Солнечные коллекторы

Содержание

Высокоэффективный солнечный коллектор своими руками

Высокоэффективный солнечный коллектор своими руками

Введение.
Жаль, что в интернете практически нет ни одной нормальной статьи, о том, как сделать высокоэффективный солнечный коллектор своими руками. В основном, интернет завален всякой ерундой, типа того, как сделать коллектор из радиатора холодильника или из пластикового мусора. Возможно, это будет неплохим решением для дачи, но для нормальной работы такой солнечный водонагреватель нам не подойдет, так как я планирую использовать свои коллекторы для поддержания отопления и ГВС в своем доме. Что из этого получится, вы обязательно узнаете в будущих статьях!
На сегодня, могу с уверенностью сказать, что мой коллектор весьма неплох. Во-первых, он полностью медный. Во-вторых – он покрыт самодельным селективным покрытием, пусть далеко не самым эффективным, но лучше чем черная матовая краска.
В пасмурную погоду, в феврале он нагревался до +40С, а при наличии солнца кипятил воду. Недавние испытания на нагрев показали, что коллектор, в сухом состоянии, при уличной температуре +35С (летом) нагревался до +156С, под прямым солнечным излучением и одинарном остеклении.
Очень жаль, что статья пока «туго» выдается поисковиками. По запросу «солнечный коллектор своими руками» я далеко не на первых страницах. Если вам действительно понравилась эта статья, и вы почерпнули что-то полезное и интересное – не поленитесь поделиться ссылкой на мою статью где-нибудь на просторах интернета. Пусть люди знают, что сделать хороший солнечный коллектор своими руками под силу каждому любителю! Я все очень подробно описал, а если у вас остались вопросы – задавайте их на форуме, с радостью отвечу.
Начнем…
Идея использовать солнечную энергию «на шару» волновала меня давно. Когда я начал искать коммерческие предложения различных фирм, занимающихся солнечными коллекторами – то понял, что шара бесплатной не бывает! Все фирмы, увы, озвучивали весьма нескромные цифры…
Человек я со средним достатком, и такую сумму «выложить» за солнечную установку, наверное пока не в состоянии. Поскольку, с детства любил мастерить, начал обдумывать идею сделать солнечный коллектор своими руками. Но не такой примитивный, который бы только летом работал, для душа, а такой что б и зимой мог воду согреть – при наличии солнца, разумеется!
Много я форумов перечитал, видео в YouTube пересмотрел, даже книжки читал 🙂 И вот решился. Сразу скажу, что коллектор мой хоть и самодельный, но не очень прям бесплатный – цветной метал, он всегда был не дешевым.
Изготовление медного абсорбера
Абсорбер – поглощающая панель, которая воспринимает на себя солнечное излучение и нагревается! Ни один солнечный коллектор не будет без нее работать — это его основа! Было решено делать медный абсорбер по трем причинам. Первая – это легкость работы с этим материалом. Легко гнется и паяется в домашних условиях. Вторая – высокая теплопроводность, что важно для эффективного коллектора. Третья — из меди можно непосредственно получить селективное покрытие, черный оксид меди II — CuO. Был существенный недостаток – это цена. Просмотрев все предложения в интернете я нашел цену около 110 грн за кг. Это была медная лента, толщиной 0.2 мм и шириной 30 см. Длина ее как бы не ограничена. Я заказал себе 8 метров ленты, что составило около 4.4 кг и обошлось мне почти в 500 грн с доставкой!
Радиатор я спаял из двух труб, длиной по 125 см диаметром 22мм и 10 труб длиной 2м и диаметром 9.5 мм (продается как 10мм). Трубы эти мне удалось найти недорого 🙂 Спасибо добрым людям!
Медный абсорбер.
Общий вид радиатора. Толстые трубы — 22мм. Тонкие — 10мм.
В толстых трубах, я через каждые 10 см просверлил отверстия диаметром 9.5мм. Далее вставил тонкие трубы в полученные отверстия так, чтобы они не сильно глубоко торчали внутри толстой трубы (иначе будет сильное гидравлическое сопротивление). Трубы торчали максимум на 5- 10 мм. Затем я это все дело припаял. Паял трубы первый раз в жизни. Использовал мягкий припой SANHA и флюс той же фирмы. Паялся он очень легко. Использовал самую недорогую газовую горелку TOPEX. Хотя нет! Были дешевле, без пьезоэлемента – я решил купить с пьезо!
Стыки труб.

Использовать специальные переходники оказалось дороговато.
Солнеыный коллектор не должен протекать!!!
Когда весь радиатор был спаян, на концы припаял две заглушки и две резьбы на 3/4 дюйма. Припаял по диагонали. После этого, с одной стороны вкрутил заглушку, а с другой – штуцер, чтобы на него можно было надеть шланг от компрессора. Залил водой и начал опрессовывать. Накачал в него около 7 бар. Радиатор нигде не тек – исключения составили только резьбовые соединения – видимо мало фумленты намотал. Лучше конечно без воды, а просто воздухом, и помещать спаянные соединения в емкость с водой – тогда пузырьки воздуха сразу дадут знать о плохой пайке. Не было у меня такой емкости – поэтому я залил воду внутрь радиатора.
Абсорбера и резьба на 3/4.

Резьба на 3/4 дюйма. С другой стороны, по диагонали точна такая же.
После удачной опрессовки я приступил к припаиванию медной ленты. Если на пайку радиатора у меня ушло 3-4 часа, то следующий процесс занял у меня три долгих и мучительных дня! Я нарезал ленту полосками по 1м. Всего нарезал 7 полосок. И далее спаял их в одно общее полотно. Паял внахлест по 5 – 10 мм. В итоге, я получил полотно размером примерно 1мх2.07м – на это ушел целый день.
Медная лента.
Две полоски чистой медной ленты. Длина 1м. Ширина 30см.
Медная лента спаяна.
Все полосы воедино. Слева — 4 жертвы экспериментов с чернением. Отмытые ортофосфорной кислотой. Далее 3 «чистых» полоски.
После этого, набравшись сил, я приступил к припаиванию полотна к ранее изготовленному радиатору. Для хорошего теплообмена припаивать надо не тяп-ляп и там-сям а нормально, по всей длине трубы! Итого мы получили задачу в припайке 20 метров труб. Паял я феном, пока не кончился дорогой мягкий припой SANHA. Далее вход пошла газовая горелка и базарный (самопальный) припой аля «ПОС 40», который паялся очень тяжело. В ход пошел и отцовский припой, часть которого паялась нормально, а часть еле-еле. В общем, припоя ушло наверное грамм 500 – 700, а он весьма не дешевый. Например, 250г хорошего припоя SANHA мне обошлись в 160 грн. Базарный – значительно дешевле, а отцовский – бесплатно 🙂
Пайка абсорбера.
Прижмал трубы стопкой кирпичей. Также аккуратно, без фанатизма, ровнял резиновым молотком. Придерживал рукой…
Отдельно хочу сказать про место стыка медной ленты и тонких медных труб. Ленту, от температурных расширений ведет очень сильно, она становится вся волнистая и бугристая. Поэтому трубу надо хорошо прижимать к ленте, чтобы зазор был минимальным! И как раз в этот зазор должен попасть припой. Этот важный процесс занял у меня 2 полных дня, прерываясь на обед.
Зазор между трубой и медной лентой.
Видны припаяная трубка и еще свободная. Такие зазоры в свободной трубе не допустимы. Она должна максимально плотно прижиматься к ленте.
Все, пайка была завершена! До сих пор у меня есть опасения по поводу использования мягкого припоя. Температура плавления которого составляет 180С. Но по идее – должен выдержать. Практика и жаркое лето Одессы покажет.
Собраный медный абсорбер.
3 дня работы. Припаял!
Баллада о чернении — селективное покрытие своими руками.
Понятно, что абсорбер оставлять как есть – т.е медного цвета не очень хорошо. Сама по себе медь (а точнее ее оксидная пленка Cu2O) является неплохим теплоприемником (да-да, обычная рыжая медь, по идее – даже лучше чем обычная термостойкая краска), но эта пленка не очень стабильная и может дальше разрушаться — окисляться. В итоге вы можете получить сине-зеленый абсорбер. Я не буду здесь вдаваться в теорию о высокоселективных покрытиях. Проще всего медь просто покрасить черной термостойкой краской. Видел в YouTube видео:
где у человека такие коллекторы тоже кипятили воду (покрытые именно обычной термостойкой краской), но по погоде – было либо лето, либо хорошая весна. Да и количествео коллекторов просто обязаны ее кипятить 🙂 Чтобы получить более эффективный коллектор — лучше покрыть медь оксидом меди 2 – CuO – во первых, это покрытие черное и имеет неплохой коэффициент поглощения (от 70 до 90%), а во вторых имеет довольно низкий коэффициент эмиссии (излучения). Если верить — то это от 5% до 20% в зависимости от толщины самой пленки. Т.е является неплохим селективным покрытием, которое можно получить в домашних условиях. Естественно – с заводским покрытием оно тягаться не может, но по идее – это должно быть лучше, чем черная краска (которая имеет хороший коэффициент поглощения и высокий коэффициент излучения около 80% – что плохо для солнечного коллектора). Есть специальные селективные краски – но купить их, наверное, будет дороже, чем покрыть медь CuO. Хотя процесс нанесения CuO значительно труднее, чем просто покрасить. Где-то так…
Я остановился именно на чернении меди, т.е получении CuO на поверхности своего абсорбера. Сразу скажу, что провозился я с ним около 3-х дней, не считая предварительных тестовых опытов.
Немного химии.
Получать CuO надо окисляя саму медь, из которой изготовлен (спаян) наш абсорбер. Наносить кисточкой или валиком его не надо 🙂 И так, какие для этого нужны отравы:
Первый способ:
Каустическая сода (едкий натр NaOH)—50-60 г
Персульфат калия (K2S2O8)————14-16 г
Вода 1л
Второй способ:
Точно такой же, но вместо K2S2O8 применяется (NH4)2S2O8 (аммоний надсернокислый)
Третий способ:
Каустическая сода (едкий натр NaOH)—100г
Хлорит натрия NaClO2 —————— 50-60г
1 л. воды
Для все трех способов еще 2 обязательных условия — чистые обезжиренные поверхности и температура раствора и поверхности около 60-65С. И еще – раствор должен быть свежеприготовленный, так как кислород, который выделяется в результате реакции довольно быстро улетучивается. Воду брать лучше дистиллированную.
Не забудьте о технике безопасности.
Едкий натр или NaOH – очень любит органику – т.е вас!!! Разъедает кожу, глаза. Ни в коем случае не берите его и его растворы голыми руками и берегите глаза защитными очками. Пользуйтесь резиновыми перчатками. Когда NaOH разбавляешь в горячей воде – он очень бурно «вскипает».
Вот такие вот можно получить химические ожоги. Будьте осторожны!!! Рука не моя.
Аммоний надсернокислый или (NH4)2S2O8 при нагревании выделяет аммиак. Даже не думайте пользоваться этим методом в закрытом помещении без средств газовой защиты. Мне пришлось покупать газопылевой респиратор, на котором было написано «защита от аммиака», так как я пользовался именно этим методом. Без респиратора я бы наверное коллектор свой не доделал 🙂 Летом, скорее всего, можно и на открытом воздухе без противогаза, но надо все равно поддерживать температуру? А она, поверьте нужна. Без нагрева химичиские реакции проходят очень медлено.

Респиратор пылевой и газопылевой.
Слева обычный пылевой респиратор — он вам не поможет. Справа газопылевой — то что надо!
Хлорит натрия (не путать с хлоридом натрия – это обычная поваренная соль) или NaClO2. Вроде ничего опасного, но если честно — я не уверен. Голыми руками лучше не брать, выделяется немного хлора. Мне удалось его достать именно для первоначальных опытов. Вещи правда потом все воняют хлором, но жить можно.
Персульфат калия он же калий надсернокислый или K2S2O8 – наверное, самый безопасный метод. Но его достать было дорого и по почте. Так что этот метод я не испытывал и ничего сказать не могу. В целом, все реактивы можно найти (заказать) в интернете. Я покупал в Одессе – есть фирма ТОР. Там можно купить практически любую химию… Неудачные результаты экспериментов я смывал ортофосфорной кислотой (часто применяют ее как флюс для пайки меди, является также одним из основных составов напитков Coca-Cola). Эта кислота легко смывает наш хваленный CuO!
Как же я чернил?
Изначально идея была такой. После спайки абсорбера я загнул его края и получил такое здоровое блюдце. Нижние стыки, на всякий случай промазал герметиком для каминов. Ведро с кипятильником, в него опущены две трубы – подача и обратка. Насос (я купил циркуляционный), должен был гонять горячую воду из ведра по нашему коллектору, нагревая его. Далее я хотел вылить в это разогретое «блюдце» свежеприготовленный раствор и вуаля! Но ничего не получилось. Во первых, циркуляционный насос может гонять воду только в замкнутом контуре. Поднять воду из открытой емкости — ведра, хоть на 10 см он не способен. Во вторых, листы я пропаял не очень герметично (именно поэтому я промазал все стыки герметиком), но вот засада – герметик оказался водорастворимым!!! Короче, блюдце мое надо было правильнее называть дуршлагом для макарон. Во!
Абсорбер с загнутыми краями — блюдце
Рабочаю поверхность абсорбера. Видны загнуте бортики.
Абсорбер — вид сбоку.
Вид сбоку. Черное пятно — тот самы герметик.
Вид снизу.
Поэтому я пошел по самому трудному пути – это забабахать ванну, в которую я бы смог поместить полностью весь абсорбер и там его протравить. Для таких размеров, понадобилось мне около 30 литров протравы. Нагреть такое количество воды в холодном, не отапливаемом подвале было довольно «улвекательным».
Почему я не чернил полоски отдельно? Ведь на первый взгляд это намного проще. А затем можно уже собирать из черненой меди абсорбер. Во-первых – медь черниться сразу с двух сторон, поэтому с обратной стороны, где нужна пайка, пришлось бы эту черноту смывать. Ортофосфорная кислота могла легко попасть на рабочую сторону и смыть CuO. Во-вторых, и это более важный момент, CuO не выдерживает температуру пайки. Он относительно хорошо выдерживает температуры в области 300С, а пайка газовой горелкой дает большую температуру. Т.е мы бы получили разрушение CuO в местах пайки. Поэтому, было решено паять абсорбер, а затем его уже полностью чернить.
Так я и поступил. На ровной плоскости выложил из того что валялось под рукой (это бруски и кирпичи) ванну нужных размеров и застелил ее пленкой. Положил в нее абсорбер вверх ногами (т.е тыльной стороной вверх). Иначе понадобилось бы 90 литров раствора. Да и во время опытов я заметил – что тыльная сторона пластин чернилась как-то лучше. Возможно, это связано с тем, что кислород поднимался вверх и натыкался на медь, окисляя ее.
Ванна для абсорбера.
Ванна из брусков, кирпичей и досок. Клеенкой пока не застелена — примерял абсорбер 🙂
Залил я все это раствором и продержал час, при этом периодически шатал-качал абсорбер, чтобы из-под него удалялись пузырьки воздуха. Где-то через час я сделал контрольный осмотр – в целом он был весь черный, но кое-где по-прежнему были медные пятная солидного размера. Я оставил все так на ночь…
Чернение меди
Процесс пошел. Чтобы было меньше испарений я накрыл все кусками пенопласта и полиэтилена.
Утром пришел, проветрил подвал – так как находится в нем, без газозащитного респиратора, до сих пор было невозможно. Потом поднял абсорбер – и О облом! Медные пятна не только не исчезли, но и еще стали больше.
Черный абсорбер.
Обратная сторона. Фото лицевой стороны сделать не удалось. Когда я его приподнял — то стекла черная водичка, и медные пятна стали значительно больше!
Дальше пришлось разработать методику локального чернения меди. Способ нашелся, который, к счастью, позволил мне залатать все мои пятна. Во-первых, вместо циркуляционного насоса я одолжил у мамы насосик от фонтанчика – он прекрасно справился с поставленной задачей – гонял кипяточек по моему абсорберу (надеюсь, фонтанчик у мамы в этом году будет ничуть не хуже, чем в прошлом. На насосике внятно написано max 35C). Абсорбер разогрелся где-то до 55С. Чтобы получить большую температуру надо было 2 кипятильника, а в наличии было только один. В подвале было +6С +7С – поэтому абсорбер мой очень интенсивно охлаждался. На такой подогретый абсорбер я выливал малые порции свежего раствора. Это позволило зачернить некоторые области. Но все равно остались бугорки, где раствор не мог задерживаться – он скатывался вниз, в углубления. Далее я брал газовую горелку, разогревал нужную область, затем губкой смачивал ее – при этом издавался характерный звук «пшшшыыы». Опять разогревал и опять губкой. Именно со второго раза медь чернела.
Чернения процесс.
Вот такая вот банька у меня была.
На фото видно ведро, термометр. Не видно — насосик и кипятильник. Таким способом я грел асборебр.
Вот такие вот мучения! Затем оставил абсорбер еще раз на ночь, обильно полив его растворчиком. Утром пришел, вымыл его. Покрытие оказалось прочным, не слазило и не стиралось.
В таком состоянии я его оставил на ночь.
И немного фоток промытого и высушенного асборбера, без комментариев.
Сборка корпуса.
В перерывах между пайкой (к примеру радиатор я спаял сразу, а вот медную ленту искал полторы недели) я начал собирать корпус своего будущего солнечного коллектора. Решил использовать плиты OCБ 10мм. Легкие, прочные, недорогие, влагостойкие. Раскроил фанерку по размерам и собрал короб. Для соединений использовал такие вот уголки.
Уголки для корпуса солнечного коллектора.
Уголки для соединения фанеры.
Корпус коллектора.
Предварительно собранный короб. Потом пришлось разобрать!
Затем уложил теплоизоляцию – базальтовую вату, толщиной 5 см. По бокам те же 5 см. Всю вату опрыскивал гидрофобизатором (водоотталкивающая жидкость) и укрыл кухонной фольгой. Зачем фольга? Точно не знаю, но предполагаю… Когда я смотрел картинки солнечных коллекторов в разрезе, я везде обращал внимание, что абсорбер просто лежит на вате (утеплителе). Т.е абсорбер непосредственно контактирует с ватой! Ну и что??? Насколько я знаю — излучение это 70% из всех возможных теплопотерь (излучение, теплопередача и конвекция). Конвекция и теплопередача берут на себя лишь по 15% каждая. Поэтому я решил не облучать вату тепловым излучением от абсорбера, а отражать его обратно на поглощающую панель (абсорбер). Фольга отражает до 97% излучения. Для этого сделал воздушный зазор в 2 см между ватой и абсорбером чтобы дать возможность работать фольге, как отражателю. Если бы зазора не было – то фольга бесполезна.
Теплоизоляция коллектора.
Cначала я собрал 3 стенки, затем завел абсорбер, уложил тепловую изоляцию четвертой боковой стены, и затем прикрутил саму боковую стенку. Именно такая последовательность – иначе не представляю, как это можно сделать!
Готовый корпус коллектора.
Все готово к установке поглащающей поверхности.
Завел абсорбер в короб. Затем выложил теплоизоляцию. Четвертая боковая стенка не прикручена.
Далее проще – прикрутил по периметру кантик из нарезанных реек и проклеил их уплотнительными резинками (продаются такие для окон и дверей).
Деревяный бортик для стекла.
Уплотнительная резинка.
Мне удалось достать бесплатные стеклопакеты (опять же, спасибо добрым людям!). А 1м2 стеклопакета весит 20 кг. Итого, вес стекла получился весьма внушительным – 46 кг!!! Поэтому было решено нести коллектор в место установки без стекла, а стекло ставить потом, отдельно. Чтобы коллектор не запылился, я обернул его кухонной пищевой пленкой. Так его и оставил на пару дней, пока не появилась хорошая погода и помощник. Один, вытащить такую байду я бы не смог!
Коллектор в сборе!
Все! Готов к установке.
Первые испытания.
27 Февраля, +6С. Было тихо, безветренно. Сплошные легкие тучки, но солнце не светило ярко. Мы с помощником вынесли мой коллектор к месту установки – сам коллектор очень легкий (вата, фанера и медь), но весьма габаритный! Размер его 1.08м х 2.17м. Там мы его установили, и пошли в гараж протереть стеклопакеты перед их установкой в коллектор. Когда вынесли первый стеклопакет, я взялся за патрубок – а он был уже приятно теплым! Когда вынесли второй стеклопакет – патрубок стал еще горячее. Когда вынесли третий стеклопакет – держаться за патрубок более 2 – 3 сек было уже проблематично. Нет, мы не мыли и не обмывали стекла 3 часа! Весь процесс остекления занял максимум пол часа.
Потом мы начали заливать в него воду, чтобы замерять температуру. Ведь было же интересно — столько потрачено сил и средств – а какой же результат?!?!?! К этому моменту как раз наступил полдень, и солнце наконец-то вышло из-за туч! После первой порции воды из коллектора начал выходить пар! Я на радостях сказал на матерном языке, что мол вот неплохой самовар получился! В общем, испытания прошли успешно. Коллектор легко кипятил каждую новую порцию воды – около 200 г. После доливки новой порции воды, через секунд 10 из патрубка выходил кипяток – термометр показывал 96С-98С. Понятно, что это не много – но помоему, весьма не плохо как для самоделки?
И на последок, еще фотографии с комментариями + видео.
Коллектор во весь рост.
Видно, как с утра часть коллектора затеняется домом.
В режиме стагнации (простоя) теплоизоляция не выдерживает — плавится.
Температура на выходном патрубке в режиме стагнации. Покрытие 2 стекла (стеклопакет).
Видео в первый день испытаний. Хорошо видно кипение воды.
Видео, которое я снял через 10 месяцев. Так как скоро буду демонтировать и переделывать — решил снять как оно все было.

Солнечный коллектор своими руками: делаем солнечный коллектор для нагрева воды и для отопления

Хорошие владельцы частных домов всегда находятся в поиске возможностей сэкономить на подогреве воды и на отоплении. Особенно актуально это становится в последнее время, когда цены на коммунальные услуги имеют стойкую тенденцию к росту чуть не каждый квартал. На помощь приходит сама природа с ее неистощимым источником энергии – солнечным излучением. Применяя на практике законы физики, народные умельцы находят интересные способы экономии, разрабатывая и собирая солнечные коллекторы, который под силу сделать, наверное, любому домовладельцу самостоятельно — стоит только приложить немного сил и умения.

Солнечный коллектор своими руками

Солнечный коллектор своими руками может быть изготовлен множественными способами и из самых различных материалов, порой даже из тех, которые попросту «валяются под ногами». Их конструируют из обычных старых пивных банок, пластиковых бутылок, шлангов или труб, с применением стекла, панелей поликарбоната и других материалов.

Некоторые из способов изготовления коллекторов будут рассмотрены ниже, но сначала стоит изучить схемы подключения – они, как правило, является примерно общими для любых солнечных систем нагрева воды.

Схемы подключения солнечного водяного коллектора

Эффективная работа системы нагрева воды от солнечных лучей зависит не только от того, из чего изготовлен коллектор, но и насколько правильно он будет установлен и подключен. Вариантов схем подключения — достаточно много, но не стоит выискивать самые сложные, так как вполне можно воспользоваться базовыми, которые доступны и понятны.

«Летний» вариант горячего водоснабжения от солнечного коллектора

Эта несложная схема подключения солнечного коллектора применима как для подогрева воды для летнего душа, так и для домашних нужд. Если горячая вода нужна на улице в летней постройке, то бак для нее устанавливается тоже на воздухе. В том случае, когда горячее водоснабжение разводится по дому, и аккумулирующий бак устанавливается там же.

«Летний» вариант подключения коллектора

Эта схема обычно предусматривает естественную циркуляцию воды, и в таком случае батарея-коллектор устанавливается ниже на 800 ÷ 1000 мм уровня емкости, куда будет поступать горячая вода – это должно обеспечиться разностью в плотности холодной и нагретой жидкости. Для соединения коллектора с баком используются трубы диаметром не меньше, чем ¾ дюйма. Для сохранения воды в аккумулирующей емкости в горячем состоянии, которого она достигнет от нагрева дневным солнцем, стенки необходимо хорошенько утеплить, например, минеральной ватой толщиной в 100 мм и полиэтиленом (если над бойлером не будет устроена крыша). Но все же лучше предусмотреть для емкости стационарное укрытие, так как если утеплитель промокнет от дождя, то он существенно снизит свои термоизоляционные свойства.

Естественная циркуляция не слишком хороша для использования в системе с солнечным коллектором, так как создается слабая инертность движения воды в контуре. А если батарея и бак находятся достаточно далеко друг от друга, то вода, пройдя этот путь, будет постепенно остывать. Поэтому, для увеличения эффективности, часто устанавливается циркуляционный насос. Этот вариант пригоден для согрева воды только лишь в теплую половину года, а на зиму воду из системы придется обязательно слить, иначе, замерзая, она запросто разорвет трубы.

«Зимняя» схема подключения солнечного подогрева воды

Если планируется использовать солнечный коллектор круглогодично, то чтобы в сильные холода в трубах вода не замерзала, в контур вместо нее заливается специальный теплоноситель – антифриз, то есть незамерзающая жидкость. Схема принимает совсем иной вид — устанавливается бойлер косвенного нагрева. В этом случае нагретый в солнечном коллекторе антифриз будет проходить через змеевик-теплообменник бойлера, согревая воду, находящуюся в баке.

Зимняя схема с использованием принципа косвенного нагрева

В эту систему обязательно встраивается расширительный бак и «группа безопасности» — автоматический воздухоотводчик, манометр и предохранительный клапан, рассчитанный на нужное давление. Для постоянного движения теплоносителя обычно используется циркуляционный насос.

Вариант отопления от солнечного коллектора

При использовании солнечной тепловой энергии для отопления дома применяется также бойлер косвенного нагрева, подключенный к коллектору, а также для дополнительного подогрева теплоносителя – котел, работающий на твердом топливе или газе. В осенние или весенние дни, когда солнце способно нагреть теплоноситель до нужной температуры, котел можно попросту отключать.

Солнечный коллектор — хорошее подспорье и для отопления дома

Если зимы в регионе очень холодные, то не стоит ожидать от коллектора большой эффективности, так как в этот период мало солнечных дней, а само светило находится низко к горизонту. Поэтому дополнительный подогрев теплоносителя и горячей воды просто необходим. Единственно, чем поможет солнечная батарея сэкономить на топливе — это то, что в котел будет поступать не холодная, а уже несколько подогретая вода, а значит для доведения ее до нужной температуры потребуется меньше сжигать газа или дров.

Нужно знать и то, что чем больше по площади сделать солнечный тепловой коллектор, тем больше энергии он в состоянии будет вобрать. Поэтому, чтобы подобная система смогла выработать достаточно тепла для отопления дома, размер площади коллектора необходимо довести до 40÷45% от общей площади дома.

Вариант горячего водоснабжения и отопления от солнечного коллектора

Чтобы задействовать солнечный коллектор и для отопления, и для горячего водоснабжения, необходимо объединить в системе оба предыдущих варианта, и использовать для воды специальный бойлер с дополнительной емкостью, имеющей змеевик, через который циркулирует нагретый солнечной батареей теплоноситель. Благодаря тому, что внутренний бак намного меньше основного, вода в нем нагревается от змеевика гораздо быстрее и отдает тепло в общую емкость.

Коллектор может быть включен в общую систему «отопление — горячее водоснабжение»

Кроме этого, бойлер должен быть подключен к дополнительному источнику нагрева — это может быть газовый или электрический котел, или же теплогенератор на твердом топливе.

Нестабильность температуры, которую создает солнечная батарея, может способствовать перегреву теплоносителя или, наоборот, слишком быстрому его охлаждению в контурах отопления и водоснабжения. Чтобы этого не произошло, вся система должна управляться автоматикой. В разводку устанавливается контролер температуры, который может или перенаправлять потоки теплоносителя, или включать или выключать циркуляционные насосы, или производить иные управляющие операции.

Электронный блок-контроллер

В представленной выше схеме такой температурный контроллер обозначен, как регулятор.

Итак, со схемами подключения (обвязки) в общих чертах ясность есть. А вот теперь имеет смысл рассмотреть несколько вариантов самостоятельного изготовления солнечных коллекторов.

Цены на солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы

Солнечный коллектор из шланга или гибкой трубы

Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но, чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.

На крыше — целая батарея из солнечных коллекторов

Такой коллектор может состоять из одной или нескольких секций, в которые укладываются и закрепляются плотно свернутые по спирали «улиткой» шланги.

«Улитка» — теплообменник

Такую конструкцию можно назвать самой простой как по конструкции, так и по монтажу. Главным недостатком ее можно назвать то, что ее практически нельзя использовать без применения принудительной циркуляции, так как при слишком больших длинах контуров труб гидравлическое сопротивление превысит силу напора, создаваемую разницей температур. Однако, решить вопрос с установкой циркуляционного насоса – совсем несложно. И такая система, установленная в загородном доме, станет отличным подспорьем и быстро окупится, включая и расходы (совсем незначительные) на электропитание насоса.

Используются подобные коллекторы и для обогрева воды в бассейнах. Их подключают к системе фильтрации, которая обязательно оснащена насосом. Вода, циркулируя по трубам коллектора, успевает нагреваться перед поступлением в бассейн.

В некоторых случаях, создавая всю систему солнечной батареи, можно обойтись без установки накопительного бака. Это возможно тогда, когда горячая вода используется только в дневное время и в небольших количествах. Например, в контуре из 150 м трубы, имеющей внутренний диаметр в 16 мм, вмещается 30 литров воды. А если пять или шесть таких «улиток» из труб будет собрано в единую батарею, то в течение дня душ можно принимать по несколько раз каждому члену семьи, и горячей воды еще немало останется и на хозяйственные нужды.

Если у кого-то остались сомнения в эффективности такого подогрева воды, рекомендуем посмотреть видеоролик, в котором показано испытание коллектора из шлангов:

Видео: эффективность несложного солнечного коллектора

Материалы для изготовления

Чтобы сделать такой солнечный водяной коллектор, нужно подготовить некоторые материалы. Ничуть не исключено, что некоторые из них найдутся в сарае или гараже.

  • Резиновый шланг или гибкая пластиковая труба черного цвета, имеющая диаметр 20 ÷25 мм – это по сути главный элемент системы, в котором при циркуляции воды будет происходить теплообмен. Количество шланга будет зависеть от величины солнечной батареи — это может быть и 100, и 1000 метров. Черный цвет шланга предпочтителен тем, что он больше, чем все остальные оттенки, поглощает тепло.

Сразу же нужно отметить, что металлопластиковые трубы не особо подходят для изготовления коллектора, даже если их покрыть черной краской. Дело в том, что пластичность их в данном случае недостаточна — они заламываются при изгибах небольшого радиуса и тем самым, даже если не нарушается целостность стенок, уменьшится интенсивность тока воды.

Шланги продаются в бухтах по 50, 100 или 200 метров. Если планируется изготовить батарею большого объема, то придется приобретать несколько бухт. В том случае, если в каждой секция планируется использовать, к примеру 50 или 100 м шланга, то не стоит покупать целую 200-метровую бухту лучше приобрести готовый отмерянный шланг. Это поможет сэкономить время при монтаже.

Шланг может быть уложен не только по круглой спирали, но и овальной, а также в виде змеевика.

Бухты труб из сшитого полиэтилена РЕХ нужного черного цвета

В качестве хорошей альтернативы можно попробовать и современные трубы из сшитого полиэтилена РЕХ. У них – неплохая пластичность, ну а как придать им черный цвет, если его нет в продаже – несложно придумать.

  • Если скат крыши, на которой будет устанавливаться коллекторная батарея, крутой, то для спиралей из шланга изготавливаются специальные короба — из брусков, фанеры или металлического листа. Для этого потребуется бруски 40×40 или 40×50 мм, фанера толщиной в 6 мм, или же металлический лист в 1,5–2 мм.

Рама для укладки теплообменного контура солнечного коллектора

Заготовки будущего модуля обрабатывается антисептиком (дерево) или антикоррозийными составами (металл). Затем из них собирается короб на одну или несколько спиралей.

Часто используют старые ненужные оконные рамы

Кстати, в качестве бортиков короба можно использовать старые оконные рамы, на которые просто монтируется донная часть.

Антисептическая пропитка для деревянных деталей

  • Для предварительной обработки металла и древесины необходимо приобрести антисептические, антикоррозийные и грунтовочные составы.
  • Шланги (трубы) будут испытывать немалые нагрузки и от массы теплоносителя, и от перепадов температур и внутреннего давления. Стало быть, они будут пытаться нарушить укладку, деформироваться, просесть, поэтому нужно предусмотреть специальные крепления для их поддержания в изначально заданном положении.

Это может быть металлическая полоса, которую закрепляют между трубами на саморезы.

Крепление витков металлической полосой

Другой вариант — это свободная связка плотным шнуром или пластиковым хомутом-«галстуком» с крестовиной или поперечиной. Но все-таки такой метод скрепления больше подходит для пластиковой трубы, нежели для шланга, так как он может при расширении резины провиснуть на шнуре. Если же для коллектора выбран армированный резиновый шланг, то этот способ вполне подойдет для фиксации.

Связка контура пластиковыми хомутами

Еще одним вариантом крепления, подходящим для пластиковой трубы или армированного шланга, могут стать гвозди с широкими шляпками. Они могут забиваться или в дно короба (в этом случае оно должно иметь толщину не менее 10 мм), или же на своеобразную крестовину, изготовленную из бруска.

Крепление гвоздями или саморезами

  • Необходимо будет подготовить и соединительные элементы для шланга или труб. Разновидностей подобных фитингов — достаточно много, но нужно выбрать именно те, которые предназначены для выбранного для изготовления коллектора материала.

Фитинги для соединения шлангов или пластиковых труб

Кроме таких соединителей, потребуются резьбовые фитинги для перехода от пластиковой или резиновой трубы на общую металлическую. Такое соединение будет необходимо, если коллектор будет состоять из нескольких модулей.

Чтобы знать, сколько потребуется соединительных элементов, нужно заранее вычертить принципиальную схему создаваемой системы и просчитать их количество на ней.

  • Для объединения всех модулей в единую батарею потребуются два коллектора — отрезка металлической трубы. Через один из них, закрепленный внизу батареи, в теплообменники будет поступать холодная вода, а во втором, закрепленным сверху, будет собираться согретая.

На снимке хорошо видна верхняя труба-коллектор для подогретой воды

Верхняя труба будет соединяться с накопительным баком, то есть идти к потребителю. Она должна иметь диаметр 40 ÷ 50 мм.

Монтаж батареи

Заготовив все необходимое, можно приступать к работе.

  • Для начала нужно обработать антисептическим средством все деревянные части будущей конструкции.
  • Далее, если дно модулей будет изготовлено из металлического листа, его нужно покрыть антикоррозийным составом. Обычно для этого применяется мастика, предназначенная для покрытия днищ автомобилей.

Известный всем автомобилистам «антикор» — то, что нужно

  • После просыхания составов на подготовленных элементах, из них собираются одиночные или общие модули.
  • Затем в них укладываются шланги, для чего закрепляются держатели.

Одна ячейка солнечного коллектора в металлическом блоке

  • Для свободного прохождения труб через бортики модулей для них просверливаются отверстия — в верхней его части и нижней. Соответственно, в нижнее отверстие выводится труба входа холодной воды, а в верхнее – выхода подогретой.
  • Если монтируется несколько модулей по вертикали, или же один общий, в который укладывается несколько «улиток» трубы также, один над другим, то нижний конец каждой из спиралей соединяется с верхним выходом нижележащей – и по такому последовательному принципу коммутируется весь «столбец». Самый нижний конец соединяется с общим металлическим коллектором, через который будет поступать холодная вода. Таким же образом монтируются и все соседние вертикальные ряды – с общим подключение к подающему коллектору.

Блоки между собой соединяются последовательно.

  • Соответственно, верхние концы шлангов самого верхнего горизонтального ряда модулей соединяются с металлической трубой-коллектором, по которой осуществляется отвод горячей воды на потребление.
  • Спиралевидный контур коллектора может монтироваться и на металлический лист, установленный не на крыше, а около дома, с южной его стороны, или около бассейна, если он требует подогрева. В этом случае металлическое основание будет способствовать более быстрому нагреву воды и сохранению тепла в трубах, так как имеет хорошую теплопроводность и теплоемкость.

Коллектор с линейным расположением теплообменных труб

  • Еще одним вариантом теплового солнечного коллектора может быть укладка контура на плоскости крыши в специальных коробах длинными параллельными рядами по всей длине кровли.

Цены на трубы из сшитого полиэтилена

Трубы из сшитого полиэтилена

Видео: простой солнечный коллектор с линейным расположением труб

Усиливаем эффект с помощью пластиковых бутылок

Применение пластиковых бутылок увеличивает производительность коллектора

На рисунке показан солнечный коллектор из шлангов (труб), эффективность действия которого значительно увеличена за счет использования обычных пластиковых бутылок. В чем тут «фишка»? А их сразу несколько:

Действие пластиковой бутылки в качестве кожуха — схематично

  • Бутылки играют роль прозрачного кожуха, и не дают воздушным потокам отбирать тепло во время абсолютно ненужного взаимного теплообмена. Мало того, воздушные камеры сами становятся своеобразными аккумуляторами тепла. Налицо – парниковый эффект, который активно используется в агротехнике.
  • Округлая поверхность бутылки играет роль линзы, усиливающей эффект солнечных лучей.
  • Если нижнюю поверхность бутылки простелить отражающим фольгированным материалом, то можно добиться эффекта фокусировки лучей в зоне прохождения трубы. Нагрев от этого только выиграет.
  • Еще один немаловажный фактор. Пластиковая прозрачная поверхность в какой-то мере снизит разрушающее негативное воздействие ультрафиолетовых лучей, который ни резина, ни пластик «не любят». Такой контур должен прослужить дольше.

Для изготовления такого солнечного коллектора понадобятся:

Совсем несложная схема коллектора, подходящего для дачных условий

1 – Резиновый шлаг, металлические или пластиковые трубы черного цвета – в качестве теплообменника.

2 – Пластиковые бутылки, которые станут кожухом вокруг труб контура.

3 — В бутылки, в их половину, которая будет прилегать к основанию, может быть вложена фольга или иной отражающий материал. Отражающая часть должна смотреть в сторону солнца.

4 – Подставку будет совсем несложно смонтировать из бруска или металлической трубы.

5 — Накопительный бак для нагретой воды, который должен быть связан с точкой забора — кран, душ и т.д.

6 — Емкость для холодной воды, которую можно связать с системой водоснабжения.

Монтаж солнечного коллектора

Сборка варианта, показанного на верхней схеме, производится следующим образом:

  • Для начала из металлической трубы или бруска монтируется подставка. Если она изготавливается из дерева, то оно должно быть покрыто антисептическим составом, если же из металла, то его необходимо обработать антикоррозийным средством. Нужно просчитать длину так, чтобы между двумя стойками устанавливалось ровное число бутылок.
  • На стойки, на расстоянии ширины бутылок, закрепляются горизонтальные планки, на которых можно будет сделать дополнительное закрепление для змеевика. Кроме этого, они предадут каркасу дополнительную жесткость.
  • Далее, подготавливается нужное количество пластиковых бутылок — с них срезается донная часть таким образом, чтобы одна бутылка стороной горлышка плотно встала в получившееся отверстие.

Бутылки должны вставляться одна в другую примерно так

  • Берется шланг (труба) необходимой длины, которой будет достаточно для укладки контура-змеевика на уже готовом каркасе-подставке.

Отступив от края шланга 100 ÷ 150 мм, делают отметку места его закрепления. Затем через этот край на трубу надевается необходимое количество подготовленных бутылок, которого будет достаточно, чтобы полностью закрыть участок до противоположной стойки. Бутылки устанавливаются плотно одна к другой, таким образом, чтобы горлышко второй входило в отверстие, вырезанное в дне предыдущей.

  • Когда участок трубы для укладки верхнего участка змеевика будет полностью закрыт коробом из бутылок, ее край закрепляется сверху на левой стойке каркаса. Для крепления можно использовать клипсы-держатели для пластиковых труб с защелкой, нужного размера.

Клипсы могут применяться для крепления труб к раме

Далее, с помощью такой же клипсы свободный от бутылок участок трубы закрепляется на противоположной, правой стойке.

  • Если есть необходимость положение бутылок корректируется, так, чтобы фольгированная их половина оказалась снизу, у каркаса коллектора.
  • Затем трубе придается плавный поворот, и она снова защелкивается на клипсу.
  • Следующим этапом на трубу снова надеваются бутылки, и она закрепляется уже на левой стойке. Такую последователь соблюдают и дальше, пока вся рама не будет заполнена змеевиком коллектора.
  • Теперь осталось только «запаковать» фитинги, через которые будет осуществлена врезка получившегося коллектора к подаче холодной воды и к накопительной емкости горячей.

Вот что может получиться в итоге — проще не придумаешь!

Такой коллектор, как видно, абсолютно не сложен в изготовлении, но зато может стать хорошим «помощником» в частном доме, взяв на себя функции подогрева воды.

Кстати, солнечную энергию можно использовать не только для подогрева воды, но и для подачи в помещения нагретого воздуха. Например, как изготовить самостоятельно солнечный воздушный коллектор, можно узнать, если перейти по ссылке на специальную публикацию нашего портала.

Гелиосистема для нагрева воды, что это такое, своими руками и для отопления дома

В современном мире, когда запасы традиционных источников энергии (газ, нефть, уголь) уменьшаются с большой скоростью, а их использование приводит к образованию парникового эффекта на планете, то все большее количество людей и государств в целом, обращают свое внимание на альтернативные виды энергии.

Одним из видов альтернативной энергии является энергия солнца. Для преобразования солнечной энергии в другие ее виды, которые человек использует в повседневной жизни, служат гелиосистемы различного вида.

Что это такое

Гелиосистема – это комплекс технических устройств, посредством которого энергия солнца в виде солнечных лучей, преобразуется в тепловую или электрическую энергию, используемые человеком для своих нужд.

В состав гелиосистемы входят следующие составные элементы:

  • Приемное устройство (солнечная батарея, солнечный коллектор и т.д.) – является элементом гелиосистемы, в котором энергия солнца преобразуется в другие виды энергии;
  • Устройства, обеспечивающие режим работы системы – инвертор, контроллер, аккумуляторная батарея (при получении электрической энергии) и теплообменник, система трубопроводов, технические устройствами, обеспечивающими циркуляцию теплоносителя (насосы) — при получении тепловой энергии.

Виды

В зависимости от назначения, режима работы и технического устройства, гелиосистемы подразделяются на несколько видов, это:

  1. По типу получаемой энергии:
  • Электрические – в результате работы комплекта оборудования на выходе получается электрическая энергия.
  • Тепловые – путем преобразования в устройствах, входящих в состав данной группы гелиосистем, получается тепловая энергия.
  1. По назначению (для тепловых гелиоустановок):
  • Для отопления;
  • Для горячего водоснабжения;
  • Комбинированного типа (для отопления и горячего водоснабжения).
  • По виду теплоносителя (для тепловых гелиосистем):
  • С использованием жидкого теплоносителя (вода, антифриз и т.д.);
  • С использованием воздуха.
  1. По режиму работы:
  • Постоянного действия;
  • Периодического действия (сезонный или циклический характер работы).
  1. По типу использования:
  • В качестве основного источника получаемой энергии;
  • В качестве резервного источника, обеспечивающего покрытие части требуемой мощности (при получении электрической энергии) и частичное – при отоплении или получении горячей воды, при тепловом типе гелиосистем.
  1. По техническому оснащению и устройству:
  • Параметры напряжения на выходе гелиоустановки – при преобразовании солнечной энергии в электрическую;
  • Количество контуров, обеспечивающих получение и преобразование энергии солнца в тепловую энергию – одно-, двух- и многоконтурные.

Принцип действия

Принципы действия гелиосистем различаются в зависимости от типа получаемой энергии и их можно сформулировать следующим образом:

  1. Для солнечных электрических станций – работа основана на физических свойствах полупроводниковых материалов, в которых под воздействием солнечных лучей происходит образование разности потенциалов между разными слоями фотоэлемента. Фотоэлемент изготавливается на основе кремния, в основу работы которого, заложено образование «p-n» перехода между его слоями, характеризуемого «p-n» проводимостью полупроводников.
  2. При получении тепловой энергии – солнечные лучи нагревают теплоноситель, который циркулирует в солнечном коллекторе, с последующей передачей полученного тепла в систему отопления или горячего водоснабжения.

Плюсы и минусы

Использование гелиоустановок, как в прочем и любого технического устройства, имеет свои достоинства и недостатки, которые можно сформулировать следующим образом:

  1. Достоинства применения гелиосистем, как источника энергии:
  • Солнце, это источник бесплатной энергии, количество которой несоизмеримо больше, чем потребности человека на текущий момент времени.
  • Это возобновляемый ресурс, процесс воспроизводства которого, не зависит от процессов его потребления и переработки.
  • Экологическая безопасность процесса получения и преобразования энергии.
  • Возможность создания автономных систем энергоснабжения, вне зависимости от вида энергии получаемого в процессе преобразования.
  • Осуществление работы в автоматическом режиме, без постоянного контроля пользователя установок подобного типа.
  1. Недостатки, свойственные гелиоустановкам:
  • Зависимость от погодных условий, времени года и географического месторасположения.
  • Низкий КПД – для гелиосистем, использующих солнечные батареи (электрические системы) и большие габаритные размеры, для получения большой мощности, как при производстве тепловой, так и электрической энергий.

Гелиосистемы для отопления и горячего водоснабжения жилого дома

Как уже было указано выше, одним из направлений использования гелиосистем, является преобразование солнечной энергии в тепловую, используемую для отопления жилых домов, прочих зданий и сооружений, а также для обеспечения таких потребителей горячей водой.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

В зависимости от площади отопления и предназначения, конфигурация таких систем может различаться. Ниже рассмотрены некоторые варианты устройства подобных гелиосистем.

Гелиосистема для отопления дома площадью 100 м2

Для того, чтобы выбрать оборудование для комплектации гелиосистемы, определиться с его количеством, способом и местом установки, нужно решить несколько организационных вопросов, это:

  • Узнать, какова солнечная активность в месте предполагаемого монтажа оборудования.
  • Определить потребность дома, заявленной площади, в тепловой энергии.
  • Решить, в каком качестве будет выступать установка, в системе теплоснабжения дома (автономная система или в качестве дополнения к прочим системам отопления).

Сразу нужно отметить, что создание полностью автономной системы отопления на основе солнечной установки, достаточно сложное, с технической стороны, задание. Это обусловлено циклическим характером работы гелиосистемы, когда в темное время суток процесс получения энергии от внешнего источника (солнца) прекращается, что требует установки дополнительных резервуаров-накопителей тепловой энергии и прочих энергосберегающих устройств.

В состав гелиосистемы для отопления дома входят:

  • Солнечный коллектор – бывают различные типы устройств, отличающиеся по конструкции и геометрическим размерам.
  • Насосная станция, оснащенная контроллером — регулирует работу системы в автоматическом режиме.
  • Бойлер – бак-накопитель, аккумулятор тепла.
  • Расширительный бак – обеспечивает работу системы отопления в нормальном режиме, вне зависимости от температуры теплоносителя циркулирующего в системе отопления.
  • Приборы автоматики (датчики давления и температуры).
  • Трубопроводы горячей и холодной воды (теплоносителя) с запорными элементами.

Схематично система отопления дома, на основе гелиоустановки, выглядит следующим образом:

Как правило, применение солнечных коллекторов позволяет снизить затраты на использование прочих источников получения тепла в весенне-осенний период времени, когда солнце уже активно, а потребность в отоплении дома еще остается.

Тем не менее, для дома, общей площадью до 100,0 м2, возможно создать полностью автономную систему отопления, но для этого нужно правильно подобрать оборудование, в соответствии с расчетом, который следует выполнить перед началом работ.

Для расчета гелиосистемы, служащей для отопления дома, необходимо знать:

  1. Общую площадь дома (этажность) с учетом высоты помещений и их параметров (назначение – жилые комнаты, технические и иные помещения).
  2. Количество солнечных дней в году (солнечная активность) по данным метеослужб или приведенных в специальной литературе.
  3. Параметры теплоносителя, используемого в системе отопления (температура, вязкость, теплопроводность).

Стоимость комплекта оборудования зависит от мощности и типа коллектора, а также компании их выпускающей. Разброс цен достаточно большой и составляет от нескольких десятков тысяч рублей (25000,00 – 80000,00), до сотен тысяч (110000,00 – 180000,00).

Стоимость монтажа, который предлагают выполнить организации, специализирующиеся на подобных работах, также различна, в среднем подобные работы стоят от 50000,00 до 100000,00 рублей, в зависимости от типа коллектора и его мощности.

Использование гелиосистем для создания автономных систем теплоснабжения возможно в южных регионах, но т.к. это достаточно затратное мероприятие, то на практике, подобные установки используются в этом качестве достаточно редко.

Сезонность использования систем отопления, также определяет мощность подобных установок. Если в зимний период, когда солнечная активность ниже, чем летом, потребность в отоплении дома максимальна, и мощности коллекторов не хватает, чтобы обеспечить теплом всю имеющуюся потребность, то летом все наоборот. Излишки тепла, вырабатываемого коллекторами, нужно использовать, что позволяют сделать двух- и многоконтурные системы, позволяющие использовать получаемое тепло в системах горячего водоснабжения, подогрева воды в бассейнах, полива растений и отопления в теплицах.

Гелиосистема для отопления дома площадью 200 м2

Для жилых домов площадью 200 м2 и более, гелиосистемы могут использоваться исключительно как дополнительные, к прочим системам отопления, работающим на традиционных источниках энергии.

Комплектация таких систем аналогична рассмотренной выше, отличие заключается в том, что в такой системе, бак-накопитель тепловой энергии связан с другим источником тепла.

Таким источником, как на приведенной ниже схеме, может служить нагревательный котел, использующий различный виды топлива (уголь, газ, жидкое топливо) индивидуального использования, или централизованная система отопления, подключаемая к внутреннему контуру обогреваемого дома.

В среднем, в весенний и осенний периоды, использование гелиоустановок, в качестве дополнительного источника тепловой энергии, позволяет снизить нагрузку на основные энергоресурсы, идущие на теплоснабжения дома, на 30-40 % от общего количества потребляемого тепла.

Гелиосистема для нагрева воды

При использовании солнечных коллекторов в системах горячего водоснабжения и сетях подогрева воды в бассейнах, конфигурация сети, аналогична сетям отопления, с той лишь разницей, что это может быть полностью отдельная система или являющаяся частью общей системы отопления дома.

В каком качестве работает гелиосистема, зависит от количества контуров, смонтированных при ее разработке. На схеме, приведенной выше, рассмотрен вариант устройства системы горячего водоснабжения в общей системе отопления дома площадью 200 м2 и более, когда гелиосистема является дополнительным источником получения тепла.

Гелиосистема своими руками

При наличии навыков работы с различным ручным инструментом, начальными знаниями физических свойств различных веществ, а также наличии свободного времени, можно сделать гелиосистему своими руками.

Здесь может быть несколько вариантов создания и построения подобной установки, это и сборка конвектора из заводских комплектующих или его изготовление полностью из подручных средств или создание простых установок, работающих на свойствах жидкостей и атмосферного воздуха.

К таким относятся ниже рассмотренные варианты конструкции.

Термосифонная гелиосистема

Термосифонная гелиоустановка, это простейшая система, работающая на свойствах жидкости (воздуха) циркулировать в системе без установки специального оборудования (насоса), что обусловлено их естественной конвекцией. Данную систему можно использовать в системах горячего водоснабжения и системах подогрева воды в бассейне.

Плотность тепловой и холодной воды различается, что определяет ее перемещение в замкнутом пространстве – горячая вода поднимается вверх, холодная опускается вниз. Схема работы термосифонной системы приведена на ниже следующей схеме:

Для самостоятельного изготовления подобной системы, понадобятся:

  • Две емкости (бочки), одна из которых служит накопителем холодной воды и располагается несколько выше конвектора и второй емкости, служащей распределителем нагретой воды.
  • Система труб, обеспечивающих соединение всех элементов конструкции в единое целое.
  • Конвектор, который собирается из подручных средств.

Для изготовления конвектора можно использовать пластиковые бутылки, из которых собирается батарея. Подобных батарей может быть несколько, и они между собой соединяются последовательно (как на схеме, приведенной выше).

Собранные батареи из бутылок можно поместить в отдельный корпус, в который для большего поглощения солнечного тепла, помещается утеплитель, хотя можно сделать и без него.

Соединение бутылок должно быть герметичным, чтобы исключить протекание воды в местах их соединения.

Кроме пластиковых бутылок можно использовать водопроводный шланг, укладываемый змейкой в смонтированном корпусе или иные подручные материалы, которые способны нагреваться под воздействием солнечных лучей, и которые можно герметично соединить между собой.

Корпус конвектора изготавливается из имеющихся материалов (дерево, пластик, металлический или иной профиль), после чего собранная конструкция размещается на максимально освещенном участке и все ее элементы, соединяются в единое целое.

В емкость накопитель наливается холодная вода и по истечении определенного времени, из емкости распределителя, можно осуществлять разбор нагретой воды.

Воздушная гелиосистема

Одной из простых конструкций, которую можно также изготовить самостоятельно, является воздушная гелиосистема. Данная установка может быть использована для частичного обогрева в южных регионах страны, где воздух прогревается значительно, а потребность в обогреве жилья – невелика.

Принцип действия воздушного коллектора, аналогичен принципу действия термосифонной системы, рассмотренной ранее. Отличительная особенность лишь в теплоносителе, что отражается на устройстве коллектора.

Для того, чтобы изготовить самостоятельно воздушный коллектор можно использовать подручные материалы, это: водопроводные трубы или жестяные банки, профилированный металлический лист или иной материал имеющий профильное сечение.

Схема работы воздушного коллектора приведена на схеме:

Из имеющихся в наличии материалов, как и в случае с термосифонной системой, изготавливается корпус коллектора. При помощи металлического профиля, жестяных банок или путем использования водопроводных труб, создаются ребра, разделяющие воздушный поток на отдельные составные части.

Внутри корпуса укладывается утеплитель, а с наружной стороны, корпус закрывается стеклом, служащим теплоизолятором внутреннего воздуха от наружной среды.

При использовании металлического профиля или иной конструкции, как на приведенной схеме, ребра, разделяющие потоки воздуха могут быть совмещены с панелью, являющейся приемником солнечного тепла. При использовании жестяных банок и водопроводных труб, эту функции выполняют они сами.

С торцов корпуса предусматриваются места крепления коллекторов друг с другом (если их несколько) и для крепления с воздуховодами, обеспечивающими подачу холодного и отвод теплого воздуха.

Где купить

Гелиосистемы в целом и их составные элементы, являются специфическим товаром, для приобретения который лучше всего обратиться в организацию, которая специализируется на реализации товаров в этой отрасли энергетики.

Оптимальный вариант, в этом случае, это найти дилера компании, производящей гелиосистемы, и заключить договор поставки.

При невозможности сделать это, и при желании снизить затраты на приобретение оборудования, можно обратиться к сети интернет, где присутствует достаточно большое количество предложений о продаже гелиоустановок, как полной комплектации, так и их отдельных элементов.

Использование в Крыму

Крым, это регион нашей страны, расположенный в зоне активного солнечного излучения, поэтому использованию гелиосистем здесь всегда уделялось особое внимание.

В промышленных масштабах, гелиоэнергетика Крыма развивалась как энергетическая система, обеспечивающая электрической энергией промышленные предприятия и бытовых потребителей. На полуострове запущены и успешно работают 13 солнечных электростанций общей установленной мощностью более 280,0 МВт.

Получение тепловой энергии за счет использования гелиосистем, также широко применяется, как на отдельных промышленных предприятиях, так и в частном секторе, где с их использованием осуществляется отопление и горячее водоснабжение.

Получать дармовую энергию от солнца на нагрев воды – заманчиво. Но оборудование для такого действа, а именно, гелиосистемы в комплекте, требует не мало вложений. Главный вопрос у пользователя – окупится ли гелиосистема с солнечным коллектором при использовании в частном доме? Рассмотрим какие конструкции бывают, какой опыт применения имеется…

Основной принцип работы

В основе домашней гелиосистемы находится солнечный коллектор. Работает предельно просто – ряд трубок с теплоносителем (водой) нагревается солнечными лучами. Разогретая вода поступает в устройство по теплообмену в доме (бойлер косвенного нагрева, гидроаккумулирующая емкость) и там нагревает теплоноситель системы отопления или воду, которую мы используем как горячую.

В результате отопление и (или) вода греются бесплатно. Все знают, что отопление и ГВС – основная статья расходов по дому, энергия дорога. А в Европе солнцем иногда вообще отапливают полностью, не сжигая и килограмма нашего природного газа.

Что получится у нас, и какой солнечный коллектор лучше?

Разновидности солнечных коллекторов

Упрощенное описание конструкций коллекторов гелиосистемы следующее.

  • Плоские пластинчатые.
    Металлическая пластина, покрытая никелем (поглотителем) с припаянными к ней медными трубками. Или две пластины с канавками, сложенные вместе. Все это заключено в теплоизолированный кожух с ударопрочным самоочищающимся стеклопакетом.
  • Трубчатые.
    Ряд вакуумных стеклянных трубок, внутри которых находятся тонкие трубки с теплоносителем. Вакуумные трубки имеют особое покрытие концентрирующие солнечный свет на нагреваемых трубах, которые с обоих сторон подключены к сборным шинам в теплоизоляторе.
  • Тепловые трубы
    Здесь похожие на предыдущий вариант вакуумные трубки, только внутри них находятся стеклянные трубы с жидкостью, которая легко испаряется при нагреве солнцем. Пар поднимается в верхнюю часть труб на охладитель, отдает энергию теплоносителю, и жидкость стекает вниз, чтобы опять испаряться…

Из описания ясно, что все эти конструкции не могут быть дешевыми. Отсюда и вопросы по окупаемости.

Летом гелиосистема всегда пригодится

Есть еще одна разновидность гелиосистемы – летняя плоская открытая. Тот же пластинчатый солнечный коллектор, но пластина с трубками из копеечного пластика, без теплоизоляций и стекла.
Эффективно может работать только при высокой температуре наружного воздуха летом.

Такой упрощенной гелиосистемой можно греть воду в бочке, с циркуляцией самотеком, если бочка будет выше коллектора на 0,5 метра и больше. Или греть воду в бассейне, или для нужд дома, но с принудительной циркуляцией.

Причем пластмассовый коллектор греет в 10 раз эффективней, чем просто бочка летнего душа. Так что получить теплый бассейн можно, условно бесплатно. А простейшая система окупится, в сравнении с затратами на топливо, если нагрев делать посредством сжигания чего быто ни было.

Сколько энергии дает солнце

Из вышесказанного ясно, что эффективней всего гелиосистема будет работать летом, когда солнце высоко и солнечного света больше.

В цифрах энергия солнечного света характеризуется для 52 параллели и южнее как:
Для июня — около 600 Вт энергии с метра кв. нагреваемой площади за один час.

Зимой же – чуть ли не в десять раз меньше.
Для декабря – 80 Вт/м кв. за час.

В межсезонье, что-то среднее – октябрь, апрель – 300 – 350 Вт/м кв.

Но это, как указывалось, — для южных широт. Севернее солнца все меньше, и получаемой энергии значительно меньше.

Что же это значит с практической точки зрения, — что можно нагреть?

Окупается ли солнечный коллектор

Нужно заметить, что пластинчатые коллектора начинаю работать, когда энергия солнца больше 80 Вт/м кв. Т.е. в зимние месяцы плоские практически не работают.

Трубчатые начинают работать от 20 Вт/м2. Следовательно зимой они могут подогревать немного дом.

Простые расчеты показывают, что даже в южном климате (52параллель), если применять гелиосистему для отопления, то солнечный коллектор не окупится. Отопление ведь нужно больше всего зимой, и меньше в межсезонье, — когда солнца меньше всего. Получаемой энергии с метра квадратного – очень мало, ее стоимость не возмещает цену оборудования и за десятки лет, при нынешних ценах на энергоносители.

Но если применять коллектор для горячего водоснабжения, которое нужно и в межсезонье и частично летом, то он может окупиться. Т.е. у нас основной упор должен делаться на включение гелиосистемы в ГВС-схему, для максимального использования энергии солнца. Отопление может подключаться попутно, когда горячая вода уже подготовлена.

Плоский или трубчатый коллектор выбрать

Известно следующее:

  • Плоский более эффективней летом, он имеет больше КПД при различных температурах теплоносителя, может разогревать его до больших температур.
  • Трубчатый эффективней при малых энергиях солнца, может работать круглый год.

Так же плоский более дешевый. А варианты без теплоизоляции, для лета – копеечные.

Для наших условий, для подготовки ГВС эффективней оказывается плоский коллектор, который вероятно окупится, если до этого на ГВС тратилось не мало топлива.

Но трубчатый, — для любителей экспериментов, также может окупится, учитывая, что он в «хитрой» схеме может еще и отапливать зимой.

Какая площадь коллектора, как использовать

Можно обратить внимание на графики КПД солнечных коллекторов, в зависимости от температуры теплоносителя. Особенно для плоского заметна разница – он отдает больше энергии, пока теплоноситель холодный.

Поэтому для ГВС-схемы делается приоритет гелиосистемы. Сначала она греет воду, затем уже включаются обычные методы нагрева.

Из графиков ясно, что слишком большая площадь коллектора вредна, — из-за перегрева теплоносителя КПД падает, дорогая система большой площади не окупается.

Существуют следующие рекомендации по площади коллекторов гелиосистемы, которая была бы оптимальной по окупаемости с учетом графиков КПД:

  • Для ГВС на одного человека — 1,2 м кв., на семью, — 5 м кв.
  • Для отопления – до 0,4 м2 на 1 м2 площади дома. Соответственно – до 40 м2 для дома 100 м2.

Из чего состоит гелиосистема

Сам солнечный коллектор должен размещаться под определенными углами к горизонту – плоскость светоприемника перпендикулярна потоку солнечного света, а также в направлении на юг, возможно с небольшими до 10 град отклонениями или автоповоротом вслед за солнцем.

Крыша должна быть рассчитана на подобную нагрузку с учетом ветра и снега.

Простейшая схема – с самотечной циркуляцией. Коллектор может быть и на крыше, при условии, что бак выше него на 0,5 м для самотечной циркуляции, а трубы в теплоизоляции большого диаметра.

Также в гелиосистему может входить:

  • Теплоаккумулятор — Бойлер косвенного нагрева или буферная емкость, с отдельным змеевиком для подключения солнечного коллектора. Но прибор должен оборудоваться основным нагревом.
  • Циркуляционный насос.
  • Предохранительный клапан по давлению, — вода может закипать.
  • Трубопроводы в теплоизоляционной оболочке, выдерживающей повышенную температуру (минеральная вата).
  • Схема переключения «ГВС – отопление», отопление подключается при достижении максимальной температуры ГВС.
  • Автоматический воздухоотводчик в самом высоком месте.
  • Расширительный бак 1/10 объема теплоносителя – система замкнутая.

Какая цена, что приобрести

Гелиоустановки могут приобретаться как комплект оборудования со схемой подключения и рекомендациями. Они характеризуются определенной мощностью солнечного коллектора, т.е. его площадью.

Так, например, усредненный теплоизолированный пластинчатый коллектор мощностью порядка 2,0 кВт/час (максимальный солнечный свет) обойдется от 150 000 руб. А вот выгодный ли он, окупится ли – нужно считать самостоятельно по расходуемой энергии на ГВС. Но к этой цене нужно добавить еще монтаж и содержание….

Также, планируя расходы на домашнюю гелиосистему, нужно просто учитывать, тот факт, что в Австрии, в не самой теплой европейской стране, на 1000 жителей приходится 450 м кв. гелиосистем. В России этот показатель пока равен 0,2 кв. м. – в 2250 раз меньше. Возможно, настало время изменить этот показатель.

Коллекторные гелиосистемы: как с их помощью организовать отопление и водоснабжение дома?

Панели солнечных коллекторов размещаются в наклонной плоскости так, чтобы в течение дня на них обеспечивался угол падения лучей солнца, максимально близкий к прямому. Оптимальный наклон плоскости коллектора соответствует географической широте местности и составляет, например, для Москвы 57°. Направление, куда смотрит панель, в Северном полушарии должно быть южное. И конечно, солнечный коллектор не должен загораживаться от солнца другими предметами. Выдержать все условия удаётся не всегда, поэтому при монтаже коллекторов широко используются сборные или сварные металлические конструкции, которые могут крепиться как на крыше, так и на отдельно стоящих стендах.

Viessmann Стропильные крючья могут опираться только на стропила либо на промежуточную обрешётку и не должны опираться на кровлю. Viessmann Соединение трубопроводов выполняется с помощью пресс-фитингов или пайкой твёрдым припоем.

Выбор бойлера для гелиосистемы

Для гелиосистем используются специальные бойлеры со встроенным теплообменником, не путайте их с привычными накопительными водонагревателями. Так как выработка горячей воды гелиосистемой производится неравномерно в зависимости от времени суток, эти бойлеры выбирают с запасом по вместительности, чтобы с их помощью аккумулировать тепло. Поэтому нередко используют ёмкости объёмом 300 л и более. Подобные бивалентные баки-водонагреватели есть в ассортименте Ariston, Buderus, Viessmann и других производителей. Помимо гелиотермического приготовления горячей воды, в этих бойлерах обычно предусматривается возможность дополнительного нагрева от отопительного котла.

Не забывайте, что если тепло не отводится на нагрев воды в бойлере, то необходимо предусмотреть способ каким-то образом сбросить излишек тепла.

Buderus Бивалентный бак-водонагреватель Logalux SM200 (Buderus), 200 л Viessmann Бивалентный ёмкостный водонагреватель Vitocell 100-B/-W (Viessmann), 250 л Buderus Плоский коллектор Logasol CKN 2.0 (Buderus) с алюминиевой рамой и прочным покрытием De Dietrich Трубчатый коллектор De Dietric

Как избежать перегрева

Серьёзной проблемой при нерегулярном использовании гелиосистем становится перегрев коллектора. Бороться с перегревом можно несколькими способами. Самый простой вариант — использовать в качестве теплоносителя воду. При закипании воды пар сбрасывается через специальный клапан, а затем недостаток воды добирается из системы водоснабжения. Такой способ плох тем, что вода замерзает, поэтому его можно использовать только там, где морозы бывают редко (система в этом случае дополняется защитой от замерзания с принудительным подогревом теплоносителя).

Другой вариант — слив теплоносителя и заполнение коллектора воздухом при отключении насоса (система Drain Back) — требует грамотного расчёта системы, уклонов и объёмов труб. Существует также возможность регулировки температуры теплоносителя с помощью изменения контроллером режимов работы системы. Например, контроллер запускает ночью насос, который прокачивает разогретый теплоноситель через плоский коллектор; система работает как бы в обратном порядке. Такой способ хорош при наличии плоского коллектора (трубчатые не годятся) и вместительного бойлера. Ещё одну интересную разработку предложила компания Viessmann. В её коллекторах используется материал с изменяемой отражающей способностью. При повышении температуры (скажем, выше 90 °С) поглощающая способность материала уменьшается в несколько раз, и теплоноситель перестаёт нагреваться.

О неисправности гелиосистемы в некоторых случаях можно догадаться по внешнему виду коллектора. Так, появление инея на трубчатом коллекторе свидетельствует о нарушении герметичности стеклянного цилиндра. В нём отсутствует теплоизоляция, и этот участок коллектора производит очень мало тепла.

/Fotodom.ru Образование наледи и инея может свидетельствовать о неисправности гелиосистемы. /Fotodom.ru При большом скоплении птиц вам, возможно, потребуется защита гелиосистемы от их слишком частых визитов; для этого подойдут, например, антиприсадочные шипы, размещённые по верхней кромке. Александр Шкуркин, инженер службы поддержки продаж компании «Бош термотехника»

По самым скромным данным, среднегодовая инсоляция на территории России составляет 6–3 кВт g ч в сутки на 1 м² , а это 120–60 л воды температурой 55– 60 °С! Основной причиной, сдерживающей массовое сооружение гелиоустановок, является высокая удельная стоимость, из-за которой срок их окупаемости составляет до 15 лет. При выборе коллектора стоит обращать внимание на качество гелиопанелей, комплектующие системы и срок эксплуатации абсорбера. Не стоит забывать о правильном выборе монтажной организации. Не все монтажники знают специфику монтажа и ввода в эксплуатацию гелиосистем.

Солнечный коллектор горячей воды – это современный и экологичный способ получения тепла из возобновляемых источников энергии. Это хорошо отработанные технологии, которые позволяют значительно экономить затраты на эксплуатацию дома. Ниже мы покажем, что такое солнечная батарея для воды и в чем принцип ее работы, расскажем об их типах, а также монтажных возможностях.

Принцип работы солнечных коллекторов

Принцип работы солнечных коллекторов является относительно простым.

Абсорбер

Первым элементом, «захватывающим» солнечные лучи является коллектор, а если точнее, то установленный в нем абсорбер.

Устройство поглощает излучение и преобразует его в тепло. Производительность системы зависит, главным образом, от типа абсорбера.

Часто используются батареи, оборудованные следующими типами поглотителей или абсорберов:

  • Нормальный – мы его узнаем по характерному черному цвету. Этот тип поглотителя является не самым эффективным и имеет не очень хорошую обратную связь. Он может поглощать до 80% солнечного света.
  • Селективный – устройство гораздо лучшего качества, которое гарантирует более высокую эффективность. Эффективно принимает лучи, его эффективность может достигать 95%.

Теплоноситель

Затем абсорбер нагревает теплоноситель, протекающий через батареи или панели. Чаще всего это обычная вода, которая может быть использована с весны до поздней осени. В зимнее время теплоносителем может быть только незамерзающая жидкость, которая защищает всю систему от возможного повреждения.

Теплоноситель работает в замкнутой системе и при нагревании поступает в бак. В баке он отдает свое тепло воде.
Охлажденный теплоноситель снова проходит через поглотитель и нагревается вновь с помощью солнечного света.

Солнечные коллекторы – цена

К сожалению, солнечные панели – это все еще довольно дорогая инвестиция. Стоимость системы и ее установка зависит от сложности конструкции. Минимальная стоимость коллектора для теплого сезона с баком на 100 л может составлять около 35000 руб. Круглогодичный водонагреватель с баком на 200 л будет стоить около 80000 руб. Это цена только комплекта без стоимости установки.

Более продвинутые системы с селективными поглотителями и вакуумные коллекторы могут стоить дороже. Каждое расширение функциональности системы и возможностей интеграции с другими системами водоснабжения и отопления будет влиять на увеличение затрат. Верхний предел цен сложно определить.

Основные типы коллекторов

В предложениях магазинов мы найдем несколько различных панелей, которые отличаются по структуре, производительности, методу установки и расходам на покупку.

Наиболее часто используются:

Плоские коллекторы – на них приходится около 70% устройств, установленных в домах. Их конструкция проста, а стоимость покупки доступна.

Этот тип панелей хорошо работает при наличии сильного солнечного света, но не очень эффективен в получении рассеянных лучей. Их большим недостатком является большой расход тепла при низких температурах. Поэтому плоские панели работают лучше всего в летнее время.

Вакуумные трубчатые коллекторы – они работают по тому же принципу, что и плоские панели. Тем не менее поглотитель в них дополнительно окружен вакуумом.

Поэтому эффективность устройства не так сильно зависит от температуры наружного воздуха. Вакуумный коллектор эффективно нагревает воду, как летом, так и безоблачной зимой. Тепло поглощается абсорбером и почти полностью используется на нагрев воды. В результате, панель является более эффективной и может нагревать большее количество воды.

Вакуумные трубчатые коллекторы с тепловой трубкой – этот тип панелей, снабжен специальными трубками, заполненными жидкостью. Промежуточная жидкость находится в нижней части трубы.

В результате, солнечные панели эффективно могут справляться при работе при низких температурах и малом количестве солнечного света. К сожалению, этот тип имеет очень высокую цену. Устройства имеют хорошие отзывы, но высокая стоимость по-прежнему делает их редким видом батарей в наших домах.

Установка солнечного коллектора для воды

Следует обратить особое внимание на установку системы, поскольку это сильно влияет на эффективность подогрева воды.

Мы можем найти панели, которые могут быть установлены:

  • на крышах домов,
  • в крышах,
  • отдельно стоящие единицы.

Вариантов установки очень много. Тем не менее, вы должны придерживаться основного принципа, который гласит, что панели должны быть размещены в местах с высоким уровнем света. Все затененные участки противопоказаны, они снижают эффективность такого оборудования.

Установка солнечных коллекторов на крыше домов своими руками

Установка коллекторов, как правило, осуществляется на крышах домов. Это относится ко всем видам панелей, имеющимся в продаже. Батареи могут быть установлены на существующих зданиях.

Установка солнечных панелей своими руками относительно проста. Просто установите кронштейны для панелей и подключите к ним трубы.

Установка панелей на крышах не сложная, но гораздо лучшее решение – это монтаж их в крыше.

В результате, мы уменьшим потери тепла и сделаем систему более эффективной. В крышу можно встроить только плоские коллекторы. Такое решение должно быть рассмотрено на этапе строительства, так как вмешательство в существующую кровлю будет довольно дорогим.

Солнечный коллектор на балконе

Интересным решением являются солнечные батареи на балконе и на земле. Этот способ установки дает большие возможности в регулировке угла наклона панелей.

Таким образом, можно оптимально адаптировать их к падающему солнечному свету. Панели солнечных батарей также поглощают лучи, отраженные от земли и от здания. Это также приводит к повышению их эффективности.

Отдельно стоящие солнечные панели для воды

Стоит отметить, что свободно стоящие панели требуют хорошо изолированных труб с теплоносителем.

Недостаточная теплоизоляция может значительно снизить эффективность всего коллектора.

Какой способ монтажа выбрать?

Все зависит от специфики здания и близлежащих окрестностей. Решения имеют различные преимущества и недостатки, поэтому вы должны проконсультироваться о способе установки с компанией, которая будет осуществлять монтаж. Стоит помнить, что одна из самых больших проблем коллекторов – это отложение загрязняющих веществ. Даже тонкая пыль, осаждающаяся на плоские пластины коллектора, может снизить его эффективность. Поэтому очень важно обеспечить возможность регулярной очистки батарей.

Выгодно ли ставить солнечные батареи?

На сегодняшний день это модное и экологичное решение, которое собирает хорошие отзывы. Тем не менее их приобретение и установка по-прежнему дорогостоящие. Стандартные коллекторы могут обеспечить около 60% годового спроса на горячую воду. Стоимость установки системы можно окупить через несколько лет. Через сколько именно, вы можете подсчитать самостоятельно, собрав свои счета за подогрев горячей воды за год. Эти суммы будут отличаться в зависимости от способа подогрева воды, стоимости электроснабжения, количества потребляемой воды и других факторов.

Как сделать солнечное отопление для теплицы своими руками

Экологичная усадьба: Отопление теплицы можно организовать различными способами. Можно отапливать теплицу электричеством, используя калориферы, инфракрасные лампы, электрический кабель, уложенный в дренаж пола теплицы. Можно обогревать теплицу горячим воздухом. А можно построить и комбинированную систему отопления теплицы, причем скомбинировать различные способы таким образом, чтобы отдача была максимальной, а затраты минимальными.

Наверняка сейчас никто не удивляется, видя даже зимой на прилавках магазинов, на рынках самые разнообразные овощи, фрукты, ягоды. Помидоры, огурцы, яблоки, груши, клубника, вишни, арбузы, различные экзотические фрукты – всего не перечислить. Глаза разбегаются от этой красоты, от всего этого изобилия. Но красота красотой, а вот качество всего этого, экологическая чистота продуктов зачастую вызывают большие сомнения. Как это было выращено, чем удобрялось, защищалось от вредителей – на эти вопросы чаще всего ответ получить невозможно.

Поэтому сейчас можно видеть, что с каждым днем увеличивается число тех, кто самостоятельно выращивает различные растения на своем дачном участке. Причем выращивает круглогодично, обеспечивая свою семью экологически чистыми свежими овощами и фруктами. А при обильных урожаях излишки пускаются на продажу, принося определенных доход.

Разумеется, на открытом воздухе выращивать круглый год овощи и фрукты невозможно. Для этого сооружаются парники и теплицы. Парники используются только сезонно, как правило, ранней весной, когда готовят рассаду, чтобы ее защитить от заморозков и непогоды. Теплица же эксплуатируется круглый год, поэтому для создания благоприятных условий для выращивания растений необходимо позаботиться о том, чтобы обеспечить ее отопление.

Отопление теплицы можно организовать различными способами. Можно отапливать теплицу электричеством, используя калориферы, инфракрасные лампы, электрический кабель, уложенный в дренаж пола теплицы. Это достаточно дорогостоящий способ. Кроме стоимости оборудования нужно будет еще оплачивать электричество, расходуемое на обогрев.

Можно организовать водяное отопление, установив в теплице батареи отопления, или проложив в дренаже трубы, по которым будет циркулировать нагретая вода. Можно обогревать теплицу горячим воздухом. А можно построить и комбинированную систему отопления теплицы, причем скомбинировать различные способы таким образом, чтобы отдача была максимальной, а затраты минимальными.

Укладка труб для водяного отопления в полу теплицы

С точки зрения энергозатрат наиболее экономичным является организация отопления теплицы с использованием энергии солнца. Причем, независимо от того, какой способ отопления был выбран, – воздушный, водяной или комбинированный. Ведь энергия солнца ничего не стоит, а какой теплоноситель будет нагреваться солнечным коллектором, не имеет абсолютно никого значения.

Отопление теплиц солнечным воздушным коллектором

Такой коллектор является главным элементом этой системы отопления. В зависимости от расположения этого коллектора отопление может осуществляться либо естественной циркуляцией воздуха в системе, либо с помощью вентиляторов.

В первом случае выходной патрубок коллектора должен располагаться ниже раструба входного отверстия в теплице. Тогда воздух, нагретый в коллекторе, по законам конвекции будет подниматься по воздуховоду и попадать в теплицу. Вытесняемый остывший воздух по обратному воздуховоду поступает в коллектор, нагревается и возвращается в теплицу. Этот цикл непрерывный, длится весь световой солнечный день.

Во втором случае расположение солнечного коллектора не имеет значения, так как циркуляция воздуха поддерживается вентиляторами, установленными в теплице на входе теплого воздуха. При таком способе обеспечивается равномерное распределение теплых воздушных масс по всему обогреваемому объему, и, что очень важно, равномерный обогрев почвы.

Естественно, что воздуховоды (особенно горячий) должны быть покрыты теплоизоляцией, чтобы воздух не мог быстро остывать. В темное время суток воздух в теплице без горячей подпитки может достаточно быстро охлаждаться. Поэтому для поддержания теплового режима необходимо предусмотреть резервный контур отопления. Это могут быть тепловентиляторы, калориферы.

Сам воздушный солнечный коллектор представляет собой предельно простую конструкцию. Собрать его самому из подручных материалов можно меньше, чем за час. Это герметичный деревянный короб высотой 10 – 15 см. Днище делается из ДВП. Для прочности боковые стенки соединяются деревянными брусками с сечением 5х5 сантиметров.

На днище укладывается теплоизолятор – пенопласт или минеральная вата. Поверх теплоизолирующего слоя кладется абсорбер, например, листовое оцинкованное железо. Чтобы увеличить площадь нагрева, к этому листу можно прикрепить дополнительные ребра.

Все швы внутренней части короба тщательно обрабатываются «Герметиком», после чего короб изнутри покрывается черной термостойкой краской. В зависимости от того, где и как будет устанавливаться коллектор, в его боковины встраиваются трубы для впускания и выпускания воздуха. После всех подготовительных работ короб закрывается каленным стеклом, стыки стекла с корпусом герметизируются «Герметиком».

Схема солнечного воздушного коллектора

Остается поставить коллектор на место и соединить воздуховодами с теплицей. При этом выходной патрубок коллектора должен располагаться выше патрубка входного. Размеры коллектора определяются только размерами металлического листа и стекла. В зависимости от размеров теплицы, таких коллекторов может быть несколько.

Воздух в таком коллекторе прогревается до температуры 45°C – 50°С. Нагретый воздух не только поддерживает в теплице комфортную для растений температуру, но, отдавая свое тепло, нагревает еще и почву, что создает наиболее благоприятные условия для развития корневой системы растений.

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

Вакуумные, панельные и воздушные солнечные коллекторы для отопления теплиц обеспечивают достаточное количество тепловой энергии. Кроме того, воздушные гелиосистемы используются для кондиционирования и поддержания оптимального микроклимата в теплицах летом.

Виды тепличных коллекторов солнечного обогрева

Кроме разделения по типу теплоносителя (жидкость и воздух), существует классификация по принципу абсорбции. Отопление теплицы осуществляется с помощью:

  • вакуумных колб;
  • теплопоглощающих панелей;
  • коллекторов воздушного типа.

Хотя все перечисленное оборудование работает на тепловой энергии, извлекаемой из солнечных лучей, принцип работы несколько отличается. При выборе следует учитывать: теплоотдачу, время окупаемости, а также возможные дополнительные функции.

Из вакуумных колб

Трубчатый водонагреватель — в основе лежит абсорбция тепла с помощью вакуумных колб, заполненных газом. Во внутреннем устройстве присутствуют:

  • стеклянные трубки, из которых, для уменьшения теплопотерь выкачан воздух;
  • медный полый стержень (теплообменник), для циркуляции теплоносителя;
  • сборный распределитель;
  • отражатель, для целенаправленной фокусировки солнечных лучей.

Обогрев теплицы при помощи вакуумного солнечного коллектора можно осуществлять даже в зимнее время года при температуре до –50°С. С учетом того, что гелиосистема не будет работать ночью, вакуумные трубчатые коллекторы способны удовлетворить 15-20% потребностей тепловой энергии.

Теплопоглощающие панели

Внутреннее устройство плоского коллектора отличается от вакуумных колб. В качестве абсорбера выступает металлическая пластина, окрашенная селективной, теплопоглощающей краской. Внизу проходит медный или алюминиевый теплообменник. Тепло, полученное абсорбером от солнечного излучения, аккумулируется и передается в накопительный бак, посредством циркуляции теплоносителя.
Отопление теплицы на панельных солнечных водонагревателях оптимально подходит для теплых широт и регионов с умеренным климатом. Получаемой тепловой энергии достаточно для подогрева воды до температуры 20-40°С. В зимнее время года теплоэффективность гелиопанелей существенно снижается. Работа нагревателей зависит от температуры окружающей среды. При замерзании теплоносителя и в ночное время отопление отключается.

Коллекторы воздушного типа

Абсорбером выступает дно коллектора, окрашенного селективной краской. Солнечные лучи проникают сквозь стеклянную поверхность. Отталкиваясь от абсорбирующего слоя нагревают воздух. В теплицу горячие воздушные массы подаются при помощи вентиляторов.
Воздушный солнечный коллектор для теплицы оптимальное решение. Гелиосистема не нуждается в жидкостном теплоносителе. Электричество для работы вентиляторов извлекается из солнечных батарей (либо от кабельной электросети). Турбины нагнетают разогретые воздушные массы по воздуховодам, разведенным по теплице.

Как происходит обогрев теплицы коллекторами

Обеспечение теплицы теплом осуществляется в зависимости от того какой тип теплоносителя используется. Этот же критерий влияет на эффективность работы гелиосистемы:

  • Отопление теплицы солнечными воздушными коллекторами — тепло подается посредством воздуховодов. Нет необходимости в установке дополнительного аккумулирующего или теплосъемного оборудования.
  • Солнечное отопление теплицы водяными панельными или вакуумными трубчатыми коллекторами осуществляется при помощи бака теплоаккумулятора. Нагретый теплоноситель поступает в буферную емкость, где происходит передача энергии жидкости, циркулирующей в радиаторной системе обогрева. В процессе теплообмена теряется определенное количество энергии.
    Существуют моноблоки, где вода нагревается без необходимости в подключении внешней буферной емкости, но гелиосистемы с встроенным баком не могут работать после понижения температуры ниже –5°С.

Перед тем как выбрать тип гелиообогрева теплицы, следует изучить существующие минусы и плюсы, учесть экономическую целесообразность.

Солнечный обогрев теплицы — недостатки и преимущества

Сначала, о достоинствах гелиосистем. Аккумуляция солнечного тепла дает от 20-50% компенсации всех энергозатрат на обогрев. При коммерческом применении теплицы установка полностью окупится уже через несколько лет. Можно дополнительно получить горячую воду, регулировать влажность в помещениях (при использовании воздушного коллектора).
Зимняя теплица с отоплением солнцем имеет несколько недостатков:

  • Необходимость первоначальных вложений — панельный коллектор стоит от 15 тыс. руб. Дополнительно нужно купить накопительный бак, установить автоматику, заплатить за монтаж.
  • Зависимость работы от времени суток и сезона — аккумулирование тепловой энергии солнца в теплицах возможно исключительно днем. Ночью отопление полностью переключается на котел. Теплоэффективность гелиосистемы с наступлением зимы значительно снижается. Минимальные показатели нагрева фиксируют в январе и феврале месяце. Компенсация энергозатрат будет на уровне 10-20%.

Жидкостные гелиосистемы в первую очередь предназначены для нагрева воды. Максимальная теплоотдача и эффективность наблюдается при подключении коллекторов низкотемпературным система отопления. Для обогрева теплиц оптимальным вариантом будет установка воздушных нагревателей. Зимой воздухогрейные коллекторы дадут определенное количество тепла (зависит от региона), летом помогут регулировать влажность, необходимую для выращивания растений.

Использование теплиц – неотъемлемая составляющая ведения фермерского хозяйства. Значительная часть расходов на содержание теплиц (от 40% до 80%) – их обогрев и поддержание температуры, других климатических параметров на заданном уровне. Чем выше затраты на содержание теплиц, тем больше себестоимость продукции, стоимость, соответственно, больше срок окупаемости возведения и содержания теплиц и ниже рентабельность. Для того чтобы сделать выращивание продукции в теплицах более целесообразным и увеличить свою прибыль, необходимо задуматься о сокращении расходов на выращивание продукции.

Как сэкономить на отоплении и добиться потрясающих результатов взращивания продукции? Ответ прост: использовать бесплатную энергию! Как ни странно, такой энергией может воспользоваться каждый житель Земли, ведь это солнечное излучение!

Правильный подход к возведению и обогреву теплиц подразумевает создание так называемой солнечной теплицы. В ней обеспечивается поддержание температуры на нужном уровне в течение длительного периода, защита от резких перепадов температур благодаря применению специального оборудования и теплоизоляционных материалов для обогрева путем преобразования солнечной энергии в тепловую. Главная задача такой теплицы – максимально улавливать солнечную энергию и накапливать ее.

Установка солнечных коллекторов для обогрева теплицы должна производиться с учетом климатических особенностей местности. В зависимости от типа коллекторов, изменяется эффективность обогрева и диапазон рабочих температур. Используя вакуумные солнечные коллекторы можно добиться высоких показателей урожайности даже в плохих погодных условиях и при температуре окружающей среды до -25°С.

Схема солнечного обогрева теплиц

Наиболее выгодным для обеспечения теплиц теплом является использование вакуумных солнечных коллекторов – экологичных и экономически выгодных устройств. Конструкция (как вариант) может включать в себя:

— коллекторы;

— бак-аккумулятор тепла;

— тепловой и циркуляционные насосы;

— контур подогрева грунта;

— датчики температуры и влажности грунта;

— контроллер управления;

— геотермальный контур;

— клапаны, регулирующие поток;

— бойлер косвенного нагрева.

Как правило, для обогрева теплиц одной солнечной энергии недостаточно. В условиях, когда уровень температуры падает ниже возможного рабочего уровня, необходимо предусмотреть возможность дополнительного обогрева теплицы с помощью, к примеру, теплового насоса или ТЭНа. Такая комбинированная схема отопления – лучший вариант для создания стабильных климатических условий и независимости от поведения окружающей среды.

В «солнечной» системе отопления теплиц теплоносителем может выступать и вода, и воздух. В последнем случае эффективность таких систем значительно снижается. Вода, имея более высокую теплопроводность, выступает отличным теплоносителем в схеме подогрева теплицы от энергии Солнца.

Эффективность обогрева зависит не только от типа и производительности коллектора, схемы обогрева, но и материалов теплоизоляции теплицы, ее конструкции и других факторов. Важно использовать такие материалы, которые предотвращали бы резкие скачки температуры и изменения в микроклимате теплиц. Материалы должны аккумулировать тепло днем, медленно отдавая его ночью по мере остывания.

В зависимости от назначения теплицы изменяется направленность ее торцов. В зимней теплице торцы должны быть расположены с востока на запад, в весенне-осенней – с юга на север. Создание несимметричных конструкций позволяет улучшить эффективность обогрева на 25% по сравнению с традиционными.

Правильный подход к созданию схемы отопления позволит каждому хозяйству снизить расходы, повысить урожайность и увеличить прибыль!

Подбор оборудования выполняется индивидуально, присылайте Т.З. на просчет !

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *