Принцип работы системы
Существуют разные типы коллекторов, и хотя принцип работы каждого из них почти одинаков, все же между ними есть некоторые различия. В данном случае будет рассматриваться работа самодельной системы из змеевика.
Отопление от солнца в ясные дни обеспечивает нагрев воды до 70 градусов. Циркуляция воды в системы происходит естественным образом. Вода, нагретая в коллекторе, благодаря уменьшению плотности, движется вверх, в специальный резервуар. Холодная вода, имеющая большую плотность, перемещается в нижнюю часть солнечной батареи. После этого процесс повторяется. Схематическое изображение такой системы можно увидеть на фото.
Таким образом, система для отопления состоит из:
Система отопления работает автоматически, хозяевам дома редко приходится вмешиваться в этот процесс. Для эффективного функционирования системы, в зимнее время коллектор необходимо очищать от налипшего снега, так как он будет отражать солнечные лучи и сделает устройство бесполезным.
В последнее время солнечная энергия для отопления дома используется все чаще. Если в нашей стране гелиосистемы встречаются редко и являются даже диковинкой, то в Европе они установлены в практически каждом доме. И это происходит не только потому, что использовать солнечную энергию можно бесплатно. Такие системы отопления полностью безопасны как для здоровья человека, так и для экологии. Традиционные приборы нагрева этим похвастаться не могут: продукты горения вызывают различные заболевания и ухудшают состояние окружающей среды.
Солнечные коллекторы достаточно эффективны и в регионах с умеренным климатом, а не только на юге. Даже если зимой много пасмурных дней, все равно сквозь тучи поступает достаточно ультрафиолета для того, чтобы хотя бы частично обогревать дом. Правда, в таком случае одной лишь солнечной системой отопления не обойтись – придется использовать и дополнительные источники тепла. Но в любом случае, расходы на обогрев дома заметно сократятся.
Выгодны ли солнечные батареи для частного дома
В западных странах мода на солнечную энергетику продиктована больше заботой об экологии, чем поиском экономической выгоды. У нас реалии несколько иные.
При сохранении нынешних цен на поставляемое электричество, система из солнечных батарей, собранная своими руками для одного частного дома и семьи из 4 х человек, полностью окупается за 4-5 лет. При этом срок службы фотоэлементов – составляет 20-25 лет, а вот аккумуляторы придется менять через 5-7 лет в зависимости от качества батарей.
Пока нигде в мире (и Россия не исключение) не наблюдается снижения цен на поставляемое электричество, поэтому за срок службы фотоэлементов в солнечной панели, система успеет окупиться как минимум 4-5 раз.
Отопление солнечными коллекторами
Отопление загородного дома от солнца при помощи солнечных коллекторов заключается в том же принципе: солнечная энергия собирается и преобразовывается. Однако в данном случае преобразовывается не электрическая энергия, а тепловая. Так, носитель тепла, который циркулирует в коллекторе, под действием лучей солнца нагревается и после этого передает свое тепло. Продуктивность здесь также зависит от того, какое количество солнечного света.
Система отопления солнечными коллекторами
Бывают такие виды коллекторов:
- Работающие на воде или антифризе. Первый тип коллекторов – это плоские коллекторы, которые состоят из абсорбера, который и поглощает солнечную энергию, прозрачного слоя и покрытия с теплоизоляцией.
- Работающие на воздушных массах и обеспечивающие воздушное солнечное отопление дома.
Солнечное отопление
Суть процесса сводится к поглощению тепловой энергии солнца и передаче его теплоносителю, который, в свою очередь, должен быть перемещен в отопительную систему дома и передать тепло воздуху в помещениях. Учитывая, насколько сильно нагревается оставленная в открытой посуде в полдень вода, ничего сверхъестественного процесс собой не представляет.
К сожалению, наибольшую эффективность такая система будет иметь в период максимальной активности светила, то есть, в период с мая-месяца по август, когда солнечный день имеет наибольшую продолжительность и выпадает наименьшее количество осадков. В зимне-осенний период, когда возникает надобность в отоплении, картина выглядит иначе.
Короткий солнечный день уже ограничивает срок использования гелиоустройства. В пасмурные дни применить ни коллектор, ни батарею не удастся. Поэтому использовать солнечное отопление в качестве основного не представляется возможным. Однако как альтернативный источник тепла зимой, и горячей воды летом, система вполне эффективна.
Водяные солнечные коллекторы для отопления теплицы
По ряду причин водяное отопление теплиц является более предпочтительным, хотя стоимость такой системы значительно выше стоимости системы воздушного отопления. В сущности, система солнечного водяного отопления теплицы ничем не отличается от системы солнечного отопления самого загородного дома.
Различия заключаются лишь в форме и расположении нагревательных элементов. В теплицах вместо привычных для комнаты радиаторов отопления вдоль стен прокладываются трубы, в которых циркулирует теплая вода. Трубы также прокладываются в земляном полу теплицы на глубине от 30 до 50 см. Тем самым в теплице обеспечивается и нагрев воздуха, и подогрев почвы.
Схема солнечного водяного отопления
В системе водяного отопления теплоноситель может нагреваться как в плоских коллекторах, так и в коллекторах на вакуумных трубках. В плоском коллекторе к абсорберу крепится плоский змеевик, для изготовления которого нужна медная трубка. Эта медная трубка сначала заполняется солью, и только после этого ее можно сгибать, не опасаясь возникновения заломов.
Когда трубка примет нужную форму, соль легко вымывается из нее проточной водой. Змеевик крепится к абсорберу и окрашивается в черный цвет термостойкой краской. Входной и выходной патрубки выводятся наружу, и отверстия, через которые они были выведены, герметизируются.
Схема плоского солнечного коллектора
Иную конструкцию имеют коллекторы, построенные с применением вакуумных трубок, которые своими наконечниками соединены с трубой контура теплоносителя. Вакуумные трубки представляют собой стеклянный цилиндр, внутри которого помещается медная трубка с легкокипящей жидкостью. Верхний конец медной трубки слегка расширен и запаян.
Из пространства между внешней и наружной трубками откачан воздух для создания максимально возможной теплоизоляции. Жидкость внутри медной трубки под воздействием солнечного излучения нагревается и испаряется. Пар поднимается к наконечнику и нагревает его. Отдавая тепло, пар остывает, конденсируется и по стенкам стекает вниз. На наконечнике температура может достигать 270°C – 300°C.
Схема вакуумной трубки
Вакуумный коллектор
Нагретая в солнечных коллекторах жидкость циркуляционными насосами подается в теплообменник, установленный в бойлере. Нагретая в бойлере вода поступает в отопительную систему. Этот бак должен иметь мощную теплоизоляцию для сохранения тепла в темное время суток.
Чтобы вода в бойлере чрезмерно не охлаждалась, предусматривается еще один нагревательный элемент системы резервного подогрева. Эта система включается при необходимости в темное время суток и может быть запитана от аккумуляторов солнечного электроснабжения дома.
Солнечная энергетика все прочнее входит в наш повседневный быт. Возможности ее неисчерпаемы. Солнце дает нам свет, тепло, электричество. И не воспользоваться этим источником даровой энергии было бы просто непростительно. опубликовано econet.ru
Качество продаж и перспективы развития солнечных технологий
Современны рынок и его технологии продаж не оставляют у покупателя однозначной оценки. Особенно высокотехнологическое оборудование и устройства. Это касается и рынка по продаже солнечных систем электроснабжения. Так как технологии производства сами по себе очень энергоемкие, то при желании приобрести солнечные батареи или купить солнечную электростанцию для дома, цена в обоих случаях будет призывать к детальному анализу не только по техническим и технологическим особенностям, но и по экономическим обоснованиям.
Стабилизаторы напряжения для дома: отзывы. Какой лучше выбрать преобразователь
Основные технические характеристики приборов. Обзор современных моделей. Подключение и ремонт выпрямителей.
Немаловажным фактором при покупке ФСЭ является качество услуг продажи. Если под ценой товара мы будем понимать только его чековый номинал, то под стоимостью мы можем в рамках статьи договориться понимать еще и все виды накладных расходов, надежность продавца и товара, а также затраты времени и моральные силы.
Так, стоимость солнечных батарей для дома или стоимость комплекта солнечной электростанции для дома одного и того же производителя у разных продавцов может существенно отличаться. Причина может быть следующей:
- предварительный инженерный расчет продавец не проводит. Значит, вам требуется обратиться в другое место. А это время и транспорт;
- продавец проектных работ не осуществляет. Придётся потратиться, использовать дополнительное время и транспорт;
3D-схема установки солнечных панелей
некоторые комплектующие у продавца отсутствуют. Вам опять придётся искать товар в другом магазине, что может быть дороже и опять потребуется дополнительное время и транспорт;
монтажных бригад по установке оборудования у продавца просто нет. Снова затраты по времени;
продавец логистикой не занимается
Значит, возможна ситуация, когда все будет в сборе, но одного важного элемента придётся ждать неизвестное количество дней. И так далее.
Полезный совет! Выбирайте продавца с полным пакетом услуг, начиная от помощи в проекте, качественной комплектации в предоставлении профессиональных монтажников до гарантийного сервисного обслуживания.
Будущее за альтернативными источниками энергии
Стремительное проникновение в нашу жизнь новых технологий применения альтернативных источников электричества и тепла направляет наш выбор все чаще приобретать солнечные электростанции, солнечные коллекторы (теплостанции), бытовые ветро- и гидростанции, а также применять тепловые насосы и разнообразные электрогенераторы. Так за последние годы получен значительный опыт в применении во многих сферах хозяйствования фотоэлектрических систем электроснабжения. Это касается применения солнечных батарей и солнечных коллекторов в бытовых условиях: в частных домах и на дачах.
Использование солнечной энергии — оптимальное решения для дома и дачи
В заключение можно сказать, что рынок солнечных технологий в настоящее время предлагает широкий выбор разнообразного оборудования. И самое главное, учитывая приемлемую стоимость комплектов солнечных батарей для дома, отзывы об их высоком качестве и длительном периоде надежной эксплуатации, можно сделать вывод, что применение данного оборудование становится в большей степени целесообразным и позволяет участвовать в масштабных экологических проектах и программах.
Коллекторное отопление
В коллекторном отоплении каждый прибор имеет свою независимую подводку. Это дает возможность регулировать температуру отдельного взятого радиатора или вовсе исключить его из оборота теплоносителя (отключить). Узел системы – именно коллектор, который имеет вид гребенки. В нее входит главные магистрали подачи и обратки, и выходят второстепенные разводки трубопроводов. Коллекторная водяная система отопления может быть как одно-, так и двухконтурной.
Плюсы:
- Возможность настройки оптимальных параметров воздуха в помещении. То есть, каждый отопительный прибор контура управляется независимо и централизовано. Если в помещении стало жарко, по каким – либо причинам (пришло много гостей, появился дополнительный источник тепла прочее), температуру в радиаторе можно снизить, при этом не нарушить микроклимат в других комнатах дома. Вообще в разных помещениях можно создать разные температуры. Это позволяет сэкономить на энергоресурсах.
- Применение в монтаже системы трубопроводов малых диаметров. Каждая ветка, которая выходит из коллектора, живит один отопительный прибор или малую группу. Из этого следует, что напор в трубопроводах не очень высокий (но допустимый). Небольшой диаметр трубопроводов определяет хорошую эстетичность отопительной системы. Ее элементы не выпирают и не загромождают помещение.
Минусы:
- Большая затрата расходного материала при монтаже (в отличие от последовательной схемы подключения отопительных приборов в системе обогрева). Чем сложнее конфигурация подключения отдельных элементов, тем меньше экономия.
- Сам узел коллектора выглядит не эстетично, громоздко. Чтобы он сильно не кидался в глаза, его нужно прятать.
- В коллекторной системе отопления без монтажа циркуляционных насосов (на подаче и обратке) не обойтись. Силы гравитации для нормального обращения теплоносителя в контуре не достаточно. Покупка и установка циркуляционных насосов – это также не малые дополнительные расходы.
- Энергозависимость. Мало того, что циркуляционные насосы ударят по бюджету, так это еще не все. Внеплановое выключение света на поселке может привести к сбою работы отопительной системы, а в зимнее время – замерзанию теплоносителя внутри трубопроводов. Это все из – за того, что насосы питаются от электричества.
- Специалисты не рекомендуют монтировать коллекторные системы отопления в городских квартирах.
Производители предлагают на строительном рынке множество различных моделей коллекторов. Среди них есть приборы с максимальным набором элементов. Часть подачи теплоносителя оснащена расходомерами. С помощью этих приборов можно регулировать поток воды в контуре. Это делают для того, чтобы уравновесить давление в системе. Часть обратки теплоносителя оснащена термодатчиками. С помощью данных приборов регулируется температура в радиаторах отопления. Система позволяет автоматически контролировать нагрев каждого отопительного прибора. Термодатчики для коллекторной системы могут быть также разными. Часто используют латунные элементы с дюймовым проходом. Термодатчики имеют заглушки на обратке. Это позволяет, если возникла такая необходимость, подключить к системе дополнительные элементы.
Есть люди, которые изготавливают гребенки своими руками. Этого делать настоятельно не рекомендовано. Гребенки должны монтировать квалифицированные специалисты, которые имеют достаточно знаний и навыков, и выполнят работу согласно действующим на данный момент строительным нормам и правилам. После установки системы проводят гидравлические испытания. Игнорирование строительных норм и правил при монтаже приводит к негативным последствиям, вплоть до порывов системы и несчастных случаев.
Место для установки коллектора определяется на этапе проектирования отопительной системы. Если в доме несколько этажей, на каждом отводиться место для коллекторного блока. Чаще всего в стене делают для этого специальную нишу на небольшой высоте от уровня пола, но так, чтобы маленькие дети или животные не могли добраться в нее. Гребенка должна устанавливаться в помещении с допустимой влажностью воздуха (кладовая, коридор прочее).
Устройство может быть прикреплено прямо на стену, если оно монтируется в подсобном помещении или размещается в специально отведенном для этого шкафу (имеется ввиду металлический ящик с дверкой).
Впустим солнце в дом — пассивные методы обогрева
Окна — на юг
Вроде бы все должны понимать, что, расположив основную часть окон с солнечной стороны дома, мы впустим в помещения не только свет, но и тепло. Однако, проезжая по нашим коттеджным посёлкам, можно убедиться, что добрая половина застройщиков не придерживается рационального принципа «дом — на северную часть участка, а окна — на юг». А зря.
Огромные витражи энергосберегающей конструкции Eagle Ridge Residence (США) открыты на южную и западную стороны, впуская в дом максимум тепла и света. С севера здание ограничивает глухая, хорошо утеплённая стена
Зимой низко стоящее солнце проникает в помещения на всю их глубину, а летом, когда светило в зените, от перегрева защищает козырёк, выступающий более чем на два метра от стеклянного фасада
Стена Тромба
В 40-х годах прошлого века американский инженер Тромб придумал «солнечную печку». С южной стороны дома расположена массивная стена из теплоёмкого материала (бетон, камень, полнотелый кирпич), окрашенного в чёрный цвет. В нижней и верхней части этого теплоаккумулятора имеются отверстия. Снаружи на небольшом расстоянии от стены — стеклянный витраж. Солнце нагревает бетон, тёплый воздух стремится подняться вверх, выходит в помещение, а холодный поступает в пространство между камнем и стеклом снизу. Образуется устойчивая циркуляция тёплого воздуха в помещении. Благодаря изобретению селективных покрытий для стекла и камня (бетона), эффективность стены Тромба в современном исполнении стала заметно выше.
Принцип действия стены Тромба. Приятный бонус: её можно использовать не только зимой для косвенного обогрева дома (на рисунке справа), но и летом для вентиляции (слева)
Воздушный солнечный коллектор
Логическое развитие стены Тромба. Представляет собой пустотелый плоский ящик (панель), для лучшего улавливания излучения располагаемый наклонно. Верхнее ограждение панели — прозрачное для инфракрасного излучения, а вдоль её разделяет перегородка. Окрашенная в чёрный цвет, перегородка нагревается, тёплый воздух поднимается и поступает в комнату. В нижнюю, холодную часть коллектора проникает ещё не нагретый воздух из помещения.
Пассивный воздушный солнечный коллектор — простейшее устройство. Выполнить такое солнечное отопление своими руками под силу любому хозяйственному мужику
Гелиотеплица — свежие овощи как бонус
Солнечная теплица, пристроенная к дому. Чтобы «впустить» в дом больше солнца, нужно увеличить площадь окон. Сделать стеклянной всю южную стену в холодном климате проблематично, слишком высоки будут теплопотери. Отделив часть здания со стеклянными стенами и крышей от основных помещений дома, получим гелиотеплицу. Она почти не помешает проникновению в окна дома инфракрасного излучения, в дополнение к этому нагреется наружная стена внутри оранжереи. В яркий зимний солнечный день воздух в гелиотеплице может прогреваться до существенно большей, чем в доме, температуры.
Солнечным днём гелиотеплица может перегреваться, что является проблемой для летнего времени. Приходится организовывать вентиляцию либо затенять витражи.
Чтобы максимально использовать тепло, полученное теплицей, можно организовать воздухообмен с жилыми помещениями.
Оранжерею солнечного дома в Винчестере (США) от основной части дома отделяет массивная теплоаккумулирующая стена с открывающимися вентиляционными отверстиями. Такое решение — сочетание гелиотеплицы и стены Тромба. Установленные в теплице канистры с водой помогают дольше сохранить тепло
Естественный воздухообмен между теплицей и домом довольно слаб и, чтобы использовать энергию по максимуму, движение воздуха делают принудительным.
Воздухообмен между основной частью этого дома в Хэмптдене (США) и пристроенной теплицей организован через подпольное пространство, тёплый воздух поступает в помещения снизу, а остывший в теплицу сверху. Циркуляцию воздушных потоков обеспечивает вентилятор, автоматика включает и выключает его в нужное время. Практически, это уже солнечное отопление частного дома активного типа
Дополнительный бонус, который даёт гелиотеплица своим хозяевам: почти круглый год в ней можно выращивать овощи или оставлять цитрусовые на зимовку. Правда, это потребует решения проблем вентиляции, влажности, дневного перегрева и ночных заморозков.
Период окупаемости гелиосистемы
Понять, как быстро окупаются дорогостоящие солнечные коллекторы, поможет несложный расчет. Например, это будет плоское устройство площадью 2 «квадрата» суточной производительностью 6,4 кВт·ч тепла.
Когда главным источником тепловой энергии является электрокотел, то выработанный им киловатт-час обойдется в 5 рублей (согласно ценам 2017 года), а это означает, что ежесуточно экономия на электропитании при эксплуатации плоского устройства составит 6,4х5=32 рубля, а срок окупаемости при цене устройства 20 тысяч – 625 дней (20000:32=625).
Когда основной источник тепла – газовый агрегат, киловатт-час энергии будет стоить 0,7 рубля, а суточная экономия – 6,4х0,7 = 4,48 рубля. Период окупаемости увеличится до 4464 дней или 12 лет. Если учесть, что средний срок эксплуатации коллектора составляет не больше 15 лет, то можно сделать вывод, что в данном случае гелиосистема не окупится никогда.
Особенности установки солнечного отопления
Солнечное отопление является наиболее эффективным в районах, характеризующихся большим количеством солнечных дней (особенно в зимний период времени).
Солнечное (гелиоотопление) отопление дома, выполненное своими руками, должно производиться с учетом специфических особенностей установки:
Схема работы солнечных батарей. Нажмите для увеличения.
Один из наиболее оптимальных вариантов — комбинированное отопление дома газовым (либо электрическим) методом и солнечной энергией.
Данный вариант, характеризующийся интеграцией элементов гелиосистемы в существующую схему теплоснабжения, позволяет значительно повысить эффективность нагрева и увеличить экономические показатели.
При производстве работ в районах, характеризующихся низким значением уровня инсоляции (потока прямых солнечных лучей на горизонтальную поверхность), необходимо особое внимание уделять оптимальному выбору площади коллекторов и правильности их монтажа. При определении уровня инсоляции следует помнить, что ее интенсивность выше в середине дня. В данной связи плоскости коллектора следует ориентировать в южном направлении
Возможны некоторые отклонения в юго-западном либо в юго-восточном направлениях
В данной связи плоскости коллектора следует ориентировать в южном направлении. Возможны некоторые отклонения в юго-западном либо в юго-восточном направлениях
При определении уровня инсоляции следует помнить, что ее интенсивность выше в середине дня. В данной связи плоскости коллектора следует ориентировать в южном направлении. Возможны некоторые отклонения в юго-западном либо в юго-восточном направлениях.
При установке коллекторов необходимо следить за тем, чтобы на них не падала тень от соседних строений либо деревьев. Монтаж коллекторов под углом, равным географической широте данной местности, способен существенно повысить их эффективность.
Это связано с тем, что максимальный уровень поглощения энергии Солнца приходится на расположенные под прямым углом к направлению инсоляции поверхности коллекторов.
Именно поэтому необходимо произвести увеличение угла наклона, что позволит повысить эффективность работы коллектора в зимнее время, несколько увеличив потери тепла летом. Однако летом увеличение тепловых потерь вполне допустимо ввиду переизбытка тепловой энергии.
Как и из чего сделать воздушный коллектор
Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.
Типы конструкции коллектора
Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.
Материалы для изготовления коллектора
Для изготовления модулей для нагрева жилого или хозяйственного здания потребуются несколько комплектующих:
- Внешний блок — собирается из фанеры, ДСП и деревянных брусков. По внешнему виду напоминает обыкновенный коробок.
- Дно — изготавливают из профнастила. Лист металла обрабатывают специальной черной краской с высоким коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных алюминиевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтобы избежать тепловых потерь.
- Ребра радиатора — используются для лучшей абсорбции тепла. При изготовлении используют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старого холодильника.
- Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося хорошей светопропускной способностью и одновременно удерживающая тепло внутри коллектора. Чтобы сэкономить, в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. Теплоэффективность при этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.
- Теплоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.
