Солнечные коллекторы для отопления дома – 130 фото выбора системы и нюансы ее монтажа

Солнечный коллектор, описание, как выбрать, схемы подключения

Солнечный коллектор — массивный прибор, использующий даровую энергию солнца для разогрева теплоносителя (жидкости). Применяется для приготовления теплой воды и для отопления.

В Европе запрещено строить новые дома без солнечных коллекторов. А как лучше поступить у нас, какой солнечный коллектор выбрать и стоит ли применять вообще ? — рассмотрим далее….

Солнечный коллектор не дешев сам по себе. Энергия получается бесплатно, но стоимость оборудования может и не окупиться с течением времени. Отчего это зависит, и как правильно поступить, рассматривая возможность применения солнечных коллекторов?

Виды солнечных коллекторов

Предназначение солнечного коллектора – нагреть жидкость от энергии Солнца.

По конструкции различают три вида солнечных коллекторов.

Пластинчатые плоские – в основе пластина из металла, или пластика, покрытая поглотителями солнечного света – никелем, черной медью…. К пластине (адсорберу) прикреплены трубки из меди, по которым движется теплоноситель. Или другой вариант — две пластины с выдавленными контурами половинок труб, при скреплении образуют панель с ходами, по которой движется теплоноситель.

Теплоноситель может двигаться через пластинчатый коллектор по двум схемам:

    параллельная, может применяться и для схем, где жидкость движется самотеком;

Схема движения жидкости по солнечному коллектору

Чтобы тепло от разогрева солнцем тут же не терялось (разогрев может быть 150 – 180 град С) вся конструкция помещается в термоизолированный короб с остеклением чаще двукамерным стеклопакетом. Применяется самоочищающееся и ударопрочное стекло.

Для летнего нагрева воды в бассейнах, для душа, могут применяться совсем дешевые солнечные коллекторы с пластиной из пластика без остекления и термоизоляции вовсе. Начинают греть воду при энергии солнца от 200 Вт/м2. Но их эффективность все равно на порядок выше, чем у бочки летнего душа. Такие решения популярны, так как оборудования быстро окупается, хоть оно имеет и весьма узкое предназначение.

Трубчатая конструкция

Здесь трубки с теплоносителем помещены в трубы из стекла, из которых удален воздух (вакуум). Отсутствие воздуха нужно для теплоизоляции — чтобы тепло не убегало наружу. Также на стекло труб нанесены:

    с нижней стороны светоотражающее покрытие, оно фокусирует солнечный свет на трубке с теплоносителем;

Ряды таких стеклянных трубок подсоединяются параллельно к сборным трубкам в теплоизоляции, от которых по теплоизолированному трубопроводу разогретый теплоноситель поступает в дом.

Конструкция солнечных коллекторов - плоские и трубчатые

Тепловые трубки

Внешне похожи на трубчатые коллектора, но процесс преобразования энергии иной. В трубах с вакуумом находятся еще одни прозрачные трубки – тепловые трубки. В них содержится особая легко испаряющаяся жидкость. Разогретый пар поднимается в верхнюю часть трубы, где расположен теплообменник. На нем пар конденсируется, при этом выделяется энергия и теплоноситель внутри теплообменника разогревается.

Сконденсировавшаяся жидкость стекает вниз по трубке и испаряется вновь от разогрева солнцем. Процесс испарения и конденсации идет постоянно.

Сколько имеется солнечной энергии и как ее преобразовывать

Плоский солнечный коллектор установленный на земле

Солнечный свет различают:
— прямой — солнце не закрыто тучами и не посредственно светит на солнечный коллектор;
— рассеянный – солнце за облаками, но его тепло все равно можно использовать.

В южной части Росси и стран СНГ (южнее 52 параллели) доля прямого солнечного света составляет:
— 54% летом;
— 30% зимой.

Для южных регионов России и стран СНГ максимальная мощность излучения солнца может достигать:
— в декабре — 80 Вт/м2;
— в сентябре и апреле – 350 Вт/м2;
— в июне – 600 20Вт/м2.

При этом нужно учитывать, что:
— трубчатый коллектор начинает работать при 20 Вт/м2,
— плоский – при 70 -90 Вт/м2.
Поэтому трубчатый вакуумный коллектор способен работать круглый год.

Солнечные коллектора для южных регионов целесообразно применять только для разогрева воды в системе горячего водоснабжения. Тогда они окупятся.

Если применить их для отопления, они в большинстве случаев не окупаются.
Почему?
Дело в том, что отопление необходимо в основном зимой и совсем не нужно летом. А зимой энергия солнца совсем не большая….

Горячая же вода нужна круглый год. Для ее приготовления можно использовать солнечную энергию и в межсезонье и летом. На приготовление воды для ГВС в теплый период года солнечный коллектор отдаст в разы больше энергии, чем для отопления в холодный, и поэтому может окупиться.

Но окупаемость – вещь относительная. Если в доме используется дорогие энергоносители, не магистральный газ и не твердое топливо, то солнечный коллектора на фоне таких затрат могут выглядеть и как окупаемое вложение.

В целом же на территории Росси и стран СНГ энергия солнца южнее 52 параллели составляет 1000 – 1400 кВт*ч/м2/год.
Читайте на сайте — обеспечение дома горячей водой (ГВС)

Какие системы выбрать

КПД солнечного коллектора - плоского и трубчатого

Пластинчатые коллектора дешевле трубчатых, особенно недороги бюджетные модели с пластиной из пластика.

Но нужно учитывать их КПД в зависимости от количества солнечного света и способность преобразовывать рассеянный солнечный свет.

Если не углубляться в сложные расчеты с температурами, то можно привести следующие выводы (на рисунке указаны КПД различных конструкций солнечных коллекторов, в зависимости от приведенной температуры (интенсивности освещения).

    Чем ниже температура теплоносителя, тем выше КПД коллектора. Дайте в первую очередь поработать солнечному коллектору, а потом включайте подогрев.

Читайте также:
Стоит ли делать индивидуальное отопление в квартире

Для ГВС рекомендуется выбирать такой коллектор, чтобы получать от него не более 70% от энергии необходимой на нагрев. Если увеличивать площадь коллектора и таким образом добиваться более высокой температуры, то из-за падения КПД коллектор не окупится.

    Для приготовления горячей воды лучше подойдет коллектор площадью 1,0 — 1,4 метра кв. на одного человека.Расчет солнечного коллектора весьма прост. Например, для ГВС на пять человек – не менее 5 — 7 м кв.

Солнечные коллектора установленные на крыше

Как устанавливать

Оптимально устанавливать солнечный коллектор на крыше, тогда он не занимает место на участке. Но доступ для обслуживания должен быть обеспечен – необходим лаз, лестницы. Конструкция крыши и дома, должны выдерживать тяжелый коллектор, в том числе и возможные ветровые нагрузки.

Поверхность прибора должна быть перпендикулярной солнечным лучам. Тогда будет максимум энергии. Чаще выбирают определенный угол, который позволяет получать наибольшее среднесуточное количество энергии. Это направление на юг с возможным разбросом в 15 градусов в каждую сторону.

Предусматривается возможность регулировки наклона по сезону – меняется угол наклона вслед за солнцем.

Угол наклона равняется примерно географической широте местности. Зимой угол увеличивают на 15 градусов. Летом наоборот уменьшают на 15 градусов.

Схемы подключения солнечных коллекторов

Приведены типичные схемы подключения солнечных коллекторов без указания всего оборудования. Основное правило: солнечный коллектор должен передавать энергию теплоаккумулятору — бойлеру ГВС или буферной емкости отопления, которые оборудуются теплообменником для подключения солнечного коллектора.

Аккумулятор обязательно оборудуется дополнительным подогревом от электричества или от котла. Ведь в пасмурную погоду энергии можно и не дождаться.

Предпочтительней схема с самотечным движением жидкости. Но чтобы теплоноситель двигался сам, охладитель должен находиться выше, чем нагреватель. Поэтому низ бака должен находиться не менее чем на 0,5 метра выше, чем верхняя точка коллектора.

В этой схеме коллектор можно расположить и на крыше, если бойлер разместить в верхней части чердака. Трубопроводы должны хорошо теплоизолироваться — не менее 100 мм толщины утеплителя. Гидравлическое сопротивление системы уменьшают – применяют трубы большего диаметра и коллектора для самотека. Можно ознакомится подробней — системы с самотечным движением жидкости

Схема подключения с самотечным движением жидкости

Следующая схема – солнечный коллектор нагревает бойлер косвенного нагрева (в нагреве которого участвует и котел). Используется насос, так как целесообразней устанавливать бойлер в котельной возле котла.
Сделать водоснабжение дома — подробное описание

Схема подключение коллектора на бойлер косвенного нагрева

Схема подключения солнечного коллектора на буферную теплоаакумулирующую емкость. Эта схема для круглогодичного использования и подогрева солнцем системы отопления в доме.

Подключение солнечного коллектора к буферной емкости

Солнечный коллектор подключен на отдельный бак-аккумулятор, для нагрева отопления или ГВС. Эта схема часто применяется, когда получение тепла от солнца встраивается в уже работающие системы в доме, чтобы не менять имеющееся оборудование.

Как подключить в действующую схему отопления

Самая дешевая и простая схема с солнечным коллектором для применения только летом на дачах. Бак применяется без теплообменника, а коллектор может быть дешевым летним. В контуре коллектора движется та же вода, что используется для ГВС. Нагретая вода накапливается в верхней части бака, откуда и забирается для нужд.

Также в контур обогрева солнечным коллектором обязательно включаются;
— аварийный клапан повышенного давления — жидкость может сильно разогреваться и кипеть;
— расширительный бак закрытого типа объемом не менее 1/10 данного контура;
— автоматический воздухоотводчик;

Принимаются меры по контролю и недопущению ухода воды из бойлера, ведь контур солнечного коллектора может быстро перегреться. Ставится обратный клапан на холодный трубопровод.

Также оборудуются средства автоматики, которые управляют циркуляционными насосами по командам с датчиков температуры, например, чтобы отключить контур, когда нагрева от солнца нет. Обязательная автоматика приводит к удорожанию всей системы.

Для системы, которая должна работать круглый год в качестве теплоносителя нужно применить незамерзайку. Для летней работы лучше использовать воду, а затем сливать осенью.

Мы рассмотрели, как солнечный коллектор выбрать и как подключить. Энергоносители (углеводороды) сейчас недорогие, поэтому, популярней дешевые летние коллектора. А что будет дальше….

Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки, мифы, правда и отзывы владельцев (130 фото + видео)

Солнечный коллектор – это специальный агрегат, предназначенный для нагрева воды. Он может применяться для отопления и (или) горячего водоснабжения.

Устройство солнечных коллекторов базируется на принципе изменения плотности воды в разных температурных режимах. Вода движется вверх, выталкивается холодную жидкость для последующего нагрева.

Краткое содержимое статьи:

Особенности работы

Устройство нагревает воду за счет солнечного излучения. Коллектор вбирает в себя излучаемую солнцем энергию, преобразовывая ее в иные типы энергии, использующиеся в человеческой жизнедеятельности.

Проще говоря, агрегат нагревает воду, которая затем поступает в систему отопления или горячего водоснабжения.

Солнечный коллектор для отопления дома монтируется на возвышенности, чтобы обеспечить максимальное попадание солнечных лучей.

Как правило, систему устанавливают на крышах домов. Также иногда сооружают отдельные башенные конструкции, на которых размещают солнечные коллекторы. От размеров системы зависит производительность.

Преимущества

  • экономия энергоресурсов. В летнее время система может полностью обеспечить объект горячей водой. В весеннее и осеннее время, когда солнечной энергии недостаточно, коллекторы выступают дополнением к котлу, снижая нагрузку и экономя топливо;
  • автономность. Установив солнечный коллектор, вы становитесь независимыми от поставок энергоресурсов (газа, электричества и т. д.). За них не нужно постоянно платить;
  • доступность. На рынке представлено широкое разнообразие таких систем. Для их установки нет необходимости в получении каких-либо разрешений;
  • долговечность. Коллекторы бесперебойно служат не менее 15 лет.
Читайте также:
Электрический камин для дома

Недостатки

  • цена. Готовые решения стоят достаточно дорого. Один средний солнечный коллектор может стоить порядка $500-1000. А полноценная система с монтажом «под ключ» обойдется и во все $2500;
  • зависимость от солнца. В пасмурную погоду эффективность значительно падает. Поэтому такие системы фактически не могут полностью заменить традиционные решения;
  • необходимость установки бака-наполнителя, что влечет дополнительные расходы.

Эффективность солнечных коллекторов

На эффективность в первую очередь влияют климатические условия. На юге эффективность солнечных коллекторов значительно выше, в сравнении с северными регионами.

В средней полосе России за 1 года на 1 квадрат земли попадает 1000-1350 кВт/ч солнечной энергии. Это соответствует примерно 120-140 кубометрам газа.

Таким образом простой солнечный коллектор с функциональной площадью в 2,3 квадрата за год сможет вырабатывать энергию, которая будет соответствовать 276-322 кубометрам газа. Это обеспечивает неплохую экономию.

А если газа и вовсе нет, то это является очень хорошим решением. Однако следует учитывать изначальную цену системы и срок ее окупаемости.

Разновидности солнечных коллекторов

В зависимости от конструкции они бывают плоскими или трубчатыми. По назначению классифицируются на модели для отопления и горячего водоснабжения или подогрева воды в бассейнах.

Но, нельзя сказать, что солнечный коллектор способен полностью закрыть вопрос отопления. Это скорее дополнение к штатной отопительной системы.

  • самотечные. Полностью автономны, не требуют электропитания;
  • с циркуляционным насосом. Требуют подключения к электросети. Обычно используются для отопления.

На фото солнечных коллекторов можно наглядно ознакомиться с внешним видом, конструкцией и особенностями монтажа таких систем.

Также существуют коллекторы для использования круглый год и только в теплое время. Первые летом полностью отвечают за ГВС, а зимой выступают в качестве дополнения к существующему отоплению для экономии.

Сезонные модели рассчитаны на эксплуатацию только в теплую пору.

Самодельный солнечный коллектор

При наличии инструментов и знаний можно сделать такую самостоятельно. Перед тем, как сделать солнечный коллектор своими руками нужно подготовить материалы для корпуса – деревянные бруски с досками, фанерой OSB плитами и т. п.

Также можно использовать листовой и профилированный металл. На дно корпуса нужно смонтировать теплоизолятор – пенопласт, минеральную вату и т. п.

Далее нужно изготовить теплоприемник. Это трубчатая система, в которой нагревается теплоноситель. Лучше всего изготавливать систему из медных труб.

Самый простой вариант – изготовить спиралевидный теплообменник из полипропиленовой трубы. Но, у меди значительно выше теплопроводность.

Накопительным баком может выступать любая емкость на 20-40 литров или иного объема, исходя из конкретных потребностей. Можно взять несколько емкостей, которые соединить трубами.

Крайне желательно утеплить бак, чтобы система не отдавала тепло обратно в атмосферу.

Разместить накопительный бак нужно на максимально высокой точке. Далее монтируется непосредственно коллектор (теплообменник). Его нужно расположить в таком месте, где на него будет максимально длительно воздействовать солнце.

В идеале – это южная сторона. Он должен быть наклонен относительно горизонта на 35-45°. Далее производится обвязка трубами, чтобы объединить все составляющие в полноценную систему.

Фото солнечных коллекторов для отопления дома

Вакуумный солнечный коллектор – устройство, принцип работы, разновидности, плюсы и минусы, правила выбора и размещения

Вакуумный солнечный коллектор – устройство, принцип работы, разновидности, плюсы и минусы, правила выбора и размещения

С наступлением холодного периода года каждый владелец частного дома невольно задумывается о том, как повысить эффективность отопления и при этом сэкономить на расходах. На выход в этой ситуации приходят современные технологии, использующие энергию солнечного света для выработки тепла. Разберем, что собой представляет вакуумный солнечный коллектор, каково его устройство, принцип работы и сфера применения, какими плюсами и минусами обладает, какие разновидности прибора существуют, а также каковы критерии его выбора и правила размещения.

Солнечный коллектор – что это такое, устройство, принцип работы

Климатическое оборудование, напрямую преобразующее энергию солнечного света в тепло, в технической терминологии называется солнечным коллектором. Прибор не вырабатывает электричество, как классическая солнечная батарея, а только собирает, концентрирует и передает тепло в систему отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, незамерзающая жидкость или воздух.

По конструкционным признакам и связанным с ними принципом действия солнечные коллекторы, применяемые для отопления дома, в том числе в зимнее время, подразделяются на 3 основные вида – плоские, вакуумные и воздушные. Структурно прибор представляет собой набор последовательно соединенных трубок в форме змеевика, связанных с подающей и обратной магистралью. Внутри них циркулирует теплоноситель – вода, антифриз или воздух.

Любая модель вакуумного коллектора содержит в составе следующий набор основных узлов:

  • Внешняя большая прозрачная труба без воздуха.
  • Внутренняя малая трубка, внутри которой циркулирует теплоноситель.
  • Сборник-распределитель с подсоединенными большими трубами, внутри которых находятся трубки меньшего диаметра.

Схематично такая конструкция является аналогом прозрачного термоса с максимальной теплоизоляцией. Благодаря этому малые трубки хорошо прогреваются и передают тепло циркулирующему внутри них теплоносителю.

Принцип действия коллектора основан на естественных законах изменения свойств веществ под температурным воздействием – движущей силой, заставляющей теплоноситель циркулировать внутри системы трубок, являются такие природные процессы, как изменение плотности вещества, конвекция, сжатие-расширение и проч.

Читайте также:
Требования к оборудованию систем аварийного освещения

При этом для усиления интенсивности поглощения тепловой энергии от солнца применяются специальные адсорбенты, например, металлические пластины с зачерненным покрытием. И наоборот, для максимального прохода солнечного света верхняя часть установки изготавливается из материала с высокими светопропускными способностями.

Применение

Установка солнечный коллектора для обеспечения нужд частного дома позволяет решить не только проблемы отопления, но также дополнительный ряд вопросов:

  1. Производство бытовой горячей воды – для душа, ванны, стирки, уборки, мытья посуды.
  2. Поддержание эксплуатационных норм бассейна.
  3. Обогревание парников, теплиц, оранжерей.
  4. Создание альтернативной дежурной системы отопления на случай аварии действующей.
  5. Оптимизация, снижение расходов на работу традиционной системы обогрева.
  6. Приготовление технической горячей воды.

Обратите внимание! Эффективность солнечного коллектора настолько высока, что его можно использовать для отопления дома даже зимой – но при условии, что будет установлена модель вакуумного типа. Объясняется это прежде всего конструкционными особенностями оборудования и спецификой их работы в условиях холода. В отличие от плоских аналогов его трубки не засыпаются снегом, прочности материала хватает, чтобы выдержать даже крупный град, а устройство по принципу термоса, позволяет довести воду внутри до кипения при сильном морозе снаружи.

Плюсы и минусы

В зависимости от того, какую конструкцию имеет солнечно-коллекторное оборудование, система отопления обладает определенным рядом плюсов и минусов. Так, достоинства плоских разновидностей проявляются в следующем:

  • Наиболее выгодное соотношение «цены оборудования – производства тепла» для регионов с умеренным климатом.
  • Полная автономность отопления и производства горячей воды.
  • Максимальный КПД в период наивысшей солнечной активности в сравнении с солнечными батареями и ветрогенераторами.
  • Независимость от стандартных энергоресурсов и постоянного роста цен на них.
  • Средний срок окупаемости – 3-5 лет.
  • Срок службы – не менее 30 лет.
  • Функция самоочищения от снега, града.
  • Легкое подключение к системе отопления.
  • Абсолютная безвредность для окружающей среды.

Плоский солнечный коллектор, применяемый для нагрева теплоносителя системы отопления, не лишен некоторых недостатков:

  1. Высокая стоимость оборудования, необходимость затрат на установку и внедрение в систему отопления.
  2. Наличие парусных характеристик прибора, что создает вероятность повреждения при сильном ветре.
  3. Низкий КПД при пасмурной погоде, а также в период холодов.
  4. Большие тепловые потери из-за несовершенства устройства конструкции.

Вакуумные разновидности отличаются от плоских в лучшую сторону с точки зрения производительности, а также в силу следующих положительных особенностей:

  • Широкий диапазон рабочей температуры, в том числе в мороз до -30-500С.
  • Минимальные параметры парусности и вероятность повреждения ветром.
  • Расширенные производительные способности ввиду способности поглощать излучение невидимой части спектра солнечного света.
  • Незначительные тепловые потери из корпуса.
  • Высокая надежность в эксплуатации.
  • Ремонтопригодность – при неисправности требуется заменить один или несколько рабочих элементов, а не всю конструкцию.
  • Возможность разогрева теплоносителя до 3000С.
  • Нечувствительность конструкции к атмосферным осадкам.

Негативные свойства вакуумных моделей связаны прежде всего с высокой стоимостью оборудования и строгими требованиями по монтажу.

Важно! Эффективность солнечных коллекторов зависит далеко не только от погоды, но также условий установки, рельефа ландшафта и продолжительности солнечного сияния. Все эти факторы в существенной степени влияют и на время окупаемости.

Разновидности

Современные солнечные коллекторы бывают водяными и воздушными. У первых в качестве теплоносителя используется вода, антифриз или иная жидкость с подходящими свойства. Циркулируя по внутренним трубкам, она передает тепло в теплообменник системы отопления. Внутри воздушной модификации аналогичным образом нагревается поток воздуха, который затем поступает на нужды обогрева.

По особенностям конструкции приборы различаются на 2 основных типа:

  1. Плоские. Имеют форму невысокой вытянутой коробки, нижняя часть которой выложена теплоизоляционным слоем, а верх закрыт светопропускающей оболочкой, как правило, прочным стеклом. Внутри находится хорошо поглощающий тепло материал, в массу которого внедрены трубки с циркулирующим теплоносителем. Устройства характеризуются низкой себестоимостью.
  2. Вакуумные. Представляют собой набор отдельных трубок-термосов, внутри которых располагается теплопоглощающий наполнитель и трубки с теплоносителем. Приборы отличаются большой рабочей поверхностью и максимальной производительностью.

По температуре теплоносителя и соответствующей сфере применения оборудование подразделяется на 3 разновидности:

  • Низкотемпературные. Нагрев теплоносителя до 50-600С. Находят применение для разогревания воды для душа, бассейна, орошения растений, а также отопления весной или осенью.
  • Среднетемпературные. Нагревают теплоноситель до 80-900С. К данному сегменту относится большинство самодельных солнечных коллекторов на базе ПНД-труб и других доступных материалов. Применяются для отопления домов.
  • Высокотемпературные. Температура теплоносителя достигает 3000С. Основная сфера применения – промышленный обогрев больших площадей и территорий ангаров, цехов, торговых центров и проч.

По способу применения гелиоустановки классифицируются на 2 категории:

  • Пассивные. Используются без дополнительного оборудования. Подсоединяются к бойлеру косвенного нагрева для производства бытовой горячей воды.
  • Активные. Система работает с участием сопутствующих приборов – циркуляционного насоса, клапанов, накопительного бака, дополнительными нагревателями и проч. Используется для отопления и нагрева воды.

По схеме передачи тепловой энергии коллекторы делятся на 2 типа:

  1. Косвенные. В схеме задействуется аккумуляторный резервуар, в котором тепло от внешнего контура передается внутреннему.
  2. Прямые. Тепло от установки напрямую передается приемнику.

Солнечный коллектор косвенного типа подключается к отоплению через бак-аккумулятор Источник ultra-term.ru

Рекомендация! Для поддержки эффективности работы в морозы система отопления на солнечном коллекторе сопрягается с дополнительным источником энергии. Для этого в бак-аккумулятор внедряется ТЭН, а параметры его работы контролируется автоматика на базе терморегулятора.

Критерии выбора

При выборе солнечного теплового коллектора необходимо заострить внимание на следующем ряде критериев:

  • Модели плоского типа отличаются максимальной прочностью, однако при поломке требуют полной замены, что подразумевают максимальные финансовые затраты.
  • Вакуумные экземпляры более эффективны для зимы, так как сильнее разогревают теплоноситель, но отличаются хрупкостью трубок. Однако при поломке дают возможность менять отдельные элементы.
Читайте также:
Сода и уксус от засора канализации

Видео описание

Видео-обзор применения вакуумного солнечного коллектора в своем доме:

  • Воздушные модификации благодаря простоте устройства дольше служат и не требуют особого обслуживания. Главный их недостаток – недостаточная выработка тепла в холодное время года.
  • Количество вырабатываемого вакуумным прибором тепла напрямую зависит от размера трубок. Оптимальными считаются модели с несколькими трубками, протяженностью не менее 2 м и диаметром от 6 см.
  • Показатель мощности оборудования характеризует количество вырабатываемого тепла, выражаемого в кВт, при условии расположения солнца в зените и полной безоблачности.

На заметку! Солнечный коллектор эффективно работает только днем. Для поддержки тепла в помещении ночью обязательно требуется установка теплового аккумулятора. Днем он будет накапливать тепло, а ночью отдавать.

Правила размещения

Для того чтобы солнечный коллектор эффективно обеспечивал дом теплом, в том числе зимой, необходимо при его размещении учесть следующие правила:

  • Рабочая поверхность прибора должна быть обращена на южную часть небосклона, и не отклоняться более, чем на 30 град.

Видео описание

Видео-пример прикладного использования солнечного коллектора для дачного дома:

  • На светопоглощающую панель не должна падать тень от рядом расположенных объектов – домов, деревьев, труб, забора и проч.
  • При размещении прибора на крыше дома требуется заранее спроектировать для него крепление.
  • Во избежание скопления осадков на рабочей поверхности прибор необходимо установить как можно ближе к вертикальной плоскости, но с минимальным ущербом для улавливания солнечного света.
  • Для оптимальной работы на протяжении всего года прибор нужно установить на южную сторону с углом, равным географической широте местности.

Справка! Создать абсолютно автономную систему отопления на базе гелио-коллектора не удастся. Так как для обеспечения максимальной эффективности потребуется оснащение схемы циркуляционным насосом, автоматикой и другим оборудованием, работающим на электричестве. Однако существенно снизить расход основного энергоресурса – газа, электротока, угля – с его помощью вполне посильная задача.

Видео описание

Видео о том, как работает солнечный коллектор в зимнее время:

Коротко о главном

Солнечный коллектор представляет собой климатический прибор для сбора и передачи тепла солнечной энергии теплоносителю системы отопления. Приборы такого типа бывают жидкостными и воздушными, плоскими и вакуумными. Общая схема их работы сводится к тому, что теплоноситель, расположенный во внутренних трубках, нагревается теплом солнечного света, а затем поступает в теплообменник и передает энергию на отопление или горячее водоснабжение.

Тепловой коллектор может применяться для различных целей – нагрева воды для бытовых нужд, обогрева дома, теплиц и подсобных помещений, поддержки теплового режима резервуаров, создания альтернативной системы отопления, снижения расходов основной системы обогрева. Плюсы оборудования – выгодное производство тепла, независимость от внешних источников энергии, большой КПД, быстрая окупаемость, долговечность, работа в морозы, безвредность. Недостатки – высокая стоимость оборудования и монтажа, возможность повреждения ветром, вероятность теплопотерь.

Солнечные коллекторы классифицируются по ряду признаков:

  • Конструкции – плоские, вакуумные.
  • Уровню нагрева теплоносителя – низко-, средне- и высокотемпературные.
  • Способу применения – активные и пассивные.
  • Схеме теплопередачи – прямые и косвенные.

Выбирать и устанавливать оборудование необходимо, исходя из специальных правил, рекомендаций и конкретных условий применения.

Установка солнечных коллекторов

Климатическая техника

Цены на отопление и горячую воду постоянно растут, вынуждая искать способ экономии и оптимизации. В связи с этим спрос на гелиосистемы для частных домов увеличивается. Установка солнечных коллекторов поможет сократить расходы по оплате коммунальных услуг.

Как работают солнечные коллекторы

Гелиоколлектор – это функциональная конструкция, используемая для получения энергии. Ее фоточувствительные элементы поглощают свет для нагрева жидкости или воздуха внутри трубок.

Принцип работы солнечного коллектора (СК): лучи солнца нагревают пластины черного цвета, и энергия аккумулируется для бытовых нужд. Способ ее получения – экологически чистый и экономичный.

Выделяют следующие виды бытовых коллекторов:

  • плоские;
  • вакуумные;
  • воздушные.

Расскажем подробнее о каждом из этих типов ниже.

Плоские

Популярные и бюджетные по расценкам устройства. Состоят из плоскостной светочувствительной пластины, соединенной с теплопроводящими трубами, стеклянного покрытия, теплоизоляции и металлической рамы. Пластина поглощает солнечный свет и аккумулирует тепловую энергию, которая нагревает жидкость-теплоноситель. В отличие от других типов, теряют много поглощенного тепла. Неэффективны в пасмурную погоду. Повышенная влажность плохо сказывается на конструктивных деталях.

Плоский коллектор

Вакуумные

Выделяют 2 типа вакуумных коллекторов: прямоточные и с косвенной передачей тепла. Первые применяются в теплое время года, вторые – всесезонно. В основе конструкции – вакуумная система трубок с металлическим стержнем внутри, в котором находится жидкость-теплоноситель. Такая установка работает по принципу термоса. Характеризуется оптимальным КПД.

Вакуумный солнечный коллектор

Воздушные

По принципу работы похожи на плоские. Но в воздушных коллекторах в качестве теплоносителя используют воздух. Устанавливают для отопления домов. Прогретый воздух заполняет помещение при помощи воздуховодов и вентилятора.

Читайте также:
Функция переносной заземляющей системы и ее устройство : описание и особености, фото

воздушный коллектор

Тип устройства выбирают, ориентируясь на цель использования. Конструкции подходят для дачных участков, коттеджей, деревенских домов и дуплексов.

Где устанавливать гелиоколлекторы

Основное условие для работы коллектора – открытое пространство, куда в любое время года свободно попадают прямые солнечные лучи. Устройство устанавливают на территориях частных домов, где нет тени от других построек и деревьев. Чаще светочувствительные пластины крепятся на крыше здания.

Распространенный способ – установка нескольких пластин, так называемых «геополей». Для монтажа подходят как скатные, так и плоские крыши. Из-за большого веса коллектора его закрепляют на несущих конструкциях – балках, стропилах и т. д.

Устройства устанавливают на балконах или горизонтальных поверхностях фасада. Чтобы оно работало эффективнее, светочувствительные элементы в России располагают строго на южной стороне. При их отклонении на запад или восток коэффициент поглощения солнечных лучей снизится.

Как рассчитать площадь коллектора

Площадь рабочей поверхности системы рассчитывают, учитывая ее вид и особенности расположения. Следует помнить, что КПД коллектора зависит от температурного режима и количества солнечной энергии.

Примерные значения для лета в России на 1 м²: до 160 кВт*ч в месяц, в остальное время – от 20 до 80 кВт*ч.

Для горячего водоснабжения потребуется приблизительно 100*1,16*30=3,48 кВт*ч. При этом 1,16 Вт*ч – это та энергия, которая понадобится для нагрева 1 кг воды на 1 °C.

Для регулирования выработки энергии в жаркую погоду используют тепловые насосы. Также летом конструкции накрывают плотным тентом, если генерируют много энергии. План установки и площадь светочувствительных элементов определяются индивидуально.

Каким должен быть угол наклона коллектора

Угол установки плоского солнечного коллектора зависит от следующих факторов:

  1. Регион проживания. Для южных регионов – 30-35°, для средней полосы – от 40°.
  2. Время года, когда планируется использовать установку (летний или зимний сезон, круглогодично). Для всесезонного применения выбирают угол, которые примерно равен географической широте региона. Летом это значение уменьшают на 15°. Зимой, наоборот, увеличивают.
  3. Климатические условия и количество осадков. Если гелиосистема используется в зимой, угол наклона делают крутым, чтобы снег не скапливался на ее поверхности.

монтаж коллекторов

В сопроводительной инструкции производитель указывает оптимальные показатели угла наклона для каждого солнечного нагревателя. Соблюдение всех условий для определения значений углового наклона способствует максимально эффективной работе оборудования.

Необходимые инструменты и материалы для монтажа солнечного коллектора

Установка солнечных коллекторов осуществляется под открытым небом. Следовательно, сама конструкция, трубопроводная система и все вспомогательные крепления со временем подвергаются разрушающему воздействию окружающей среды. На них могут появиться коррозии и деформации. Поэтому для установки используют только нержавеющие материалы.

Для монтажа солнечного коллектора используют следующие вспомогательные инструменты:

  • кран или подъемник;
  • строительные леса;
  • кровельная лестница;
  • страховочное оборудование – жилет, трос и т. д.;
  • строительный уровень;
  • вакуумный захват;
  • изоляционный материал для труб.

От качества установки зависит надежность, эффективность и долговечность оборудования.

Схемы подключения солнечного коллектора

При установке солнечного водонагревателя или системы отопления к устройству обязательно подключают накопительный бак. Он нужен из-за непропорционального расхода энергии и распределения генерируемого тепла. Со временем бак заполняется водой, которой владельцы системы используют по своему усмотрению.

Рекомендуется устанавливать стандартный бойлер или буферную емкость. Рационально построенная конструкция представляет собой соединение коллектора с теплопроводником, который сообщается с бойлером.

Для отопления дома

В северо-восточных регионах России осенью и зимой отсутствует максимальная солнечная активность. Гелиоустановки используются в качестве вспомогательного энергоисточника для подогрева. Схема подключения представлена на рисунке ниже.

Схема комбинированный накопительный бак

Солнечный коллектор подключают к водопроводу и циркулярному насосу. Энергию используют для косвенного нагрева помещения.

Для горячего водоснабжения

Существует 2 варианта использования: для лета и зимы.

Схема солнечных коллекторов

Первый подходит для дачников. Они нагревают воду только летом. Поэтому такая установка имеет минимальную инерционность. Нужно установить солнечный коллектор ниже уровня бака-накопителя, чтобы вода циркулировала естественным путем.

Зимой в качестве жидкости-теплоносителя используют антифриз, который вливают в аккумулирующую емкость со змеевиком. За счет его непрерывной циркуляции вода постоянно нагревается до оптимальной температуры.

Отопление + ГВС

Суть схемы подключения – объединение процессов отопления и ГВС. Применяется двухконтурная теплоаккумулирующая емкость с внутренним резервуаром. Это помогает отделить техническую воду от питьевой. Для автоматизации включают в схему контроллер СК для предупреждения перерасхода.

Альтернативная энергетика

Для подогрева бассейна

Для прогрева переносного или стационарного бассейна используют погружную помпу. Ее можно заменить на автоматизированную насосную станцию, которая будет осуществлять циркуляцию холодной воды из бассейна, а нагретой – из СК.

Монтаж и стоимость подключения гелиоколлектора специалистами

Установка солнечных коллекторов – дело трудоемкое. Если есть опыт в подобных работах, то можно сделать монтаж самостоятельно.

Перед установкой рекомендуется изучить инструкцию, почитать информацию на специализированных форумах. Монтаж популярных СК “Солтек” и Solar Fox можно посмотреть в специальном видео-инструктаже.

Монтаж солнечного коллектора и подключение его к водоснабжению можно заказать сертифицированным фирмам. Цена установки зависит от региона, минимальная сумма – 12 000 р. В смету входят наружные и внутренние работы.

Применение коллекторов для частичного или полного отопления и снабжения горячей водой – рациональное решение. Это экологически чистый и доступный способ получения энергии, который поможет сэкономить на оплате коммунальных услуг.

Применение солнечных коллекторов: классические схемы подключения

Альтернативные источники энергии становятся сегодня широко востребованными в частном секторе. При этом наибольший интерес для владельцев загородных коттеджей и небольших дачных домиков представляет солнечная энергия, которая доступна для использования круглый год. На фоне стремительного роста цен на традиционные энергоресурсы («голубое» топливо, электричество, нефтепродукты) использование современных гелиосистем вполне оправданно. Тем более, что период окупаемости оборудования составляет не более 3-5 лет. Желательно предусмотреть интеграцию коллектора в индивидуальную систему ГВС и отопления еще на стадии разработки проекта дома — в этом случае получится существенно сэкономить.

Читайте также:
Чем клеить оргстекло в домашних условиях?

солнечный коллектор

Гелиосистема бытового назначения представляет собой контур, в котором последовательно расположены главные элементы конструкции, обеспечивающие «сбор» солнечного излучения, аккумуляцию тепла и последующую передачу полученной энергии конечному потребителю. В качестве всесезонных автономных энергосистем гелиоустановки используют только в южных регионах России. В северо-восточных районах страны солярные устройства являются частью стационарного отопительного оборудования. Но и в этом случае их использование позволяет значительно сократить расходы на обслуживание дома в холодное время года.

Принцип работы современных гелиосистем

Понятие «солнечные коллекторы» объединяет в себе несколько вариантов конструкций для домашнего пользования, но схема работы принципиально не отличается. Все коллекторы, «питающиеся» от Солнца, оснащены системой трубок, которые в зависимости от конструкции оборудования, могут быть смонтированы в виде змеевика или последовательно подключены к выходной и входной магистрали. В самих трубках циркулирует жидкостный теплоноситель для гелиосистем — вода, масло или антифриз. Поглощение и последующая аккумуляция тепловой энергии от Солнца осуществляются абсорберами. В техническом плане конструкция достаточно проста. Высокая стоимость таких установок обусловлена использованием дорогих материалов.

Для внешней поверхности конструкции применяют износоустойчивые материалы, обладающие отличными светопропускными характеристиками — органическое стекло, полимерные составы и другие. Но поскольку полимерные «синтетики» не выдерживают продолжительного воздействия УФ-лучей (они имеют высокий коэффициент теплового расширения, что приводит к разгерметизации гелиосистемы), то в качестве альтернативного варианта производители используют каленое или органическое стекло. А сами трубки чаще всего изготавливают из боросиликатного стекла, которое характеризуется минимальным коэффициентом теплового расширения (в 8 раз меньше, по сравнению с кварцевым стеклом). Именно поэтому материал не трескается при резких колебаниях температуры.

Отличие солнечных батарей от коллекторов

Прежде чем продолжить описание основных характеристик и сферы применения гелиосистем для нагрева воды, нужно разобраться, чем отличаются солнечные батареи от коллекторов.

устройство солнечной батареи

1) Солнечная батарея — устройство, которое генерирует электричество из энергии Солнца при помощи высокочувствительных фотоэлементов, объединенных в единую автономную систему. Поскольку фотоэлектрические преобразователи производят постоянный ток, дополнительно используется инвертор, который позволяет получить переменный ток, пригодный для бытовых нужд: электроснабжения и освещения.

устройство солнечного коллектора

2) Солнечный коллектор — функциональная сплит-система, главной задачей которой является поглощение ближнего инфракрасного излучения и видимого солнечного света. Батареи генерируют ток, а коллекторы нагревают жидкость внутри трубок. В этом их главное отличие.

Теплоноситель для солнечных коллекторов подбирается с учетом времени года, а также особенностей эксплуатации. Для многофункциональных конструкций обычно используют антифриз (незамерзающая жидкость), а системы сезонного типа заполняют водой. Сегодня можно купить и более универсальный вариант — гибридный солнечный коллектор. Это устройство привлекательно тем, что одновременно производит электроэнергию и нагревает воду. Преимущества его использования очевидны: фотоэлектрические модули охлаждаются активной системой отвода тепла, благодаря чему генерируется вдвое больше электроэнергии, а излишки теплоресурсов расходуются на нагрев воды.

Классификация по температурному режиму

Солнечное оборудование для дома часто классифицируют по типу теплоносителя. Сегодня на мировом рынке можно встретить жидкостные и воздушные системы. Кроме этого, коллекторы разделяют по температурному режиму работы, то есть применяется классификация по максимальной температуре нагрева рабочих элементов. Выделяют следующие типы систем:

  • низкотемпературные — теплоноситель для солнечных коллекторов разогревается до 50℃;
  • среднетемпературные — температура циркулирующей жидкости не превышает 80℃;
  • высокотемпературные — максимальная температура материала-теплоносителя может подниматься до 300 градусов.

Первые два варианта больше всего пригодны для домашнего использования, тогда как модели коллекторов с высокотемпературным режимом работы чаще применяют в производственной и промышленной отрасли хозяйства. Это обусловлено тем, что в высокотемпературных системах нагрева воды сам процесс трансформации солнечной энергии в тепло достаточно сложный. При этом такие гелиоустановки занимают большие площади. Не каждый собственник «дачной» недвижимости может позволить себе подобную роскошь.

Схемы установки солнечного коллектора

В автономных системах обогрева и горячего водоснабжения обязательно нужно использовать накопительный бак для аккумуляции тепловой энергии. Связано это с тем, что распределение тепла, которое генерирует гелиоустановка, не пропорционально расходу энергии. Поэтому полученные ресурсы сначала аккумулируют в специальной емкости, а потом только потребляют по мере необходимости.

общая схема установки солнечного коллектора

Специалисты рекомендуют использовать для этой цели стандартный накопительный бак для системы горячего водоснабжения или, как альтернативный вариант, — буферную емкость из автономной отопительной системы. Грамотно построенная конструкция подразумевает соединение коллектора с дополнительным теплообменником, который напрямую контактирует с накопительным баком. Существует пять проверенных на практике схем подключения оборудования.

№1. ГВС с естественной циркуляцией материала-теплоносителя

Данная схема используется преимущественно на малых площадях (например, для летнего душа), но вполне применима и для небольших строений — бани или дачного домика. Солнечный коллектор нужно установить ниже уровня накопительного бака не более, чем на 1 метр. Благодаря этому будет обеспечена естественная циркуляция жидкости в системе. Для соединения аккумулирующей емкости и коллектора желательно использовать трубы на ¾ дюйма.

Читайте также:
Уличные беспроводные звонки для дачи: характеристика, особенности выбора и установки

монтаж солнечного коллектора с естественной циркуляцией

Если вы планируете использовать горячую воду в вечернее время, накопительный бак нужно утеплить или купить готовую емкость, функционирующую по аналогии с термосом. Обратите внимание, что слой утеплителя не должен быть меньше 10 см. Это самая доступная схема подключения солнечного коллектора, однако она имеет один недостаток — минимальную инерционность. При минусовой температуре окружающей среды воду придется сливать, чтобы не допустить разгерметизации водопроводных труб.

№2. Зимний вариант установки солярного коллектора для ГВС

В данном случае теплоноситель для солнечных коллекторов — антифриз. Это позволяет избежать замерзания воды в трубах зимой. Но здесь нужно использовать аккумулирующую емкость косвенного нагрева с медным змеевиком. Непрерывная циркуляция жидкости происходит непосредственно между внутренними магистралями гелиосистемы и змеевиком, установленным в накопительном баке.

Зимний вариант установки солнечного коллектора

Данная схема монтажа рассчитана на естественную циркуляцию, но желательно «прогонять» теплоноситель для гелиосистем принудительно, используя циркуляционный насос. Дополнительно нужно установить расширительный бак.

№3. Схема подключения коллектора для отопления дома

Этот вариант подразумевает использование емкости косвенного нагрева, которая работает на твердом или «голубом» топливе. Поздней весной и летом котел можно отключать, поскольку воду будет нагревать коллектор. А вот зимой эффективность гелиосистем в северо-восточных регионах России не очень велика, так как интенсивность солнечного излучения минимальна. По этой причине коллектор используют в качестве источника дополнительного подогрева к отопительным системам.

Схема подключения коллектора для отопления дома

Но даже в этом случае владелец дома получает возможность более рационально расходовать традиционные энергоресурсы. Чтобы обеспечить отопление дома в зимний период при помощи только одного солнечного коллектора, габариты всей конструкции должны составлять не менее 30–40% от площади здания.

№4. Монтаж гелиосистемы для отопления и ГВС

Типовая схема подключения объединяет сразу два варианта, то есть подходит одновременно для организации автономного отопления и горячего водоснабжения. Здесь применяется двухконтурная теплоаккумулирующая емкость— помимо медного змеевика, монтируется также дополнительный внутренний резервуар.

Монтаж гелиосистемы для отопления

Такая схема установки дает возможность отделить техническую жидкость от питьевой воды. Для автоматизации процесса нагрева теплоносителя в систему интегрируют специальный контроллер солнечного коллектора, который позволяет избежать перерасхода энергоресурсов за счет контроля над температурой теплоносителя в гелиосистеме и температурой воды в буфере.

№5. Установка коллектора для подогрева бассейна

коллектор для бассейна схема подключения

Данная схема не подходит к системе отопления, а используется, когда необходимо нагреть воду в открытом бассейне переносного типа. Чтобы обеспечить циркуляцию жидкости, допускается использовать стандартную погружную помпу. Если на вашем участке находится стационарный бассейн, для большего удобства оборудование лучше подключить к бытовой автоматизированной насосной станции.

Производительность солнечного коллектора

Одним из главных факторов, влияющих на уровень производительности гелиосистем, является интенсивность солярной радиации, излучаемой Солнцем на протяжении светового дня. Кроме уровня инсоляции (количество полезного солнечного излучения на единицу площади), на производительность солнечного коллектора влияют и второстепенные факторы: номинальный объем теплоаккумулирующей емкости, материал теплообменника и площадь абсорберов. При выборе солнечного коллектора для дома обращайте внимание на технические характеристики: коэффициенты теплопотерь, параметры оптического КПД, а также апертурную и общую площадь гелиоустановки. Исходя из этих параметров, можно провести анализ эффективности работы и рассчитать максимально допустимую мощность. Если использовать тепловой насос и солнечный коллектор, то можно добиться высокой производительности круглый год.

Как установить солнечные коллекторы для отопления – от выбора до монтажа гелиосистемы

Гелиоколлектор – это функциональная конструкция, используемая для получения энергии. Ее фоточувствительные элементы поглощают свет для нагрева жидкости или воздуха внутри трубок.

Принцип работы солнечного коллектора (СК): лучи солнца нагревают пластины черного цвета, и энергия аккумулируется для бытовых нужд. Способ ее получения – экологически чистый и экономичный.

Выделяют следующие виды бытовых коллекторов:

  • плоские;
  • вакуумные;
  • воздушные.

Расскажем подробнее о каждом из этих типов ниже.

Плоские

Популярные и бюджетные по расценкам устройства. Состоят из плоскостной светочувствительной пластины, соединенной с теплопроводящими трубами, стеклянного покрытия, теплоизоляции и металлической рамы. Пластина поглощает солнечный свет и аккумулирует тепловую энергию, которая нагревает жидкость-теплоноситель. В отличие от других типов, теряют много поглощенного тепла. Неэффективны в пасмурную погоду. Повышенная влажность плохо сказывается на конструктивных деталях.

Читайте также: Равномерное распределение тепла в помещении: методы установки дополнительного насоса в систему отопления

Плоский коллектор

Вакуумные

Выделяют 2 типа вакуумных коллекторов: прямоточные и с косвенной передачей тепла. Первые применяются в теплое время года, вторые – всесезонно. В основе конструкции – вакуумная система трубок с металлическим стержнем внутри, в котором находится жидкость-теплоноситель. Такая установка работает по принципу термоса. Характеризуется оптимальным КПД.

Вакуумный солнечный коллектор

Воздушные

По принципу работы похожи на плоские. Но в воздушных коллекторах в качестве теплоносителя используют воздух. Устанавливают для отопления домов. Прогретый воздух заполняет помещение при помощи воздуховодов и вентилятора.

воздушный коллектор

Тип устройства выбирают, ориентируясь на цель использования. Конструкции подходят для дачных участков, коттеджей, деревенских домов и дуплексов.

Отопление зимой

По статистике на 1 тысячу россиян приходится около 0,2 м² используемых у нас солнечных коллекторов, в то время как в Германии этот показатель равен 140 м², а в Австрии — 450 м² на 1 тысячу жителей.

Некоторое отставание России в этом плане обусловлено сравнительно низкими доходами жителей, наличием собственных крупных газовых месторождений, что способствует доступности голубого топлива.

Немаловажную роль отыгрывает и то, что многие потенциальные пользователи с недоверием относятся к отоплению с помощью солнечных коллекторов, полагая, что установка подобного оборудования будет нецелесообразной.

В любом случае, каждый для себя решает сам, И для того, чтобы определиться в том, подходит ли такой источник обогрева для вас, необходимо узнать об устройстве и разновидностях солнечных коллекторов.

Читайте также:
Технологии ремонта асфальта



Где устанавливать гелиоколлекторы

Основное условие для работы коллектора – открытое пространство, куда в любое время года свободно попадают прямые солнечные лучи. Устройство устанавливают на территориях частных домов, где нет тени от других построек и деревьев. Чаще светочувствительные пластины крепятся на крыше здания.

Распространенный способ – установка нескольких пластин, так называемых «геополей». Для монтажа подходят как скатные, так и плоские крыши. Из-за большого веса коллектора его закрепляют на несущих конструкциях – балках, стропилах и т. д.

Устройства устанавливают на балконах или горизонтальных поверхностях фасада. Чтобы оно работало эффективнее, светочувствительные элементы в России располагают строго на южной стороне. При их отклонении на запад или восток коэффициент поглощения солнечных лучей снизится.



Как рассчитать площадь коллектора

Площадь рабочей поверхности системы рассчитывают, учитывая ее вид и особенности расположения. Следует помнить, что КПД коллектора зависит от температурного режима и количества солнечной энергии.

Примерные значения для лета в России на 1 м²: до 160 кВт*ч в месяц, в остальное время – от 20 до 80 кВт*ч.

Для горячего водоснабжения потребуется приблизительно 100*1,16*30=3,48 кВт*ч. При этом 1,16 Вт*ч – это та энергия, которая понадобится для нагрева 1 кг воды на 1 °C.

Для регулирования выработки энергии в жаркую погоду используют тепловые насосы. Также летом конструкции накрывают плотным тентом, если генерируют много энергии. План установки и площадь светочувствительных элементов определяются индивидуально.

Классификация по температурному режиму

Солнечное оборудование для дома часто классифицируют по типу теплоносителя. Сегодня на мировом рынке можно встретить жидкостные и воздушные системы. Кроме этого, коллекторы разделяют по температурному режиму работы, то есть применяется классификация по максимальной температуре нагрева рабочих элементов. Выделяют следующие типы систем:

  • низкотемпературные — теплоноситель для солнечных коллекторов разогревается до 50℃;
  • среднетемпературные — температура циркулирующей жидкости не превышает 80℃;
  • высокотемпературные — максимальная температура материала-теплоносителя может подниматься до 300 градусов.

Первые два варианта больше всего пригодны для домашнего использования, тогда как модели коллекторов с высокотемпературным режимом работы чаще применяют в производственной и промышленной отрасли хозяйства. Это обусловлено тем, что в высокотемпературных системах нагрева воды сам процесс трансформации солнечной энергии в тепло достаточно сложный. При этом такие гелиоустановки занимают большие площади. Не каждый собственник «дачной» недвижимости может позволить себе подобную роскошь.

Каким должен быть угол наклона коллектора

Угол установки плоского солнечного коллектора зависит от следующих факторов:

  1. Регион проживания. Для южных регионов – 30-35°, для средней полосы – от 40°.
  2. Время года, когда планируется использовать установку (летний или зимний сезон, круглогодично). Для всесезонного применения выбирают угол, которые примерно равен географической широте региона. Летом это значение уменьшают на 15°. Зимой, наоборот, увеличивают.
  3. Климатические условия и количество осадков. Если гелиосистема используется в зимой, угол наклона делают крутым, чтобы снег не скапливался на ее поверхности.

монтаж коллекторов

В сопроводительной инструкции производитель указывает оптимальные показатели угла наклона для каждого солнечного нагревателя. Соблюдение всех условий для определения значений углового наклона способствует максимально эффективной работе оборудования.

Необходимые инструменты и материалы для монтажа солнечного коллектора

Установка солнечных коллекторов осуществляется под открытым небом. Следовательно, сама конструкция, трубопроводная система и все вспомогательные крепления со временем подвергаются разрушающему воздействию окружающей среды. На них могут появиться коррозии и деформации. Поэтому для установки используют только нержавеющие материалы.

Для монтажа солнечного коллектора используют следующие вспомогательные инструменты:

  • кран или подъемник;
  • строительные леса;
  • кровельная лестница;
  • страховочное оборудование – жилет, трос и т. д.;
  • строительный уровень;
  • вакуумный захват;
  • изоляционный материал для труб.

От качества установки зависит надежность, эффективность и долговечность оборудования.

Эффективность

В первую очередь следует разграничить два понятия: эффективность и окупаемость. Эффективность характеризует то, какая доля тепла превращается в тепло, которое можно с пользой использовать. Рассматриваемые приборы никогда не обладают абсолютной эффективностью, потому что часть тепла рассеивается в атмосферу.

В независимости от конструкции эффективность солнечных коллекторов снижается с усилением ветра и понижением температуры окружающей среды. Ветер и низкие температуры сильно увеличивают отвод тепла в атмосферу.

Для того чтобы снизить потерю тепла на оборудование устанавливают дополнительную прозрачную защиту от ветра, выполненную из стекла или пластика. Для компенсации возможных потерь требуется устанавливать оборудование с большей производительностью по теплу.

Окупаемость характеризует период времени, за который вернутся потраченные средства по сравнению с альтернативными способами. Например, нагревать воду для душа можно вместо электронагревателя с помощью коллектора. При этом нужно оценить годовые расходы на электроэнергию. Если поделить цену коллектора на годовую стоимость сэкономленной электроэнергии, то будет получен срок окупаемости.

Если его использовать в регионе с теплым климатом, то окупаемость наступит очень быстро. При использовании в регионе с умеренным климатом окупаемость будет более долгой, так как для того чтобы получить такое же количество горячей воды, необходимо будет приобрести аппарат большего размера и соответственно большей стоимости, либо применять дополнительный нагрев электричеством. Либо окупаемость может вообще не наступить, так как этим аппаратом будет неудобно пользоваться.

Читайте также:
Электрический камин для дома

Простые и недорогие аппараты для нагрева воды в летний сезон для мытья окупаются достаточно быстро. Окупаемость инновационных вакуумных приборов для отопления может достигать десятков лет особенно в сравнении с современными отопителями, работающими по принципу теплового насоса.

Именно от окупаемости зависит распространенность этих изделий. Солнечные коллекторы со сложным устройством стоят существенно дороже и поэтому существенно менее распространены. Очень популярны простые летние водонагреватели и очень редки такие системы для зимнего обогрева помещений.

Схемы подключения солнечного коллектора

При установке солнечного водонагревателя или системы отопления к устройству обязательно подключают накопительный бак. Он нужен из-за непропорционального расхода энергии и распределения генерируемого тепла. Со временем бак заполняется водой, которой владельцы системы используют по своему усмотрению.

Рекомендуется устанавливать стандартный бойлер или буферную емкость. Рационально построенная конструкция представляет собой соединение коллектора с теплопроводником, который сообщается с бойлером.

Для отопления дома

В северо-восточных регионах России осенью и зимой отсутствует максимальная солнечная активность. Гелиоустановки используются в качестве вспомогательного энергоисточника для подогрева. Схема подключения представлена на рисунке ниже.

Схема комбинированный накопительный бак

Солнечный коллектор подключают к водопроводу и циркулярному насосу. Энергию используют для косвенного нагрева помещения.

Для горячего водоснабжения

Существует 2 варианта использования: для лета и зимы.

Первый подходит для дачников. Они нагревают воду только летом. Поэтому такая установка имеет минимальную инерционность. Нужно установить солнечный коллектор ниже уровня бака-накопителя, чтобы вода циркулировала естественным путем.

Схема солнечных коллекторов

Зимой в качестве жидкости-теплоносителя используют антифриз, который вливают в аккумулирующую емкость со змеевиком. За счет его непрерывной циркуляции вода постоянно нагревается до оптимальной температуры.

Отопление + ГВС

Суть схемы подключения – объединение процессов отопления и ГВС. Применяется двухконтурная теплоаккумулирующая емкость с внутренним резервуаром. Это помогает отделить техническую воду от питьевой. Для автоматизации включают в схему контроллер СК для предупреждения перерасхода.

Альтернативная энергетика

Для подогрева бассейна

Для прогрева переносного или стационарного бассейна используют погружную помпу. Ее можно заменить на автоматизированную насосную станцию, которая будет осуществлять циркуляцию холодной воды из бассейна, а нагретой – из СК.

Монтаж и стоимость подключения гелиоколлектора специалистами

Установка солнечных коллекторов – дело трудоемкое. Если есть опыт в подобных работах, то можно сделать монтаж самостоятельно.

Перед установкой рекомендуется изучить инструкцию, почитать информацию на специализированных форумах. Монтаж популярных СК “Солтек” и Solar Fox можно посмотреть в специальном видео-инструктаже.

Монтаж солнечного коллектора и подключение его к водоснабжению можно заказать сертифицированным фирмам. Цена установки зависит от региона, минимальная сумма – 12 000 р. В смету входят наружные и внутренние работы.

Применение коллекторов для частичного или полного отопления и снабжения горячей водой – рациональное решение. Это экологически чистый и доступный способ получения энергии, который поможет сэкономить на оплате коммунальных услуг.

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 2021 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).

отопление с помощью солнечных коллекторов

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.

Солнечные коллекторы для отопления дома: принцип работы, плюсы и минусы плоских или вакуумных конструкций для отопления

Это оборудование представляет собой гелиосистему, выступающую в качестве альтернативного источника энергии. Наибольшую популярность оно получило для отопления домов в частном секторе. Оборудование преобразует энергию солнца в тепловую энергию и может быть использовано в системах, обеспечивающих дом горячей водой.

Применение таких высокотехнологичных устройств позволяет существенно сократить потребление таких основных энергоносителей, как электрическая энергия и газ. Это, в свою очередь, сокращает расходы на эксплуатацию жилого помещения.

Примечательно, что наибольшей эффективностью данные системы обладают в южных регионах, для которых характерна высокая солнечная активность.

Содержимое обзора

Назначение солнечного коллектора

Современные солнечные коллекторы, не смотря на свою недешёвую стоимость, популярны во всём мире и, в особенности, в европейских странах. Они позволяют частично снизить затраты на оплату газа и угля, стоимость которых во многих странах непомерно высока.

Гелиосистемы являются универсальными и применяются в качестве нагревательных элементов для воды, а также с целью отопления дома.

  • Примечательно, что солнечные коллекторы проявляют большую эффективность в качестве систем для нагрева воды (до 90%).
  • Это говорит о том, что гелиосистемы способны полностью снабдить жилое помещение горячей водой.
  • В свою очередь, в качестве отопительных систем солнечные коллекторы эффективны лишь на 30%, вследствие чего применяются лишь как дополнительные источники тепла.
Читайте также:
Чем клеить оргстекло в домашних условиях?

Принцип работы

В настоящее время существуют разные виды солнечных коллекторов, отличающихся своей конструкцией, производителем и видом теплоносителя. Однако объединяет их похожий принцип действия.

Работа современной гелиосистемы основана на свойстве определённых материалов аккумулировать в себе энергию, выделяемую солнцем. Скорость движения молекул внутри материала увеличивается, вследствие чего он нагревается и передаёт свою энергию теплоносителю.

В качестве поглощающих тепло материалов обычно используют изделия из стекла и меди, которые обладают большой теплоёмкостью. Для увеличения количества поглощаемой ими энергии материалы дополнительно окрашивают в цвета тёмных оттенков.

На фото солнечных коллекторов видно, что устройство гелиосистемы представляет собой систему трубок, которые соединяются друг с другом последовательным образом.

Солнечный коллектор снабжён двумя магистралями: входного и выходного типа. По трубам циркулирует теплоноситель. В зависимости от вида коллектора в качестве него используется газ или вода.

  • Устройство солнечных коллекторов подразумевает наличие специального бака, предназначенного для хранения нагретой от солнечных батарей воды.
  • Он предусмотрительно обшит теплоизоляционными материалами, чтобы вода не остывала.
  • Также ёмкость бака снабжена электрическим нагревателем, который автоматически включается при недостаточном поступлении тепла от внешнего аккумулятора.

Детали корпуса солнечного коллектора делают стеклянными и избегают применения пластика, так как он обладает плохой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и может навредить герметичности системы.

Разновидности солнечных коллекторов

В настоящее время распространение в использовании получили такие виды солнечных коллекторов, как воздушные, водяные и плоские устройства. Постепенно входит в эксплуатацию вакуумный отопительный коллектор.

Принцип работы воздушных солнечных коллекторов основан на нагреве потоков воздуха, которые поступают в теплообменное устройство. Эксплуатация такого оборудования обладает меньшей эффективностью по сравнению с водяными коллекторами, так как газ отличается меньшей теплопроводностью.

Однако преимуществом конструкции является простота в управлении и в эксплуатации.

  • Водяные солнечные коллекторы в своей конструкции содержат располагаемые под углом трубки, внутри которых находится жидкость.
  • Преимуществом устройства является простота монтажа, а также возможность работы без бака.
  • Однако в холодное время года, когда температура на улице опускается ниже отметки в -10ºС, водяные коллекторы нуждаются в замене воды на незамерзающую жидкость.

Плоские солнечные коллекторы являются самыми популярными видами гелиосистем благодаря простоте установки и относительно невысокой стоимости.

Они представляют собой металлические панели, которые для увеличения эффективности системы дополнительно покрывают гелиостеклом. Под стеклом монтируют медные или алюминиевые плоские трубки, также повышающие КПД устройства.

Самыми высокотехнологичными и максимально эффективными являются вакуумные солнечные коллекторы. Вакуум в системе выполняет функцию теплоизолятора, вследствие чего потери энергии оказываются минимальными. Гелиосистема обладает хорошими эксплуатационными характеристиками, но является дорогостоящим видом солнечных коллекторов.

Преимущества использования

Правильно подобранный в соответствии с индивидуальными особенностями дома и с учётом климатической зоны его расположения, солнечный коллектор для отопления дома прослужит долго и позволит сократить расходы на оплату таких теплоносителей, как газ и электричество.

Современные гелиосистемы отличаются своей надёжностью и бесперебойной работой. Они позволяют существенно снизить нагрузки, которые испытывает отопительная система в частном доме.

  • Системы отопления, работающие от солнечной энергии, являются доступными и экологически безопасными устройствами.
  • В процессе их работы не происходит выделение никаких токсических веществ, благодаря чему это самые безвредные для экологии отопительные приборы.
  • Они совершенно бесшумны в работе, обладают простой и понятной конструкцией.
  • Солнечный коллектор для нагрева воды особенно незаменим в летнее время года, когда необходимо нагреть воду в душе или в бассейне.

В свою очередь, в период межсезонья такие обогревательные приборы полностью заменяют электрические обогреватели, которыми пользуется большинство людей до начала отопительного сезона.

При отсутствии холодов энергии, вырабатываемой солнечными коллекторами, оказывается вполне достаточно для поддержания температуры в доме на уровне нормы.

Примечательно, что для установки дома таких высокотехнологичных приборов не нужно получать никаких разрешений. Единственной рекомендацией от производителей солнечных коллекторов является отказ от варианта монтажа системы своими руками.

В процессе установки потребуются определённые знания и опыт в области электрики, а также работы сантехнического оборудования. Поэтому такую ответственную задачу лучше доверить квалифицированным специалистам.

Выгода от использования

Не смотря на то, что применение солнечных коллекторов не избавит вас от необходимости использовать газовое оборудование в зимнее время года, с их помощью можно существенно сократить потребление основных энергоносителей.

Это прекрасный источник для дополнительного обогрева дома, и, если на улице выдался солнечный день, установка сработает с большей эффективностью и полностью обеспечит дом не только горячей водой, но и теплом.

Для тех, кто любит и может мастерить, а также обладает достаточными для этого знаниями, существует видео о том, как сделать солнечный коллектор своими руками.

Солнечные коллекторы имеют сравнительно небольшой срок окупаемости, который в среднем составляет от 5-ти до 8-ми лет в зависимости от вида и конструкции установки.

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

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