакуум, выполняющий функцию теплоизоляции.

Схема работы вакуумного гелиоколлектора:1. трубки с жидкостью (вода, антифриз)2. теплоизоляционный корпус3. отражатель4. рама жесткости5 и 6. баки для холодной и горячей воды

• Коллекторы-концентраторы солнечного излучения. Их оборудуют рефлекторами, осуществляющими фокусировку солнечных лучей с максимальной площади. Концентрирующие солнечную энергию зеркала и отражатели увеличивают мощность и плотность получаемого установкой потока, за счет чего появилась возможность сократить площадь принимающего солнечное излучение элемента. С целью повышения результативности данное оборудование оснащается устройствами слежения за траекторией солнца.

Простейший солнечный коллектор для дачников – бочка ↑

Сделать его можно из обыкновенной оцинкованной тары для жидкости с объемом 100 — 200 л, расположить которую нужно на крыше. Если самодельный аппарат установить на южной стороне кровли, покрытой блестящим металлическим листом, производительность элементарной установки позволит получать около 100 л воды, нагретой до 60º . Бочка лучше других агрегатов освещается солнечными лучами, а за счет минимальной площади теплообмена с воздухом обладает КПД, равнозначным фабричным установкам.

[include title="РСЯ - в записи"]

К минусам бочек относят возможность использования лишь в экологически чистых регионах, удаленных от фабрик, транспортных магистралей, аэропортов. Данный самодельный агрегат малоэффективен в зимнюю пору, теряет много тепла в ветряную погоду.

Соорудить весьма эффективную гелиоустановку можно из змеевика старенького холодильника. Мастеру потребуются также фольга, рейки для изготовления каркаса, стекло и резиновый коврик. Нужна будет емкость для воды (бак, бочка) и трубы для слива ее и подачи, вентили.

Гелиосистема, сделанная собственными руками

• Вокруг змеевика, избавленного посредством тщательного промывания от следов и остатков фреона, сооружается каркас из реек. Привести точные размеры каркаса невозможно, так как это зависит от габаритов основного рабочего узла самодельного устройства, то есть от марки вышедшего из строя холодильника. Размеры коврика подгоняются под периметр каркаса, среди реек которого змеевик должен свободно располагаться.

• На дно каркаса, выполненное из резинового коврика, укладывается слой фольги.

• Затем змеевик фиксируют внутри сколоченной конструкции с помощью хомутов, снятых все с того же холодильника. Крепление хомутов выполняют винтами.

• В стенках конструкции необходимо проделать отверстия для выхода трубок змеевика.

• Дно самодельной гелио-котельной желательно укрепить рейками. Их нужно прибить с обратной стороны конструкции.

Днище гелиоколлектора желательно укрепить дополнительными рейками

• Сверху крепиться стекло. Вырезать его можно из старой рамы. Фиксируют стекло скотчем по периметру, можно продублировать крепеж для успокоения совести парой шурупов.

Совет. Обработка стыков герметиком повысит продуктивность самодельного солнечного коллектора.

Собранную собственными руками солнечную «котельную» устанавливают на обращенной к югу стороне кровли (возможны варианты в 15-20º). Приоритетный угол наклона 35 градусов, потому что такой уклон предотвратит скопление осадков на стекле коллектора. Устройство можно расположить в доме или во дворе, сделав для него специальные наклонные опоры.

Схема монтажа самодельного солнечного коллектора:1. труба для поставки нагретой воды2. вентиль, предназначенный для сброса давления3. трубопровод для забора горячей воды4. запорная арматура5. вентиль для подпитки6 и 7. трубопровод для холодной воды8. вентиль для разгрузки (слива)

Коллектор нужно соединить трубопроводом с предназначенной для сбора горячей воды емкостью-накопителем. По трубе нагретая в коллекторе, менее плотная вода самостоятельно перемещается в накопитель. Обычно это бочка или бак, водруженный на крышу или установленный на земле. Емкость закрывают крышкой, оборудованной вентилем для сброса давления. Вторая труба с запорным вентилем выходит из накопительной емкости, она поставляет холодную воду из бочки в коллектор.

В этой замкнутой элементарной системе вода циркулирует, попеременно охлаждаясь и нагреваясь. Нагретая вода с меньшей плотностью перемещается в бочку, из нижней части накопителя более плотная холодная жидкость возвращается в коллектор.

Кроме ощутимого сокращения расходов на отопление у самодельных солнечных коллекторов есть еще одно веское преимущество: их можно сделать из «бросовых» материалов, заплатив сущие копейки за то, чего не оказалось в запасе. Они не требуют профессионализма от мастера, не нуждаются в излишне усердном обслуживании. В случай поломки любой элемент можно без осложнений заменить.

stroy-aqua.com

Солнечные коллекторы для отопления своими руками

Запасы носителей энергии неизбежно исчерпываются, а на другом конце планеты арабские шейхи, которые всю жизнь сидят на нефти, уже начали задумываться об альтернативных источниках энергии. Это верный сигнал о том, что пора бы более серьезно подходить к использованию неиссякаемого источника энергии — энергии Солнца. В европейских странах около 60% всего отопления уже переведено на гелиосистемы полностью или частично. С нашей инертностью это произойдет очень нескоро, поэтому пока не соберешь гелиосистему своими руками, никто ее не принесет.

Содержание:

1. Средства альтернативной энергетики
2. Расчет отопления на солнечных коллекторах
3. Типы солнечных коллекторов для отопления
4. Солнечные коллекторы для отопления зимой

Средства альтернативной энергетики

Поэтому рассматривать этот вопрос глобально для нас с вами не имеет никакого смысла. Только индивидуальный подход поможет эффективно использовать солнечную энергию. В индивидуальных, конечно, целях. В принципе, чтобы реализовать систему отопления Солнцем, можно купить элементы, смонтировать их, настроить и запустить в действие. Только это неимоверно дорого. Рисковать такими суммами мы не можем, поэтому хотя бы в плане эксперимента можно собрать солнечные коллекторы для отопления своими руками. Практически из отходов и мусора.

Конечно, такая система не подойдет для трехэтажной виллы, но для дачи вполне сможет стать вполне рабочим средством отопления, хотя все зависит от объема вложений, материалов, средств автоматизации и грамотности исполнения. Расчет такой системы, кстати, очень непростая штука, поэтому его мы рассмотрим очень приблизительно и для небольшого помещения.

Расчет отопления на солнечных коллекторах

Здесь все очень относительно, поскольку по данным NASA один квадратный метр площади земли в средних широтах получает около полутора киловатт энергии. Параметр этот очень относительный, и вовсе не потому, что агентство скрывает правду от людей, а потому что количество солнечной энергии, которое попадет на наш коллектор, очень зависит от облачности, угла положения Солнца, направления светового потока и массы других параметров, список которых занял бы не одну страницу. Но то, что при грамотном использовании этого вида энергии можно обеспечить теплом и горячей водой полноценный жилой дом, это доказанный факт.

Принцип действия солнечного коллектора прост и основан на элементарных законах физики, а чтобы не вдаваться в доказательную базу, состоящую из формул и сложных расчетов, достаточно сказать, что в наших широтах даже в пасмурную погоду гелиосистема может работать полноценно, а в солнечный полдень выдавать до 1600 кВт энергии. Солнечный коллектор работает очень просто. Вода, которая находится в замкнутом пространстве, принимает тепловую энергию от солнечных лучей. Энергия не имеет возможности выйти наружу, поэтому накапливается в коллекторе. Система, собранная своими руками, может обеспечить очень невысокий КПД, примерно 50-60%, но этого хватит, чтобы полноценно отопить дом.

Типы солнечных коллекторов для отопления

Есть несколько конструктивных решений, которые позволят отапливать помещение солнечной энергией и самые простые из них вкратце описаны ниже:

1. Воздушные солнечные коллекторы. Такие системы нагревают воздух напрямую без теплоносителя. То есть в системе не задействована вода, а это значит, что КПД у такого коллектора будет выше, поскольку одно звено потери тепла отпадает. Устроены они схематически так: инфракрасные лучи попадают через светопроницаемую пленку или поверхность (поликарбонат, полиэтилен, стекло) на теплоприемник, а он уже распределяет полученное тепло в виде нагретого воздуха по помещениям.
2.  Плоский солнечный коллектор. Представляет собой емкость черного цвета, установленную под углом в 30 градусов к солнечным лучам. Это самая дешевая и простая система, но у нее есть минус — работает она только на протяжении светового дня.
3.  Трубчатые солнечные коллекторы. Схема работы такая же, как и у плоских коллекторов, а циркуляция жидкости осуществляется естественным путем. Их преимущество в том, что площадь круглого коллектора равномернее и эффективнее нагревается от солнечных лучей, а объем теплоносителя может быть больше.
4.  Вакуумные солнечные коллекторы. Принцип действия их немного другой, но они внешне похожи на трубчатые коллекторы. Разница в том, что роль теплоизолятора играет вакуумная стеклянная труба, внутри которой находится черная труба с теплоносителем.

Это базовые виды солнечных коллекторов, но существует множество модификаций всех этих схем, в которые включены отражатели, концентраторы лучей, автоматизированные следящие системы, которые направляют луч непосредственно на коллектор под нужным углом, независимо от угла расположения Солнца.

Солнечные коллекторы для отопления зимой

Зима — совсем не повод забывать о гелиоколлекторах. Они эффективны как зимой, так и летом. Сложность заключается в том, что:

• зимой световой день короче;
• солнечный угол сильно зависит от региона;
• снег закрывает плоскость нагрева коллектора.

Именно проблема с оттаиванием снега на поверхности солнечного коллектора вызывает наибольшие проблемы, особенно в коллекторах вакуумного типа, которые по умолчанию летом имеют более высокий КПД. Плоские же коллекторы справляются с обледенением своими силами и могут растопить наледь и снеговой покров, но в любом случае, при температурах ниже 15 градусов, необходимо ставить контроллер, который бы обеспечивал постоянную температуру теплоносителя в коллекторе. Реализация может быть любая — от подачи нагретой воды из аккумулятора, электроподогреватель. Тогда коллектор запустится сам и сможет работать дальше в штатном режиме.

Конечно, вакуумный коллектор своими руками выполнить едва ли получится, а вот плоский, причем любых размеров, вполне возможно. Поэтому стоит экспериментировать и бороться за тепло в доме при помощи бесценного и бесплатного природного источника — солнечной энергии.

nashprorab.com

инструкция, фото и видео-уроки, цена

Так складывается ситуация, что цена на природный газ с каждым годом стремительно растет. А так как большинство котлов у потребителей работает именно на таком виде топлива, то это приводит к тому, что люди платят все больше и больше своих кровных денег. Хотя у другие энергоресурсы дорожают, но не с такими темпами.

Частный дом с солнечным коллектором

В последнее время появился вариант для экономии – гелиоотопление. Но в большинстве случаев люди переоценивают возможности таких установок, потому что они хороши лишь для экономии, а работать только самостоятельно они не могут. При этом такая установка предъявляет много требований к объекту проектирования и прочим составляющим системы отопления. С этими требованиями мы и ознакомимся в этой статье.

Объект установки и требования к нему

Как вы уже поняли из всего вышесказанного, гелиосистемы работают совместно с обычными источниками теплоты:

В результате такого симбиоза гелиосистема для отопления помогает сэкономить часть топлива благодаря энергии Солнца. Нужно отметить, что наибольшая эффективность такой системы в наших широтах в летний период, когда Солнце находится под оптимальным углом и максимальное время. Увидеть подробности этого явления вы можете на фото внизу.

Производительность по месяцам

Где:

• Е – производительность плоского коллектора при площади пятнадцать квадратных метров;
• D – тоже самое при площади пять квадратных метров;
• С – нагрузка на ГВС;
• В – нагрузка на отопление постройки нового образца;
• А – тоже, но постройки старого образца.

Проанализировав эту картинку можно прийти к выводу, что отапливать лишь гелиосистемой можно, но крайне сложно. Главные трудности (соответствие дома требованиям) можно минимизировать за счет идеальной теплоизоляции и небольшой площади. В таком случае гелиосистемы могут взять на себя нагрузку порядка тридцати процентов. Помимо этого необходимо учитывать требования к характеристикам и параметрам самой системы обогрева.

Принцип работы

  Реклама

Требования к характеристикам и параметрам солнечных систем

В этом разделе мы рассмотрим основные требования к гелиосистеме:

• Общих особенностях;
• Площади гелиополя;
• Угла наклона самих коллекторов;
• Объёма емкостного водонагревателя.

Коллектор, установленный под углом тридцать градусов

Общие особенности

Если вести диалог о таких системах, то для поддержания ними обогрева нужно помнить, что:

• гелиосистема для отопления не может заменить основной источник теплоты, а также уменьшить его мощность;
• она не должна рассматриваться как основной компонент теплоснабжения. В последнем большую роль играет качество работы основного генератора теплоты. Применение солнечных коллекторов позволит только повысить эффективность всей системы обогрева, но никак не полностью её заменить;
• Возможности поддержания отопительных систем без аккумулирования теплоты сильно ограничены;
• В летние периоды, когда нет потребности в обогреве, такая гелиосистема будет простаивать, если к ней не подключить контур горячего водоснабжения.

Несколько последовательно установленных солнечных установок

Площадь

Инструкция для нахождения параметров в целях поддержания обогрева декларирует, что берется во внимание тепловая нагрузка в летние месяцы. Она в себя включает нагрузку на ГВС и нагрузки прочих потребителей, работающих от гелиосистемы, к примеру, поддержание заданной температуры в подвальных помещениях, чтобы предотвратить конденсационные процессы.

Для таких потребностей специалисты выполняют расчет коллектора на нужды ГВС, целью которого является нахождение площади. Полученный результат умножают на два или два с половиной и находят диапазон площади коллектора для нужд отопления. Более точные вычисления выполняют, учитывая строительные размеры и монтажные работы гелиополя.

Устройство коллектора

Существует также и альтернативный способ подсчета, который производится на основании площади постройки и не является объективным. Если проанализировать потребности в тепловой нагрузки в течение всего года то становиться очевидным тот факт, что площадь коллектора на квадратный метр находится в пределах 0,1-0,2. Это говорит о том, что площадь будет изменяться в два раза! Этот факт сильно усложняет возможность четкого определения площади.

Помимо этого недостатка есть еще один – потребности в горячей воде не берутся должным образом, потому что нет четкого соотношения между площадью помещения и расходом воды для нужд ГВС.

Водонагреватель емкостного типа

Важно! Если в вашем доме есть бассейн, который обладает подогревом, то температура в нем может поддерживаться за счет избытка теплоты в летние месяцы. Такое решение никак не повлияет на площадь самого коллектора.

Угол наклона

Если гелиосистема обладает возможностью выбора угла наклона, то необходимо установить её на угол шестьдесят градусов. Такой угол позволяет, если сравнивать с коллекторами ГВС, достигнуть большей производительности в переходные периоды, а в летние получить меньше излишков теплоты. Такие установки можно ставить на грунте или плоской крыше.

Если место для монтажа это горизонтальная крыша с наклоном порядка тридцати градусов, то плоские тип оборудования не подойдет, нужно устанавливать трубные коллекторы вакуумированного типа с горизонтальной установкой.

Движение жидкости в коллекторе

Емкостный водонагреватель и его объем

Для случаев, когда в летние месяцы наблюдается плохая туманная погода, устанавливают емкостные водонагреватели.

Идеальные объемы таких элементов относительно одного метра квадратного гелиополя:

• Для плоских типов находятся в пределах пятидесяти — семидесяти литров;
• Для вакуумированных в диапазоне семьдесят – восемьдесят литров.

Требования к конструкции

При проектировании теплоснабжающей системы есть два варианта получать энергию Солнца:

• направить её в контур отопления (выполняет нагрев обратки отопления). В таких установках подогретая солнечной энергией вода выполняет работу, когда в баке температура воды больше чем в трубопроводе обратки. Если температура в подаче недостаточна, то вступает в работу основной источник теплоты;

Установка с нагревом воды в аккумуляторе

• направить на нагрев бака аккумулятора. В таких установках вода в баке доводится до температуры равной подаче благодаря котлу отопления или солнечному коллектору. В таком случае отопительный контур подключается через этот бак.

Установка с нагревом обратки

Требования к основному генератору теплоты

В народе есть распространенное мнение, что старые котлы имеющие малый коэффициент КПД, нужно включать в работу так, чтобы они нагревали воду с запасом по температуре. Делается это для того чтобы уменьшить частоту включения горелок, именно из-за них уменьшается эффективность работы системы. Специалисты не рекомендуют применять старые котлы с гелиосистемами, а заменять их современными источниками теплоты. Видео с такими моделями вы можете увидеть в нашей галерее сайта.

Совет. Не стоит экономить деньги на расчетах и монтаже, потому что, выполняя эти работы своими руками, вы можете допустить критические ошибки. Это не тот компонент, на котором можно сэкономить.

В отличие от «допотопных» источников теплоты, новые модели вырабатывают количество теплоты, которое требуется на данный период времени, чтобы получить необходимую температуру теплоносителя. Если происходит нагрев водонагревателя за счет генератора теплоты, то ухудшается КПД системы. Помимо этого, увеличивается температура воды на входе в установку, а, следовательно, качество работы гелиосистемы уменьшается в разы.

Современные источник теплоты Viessmann

Именно по этой причине ведущие специалисты рекомендуют применять нагрев обратки отопления. К тому же эти специалисты советуют использовать конденсационные котлы, при их применении возрастает КПД всего механизма теплоснабжения.

Требования к приборам обогрева

Самым оптимальным решением при функционировании гелиосистемы является установка теплых полов. Сама установка выдает теплоноситель с температурой не более пятидесяти градусов, что вполне устраивает «теплый пол», так как он имеет температурный режим 40/30.

Прибор обогрева

Если же говорить о радиаторах отопления, то они эффективно работают в большем режиме – 90/70. Поэтому воду придется догревать в котле, после чего увеличиться температура теплоносителя на входе в коллектор (читайте также о том, как рассчитать отопление).

Важно.  Повышение температуры на входе в гелиосистему приводит к снижению её КПД. Это неоспоримый факт, который делает использование теплых полов более экономически выгодным. Большое значение также играет правильность гидравлического увязывания трубопроводов и батарей. Теплый пол

Итоги

Предлагаю совместно с вами подвести итоги этой статьи и выделить основные пункты, которые мы рассматривали:

• Коллекторы хорошо подойдут для построек небольшой квадратуры и с хорошей изоляцией;
• При правильном монтаже и расчете такая установка покрывает тридцать процентов нагрузки;
• Обязательно применение традиционных котлов, предпочтительнее конденсационных;
• Необходимая площадь установки для ГВС минимум в два раза больше чем для отопления;
• Идеальный угол монтажа – шестьдесят градусов;
• Объем емкостного водонагревателя должен быть в диапазоне пятидесяти – девяноста литров;
• Эти гелиосистемы хорошо работают как с теплыми полами, так и с батареями.

otoplenie-gid.ru

Гелиосистемы для отопления дома своими руками

Эффективным источником энергии и тепла для загородного и дачного дома, особенно для тех, в непосредственной близости от которых инженерные коммуникации отсутствуют, может быть солнечное тепло. Немаловажно и то, что солнечная энергия не только не иссякает, но и не требует оплаты. Для солнечной энергетики введен специальный термин — гелиоэнергетика, Спектр гелиоустановок применения весьма широк. Это нагревание и охлаждение воды в том числе для целей отопления и кондиционирования, опреснение воды, выработка электрической энергии (для этого гелиосистемы снабжаются фотоэлементами) и пр.

Сейчас в мировом масштабе эксплуатируются 160 млн м2 солнечных коллекторов, из них по 10 млн м2 приходится на Китай и США, 8 млн м2 — на Японию, 6,2 млн м2 — на Германию и т. д. Достаточно сказать, что в Европе к 2020 г. планируется 70 % жилого фонда перевести на солнечную энергию. В нашей же стране картина не столь радужная, скорее удручающая. В России площадь водонагревательных установок, функционирующих на основе солнечной энергии, составляет лишь 20 000 м2! Может быть, нам не интересны экологически чистые источники энергии? Или у нас неисчерпаемые запасы углеводородов? Наверное, это тоже имеет место быть, хотя не исключаются и другие причины, в частности различного рода заблуждения о гелиотехнике.

К разряду мифов следует отнести мнение о том, что на тех широтах, на которых лежит наше отечество, мало солнца и поэтому гелиосистемы вряд ли смогут быть эффективными. По количеству солнечной энергии Московская область ничем не отличается от Германии, однако там ее используют, а у нас нет, хотя есть технологии.

Высокая стоимость гелиосистем — еще одно препятствие на пути повсеместного их распространения. Но так было в период их первого появления. В настоящее время очевидной становится тенденция к повышению мощности установок при одновременном уменьшении их цены. Сейчас затраты на приобретение и монтаж гелиосистем сопоставим с теми, которые требуются для устройства традиционных отопительных систем. Однако экономия, которая при этом обеспечивается, значительная. Имеющиеся данные показывают, что 1 м2 гелиоколлектора в среднем за год вырабатывает 600-800 кВт/ч (максимальный показатель — 1050 кВт/ч), что покрывает 40-60 % нужд индивидуальных потребителей в тепле; снижает расход органического топлива (1 м2 дает экономию в 100 кг, а 30 м2 — 7,8 т угля) и выброс углекислого газа.

Бытует и такой взгляд: гелиосистема — это сложное устройство, доступное для понимания лишь единицам. Чтобы опровергнуть этот миф, достаточно разобраться в том, как устроена и как работает гелиосистема.

Ее главным элементом является солнечный коллектор, или гелиоколлектор.

Главная деталь плоского гелиоколлектора — медная или алюминиевая прямоугольная пластина (абсорбер), обработанная с лицевой стороны по особой технологии. Она покрыта чернением, благодаря чему имеет способность поглощать требуемый спектр солнечного излучения, причем эта поверхность всегда бывает только матовой.

Если камин сложен на верхнем этаже, то надо позаботиться о защите деревянного междуэтажного перекрытия от высоких температур. Удачным представляется решение устроить под основанием камина полости, в которой будет циркулировать воздух.

К обратной стороне пластины посредством сварки или высокотемпературной пайки (это необходимо для того, чтобы контакт пластины и трубок был максимально надежным по всей площади коллектора) прикреплены медные трубки, по которым циркулирует теплоноситель (вода или антифриз) и транспортирует тепло. Пластина помещена в теплоизолированный термостойкой минеральной шерстью корпус, защищенный закаленным стеклом толщиной 3 мм с пониженным содержанием металлов, которое, с одной стороны, препятствует повреждению конструкции градом, мелкими камешками и др., пропускает соответствующие спектры солнечного излучения, а с другой — не позволяет отраженной части спектра вернуться наружу. Пространство между стеклом и абсорбером заполнено инертным газом, что снижает теплопотери. Для отвода и подведения теплоносителя предназначено несколько патрубков. Температура воды, нагреваемой коллектором, может доходить до 200 °С.

Вакуумный гелиоколлектор представляет собой систему вакуумных трубок, в которых происходит процесс преобразования солнечной энергии в тепловую. Материалом для трубок служит высокопрочное стекло. Конструктивно они состоят из трубок диаметром 47 мм, которые помещены в трубки диаметром 58 мм. Они спаяны, между ним создан вакуум, т. е. откачан воздух, вследствие чего теплопотери практически сведены к нулю. Таким образом, фактически вакуумный коллектор — это своеобразный термос. На поверхность внутренней трубки посредством двенадцатиступенчатой технологии напыления нанесено абсорбционное покрытие, благодаря чему происходят поглощение солнечной энергии и постепенное нагревание боросиликатного стекла. Эффективность такого устройства доходит до 97 %, а с учетом низкого коэффициента отражения солнечного излучения температура внутри колбы достигает 380 °С.

Вакуумный гелиоколлектор работает эффективно независимо от температуры окружающего воздуха и даже тогда, когда солнце скрыто облаками (даже при минусовых температурах вода нагревается до температуры кипения). Неслучайно выбрана именно цилиндрическая форма трубок — за счет этого солнечные лучи на протяжении всего светового дня освещают поверхность, одинаковую по площади, т. е. такую конструкцию можно рассматривать как систему пассивного слежения за светилом, благодаря которой коллектор функционирует весь день с максимальной производительностью. Кроме того, на трубках не скапливается грязь, они омываются дождем и успешно противостоят даже граду размером до 25 мм.

Принцип работы тепловые трубки (термотрубки) с низкой теплоемкостью состоит в следующем: в закрытых трубках, выполненных из меди, находится жидкость (неорганическая и нетоксичная), которая при повышении температуры легко закипает (это возможно даже при температуре -30 °С, так как в трубке вакуум), переходит в газообразное состояние на конденсаторе, — на наконечнике тепловой трубки, нагревает теплоноситель, затем конденсируется на холодном конце, стекает вниз, и цикл возобновляется.

Таким образом, плоские коллекторы имеют более простую конструкцию, поэтому стоят дешевле и в нынешнем виде их эффективность достигла максимума возможного.

Вакуумные агрегаты более сложно устроены, стоят дороже, но обладают высоким КПД, особенно в зимнее время года (при отрицательных температурах вакуумные гелиоколлекторы вне конкуренции — они функционируют и при -35 °С, ведь вакуум — отличный теплоизолятор) и когда пасмурно, поскольку вакуумные трубы поглощают энергию инфракрасных лучей, для которых тучи не являются препятствием.

Трубы в вакуумном коллекторе расположены параллельно, ориентированы с севера на юг, благодаря чему весь день они оказываются в зоне солнечного излучения, и в зависимости от географической широты должны стоять под определенным утлом.

Гелиоколлектор практически не требует обслуживания. Если возникает необходимость замены отдельной трубки, для этого не требуется останавливать работу всего устройства. Кроме того, количество трубок можно изменять — увеличивать, если возникает дефицит тепла, или уменьшать, если наблюдается его избыток.

О состоянии вакуума в трубках свидетельствует слой чистого бария, которым покрыт нижний конец трубки. Если вакуум исчезает, серебристый бариевый слой превращается в белый. Благодаря такому визуальному индикатору легко определяют целостность трубы.

Удельный объем водонагревателя на 1 м2 площади гелиополя должен составлять 50-70 и 70-90 л для плоского и ваккумного гелиоколлектора соответственно, чтобы летом в случае короткого периода плохой погоды покрыть потребности системы горячего водоснабжения.

Плюсы и минусы гелиоколлекторов

Вакуумный гелиоколлектор

плюсы	минусы
Низкие теплопотери	Достаточно высокая первоначальная стоимость
Эффективная работа при отрицательных температурах	Угол наклона устройства должен быть, как минимум, 20°
Способность выдавать высокие температуры
Продолжительная работа на протяжении суток
Простота и удобство монтажа
Незначительная парусность
Оптимальное соотношение цены и производительности

плюсы	минусы
Высокая производительность в летний период	Высокие теплопотери
Угол наклона не имеет значения	Пониженная эффективность в зимний период
Более низкая начальная стоимость проекта	Трудности монтажа
	Повышенная парусность

Как правило, коллекторы размещают на крыше, где инсоляция выше и нет тени от других объектов. При этом плоские коллекторы кладут на поверхность, а вакуумные устанавливают на опоры, причем угол наклона должен составлять 60° (это немного больше того, что требуется для гелиосистем, установленных только для горячего водоснабжения, но зато дает меньше избыточного тепла летом, утилизация которого является достаточно серьезной проблемой).

Насос и бак-аккумулятор при естественной циркуляции должны находиться как можно ниже, при наличии же насоса их положение не имеет значения. Вместо воды в качестве теплоносителя рекомендуют применять антифриз, поскольку зимой вода замерзнет и сделает невозможным использование солнечного обогрева.

Помимо солнечного коллектора (плоского или вакуумного), в гелиосистему входит система управления, циркуляционный насос (их может быть и несколько, если того требует тепловая схема), благодаря которому обеспечивается перемещение коллекторной жидкости (теплоносителя) между коллектором и баком-аккумулятором (последний служит теплообменником), вспомогательное оборудование (контроллер, электрический тэн). Если гелиосистема не отличается большим размером, то перемещение теплоносителя происходит посредством естественной циркуляции, возможной благодаря перепаду температур, т. е. в соответствии с термосифонным принципом.

Рассчитывая и монтируя гелиоколлекторы для отопления, необходимо соблюдать ряд условий. Первое и наиболее важное из них это то, что гелиосистему нельзя рассматривать в качестве автономной отопительной системы — она является дополнительной к той, которая существует как основная. Более того, сделать последнюю менее мощной, предполагая, что остальное обеспечит солнце, не удастся. Отопительная система и без применения солнечной энергии должна на 100 % покрывать нужды потребителя в тепловой мощности, т. е. гелиоколлектор — это вспомогательный источник нагрева в отопительной системе.

Представляется целесообразным, чтобы гелиосистема отопления покрывала примерно 30-40 % годовых затрат на цели отопления (увеличение покрытия вызовет значительное удорожание гелиосистемы и утратит экономический смысл), причем большая их часть должна приходится на период межсезонья — весну и осень, когда отопительный сезон либо еще не наступил, либо уже завершился, а солнечных дней уже или еще вполне достаточно.

Для отопительной системы требуется больше гелиоколлекторов, чем для горячего водоснабжения. В среднем один солнечный коллектор должен приходиться на 10-15 м2 отапливаемой площади.

Летом неизбежно встанет проблема, где найти применение избыточному теплу. Дело в том, что 8-12 гелиоколлекторов, смонтированных для поддержки отопительной системы дома площадью 150 м2, в течение летнего периода будут ежесуточно нагревать 1 т воды. Есть несколько вариантов для ее использования, чтобы не допустить закипания системы, которое является штатным, но нежелательным режимом, поскольку сказывается на долговечности расширительного бака и антифриза.

Если для обогрева дома используется тепловой насос, то избыточное тепло можно направлять в скважину, в которой установлен гелиоконтур теплового насоса, чтобы повысить ее температуру перед началом отопительного сезона.

Если на участке есть бассейн соответствующей вместимости, то автоматика переключит систему на подогрев воды в бассейне, когда нужды горячего водоснабжения будут удовлетворены. В отсутствие бассейна часть воды может пойти на полив растений, хотя следует признать, что такого ее объема хватит на небольшое фермерское хозяйство, а не просто на приусадебный участок. Можно зашторить часть коллектора на лето, но тогда есть ли смысл устанавливать оборудование, которое во время наибольшей солнечной активности окажется невостребованным.

Эффективно отопительные гелиосистемы работают в комбинации как с водяным теплым полом, для который температура теплоносителя 30-40 °С, которую гелиосистема легко обеспечит, вполне достаточна (ср. в радиаторной системой, в которую нужно подавать теплоноситель, нагретый до 50-90 °С), так и с радиаторным отоплением. В последнем случае ее производительность в среднем за год уступает незначительно.

Подводя итог сказанному, заметим, что:

1. оптимальным объектом для гелиосистем, установленных для поддержки основной отопительной системы, является дом небольшой по площади и имеющий качественную теплоизоляцию;
2. гелиосистема должна покрывать не более 40 % нагрузки на отопление;
3. в систему теплоснабжения дома обязательно должен входить традиционный теплогенератор — котел;
4. гелиоколлекторы сочетаются с радиаторной системой отопления и с системой напольного отопления.
5. для поддержки отопительной системы требуется, чтобы площадь гелиосистемы была в 2-2,5 раза больше той, что необходимо только для обеспечения горячего водоснабжения;

www.uniexo.ru

---

• 
  Водопад своими руками в квартире
• 
  Водопад в квартире своими руками
• 
  Керамический обогреватель своими руками
• 
  Как сделать душевой поддон из плитки своими руками
• 
  Как сделать ванну своими руками из кирпича
• 
  Приямок для скважины своими руками
• 
  Как законсервировать скважину на зиму своими руками
• 
  Бурильная установка для скважин воды своими руками
• 
  Дренажная канава своими руками
• 
  Прочистка скважины своими руками
• 
  Колодец из шин своими руками