Тепло солнца в вашем доме — солнечные коллекторы для нагрева воды

Март 3, 2016, Energylogia Автор , Категория Автономность, Просмотров: 2 674 Нет комментариев

Cолнечные коллекторы для нагрева воды — перспективный вид нагревательного оборудования. Внедрение этих систем сейчас — правильное решение. В качественном и быстром получении такого современного, мощного и экономного отопительного оборудования заинтересованы как хозяева частных домов, так и владельцы предприятий. Гелиоэнергия — неиссякаемый источник электричества и тепла. А приобретение солнечных коллекторов, успешно использующихся для нагревания воды, — экономически выгодное капиталовложение, оценённое по достоинству многими хозяевами.

Устройство солнечных коллекторов

В принцип работы солнечного коллектора для нагрева воды заложены самые элементарные физические законы, хорошо известные всем из школьной программы. Жидкость, имеющая меньшую плотность, всегда будет вытеснена более плотной жидкостью.

По такому же принципу функционирует традиционная система водяного отопления, в которой плотная холодная вода способствует продвижению по трубам горячей воды. Разница между котлом и коллектором заключается лишь в источнике тепла — в традиционном отоплении используется топливное сырьё (твёрдое или жидкое топливо, газ), а в альтернативной системе нагрева главную роль играет солнечная радиация.

Солнечные коллекторы — пассивные устройства, работающие без насосов за счёт тепловой конвекции, и имеющие полную независимость от электрической розетки.

Установить такой коллектор можно даже в удалённой от цивилизации местности. Доступность солнечной радиации в любой точке земного шара — основное достоинство гелиоэнергетики.

Солнечные коллекторы для нагрева воды включают в себя следующие элементы конструкции:устройство солнечных коллекторов

  • поглотитель тепла (чаще окрашенное в тёмный цвет основание конструкции);
  • бак для размещения жидкости (теплоносителя);
  • трубы (змеевик), обеспечивающие естественную циркуляцию в системе;
  • теплообменник — главный элемент устройства, служащий для передачи полученного тепла рабочей жидкости.

По мере нагревания вода поднимается по трубам и поступает в резервуар (накопительный бак), откуда и происходит забор тёплой воды хозяевами. Остывшая или недостаточно прогретая вода возвращается в коллектор — циркуляция происходит постоянно. Для эффективности системы накопительный бак тщательно утепляется с помощью теплоизолирующих материалов.

Основные виды коллекторов

По типу конструкции коллекторы бывают двух видов.

Плоские

Поглотителем солнечной энергии в них служит пластина, выполненная из алюминия или меди. Эти материалы хорошо проводят тепло (быстро нагреваются).

Рабочая пластина обязательно обрабатывается специальным покрытием, обеспечивающим максимальное поглощение тепла и предотвращающим его отражение в окружающую среду. Сверху располагается стекло особой марки (гелиостекло), не содержащее примесей железа. Оно хорошо пропускает свет, не отражая солнечные лучи. Отличается устойчивостью к механическим воздействиям. Корпус устройства защищён рамой из алюминия или нержавеющей стали. Рамка и основание коллектора (область под рабочей пластиной) утеплено теплоизолирующим материалом.

Модели такого типа могут крепиться в любом удобном месте (на крыше, фасаде, стене) — они размещаются в любой плоскости. Это универсальные коллекторы, с одинаковым успехом применяющиеся для нагревания воды и отопления жилых зданий. Стандартная панель имеет площадь в 2-2,5 кв. метра. Чтобы обеспечить достаточную мощность, несколько стандартных панелей объединяют в одну систему.

Вакуумные

коллектор вакуумного типаМодели имеют в основе конструкции систему из труб (змеевик). Несколько отдельных трубок соединены в верхней части, образуя единую панель. В конструкции применяется принцип термоса — меньшая трубка вкладывается в большую по диаметру, а пространство между ними изолируется вакуумом. Верхняя труба изготавливается из гелиостекла, под которым размещается алюминиевая пластина поглотителя и внутренняя труба, заполненная теплоносителем. Благодаря вакуумной прослойке потери тепла у такой системы в 2-2,5 раза ниже, чем у плоских коллекторов. Эффективность работы устройства напрямую связана с герметичностью всех его элементов. Вакуум – надёжная преграда для больших морозов. Коллекторы такого типа в зимний период не замерзают (при условии постоянной эксплуатации).

Основные разновидности вакуумных моделей:

  • Устройства с прямоточной системой циркуляции являются более удобными в эксплуатации. Их можно закрепить как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Такие коллекторы имеют подачу воды и обратку, по которой жидкость возвращается в коллектор.Теплоноситель циркулирует непосредственно в трубе поглотителя, что исключает потери тепла.
  • Устройства с тепловыми трубами легче ремонтировать – такая трубка крепится к основному контуру теплоносителя насухо, что позволяет заменить отдельные трубки или провернуть их вокруг оси для выбора оптимального угла по отношению к солнцу.

Преимущества и недостатки

Вакуумные модели

К достоинствам вакуумных моделей относят:

  • незначительные потери тепла (вакуум — прекрасный теплоизолятор);
  • широкий диапазон рабочих температур и устойчивость к морозу (устройство выдерживает температуру в -30-45 градусов);
  • удобство монтажа;
  • небольшую парусность;
  • способность работать длительный период в течение суток.

Вакуумный солнечный колектор — лучшее решение для умеренной климатической зоны.

Недостатки:

  • устройство нуждается в очистке от снега;
  • угол наклона обычно не превышает 20 градусов;
  • высокая стоимость.

Плоские модели

К достоинствам плоских моделей относят:плоские солнечные коллекторы

  • способность к самоочистке (удаляется иней и снег);
  • максимальную эффективность в летний период;
  • относительно невысокую стоимость;
  • возможность монтажа под любым углом.

Эти модели идеально подходят для использования в тёплом климате.

Основные недостатки:

  • повышенная парусность;
  • сложность в установке (на крышу монтируется уже собранный коллектор);
  • снижение эффективности в холодное время года (низкая работоспособность);
  • большие потери тепла.

Применение солнечных коллекторов для нагрева воды в СНГ

Солнечная энергетика давно перестала быть чем-то экзотическим на территории бывших стран СНГ. В южных регионах Украины, России и Казахстана установлены и функционируют десятки гелиоустановок и солнечных систем. Одной из первых была станция, построенная на Керченском полуострове еще в 1988 году. С тех пор география использования гелиоэнергии(энергии солнца) заметно расширилась.

Солнечные коллекторы успешно применяются как в быту, так и на крупных предприятиях пищевой и текстильной промышленности. С их помощью осуществляют горячее водоснабжения, обеспечивают отопление и кондиционирование жилых зданий, выполняют сушку продуктов и различных материалов. Поиск новый идей в этой области не прекращается.

Отечественными производителями успешно разрабатываются и выпускаются современные коллекторы, заслуживающие мировое признание.

В 2015 году украинский производитель вакуумных нагревателей воды «Атмосфера» первым среди компаний из стран СНГ получил европейский сертификат, подтверждающий высокое качество выпускаемых коллекторов.

Изделия этого бренда доказали свою надёжность и эффективность на многих промышленных объектах России, Украины, Беларуси и Молдовы.

Особые виды коллекторов

Помимо классических моделей солнечных коллекторов производителями выпускаются улучшенные модификации коллекторов, имеющие еще большую эффективность работы.

Солнечные коллекторы-концентраторы

солнечный коллектор-концентраторЭти устройства рассчитанные, прежде всего, на промышленное использование. Они способны концентрировать солнечную радиацию посредством зеркал и направлять её на поглотители. Благодаря такой конструкции обеспечивается прогревание теплоносителя до максимально возможных температур (в среднем до 70-90 градусов). Сложная система зеркал у любого концентратора теряет свою эффективность в пасмурную погоду. Поэтому такое оборудование  устанавливают в южных регионах с большим количеством солнечных дней в году. Максимальная эффективность достигается в пустынях и зонах вблизи экватора.

Для обеспечения слежения за солнцем концентраторы оснащают специальным механизмом, меняющим угол наклона рабочей плоскости. Устройства с одной осью вращаются с востока на запад. А модели с двумя осями свободно проворачиваются в любую сторону света. Основные недостатки для бытового применения – это высокая стоимость и необходимость постоянного технического обслуживания.

Солнечные воздушные коллекторы

Отказ от остекления корпуса привёл к принципиально новому конструкционному решению, которое было названо воздушным коллектором. Устройство состоит из перфорированных рабочих пластин и вентилятора, подающего подогретый между пластинами воздух внутрь помещения. Такая модель благодаря невысокой стоимости — лучшее дополнение к отопительной системе, выручающим хозяев в межсезонье. Пластины изготавливаются из металла, окрашенного в тёмный цвет и обеспечивающего качественное поглощение солнечного тепла.

Размеры бытовых моделей от 0,8 до 2,4 кв. метра. Разница температуры между прогретым и наружным воздухом достигает 28 градусов, что позволяет не только отапливать помещение, но и проветривать его достаточно тёплым воздухом.

Перспективы использования данного решения

установка коллекторов на крышеИнтенсивность использования гелиосистем на территории бывших стран СНГ в настоящее время невелика. Например, в России установлено всего 0,2 кв. метра коллекторов на 1 000 человек. Для сравнения, на Кипре 800, в Австрии 450, а в Германии 140 кв. метров на ту же численность населения.

В основном это обусловлено высокой стоимостью всесезонного оборудования (именно такие модели нужны в умеренном климате), обладающего большой площадью, а также укомплектованного контуром с антифризом и дополнительными теплообменниками.

Сложные климатические условия заметно осложняют использование коллекторов во всех регионах, где преобладают низкие зимние температуры. Но даже в таком климате у альтернативной солнечной энергетики большие перспективы, так как рост цен на традиционные энергоносители в связи с экономической ситуацией в мире заставляет население проявлять интерес к более дешёвым источникам энергии.

Если рассмотреть карту Евразии, основные регионы с максимальной интенсивностью солнечной радиации расположены на юге. Как ни странно это звучит, но высокая эффективность работы коллекторов наблюдается и за Полярным кругом. Здесь поступает до 5 киловатт солнечной энергии в час на каждый квадратный метр площади. Такая же интенсивность солнечного света в средней полосе в летний период. А зимой она снижается до 0,7 киловатта в час.

Мы рекомендуем в целях экономии в тёплые периоды года использовать коллекторы плоского типа — доступные по цене и обладающие достаточной эффективностью.

Всесезонное применение требует существенного вложения средств, так как обеспечить бесперебойный подогрев воды в состоянии только системы, собранные из вакуумных коллекторов!

Но какова бы ни была стоимость оборудования и сложность установки коллекторов, вложенные средства окупятся в среднем за три года (при условии круглогодичной эксплуатации). А траты на оплату традиционных энергоносителей гарантированно сократятся на 40-50% в год.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *