Принцип солнечного коллектора: Принцип работы вакуумного солнечного коллектора с трубками

Содержание

Принцип работы солнечного коллектора • Идея в доме

Задача солнечного коллектора — собирать энергию от прямого, рассеянного и отраженного излучения, а затем передавать ее в отопительную установку.

Принцип работы солнечного коллектора прост, он служит для подогрева бытовой горячей воды и в некоторой степени дома с помощью солнечной энергией они также известны как солнечные батареи. Как работает солнечный коллектор?

Коллекторы извлекают энергию из прямого, отраженного и рассеянного излучения.
  1. Солнце нагревается поглотителем в коллекторе, который поглощает солнечное излучение и преобразует его в тепло. Эффективность поглощения зависит от типа поглотителя. Обычный черный поглотитель собирает большую часть излучения. Так называемое селективный поглотитель — он поглощает 95% падающего на него излучения.
  2. Теплоноситель (это может быть вода или антифриз) нагревается от абсорбера и протекает через коллектор.
  3. Нагретая жидкость поступает в резервуар.
  4. Там он отдает тепло нагретой технической воде, находящейся в баке, а при охлаждении течет обратно в коллектор.

Принцип работы солнечного коллектора — что влияет на КПД коллектора?

Энергоэффективность коллекторов также связана с достижением максимально возможной эффективности их работы. В первую очередь, это зависит от ориентации на стороны света. Устройства, ориентированные на юг, имеют лучшую производительность.

Плоский коллектор можно наклонить максимум на 15 ° к востоку или западу. Но тогда его эффективность немного снизится. Если отклонение больше, площадь коллектора должна быть больше, чем для ориентации на юг.

Если дом имеет неблагоприятное расположение по отношению к направлениям света. Стоит использовать трубные коллекторы, в которых направление поглотителя можно регулировать индивидуально. Трубчатые коллекторы могут иметь большее допустимое отклонение от юга, чем плоские. Так как угол наклона поглотителя в каждой трубе регулируется индивидуально.

Угол наклона коллектора также очень важен для эффективности коллектора . Наилучший результат мы получим, когда лучи падают перпендикулярно его поверхности. Поскольку положение Солнца меняется в течение года, оптимальный угол коллектора также непостоянен: летом он составляет 30 °, а зимой — 60 °. Коллекторы, которые будут эксплуатироваться только летом, можно установить под углом 30 °, круглогодично под углом 45 °. Невозможно изменить наклон коллектора, установленного на скате крыши. Но между 35 ° и 50 ° эффективность коллектора снижается незначительно.

Установив коллектор на плоскую крышу или на землю, мы можем оптимально отрегулировать угол его наклона к поверхности земли.

Количество энергии, получаемой коллектором, также зависит от места установки устройства. Если трубчатые или плоские пластинчатые коллекторы расположены на земле или у стен зданий, и чем больше они наклонены, тем больше энергии отражается от окружающих поверхностей. Это означает, что коллектор поглотит больше тепла.

КПД солнечного коллектора

Общая интенсивность излучения зависит, в том числе, от 
от погодных условий.

К сожалению, есть фактор, снижающий КПД коллекторов. Это … обычная пыль. Вреден в первую очередь для плоских невакуумных коллекторов, так как оседает не только на поверхности, но и на поглотителе (корпуса этих коллекторов обычно негерметичны). Солнечное излучение не достигает поглотителя, а отражается и рассеивается на частицах пыли. После нескольких лет эксплуатации КПД коллектора может упасть даже на 30%. Поэтому поверхность коллектора следует очищать один раз в год.

Монтаж солнечного коллектора

Прежде всего, место установки не должно быть затенено деревьями или зданием. Расположение по отношению к дому может быть разным: на крыше или отдельно стоящее. Его также можно закрепить на стене здания, но это относится только к некоторым типам коллекторов.

Самым распространенным является установка коллекторов на крышу. Таким образом, можно установить любой тип коллектора не только во время, но и после постройки дома. Достаточно во время покрытия кровли установить кронштейны и вывести трубы, к которым будут подключаться коллекторы.

Коллекторы стоит установить под таким углом, чтобы они получали как можно больше тепла.

Преимущество такого способа установки — более низкая цена, более короткие сроки сборки и отсутствие необходимости тратить участок земли на коллекторы. Недостаток в том, что тепловые потери несколько выше, чем у коллекторов, установленных в кровле. Поэтому с точки зрения энергоэффективности лучшим решением будет встраивание коллекторов в скат крыши.

В крышу могут быть встроены только плоские коллекторы при условии, что уклон крыши составляет мин. 25 °. Таким образом мы экономим на количестве плиток, но за установку приходится платить больше, потому что коллекторы со всех сторон должны быть защищены от проникновения воды.

Где установить коллектор?

Коллекторы, установленные на земле или на плоской крыше, можно оптимально расположить по отношению к солнцу. Таким образом, повысить эффективность устройства. Кроме того, эффективность коллекторов увеличивается за счет отраженного от земли излучения. Недостатком этого решения в случае отдельно стоящих коллекторов являются тепловые потери, возникающие при перетекании теплоносителя от коллектора к установке в здании.

Отдельно 
 стоящий коллектор может быть расположен оптимально по отношению к направлениям света, что увеличивает его максимальную эффективность.

Преимущество этого метода установки заключается в более низких затратах на монтаж, но при этом необходимо обеспечить достаточную устойчивость резервуара и защитить конструкцию от ураганов.

Когда коллекторы установлены на земле, их намного легче очистить от пыли и снег. А это повысит их эффективность, то есть энергоэффективность системы горячего водоснабжения, а в случае выхода из строя их дешевле отремонтировать. Коллекторы также могут быть установлены на стене здания на южной стороне. 

Стена прочнее крыши, поэтому ее не нужно укреплять. Коллектор также меньше подвержен охлаждающему воздействию ветра. Кроме того, он использует дополнительное излучение, которое отражается от земли и предметов возле коллектора. Однако не каждый коллектор можно установить таким образом, из-за более высокого гидравлического сопротивления. Таким образом его необходимо адаптировать для вертикальной установки.

Коллекторы с прямоточным и концентрическим потоком рабочего тела могут устанавливаться на скатных крышах, плоских крышах или балконах вдоль или поперек без потери излучения. Коллекторы с тепловыми трубками следует устанавливать с минимальным наклоном 20 °.

Принцип работы солнечного коллектора — для чего нужен солнечный контур?

Цель солнечного контура — передать тепло от коллекторов в накопительный бак, где оно будет храниться.
Солнечный контур состоит из коллекторов, труб, солнечного блока, устройств для безопасной эксплуатации блока и накопительного теплообменника.

Солнечный коллектор схема.

Трубки для солнечного коллектора

Трубопроводы и накопительный теплообменник оказывают наибольшее влияние на эффективность установки.

  • Трубопроводы. Длина труб между резервуаром и коллектором должна быть как можно короче — тогда потери тепла из-за потока нагретой среды от коллектора к баку будут как можно меньше. Все трубы должны быть надлежащим образом изолированы (это источник больших потерь тепла!). А резиновые элементы, например, прокладки, мембраны, которые вступают в контакт с рабочей средой, протекающей в системе, должны быть изготовлены из материалов, не вступающих в химическую реакцию с этой средой.
  • Резервуарный теплообменник . Коллектор дает тепло чаще всего тогда, когда оно нам нужно, то есть днем. И мы обычно пользуемся горячей водой днем ​​и вечером. Таким образом, для того чтобы энергия, выработанная днем, могла быть использована вечером, она должна быть запасена в накопителе солнечной энергии.

Наиболее распространены бивалентные водонагреватели. В них два теплообменника. В нижнем протекает рабочая среда из солнечного контура, а в верхний — вода, нагретая в котле.

Обычно имеются накопительные баки, которые могут покрыть потребность в горячей воде на один-три дня, в течение которых солнечные панели не нагреваются. Помните, что чем больше емкость бака, тем дольше мы будем использовать ранее накопленную солнечную энергию в пасмурные дни.

На семью из четырех человек стоит купить бак на 600 л. Можно, конечно, купить и поменьше. Но в случае непогоды горячая вода закончится быстрее и придется подогревать воду обычном способ.

Не стоит экономить на емкости контейнера. Когда он больше, запас воды, нагретой солнцем, сохраняется дольше.

Вместо бака с двойным змеевиком можно использовать более простое решение, т.е. бак с одним змеевиком и электронагревателем. Жидкость из солнечного контура циркулирует в змеевике, а дополнительный нагрев воды обеспечивает нагреватель. Это более дорогое решение, чем теплообменник с двойным змеевиком, но оно удобно, особенно когда дом отапливается твердотопливным котлом.

Принцип работы солнечного коллектора — расчет солнечного коллектора

Его размер должен быть таким, чтобы в среднем за летнюю половину года он получал 85-95% горячего водоснабжения. Можно предположить, что семья из четырех человек нуждается в коллекторе:

квартира площадью 1-1,

  • квартира площадью 1-1,5 м² на человека, то есть 4-6 м²
  • труба площадью 0,6–0,8 м² на человека, то есть 2,4–3,2 м².

Если солнечная установка будет использоваться вместе с установкой центрального отопления, предполагается, что от 0,3 до 0,5 м² плоского трубчатого коллектора приходится на 1 м² здания. Вот поверхность коллекторов, которые должны нагревать воду в бассейне:

  • закрытый — около 40% его водной поверхности,
  • открытые — около 70% этой площади.

Если, например, бассейн имеет размеры 5 на 10 м, то коллекторы должны иметь следующую площадь поверхности:

  • 20 м² для крытого бассейна,
  • 35 м² на открытом воздухе.
 Покрытие потребности в горячей воде в разные месяцы года, в зависимости от площади коллекторов, на семью из четырех человек.

Как залить солнечную установку?

Мы можем выбирать между простой водой или антифризом. Воду можно использовать только в установках, работающих с поздней весны до осени. В зимний период из установки необходимо слить воду, иначе можно повредить трубы. На всесезонных установках или установках, работающих с ранней весны до поздней осени, установка должна быть заполнена антифризом, что встречается чаще. Однако нам необходимо купить высококачественный бак. Это сведёт к минимуму риск вскрытия системы и попадания вредной жидкости в систему горячего водоснабжения.

Будет ли коллектор обогревать дом?

Компании, продающие и устанавливающие солнечные коллекторы, предлагают использовать их не только для нагрева ГВС, но и воды по назначению, что возможно только в низкотемпературных установках (особенно теплых полов), где теплоноситель может иметь температуру около 40 ° С. ° С. Однако тогда нужны коллекторы с гораздо большей поверхностью и более сложной установкой, чем в случае приготовления горячей воды. Это решение стоит порекомендовать, но только для людей, которые могут позволить себе такие расходы. С точки зрения экономики инвестиций, затраты слишком высоки по сравнению с прибылью, даже с точки зрения энергоэффективности.

Принцип работы солнечного коллектора, как выбрать гелиосистему для дома


Удорожание традиционных источников энергии побуждает собственников частных домов подыскивать альтернативные варианты обогрева жилья и нагрева воды. Согласитесь, финансовая составляющая вопроса отыграет не последнюю роль при выборе отопительной системы.

Один из наиболее перспективных способов энергообеспечения — преобразование солнечного излучения. Для этого задействуют гелиосистемы. Понимая принцип их устройства и механизм работы, сделать солнечный коллектор для отопления своими руками не составит большого труда.

Мы расскажем вам о конструктивных особенностях гелиосистем, предложим простую схему сборки и опишем материалы, которые можно задействовать. Этапы работ сопровождаются наглядными фотографиями, материал дополнен видео-роликами о создании и вводе в эксплуатацию самодельного коллектора.

Принцип работы солнечного коллектора


Он очень прост. Панели аккумулируют солнечное тепло и передают их теплоносителю. Он циркулирует через змеевик в накопительном резервуаре и отдает тепло воде, которую можно использовать для любых нужд. Весь процесс контролируется контроллером, который запускает насосную группу если теплообменник набрал необходимую температуру.

Как устроен солнечный коллектор в целом

. Все система состоит из следующих элементов:

  • сами панели в необходимом количестве согласно расчетов,
  • контроллер управления (включая датчики),
  • насосная группа,
  • накопительная емкость (как правило это бак на 300-3000 литров),
  • монтажные элементы, трубы и фитинги.

Убрать какой либо элемент из этой схемы нельзя, она не будет работать. Исключение только коллекторы с проточными нагревателями. О них немного позже.

Производительность, на что можно рассчитывать

Прежде чем устанавливать такое оборудование стоит учесть такой фактор как окупаемость. Ведь плох тот предприниматель, который не получает прибыль со своих инвестиций. Окупаемость коллектора зависит напрямую от его производительности.

Специфика применения

В отличие от теплогенераторов и тепловых насосов, преобразующих энергию из согретых солнцем грунтовых вод и воздушных масс, солнечные коллекторы работают от прямых солнечных лучей, воздействующих на их поверхность. Единственный нюанс гелиоколлекторов заключается лишь в том, что ночью они находятся в пассивном режиме.

На суточную производительность гелиоустановки влияют такие факторы, как:

  • Продолжительность светового дня, которая в свою очередь зависит от географической широты региона и времени года. Так, например, в Центральной части России летом солнечный коллектор будет функционировать по максимуму, а зимой – по минимуму. Это связано не только с длительностью дня, но и изменением угла падения солнечных лучей на гелиопанели;
  • Климатические особенности региона. Как правило, на территории нашей страны имеется множество участков, над которыми больше 200 дней в году солнце скрывается за слоями туч или за пеленой тумана. Несмотря на то, что гелиоколлектор может улавливать даже рассеянные солнечные лучи, в пасмурную погоду его продуктивность значительно уменьшается.

Абсорбер, самая важная часть системы

Часть солнечного коллектора, которая принимает, аккумулирует и передает тепло теплоносителю называется абсорбером. Именно от этого элемента зависит КПД всей системы.

Изготавливают этот элемент из меди, алюминия или стекла, с последующим покрытием. Как раз от покрытия больше зависит эффективность работы абсорбера, чем от материала, из которого он изготовлен. Ниже, на фото, вы можете посмотреть какие покрытия бывают и как эффективно они могут поглощать тепло.

В описании системы указано максимально возможное поглощение солнечной энергии попадающей на абсорбер. «α» — это максимально возможный процент поглощения. «ε» — это процент отражающегося тепла.

По типу строения


Абсорберы отличаются и по типу устройства, сейчас их всего два вида:

Перьевые

— устроены следующим образом. Пластины соединяют между собой трубки с теплоносителем. Сами трубки могут быть соединены между собой в одну систему несколькими способами. Это простой тип абсорбера, который можно сделать своими руками.

Цилиндрические

— в этом случае покрытие наносится на стеклянную поверхность колбы и применяется в вакуумных коллекторах. Благодаря этому устройству тепла концентрируется больше как раз в центре трубки где расположен тепло съемник, или стержень. Работает эта система с более высоким КПД, нежели перьевая.

Разновидности

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


Схематическое устройство плоского солнечного коллектора Источник tildacdn.com

Какие типы солнечных коллекторов существуют

Такие системы бывают двух видов: плоские и вакуумные. Но, по своей сути, их принцип работы схож. Они используют солнечное тепло для нагрева воды. Отличаются только устройством. Давайте рассмотрим принципы работы этих видов гелиосистем подробнее.

Плоские


Это самый простой и самый дешевый вид коллектора. Работает он следующим образом: В металлическом корпусе, который изнутри обработан высокоэффективным перьевым абсорбером для поглощения тепла, расположены медные трубки. По ним циркулирует теплоноситель (вода или антифриз), который поглощает тепло. Далее, этот теплоноситель проходит через теплообменник в накопительном баке, где передаю тепло уже непосредственно той воде, которую мы можем использовать, например для отопления дома.


Верхняя часть системы закрыты высокопрочным стеклом. Все остальные стороны корпуса утеплены изоляцией для уменьшения теплопотерь.

ДостоинстваНедостатки
Низкая стоимость панелей Низкой КПД, примерно на 20% ниже вакуумных
Несложная конструкция Большой количество теплопотерь через корпус

Из за своей простоты в изготовлении такими системы часто делают даже своими руками. Приобрести необходимые материалы можно строительных магазинах.

Вакуумные


Эти системы работают немного по другому, это обусловлено их конструкцией. Панель состоит из двойных трубок. Наружная трубка играет защитную роль. Они изготовлена из высокопрочного стекла. Внутренняя труба имеет меньший диаметр и покрыта абсорбером, который аккумулирует солнечное тепло.

Трубчатые гелионагреватели

В системах нагрева одна из первостепенных задач — обеспечить сохранность тепла и не допустить его потерь. Для этого используются разные утеплители и среды, предупреждающие рассеивание тепловой энергии. Самый эффективный теплоизолятор — вакуум. Этот принцип и использован в трубчатых или, как их еще называют, вакуумных солнечных коллекторах. Но вакуумные гелиоколлекторы могут быть четырех модификаций. Они имеют разный тип стеклянной трубки и разные тепловые каналы.


Так выглядят трубчатые гелиоустановки

Типы трубок

Сегодня в основном используются два типа трубок: коаксиальная (труба в трубе) или перьевая. Коаксиальная трубка по строению напоминает термос: две колбы герметично спаяны между собой одним из концов, между стенками — разреженное пространство — вакуум. На стенку второй колбы нанесен поглощающий слой. В нем солнечные лучи преобразуются в тепловую энергию. Внутренняя стенка колбы нагревается, от нее нагревается воздух внутри колбы, а от него в свою очередь нагревается теплоноситель, который циркулирует по тепловому каналу. Из-за сложной системы передачи тепла нагреватели с такими трубками имеют не очень высокий КПД. Но используются они чаще. По тому причине, что работать могут в любое время, даже в сильные морозы и имеют небольшие теплопотери (из-за вакуума), что улучшает их эффективность.


Коаксиальная трубка

Перьевая трубка — это всего одна колба, но с большей толщиной стенки. Внутрь вставляют тепловой канал, который для улучшения теплоотдачи снабжают плоской или чуть извилистой пластиной из адсорбирующего материала. После чего трубка вакуумируется. Этот тип имеет более высокий КПД, но стоит намного дороже коаксиальных. К тому же более сложная замена при выходе трубки из строя.


Перьевая трубка — внутри пластина, напоминающая перо

Виды тепловых каналов

Сегодня распространены два типа тепловых каналов:

  • Heat-pipe
  • U-type или прямоточный канал.


Схема работы теплового канала Heat-pipe
Система Heat-pipe — это полая трубка с массивным наконечником на одном конце. Это наконечник изготовлен из материала с хорошей теплоотдачей (чаще всего медь). Наконечники соединяются в единую шину — манифолд (manifold). Их тепло отбирает циркулирующий через манифолд теплоноситель. Причем циркуляция теплоносителя может быть организована по одной или двум трубам.

Внутри трубки находится легко кипящее вещество. Пока температура невысокая, оно находится в жидком состоянии в нижней части теплового канала. По мере нагрева начинается его кипение, часть вещества переходит в газообразное состояние, поднимается вверх. Разогретый газ отдает тепло металлу массивного наконечника, охлаждается, переходит в жидкое состояние и по стенке стекает вниз. Затем он снова нагревается и т.д.

В трубчатых коллекторах с прямоточным каналом используется более привычная схема теплообмена: имеется U-образная трубка, по которой движется теплоноситель. Проходя по ней, он нагревается.

Теплообменники U-типа показывают лучшую производительность, но их главный недостаток — они являются неделимой частью системы. И при повреждении одной трубки в солнечной панели менять придется всю ее полностью.

Теплообменники Heat-pipe типа менее эффективны, но используются намного чаще из-за того, что система получается модульной и любая поврежденная трубка меняется очень просто. Просто из манифолда достается одна, на ее место ставится другая. Как это происходит, вы можете увидеть в видео. Как ни странно, но так собирается вакуумная трубка для солнечных коллекторов. И противоречия тут нет. Просто использована коаксиальная колба и вакуум находится между ее стенками, а не вокруг теплового канала.

Отдельным видом солнечных трубчатых коллекторов являются установки прямого нагрева. Их еще называют «мокрой трубкой». В этой конструкции между двумя колбами циркулирует вода, она и нагревается от их стенок, затем поступает в резервуар. Эти установки просты и дешевы, но не могут работать под повышенным давлением или при отрицательных температурах (вода замерзает и разрывает колбы). Этот вариант для отопления непригоден, можно использовать для нагрева воды в теплый сезон.

Дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией

Использование этого не подразумевает какого либо ухода или обслуживания, кроме как периодической чистки от загрязнения и снега зимой (если сам не оттает). Однако будут и некоторые попутные расходы:

  • Ремонт, все что можно поменять по гарантии, производитель без проблем заменить, важно покупать официального дилера и иметь гарантийные документы.
  • Электричество, его расходуется совсем немного на насос и контроллер. Для первого можно поставить всего 1 солнечную панель на 300 Вт и ее вполне будет достаточно (подойдет даже без аккумуляторная система).
  • Промывка змеевиков, ее нужно будет делать один раз в 5-7 несколько лет. Все зависит от качества воды (если она используется как теплоноситель).

Видео описание

Видео-пример прикладного использования солнечного коллектора для дачного дома:

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

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

Как установить солнечный коллектор

Установить эту систему можно и самостоятельно. Для этого необходимо понимать главный принцип установки — максимум солнечного света.

  1. Выбираем место
    . Оно должно быть с солнечной стороны. Для этого достаточно понаблюдать несколько дней какой место на участке солнце освещает максимально долго (нужно избегать попадания тени от деревьев или построек). Выбрать начальную точку и конечную, солнечный коллектор направить по центру этих точек. Так мы получим максимальный охват теплового излучения.
  2. Угол наклона
    . Это важный этап установки, от которого зависит ее эффективность. Как правило такие данные дает производитель систем, но, в среднем это 45 градусов. Нельзя устанавливать под большим или меньшим углом, так как тогда снизится поглощающая площадь.
  3. Подключаем остальное оборудование
    . Это насосная группа с контроллером, накопительный бак и соединительные трубки. Это все подключается согласно инструкции. Ничего сложно здесь нет, так как принцип устройства достаточно простой.
Подробное видео установки

Посмотреть все строительные мифы

Отопление воздушной гелиосистемой

Установка подогрева воздуха делается аналогичным образом, только теплообменник выполняется из труб большего диаметра, а нагнетание обеспечивает вентилятор. Приемник излучения умельцы изготавливают из таких материалов:

  • алюминиевая гофра для вентиляции;
  • пластиковые бутылки, вставленные одна в другую;
  • пивные банки с вырезанным дном.

В коробе выполняется 2 отверстия под воздушные трубы, внутри прокладывается мелкая сетка, исключающая попадание насекомых. Вентилятор – кулер от компьютера – устанавливается на одном из отверстий, теплообменная часть окрашивается в черный цвет. Подводящие трубы утепляются и прокладываются в обогреваемое помещение. Алгоритм сборки воздушного коллектора показан в видеосюжете:

Немного из использование систем на практике

Решил добавить этот раздел так как появились данные реального использования. Мой хороший знакомый установил ее 3 года назад (Украина, Киевская область).

Используется гелиосистема для отопления дома 100 кв м и горячей воды на 6 человек. Расходы на газ составляли для отопления и горячей воды 33 400 грн

в год. Было принято решение приобрести солнечный коллектор.

В комплекте собраны 6 плоских коллекторов и накопительный бак на 1000 литров. Результат:

  • 100%
    в течение 6 «теплых» месяцев по нагрузке на ГВС (температура 55 градусов),
  • 50%
    в течение 6 «холодных» месяцев по нагрузке на ГВС,
  • 25%
    в течение 6 «холодных» месяцев по нагрузке на отопление в поддерживающем режиме.

Итоговая сумма экономии за год составила 11 300 грн

(в пересчете на рубли сумму нужно умножить на 2.2).

Вся система стояла 94000 грн

. При такой стоимости газа она окупится за 8.4 года. Производители дают гарантию 15 лет, так что 7 лет минимум будет идти чистая прибыль.

Эффективность системы можно было значительно увеличить, купив вакуумные модели. Также, низкотемпературные системы отопления, такие как теплые полы, которые работают на температуре 30-40 градусов, будут более производительные.

Плюсы и минусы

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

  • Наиболее выгодное соотношение «цены оборудования – производства тепла» для регионов с умеренным климатом.
  • Полная автономность отопления и производства горячей воды.
  • Максимальный КПД в период наивысшей солнечной активности в сравнении с солнечными батареями и ветрогенераторами.
  • Независимость от стандартных энергоресурсов и постоянного роста цен на них.


Солнечный коллектор на своем участке может использоваться для обогрева теплиц и нагрева воды для полива Источник teplo.guru

  • Средний срок окупаемости – 3-5 лет.
  • Срок службы – не менее 30 лет.
  • Функция самоочищения от снега, града.
  • Легкое подключение к системе отопления.
  • Абсолютная безвредность для окружающей среды.

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

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

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

  • Широкий диапазон рабочей температуры, в том числе в мороз до -30-500С.
  • Минимальные параметры парусности и вероятность повреждения ветром.
  • Расширенные производительные способности ввиду способности поглощать излучение невидимой части спектра солнечного света.
  • Незначительные тепловые потери из корпуса.


Чем больше рабочих панелей имеет коллекторная система, тем эффективнее будет система отопления Источник stroy-podskazka.ru

  • Высокая надежность в эксплуатации.
  • Ремонтопригодность – при неисправности требуется заменить один или несколько рабочих элементов, а не всю конструкцию.
  • Возможность разогрева теплоносителя до 3000С.
  • Нечувствительность конструкции к атмосферным осадкам.

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

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

виды, принцип работы, устройство системы


Специфика использования солнечных коллекторов

Главной особенностью гелиоколлекторов, отличающей их от теплогенераторов других типов, является цикличность их работы. Нет солнца – нет и тепловой энергии. Как следствие, в ночное время подобные установки пассивны.

Среднесуточная выработка тепла напрямую зависит от продолжительности светового дня. Последняя же определяется, во-первых, географической широтой местности, и во-вторых, временем года. В летний период, на который в северном полушарии приходится пик инсоляции, коллектор будет работать с максимальной отдачей. Зимою же его продуктивность падает, достигая минимума в декабре-январе.

В зимний период эффективность гелиоколлекторов снижается не только из-за уменьшения продолжительности светового дня, но и из-за изменения угла падения солнечных лучей. Колебания производительности солнечного коллектора в течение года следует учитывать при расчетах его вклада в систему теплоснабжения.

Еще один фактор, который может повлиять на продуктивность солнечного коллектора, – климатические особенности региона. На территории нашей страны есть немало мест, где 200 и более дней в году солнце скрыто за толстым слоем туч или за пеленой тумана. В пасмурную погоду производительность гелиоколлектора не падает до нуля, поскольку он способен улавливать рассеянные солнечные лучи, но существенно снижается.

Концентраторы

Фокусирующий солнечный коллектор

Концентраторы или же коллекторы отличаются от предыдущих описанных коллекторов тем, что их принцип действия заключается в концентрации солнечных лучей. Делается это за счет зеркальных поверхностей, которые направляют солнечную энергию конкретно на поглотители. Температура, которая обеспечивается концентраторами значительно выше, чем максимальная температура плоских коллекторов. Но стоит помнить, что концентраторы могут воспринимать исключительно прямую солнечную радиацию, по этому. В пасмурную погоду их использование не возможно. Такой тип коллекторов-концентраторов, особенно эффективен в регионах близких к экватору и в пустынных районах с большим количеством солнечных дней.

Для более эффективной работы концентратора, используется специальный прибор, который отслеживает направление солнечных лучей и поворачивает прибор к солнцу. В зависимости от оси, по которой может вращаться, такой коллектор различают одноосные и двуосные следящие устройства. Первые предполагают вращение устройства с востока на запад, а вторые, предполагают поворот устройства во все четыре стороны света, для того что бы точно отслеживать направление солнца в течение всего года. Данные коллекторы-концентраторы, в основном используются в промышленных условиях. Причиной этому стала достаточно большая стоимость этого устройства, а также необходимость постоянного технического обслуживания. Для бытового применения, они просто не приемлемы.

Принцип работы и виды солнечных коллекторов

Настала пора сказать несколько слов об устройстве и принципе работы солнечного коллектора. Основным элементом его конструкции является адсорбер, представляющий собой медную пластину с приваренной к ней трубой. Поглощая тепло падающих на нее солнечных лучей, пластина (а вместе с ней и труба) быстро нагревается. Это тепло передается циркулирующему по трубе жидкому теплоносителю, а тот в свою очередь транспортирует его далее по системе.

Способность физического тела поглощать или отражать солнечные лучи зависит, прежде всего, от характера его поверхности. Например, зеркальная поверхность отлично отражает свет и тепло, а вот черная, напротив, поглощает. Именно поэтому на медную пластину адсорбера наносится черное покрытие (простейший вариант – черная краска).

Принцип работы солнечного коллектора

1. Солнечный коллектор. 2. Буферный бак. 3. Горячая вода.

4. Холодная вода. 5. Котроллер. 6. Теплообменник.

7. Помпа. 8. Горячий поток. 9. Холодный поток.

Увеличить количество получаемого от солнца тепла можно и путем правильного подбора стекла, прикрывающего адсорбер. Обычное стекло недостаточно прозрачно. Кроме того, оно бликует, отражая часть падающего на него солнечного света. В гелиоколлекторах, как правило, стараются использовать специальное стекло с пониженным содержанием железа, что повышает его прозрачность. Для снижения доли отраженного поверхностью света на стекло наносят антибликовое покрытие. А чтобы внутрь коллектора не попадали пыль и влага, которые тоже снижают пропускную способность стекла, корпус делают герметичным, а иногда даже заполняют инертным газом.

Несмотря на все эти ухищрения, КПД солнечных коллекторов все же далек от 100%, что связано с несовершенством их конструкции. Часть полученного тепла нагретая пластина адсорбера излучает в окружающую среду, нагревая контактирующий с ней воздух. Чтобы свести к минимуму теплопотери, адсорбер необходимо изолировать. Поиск эффективного способа теплоизоляции адсорбера привел инженеров к созданию нескольких разновидностей солнечных коллекторов, самыми распространенными из которых являются плоские и трубчатые вакуумные.

Плоские солнечные коллекторы


Плоские солнечные коллекторы.
Конструкция плоского солнечного коллектора предельно проста: это металлический короб, покрытый сверху стеклом. Для теплоизоляции дна и стенок корпуса, как правило, используется минеральная вата. Вариант этот далеко не идеален, поскольку не исключен перенос тепла от адсорбера к стеклу посредством воздуха, находящегося внутри короба. При большой разнице температур внутри коллектора и снаружи потери тепла бывают довольно существенными. В результате плоский гелиоколлектор, прекрасно функционирующий весной и летом, зимой становится крайне неэффективным.

Устройство плоского солнечного коллектора

1. Впускной патрубок. 2. Защитное стекло.

3. Абсорбционный слой. 4. Алюминиевая рама.

5. Медные трубки. 6. Теплоизолятор. 7. Выпускной патрубок.

Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы


Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы.
Вакуумный солнечный коллектор представляет собой панель, состоящую из большого количества сравнительно тонких стеклянных трубок. Внутри каждой из них расположен адсорбер. Чтобы исключить перенос тепла газом (воздухом), трубки вакуумированы. Именно благодаря отсутствию газа вблизи адсорберов, вакуумные коллекторы отличаются низкими теплопотерями даже в морозную погоду.

Устройство вакуумного коллектора

1. Теплоизоляция. 2. Корпус теплообменника. 3. Теплообменник (коллектор)

4. Герметичная пробка. 5. Вакуумная трубка. 6. Конденсатор.

7. Поглощающая пластина. 8. Тепловая трубка с рабочей жидкостью.

Солнечный коллектор: принципы и тонкости рабочего процесса

Прежде чем начать изготовление солнечного теплоносителя самостоятельно, необходимо внимательно изучить основные правила его функционирования и составляющие всей конструкции. Как не выглядело бы парадоксальным, но конструкция солнечного коллектора устроена довольно просто – в основу принципа его работы заложены обычные физические законы, в соответствии с которыми жидкость, обладающая более высокой плотностью, вытесняет жидкость с более низкой плотностью.

В принципе, такая же схема работы заложена в функционирование отопительной системы при естественном движении теплоносителя: более тёплая вода поднимается кверху за счёт более прохладной воды. Основным различием между естественным отоплением и солнечным теплоносителем является только способ нагрева воды – при коллекторе вода нагревается за счет солнца.


Солнечные панели, встроенные в крышу дома

Исходя из такого принципа, можно сделать вывод, что конструкция солнечного теплоносителя весьма простая: вертикально находящийся змеевик, в котором вода постепенно поднимает по мере нагревания кверху, а затем поступает в накопительную ёмкость, из которой и набирают уже подогретую жидкость. Чтобы солнечные коллекторы для дома, изготовленные своими руками, работали более эффективно, необходимо установить естественное перемещение жидкости.

Исходя из вышеперечисленных тонкостей и нюансов работы коллекторов, складывается принцип установки многочисленных узлов альтернативных солнечных обогревателей. Чтобы жизненно важная циркуляция жидкости была грамотно обеспечена без использования насоса, солнечный коллектор для отопления должен находиться на самой высокой части здания (зачастую, на крыше), а накопительная ёмкость – чуть ниже теплоносителя (к примеру, на чердаке).

Области применения солнечных коллекторов

Главное назначение солнечных коллекторов, как и любых других теплогенераторов, – отопление зданий и подготовка воды для системы горячего водоснабжения. Осталось выяснить, какой именно тип гелиоколлекторов лучше подходит для выполнения той или иной функции.

Плоские солнечные коллекторы, как мы выяснили, отличаются хорошей производительностью в весенне-летний период, но малоэффективны зимой. Из этого следует, что использовать их для отопления, потребность в котором появляется именно с наступлением холодов, нецелесообразно. Это, однако, не означает, что для данного оборудования вовсе не найдется дела.

У плоских коллекторов есть одно неоспоримое преимущество – они существенно дешевле вакуумных моделей, поэтому в тех случаях, когда планируется использовать солнечную энергию исключительно летом, имеет смысл приобретать именно их. Плоские гелиоколлекторы прекрасно справляются с задачей подготовки воды для ГВС в летний период. Еще чаще их используют для подогрева до комфортной температуры воды в открытых бассейнах.

Трубчатые вакуумные коллекторы более универсальны. С приходом зимних холодов их производительность снижается не столь существенно, как в случае плоских моделей, а значит, они могут использоваться круглогодично. Это дает возможность задействовать подобные гелиоколлекторы не только для горячего водоснабжения, но и в системе отопления.


Сравнение плоских и вакуумных солнечных коллекторов.

Обзор популярных моделей солнечных коллекторов

Среди производителей лидерство занимает Китай. Компания Sunrain Solar Energy Co практически не имеет конкуренции в этой области. Она поставляет партии систем более чем в 100 стран.

Среди немецких производителей коллекторов выделяют компанию Viessmann. Она предоставляет товары высокого качества по доступным ценам.

Продукция немецкой компании Buderus славится высокими ценами, поэтому не востребована. Российские покупатели подбирают более дешевые китайские товары, не сильно уступающие по качеству своим конкурентам.

Среди производителей, отличающихся хорошими показателями в отношении цена-качество, выделяются итальянская фирма Ariston и английская Baxi.

Расположение солнечных коллекторов

Эффективность гелиоколлектора напрямую зависит от количества солнечного света, попадающего на адсорбер. Из этого следует, что коллектор должен располагаться на открытом пространстве, куда никогда (или, по крайней мере, максимально долго) не падает тень от соседних зданий, деревьев, расположенных вблизи гор и т. д.

Большое значение имеет не только расположение коллектора, но и его ориентация. Самой «солнечной» стороной в нашем северном полушарии является южная, а значит, в идеале «зеркала» коллектора должны быть развернуты строго на юг. Если технически сделать этого невозможно, то следует выбрать направление, максимально приближенное к южному, – юго-запад или юго-восток.

Не следует выпускать из внимания и такой параметр, как угол наклона гелиоколлектора. Величина угла зависит от отклонения положения Солнца от зенита, которое в свою очередь определяется географической широтой той местности, в которой будет эксплуатироваться оборудование. Если угол наклона будет выставлен неправильно, то существенно возрастут оптические потери энергии, поскольку значительная часть солнечного света будет отражаться от стекла коллектора и, следовательно, не достигнет абсорбера.

Использование гелиоколлекторов в Европе и России

Жители Европы давно пришли к выводу, что использовать гелиосистемы — это выгодно, комфортно и экологично. Абсолютный лидер в области европейского прогресса — Германия, за ней идет Греция, в Австрии 15% частных домов оборудованы коллекторами для ГВС. В Европе солнечные коллекторы работают везде — в частных домах, школах, детсадах, больницах, на фермах. В Португалии, Израиле и Испании установка солнечных коллекторов, нагревающих воду, обязательна при строительстве новых домов.

Площади, которые занимают гелиосистемы в странах Европы, Америке, Японии, Китае, — миллионы квадратных км, тогда как в России эта цифра составляет 30000 км2. Причин несколько — плохая осведомленность людей и низкий уровень достатка.

Сегодня наряду с немецкими, австрийскими и швейцарскими производителями на рынок стран СНГ выходят российские машиностроительные заводы, а также белорусские и украинские производители, которые продают гелиоустановки по ценам ниже зарубежных аналогов.

Как подобрать солнечный коллектор нужной мощности

Если вы хотите, чтобы отопительная система вашего дома справлялась с задачей поддержания в помещениях комфортной температуры, а из кранов текла горячая, а не еле теплая вода, и при этом планируете использовать в качестве генератора тепла солнечный коллектор, нужно заранее вычислить необходимую мощность оборудования.

При этом потребуется учесть довольно большое количество параметров, в том числе назначение коллектора (ГВС, отопление или их комбинация), потребности объекта в тепле (суммарная площадь обогреваемых помещений или средний суточный расход горячей воды), климатические особенности региона, особенности установки коллектора.

В принципе, произвести подобные расчеты не так уж и сложно. Производительность каждой модели известна, а значит, вы без труда оцените количество коллекторов, необходимое для обеспечения дома теплом. Компании, занимающиеся выпуском солнечных коллекторов, обладают информацией (и могут предоставить ее потребителю) об изменении мощности оборудования в зависимости от географической широты местности, угла наклона «зеркал», отклонения их ориентации от южного направления и т. д., что позволяет внести необходимые поправки при расчете производительности коллектора.

При подборе необходимой мощности коллектора очень важно достичь баланса между нехваткой и избытком генерируемого тепла. Специалисты рекомендуют ориентироваться на максимально возможную мощность коллектора, т. е. использовать в расчетах показатель для самого продуктивного летнего сезона. Это идет в разрез с желанием среднестатистического пользователя взять оборудование с запасом (т. е. посчитать по мощности самого холодного месяца), чтобы тепла от коллектора хватала и в менее солнечные осенние и зимние дни.

Однако если вы пойдете по пути выбора солнечного коллектора повышенной мощности, то на пике его производительности, т. е. в теплую солнечную погоду, вы столкнетесь с серьезной проблемой: тепла будет производиться больше, чем потребляться, а это грозит перегревом контура и прочими малоприятными последствиями. Существует два варианта решения этой задачи: либо устанавливать маломощный солнечный коллектор и в зимний период параллельно подключать резервные источники тепла, либо приобрести модель с большим запасом по мощности и предусмотреть при этом пути сброса избыточного тепла в весенне-летний сезон.

Изготовление солнечного коллектора своими руками

Главной составляющей солнечного коллектора является его основание. Наиболее оптимальным решением его сборки считается сборка из широкого пластикового листа. Можно также воспользоваться материалом типа ОСЮ-2. Но чтобы он отвечал всем требованиям качества, его придётся тщательно защитить от потенциальной влаги. Но даже ели выполнить все эти меры, на долгий эксплуатационный срок основания рассчитывать не получится, так как дерево не отличается долговечностью. Поэтому пластиковый лист будет являться самым лучшим материалом для изготовления основания – он прочен, долговечен и лёгок.


Типичная схема отопления дома с помощью солнечного коллектора

Основание у солнечного теплоносителя должно притягивать к себе солнечные лучи, а не отражать их. Поэтому цвет для его окраски лучше выбрать чёрный.

Сам коллектор должен быть изготовлен из прозрачного материала, к примеру, из прозрачного пластика или стеклянной трубки. Но их можно заменить и обычной трубой из металлопластика, окрашенного в чёрный цвет. Такой материал для теплоносителя очень просто укладывается и закрепляется в основе конструкции.

На следующем этапе стоит внимательно отнестись к площади обогрева. Все трубки необходимо укладывать очень плотно по отношению друг к другу. Поэтому если вам кажется, что их будет легко выгнуть под небольшим радиусов округления – вы глубоко заблуждаетесь. Чтобы это вы полнить, придётся пользоваться огромным количеством угловых соединительных фитингов.

Не знаете, нужен ли вам газовый камин? Прочтите сперва нашу статью о том, нужен ли вам газовый камин в квартире. Надежная монолитная чугунная печь камин для дачи. Чтобы узнать подробнее, загляни сюда.

С ростом валюты повысилась и цена на водонагреватель аристон. Смотри реальные современные цены по ссылке: https://prootoplenie.com/otopitelnoe-oborudovanie/vodonagrevateli/ariston.html

Закрепляются трубки на пластиковую конструкцию за счёт клипс, которые специально предназначены для их монтажа. По краям коллектора устанавливаются концевые фитинги: для этого к верхней стороне прикрепляется сбросник через тройник для воздуха, а к нижней – подключается накопительная ёмкость благодаря отдельной трубке.

Теперь можно приступить к изготовлению накопительной ёмкости. Скорее всего, ни у кого не должно возникнуть лишних вопросов типа: «Из чего его можно изготовить?» Для его изготовления потребуется электрический обычный водонагреватель. Именно он пользуется широким спросом в зимнее время года по назначению, а в летнюю пору служит своеобразным хранилищем подогретой воды солнечной энергией.

Подключить электрический водонагреватель не составит труда: сначала бак присоединяется к системе уже имеющегося водопровода надлежащим для этого методом. Затем к трубке холодной воды с помощью тройника и отсекающего крана подсоединяется нижняя сторона солнечного теплоносителя. Следуя такому же алгоритму, присоединяется трубка с горячим водоснабжением, только крепится она к верхней стороне концевого фитинга.

Все этапы сборки солнечного нагревателя подошли к концу. Осталось лишь внимательно изучить принципы взаимодействия и функционирования системы, а также принципы её управления. В этом тоже нет ничего запредельно сложного. Стоит лишь привыкнуть к четырём отсекающим кранам вместо привычных двух – благодаря им и будет осуществляться переключение системы с летнего режима работы на зимний и наоборот.

В летнюю пору необходимо пользоваться всеми четырьмя кранами, а также выключить поступление электроэнергии. А зимой – отключить два крана и включить поступление электроэнергии.

Стагнация системы

Поговорим чуть подробнее о проблемах, связанных с переизбытком генерируемого тепла. Итак, предположим, что вы установили достаточно мощный гелиоколлектор, способный полностью обеспечить теплом отопительную систему вашего дома. Но наступило лето, и потребность в отоплении отпала. Если у электрического котла можно отключить электропитание, у газового – перекрыть подачу топлива, то над солнцем мы не властны – «выключить» его, когда стало слишком жарко, нам не под силу.

Стагнация системы – одна из главных потенциальных проблем солнечных коллекторов. Если из контура коллектора забирается недостаточно тепла, происходит перегрев теплоносителя. В определенный момент последний может закипеть, что приведет к прекращению его циркуляции по контуру. Когда теплоноситель остынет и конденсируется, работа системы возобновится. Однако далеко не все виды теплоносителей спокойно переносят переход из жидкого состояния в газообразное и обратно. Некоторые в результате перегрева приобретают желеобразную консистенцию, что делает невозможной дальнейшую эксплуатацию контура.

Избежать стагнации поможет лишь стабильный отвод производимого коллектором тепла. Если расчет мощности оборудования сделан правильно, вероятность возникновения проблем практически нулевая.

Однако даже в этом случае не исключено возникновение форс-мажорных обстоятельств, поэтому следует заранее предусмотреть способы защиты от перегрева:

1. Установка резервной емкости для накопления горячей воды. Если вода в основном баке системы горячего водоснабжения достигла установленного максимума, а гелиоколлектор продолжает поставлять тепло, автоматически произойдет переключение, и вода начнет греться уже в резервной емкости. Созданный запас теплой воды можно будет использовать для бытовых нужд позже, в пасмурную погоду.

2. Подогрев воды в бассейне. У владельцев домов с бассейном (не важно, крытым или размещенным под открытым небом) имеется прекрасная возможность отводить излишки тепловой энергии. Объем бассейна несравнимо больше объема любого бытового накопителя, из чего следует, что вода в нем не нагреется так сильно, что уже не сможет поглощать тепло.

3. Слив горячей воды. При отсутствии возможности тратить избыток тепла с пользой можно попросту сливать небольшими порциями нагретую воду из накопительного резервуара для ГВС в канализацию. Поступающая при этом в емкость холодная вода будет понижать температуру всего объема, что позволит продолжать отводить тепло от контура.

4. Внешний теплообменник с вентилятором. Если гелиоколлектор обладает большой производительностью, избыток тепла может быть тоже очень велик. В этом случае система оборудуется дополнительным контуром, заполненным хладагентом. Этот дополнительный контур сопряжен с системой посредством теплообменника, оснащенного вентилятором и монтируемого за пределами здания. При возникновении риска перегрева избыточное тепло поступает в дополнительный контур и через теплообменник «выбрасывается» в воздух.

5. Сброс тепла в грунт. Если помимо солнечного коллектора в доме имеется грунтовый тепловой насос, избыток тепла можно направить в скважину. При этом вы решаете сразу две задачи: с одной стороны, защищаете контур коллектора от перегрева, с другой – восстанавливаете истощенный за зиму запас тепла в грунте.

6. Изоляция гелиоколлектора от прямых солнечных лучей. Этот способ с технической точки зрения один из самых простых. Конечно, забираться на крышу и занавешивать коллектор вручную не стоит – это тяжело и небезопасно. Гораздо рациональнее установить дистанционно управляемый заслон, наподобие рольставень. Можно даже подключить блок управления заслоном к контроллеру – при опасном повышении температуры в контуре коллектор будет закрываться автоматически.

7. Слив теплоносителя. Этот способ можно считать кардинальным, но в то же время он довольно прост. При возникновении риска перегрева теплоноситель посредством насоса сливается в специальную емкость, интегрированную в контур системы. Когда условия вновь станут благоприятными, насос вернет теплоноситель в контур, и работа коллектора будет восстановлена.

Теплосборник

Помимо трубок, вакуумный солнечный коллектор оснащен теплосборником, которые необходим для передачи тепла от трубок к теплоносителю. Размещается теплосборник в верхней части агрегата. Принцип его работы следующий. Медный сердечник передает накопленную энергию основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутом круге «теплообменник бака – коллектор». Циркуляцию обеспечивает специальный небольшой насос. Причем если температура теплоносителя упадет ниже определенного минимума (например, ночью), то управляющая автоматика водонагревательной системы отключит насос. Таким образом предотвращается обратный прогрев, при котором теплоноситель будет забирать тепло горячей воды в накопительном баке.

Другие компоненты системы

Недостаточно просто собрать излучаемое солнцем тепло. Нужно его еще транспортировать, накопить, передать потребителям, нужно контролировать все эти процессы и т. д. А это означает, что помимо расположенных на крыше коллеторов система содержит множество других компонентов, может быть менее заметных, но при этом не менее важных. Остановим ваше внимание лишь на некоторых из них.

Теплоноситель

Функцию теплоносителя в контуре коллектора может выполнять либо вода, либо незамерзающая жидкость.

Вода имеет ряд недостатков, накладывающих определенные ограничения на использование ее в качестве теплоносителя в гелиоколлекторах:

  • Во-первых, при отрицательных температурах она застывает. Чтобы замерзший теплоноситель не разорвал трубы контура, с приближением холодов его придется сливать, а значит, зимой вы не получите от коллектора даже небольших количеств тепловой энергии.
  • Во-вторых, не слишком высокая температура кипения воды может стать причиной частых стагнаций в летний период.

Незамерзающая жидкость в отличие от воды обладает значительно более низкой температурой замерзания и несравнимо более высокой температурой кипения, что повышает удобство использования ее в качестве теплоносителя. Однако при высоких температурах «незамерзайка» может претерпеть необратимые изменения, поэтому ее следует оберегать от чрезмерного перегрева.

Насос адаптированный для гелиосистем

Для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя по контуру коллектора необходим насос, адаптированный для гелиосистем.

Теплообменник для ГВС

Перенос тепла от контура гелиоколлектора к воде, используемой в ГВС, или к теплоносителю системы отопления осуществляется посредством теплообменника. Как правило, для накопления горячей воды используют резервуар большого объема с уже встроенным теплообменником. Рационально использовать баки с двумя и более теплообменниками: это позволит забирать тепло не только у солнечного коллектора, но и у других источников (газовый или электрический котел, тепловой насос и т. д.).

Теплоносители для гелиосистем

Основным теплоносителем для систем теплоснабжения является вода. Однако ее применение в гелиосистемах ограничено температурой кристаллизации, составляющей 0оС, а значит применение воды в роли теплоносителя ограничивается климатическими зонами, где не бывает отрицательных температур. Кроме того, содержащиеся в воде соли засоряют поверхности нагрева накипью, а коррозионный агент – кислород – повреждает металлические части систем теплоснабжения и способствует разложению теплоносителя на составляющие элементы. Поэтому для гелиосистем был разработан вид теплоносителя, лишенный вышеперечисленных недостатков.

Основой такого теплоносителя является пропиленгликоль, смешанный с водой, прошедшей водоподготовку в виде деминерализации.

Кроме того, для уменьшения коррозирующего и разлагающего воздействия кислорода, в теплоноситель добавляют антиокислительные присадки, образование пузырьков газа в жидкости уменьшается добавлением пеногасителей, а стабилизаторы, добавленные в теплоноситель, помогают сохранять раствор химически однородным. Как правило, теплоносители для гелиосистем продаются уже в готовом виде. Концентрация пропиленгликогеля в них составляет от 40% и выше, что соответствует температуре кристаллизации от -30оС и ниже. Показатель кислотно-щелочного баланса (рН) для готового теплоносителя поддерживается в щелочной зоне (≥ 7,0) для уменьшения коррозирующего действия.

При эксплуатации теплоносителей гелиосистем не следует смешивать теплоносители от разных производителей, так как разные как по количественным, так и по качественным свойствам составы могут вступить в химическую реакцию, приведя гелиосистему в негодность.

Солнечная энергетика в условиях современного энергетического и экономического кризиса является одним из перспективнейших направлений технологий, направленных на сохранение невосполнимых ресурсов нашей планеты.

Положительные и отрицательные качества коллекторов


Плюсы и минусы коллекторов
Как и любое другое устройство, коллектор обладает сильными и слабыми моментами. Это также следует принимать во внимание, так как благодаря им удастся определить – имеется ли необходимость монтировать гелиосистему или же выгоднее будет обойтись без нее.

Главным положительным моментом данного устройства является их полная экологичность, так как они не способны нанести вред окружающей среде. Для нагрева теплоносителя не применяются процессы горения, во время эксплуатации нет никаких отработанных материалов, соответственно, в атмосферу не выделяется никаких вредных веществ. Такие системы идеально подойдут для людей, которые больны заболеваниями органов дыхания.

Несмотря на то, что стоит солнечный коллектор для отопления довольно-таки дорого, он представляет собой весьма экономичную конструкцию. Начать экономить можно уже на монтаже, если заниматься этим самостоятельно, но большинство специалистов советуют обратиться за помощью к профессионалам. В течение пяти лет коллектор в полном объеме возвращают свою стоимость и начинают работать на то, чтобы сохранить средства и ресурсы.

Если сравнивать такую систему отопления с твердотопливным или газовым котлом, то применение котлов значительно дороже, так как год от года горючее продолжает становиться все дороже и дороже, а за солнечную энергию платить вовсе не придется. В летний период, когда солнце постоянно на небосводе, эффективность солнечных коллекторов значительно превышает пользу от котла.

Гелиосистемы поглощают тепло даже в случае, если в окружающей среде минимально освещение. Если конструкция будет собрана правильно, то даже в пасмурную погоду она станет давать нужное количество тепла.

Коллекторы представляют собой конструкции, совершенно не зависимые от подачи электрической или иной энергии. В некоторых регионах нашей страны солнце зачастую светит полгода, поэтому здесь можно и вовсе отказаться от использования исчерпаемых ресурсов типа газа или электроэнергии для отопления строения. Даже в случае, если наблюдаются периодические проблемы с подачей энергии, конструкция будет продолжать производить достаточное количество теплоты.

Гарантия на гелиосистемы составляет порядка 15 лет, однако здесь имеется ряд определенных нюансов: воздействие атмосферных осадков не является гарантийным случаем, поэтому следует тщательно продумать, как защитить коллектор от подобных поломок.

Главным отрицательным моментом гелиосистем является их стоимость. Одни из наиболее дорогих конструкций могут обойтись примерно в 10 тысяч долларов без установки и обслуживания. Производители говорят, что для установки такой конструкции не нужно получать никаких разрешений: в частности, для монтажа в индивидуальном жилом доме, действительно не придется оформлять никаких документов. Для установки на крыше многоквартирного дома нужно будет получить соответствующую бумагу от жилищного управления.

Вследствие того, что в большинстве регионов нашей страны довольно холодно и пасмурно, такие изделия на сегодняшний день не отличаются популярностью. Однако за пределами нашей страны, где люди гораздо больше заботятся о сохранности окружающей среды, их можно встретить значительно чаще.

Плоские солнечные коллекторы закрытого типа

Конструкция плоского коллектора представляет собой алюминиевый каркас со специальным поглощающим слоем и прозрачным покрытием. Также сюда входит трубопровод и утеплитель.

В качестве абсорбирующего слоя используется зачерненная листовая медь с отличной теплопроводностью, идеально подходящей для создания гелиосистем. Абсорбер поглощает энергию солнечного излучения и передает ее теплоносителю, который циркулирует по примыкающему трубопроводу.

Наружная часть панели имеет защиту в виде прозрачного покрытия, для изготовления которого использовалось закаленное стекло, устойчивое к механическим повреждениям. Это позволяет создать надежную защиту от града. Полоса пропускания такого стекла составляет 0,4-1,8 мкм, что достаточно для максимально солнечного излучения. Внутренняя сторона панели имеет хороший теплоизоляционный слой.

Закрытые плоские панели имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • Простая конструкция.
  • Высокая эффективность при использовании в теплых регионах.
  • Наличие приспособления для изменения угла наклона панели, позволяющее выбрать оптимальное расположение конструкции.
  • Самостоятельная очистка от инея и снега.
  • Приемлемая стоимость.
  • Долгий срок эксплуатации, качественные изделия могут прослужить до полувека.

Если использование системы было включено в проект здания, то в этом случае можно получить большую выгоду.

Из недостатков внимание привлекает следующее:

  • Высокие потери тепла.
  • Достаточно большая масса конструкции.
  • Высокая парусность наклонно расположенных панелей.
  • Низкая производительность при температурных изменениях до 40 градусов.

Область использования плоских закрытых панелей для отопления дома с помощью солнечных батарей достаточно широкая:

  • Летом системы полностью удовлетворяют потребности в горячей воде.
  • Между отопительными сезонами они способны заменить газовые приборы отопления и электрические обогреватели.

Классификация по температурному режиму

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

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

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

Конструктивные особенности коллектора

Основу установки составляют два главных узла:

  • Светоулавливатель;
  • Теплообменный аккумулятор.

Именно второй узел воздушного коллектора отвечает за преобразование солнечной радиации в тепловую энергию, которая потом передается теплоносителю.

Обычно в его роли выступает простая вода, которая может использоваться в системе отопления или для бытовых нужд. В процессе работы такого устройства в атмосферу не выделяется углекислый газ, что делает его абсолютно экологически безопасным устройством.

принцип работы и способы применения. Солнечные коллекторы для дома :: SYL.ru

Ежедневно от нашей ближайшей звезды на землю поступает столько энергии, сколько все человечество тратит в течение года в пересчете на ее ископаемые виды. Тепловая энергия переносится видимым светом и инфракрасным излучением.

Одной из попыток приручить неиссякаемый поток тепла и света из космоса является гелиосистема теплообмена. Медленно, но уверенно солнечные коллекторы для отопления дома приобретают популярность у потребителей и вытесняют традиционные источники отопления. А для набирающей обороты концепции умного дома это и вовсе неотъемлемая часть инженерного оборудования. В его широкой доступности играет роль повышение технологичности производства и, как следствие, снижение стоимости. Около 70 % мирового рынка использования гелиосистем приходится на Китай. В южных регионах этой страны едва ли не на каждой крыше можно увидеть солнечный коллектор. Цена изделий нашего восточного соседа гораздо ниже европейских, качество довольно приемлемое.

Сомнения прочь

В странах Средиземноморья, где количество солнечных дней — более 300 в году, солнечный коллектор для отопления и нагрева воды можно встретить практически на каждой крыше. Не вызывает сомнения эффективность использования этого источника тепла в южных регионах России. Климат средней полосы считается неблагоприятным для таких энергетических установок. Однако исследования и эксперименты доказывают целесообразность применения гелиосистем. Специальная работа была проведена в институте высоких температур Российской академии наук. Средние показатели интенсивности солнечного потока в зависимости от климатической зоны составляют 150-300 Вт/кв. м. Пиковые показатели достигают 1000 Вт/кв. м.

Исходными данными для расчета эффективности гелиосистемы было выбрано отношение поверхности в 2 кв. м коллектора к 100-литровому объему бака-накопителя. Вероятность ежедневного нагрева воды в системе оценивается следующими показателями:

  • до температуры +37 °С — 50-90 %;
  • до температуры +45 °С — 30-70 %;
  • до температуры +55 °С — 20-60 %.

Эти сухие цифры говорят о том, что в холодный период года солнечный коллектор даже при наименьшем количестве солнечных дней позволяет экономить до 60 % энергии для отопления дома.

Виды преобразователей солнечной энергии

Солнечный коллектор предназначен для преобразования энергии дневного светила в тепловую энергию. Применяемые материалы и конструктивные решения направлены на максимальное поглощение энергии солнца, преобразование ее в тепловую и эффективную передачу для дальнейшего использования. В качестве теплоносителя используется как специальная незамерзающая жидкость, так и атмосферный воздух. Циркуляция теплоносителя бывает принудительной и естественной. В том случае если применяется естественная, конвекционная, система теплообмена, солнечный коллектор должен располагаться ниже бака-аккумулятора, например на прилегающем земельном участке. Такая схема применяется при необходимости отопления небольших или временных помещений. Объемные системы требуют использования насоса для циркуляции жидкости. Такую схему можно использовать и для устройства системы горячего водоснабжения.

Схема гелиоустановки

Система отопления состоит из следующих компонентов:

  • Солнечный коллектор преобразует энергию солнца в тепловую.
  • Подающая магистраль доставляет теплоноситель в бак-накопитель.
  • Электронасос осуществляет циркуляцию жидкости-теплоносителя.

В баке-накопителе происходит передача тепла от контура гелиоустановки контуру паровой системы отопления дома. В этой емкости может быть размещен дублирующий нагревательный элемент, который автоматически включается, если погодные условия не способствуют нагреву теплоносителя до заданных параметров. Жидкость гелиоустановки соответствует противоречивым требованиям. Она должна быть морозоустойчивой, но в то же время не испаряться при высокой температуре и не быть токсичной. В большинстве установок используется теплоноситель, состоящий из 60 % дистиллированной воды и 40 % гликоля. Автоматика позволяет без участия человека поддерживать нужную температуру внутри помещения и не допускать перегрева теплоносителя.

Вакуумный солнечный коллектор

Вакуумные системы имеют довольно сложное устройство. Основным рабочим элементом является дорогостоящая светопоглащающая трубка особой конструкции. В основу положен принцип термоса. Поверхность вакуумной трубки прозрачная. Она пропускает солнечный свет на внутреннюю трубку. Из пространства между ними откачан воздух, отсутствие газа позволяет сохранять до 97 % тепла.

В нижней части внутренней трубки находится теплоноситель – жидкость, которая при нагревании быстро переходит в газообразное состояние. В верхней части трубки происходит передача тепла коллектору, при этом теплоноситель охлаждается и, конденсируясь, возвращается в изначальное состояние. Системы с использованием вакуумных трубок обладают довольно высоким КПД при температуре ниже -37 °С и плохой освещенности. Это оборудование требует своевременной очистки от снега и монтажа строго под определенным углом. Также периодически прозрачные сегменты следует очищать от загрязнения. Вакуумный солнечный коллектор специально разрабатывался для северных широт. Он эффективно работает при отсутствии прямых солнечных лучей.

Плоский гелиопреобразователь

Плоский солнечный коллектор представляет собой автономную панель, состоит из трех компонентов:

  • Поглотитель солнечного излучения. Его красят черной краской или наносят специальное покрытие.
  • Верхнее прозрачное покрытие. Изготавливается из закаленного стекла или поликарбоната.
  • Система трубок, посредством которой прогревается циркулирующий в ней теплоноситель. Как правило, делается из меди.

Задняя сторона панели имеет эффективное теплоизоляционное покрытие. Одна или несколько таких панелей подключаются к подающей линии бака-аккумулятора. Этот вид системы имеет сравнительно низкую стоимость и хорошую производительность в теплые сезоны. Минусом является низкая эффективность при отрицательных температурах и ощутимые теплопотери.

Коллектор-концентратор

В южных широтах, где наибольшее количество ясных дней, получил распространение так называемый концентратор. Он представляет собой систему параболических отражателей, расположенных на одной криволинейной поверхности и концентрирующих солнечный свет в определенной точке. Для наибольшей эффективности требуется изменение положения в двух плоскостях вслед за движением солнца по небосводу в течение дня. Солнечные коллекторы для отопления дома такой конструкции не применяются.

В быту и на работе

Применение гелиоустановок решает проблемы с отоплением при ограниченном доступе к газу или электричеству, при недостаточной мощности центрального электроснабжения; в качестве вспомогательной системы отопления, горячего водоснабжения дома, коттеджа, дачи, бассейна позволяет сэкономить значительные средства владельцам. Область применения самая различная:

  • отопление производственных помещений;
  • отопление и горячее водоснабжение жилых зданий, предназначенных для постоянного и временного проживания.
  • отопление учреждений здравоохранения, туристических баз, спортивных комплексов, небольших автономных магазинов.
  • обогрев открытых и закрытых бассейнов;
  • отопление и горячее водоснабжение временных жилых и рабочих помещений.

Воздушная гелиосистема

Отопительная система может в качестве теплоносителя использовать не только жидкость, но и атмосферный воздух. Воздушный солнечный коллектор применяется для обогрева всех типов помещений и в зависимости от конструкции бывает трех типов:

  • Плоский имеет схожие принципы с подобной жидкостной конструкцией.
  • Пирамидальный использует сложную систему отражающих поверхностей.
  • Венецианские жалюзи располагаются между переплетами стекла и направляют теплый воздух в помещение. Применяется при ленточном остеклении зданий.

В отличие от жидкостных устройств воздушный солнечный коллектор может быть изготовлен из неметаллических материалов.

Солнечная система для горячего водоснабжения

Систему горячего водоснабжения можно подключить к баку-аккумулятору. Бак, таким образом, будет играть роль бойлера, в котором, в свою очередь, роль электрического тэна будет играть теплообменная спираль, включенная в контур системы обогрева. Посредством спирали теплоноситель начнет нагревать воду в баке. Таким образом, схема водоснабжения будет накопительной или проточно-накопительной.

Солнечный коллектор своими руками

Простейший солнечный преобразователь предусматривает непосредственную передачу тепла солнечного света циркулирующий внутри системы труб воде. Подобную продукцию производила отечественная промышленность в начале этого века. Солнечные коллекторы для дома изготавливались из медной трубки диаметром до 20 мм. Для удобства монтажа и использования она закручивалась в плоскую спираль, имеющую на обоих концах штуцер для подсоединения магистрального трубопровода либо просто садового шланга. Такую спираль можно было разместить на скате крыши дачного домика. Объема горячей воды вполне хватало, чтобы принять душ в конце дня и помыть посуду. Подобный солнечный коллектор своими руками можно сделать из черной пластиковой трубы. Плоский гелиопреобразователь изготавливается с помощью теплообменника от старого холодильника.

Установка коллектора

Сложность эксплуатации солнечной системы в том, что эффективность зависит от высоты солнца над горизонтом, времени года и суток, наличия облачности, влажности и температуры окружающего воздуха. Солнечный коллектор для отопления помещения в горизонтальной плоскости должен быть ориентирован строго на юг. Отклонения в сторону запада или востока допускаются в пределах 40°. При этом эффективность установки снизится примерно до 20 %. Важную роль играет угол наклона, который должен составлять от 35 до 45°.

Самым разумным вариантом является на стадии проектирования нового жилища предусмотреть, что на крышу будет установлен солнечный коллектор. Цена на подобное оборудование значительно выше, чем на привычное паровое отопление. Но затраты с лихвой оправдаются последующей эксплуатацией. Срок окупаемости, если дом утеплен в соответствии со всеми нормами и правилами, в среднем составляет пять лет.

Принцип работы плоского коллектора

. Как это работает?

Плоский солнечный коллектор представляет собой разновидность солнечной тепловой панели, задачей которой является преобразование солнечной энергии в тепловую.

Этот тип тепловых солнечных панелей имеет разумное соотношение цены и эффективности в умеренном климате и хорошо подходит для большого количества тепловых применений, таких как:

  • Отопление помещений.

  • Может использоваться для нагрева воды в бассейне.

  • Поддержка систем солнечного нагрева воды — ГВС.

  • Подогрев промышленных жидкостей.

Как работает плоский коллектор?

Работа плоского коллектора основана на передаче тепла.

Солнечное излучение попадает на теплопоглощающую пластину коллектора. Когда падающее солнечное излучение попадает на поглощающую поверхность пластины, часть его энергии превращается в тепло. Следовательно, температура солнечного коллектора увеличивается.

Если мы пропускаем жидкость внутрь коллектора, температура жидкости повышается, потому что часть тепла поглощающей пластины передается жидкости в соответствии с первым и вторым законами термодинамики.Однако остальная часть энергии все равно теряется при излучении во внешнюю среду.

Жидкость переносит тепло от коллектора к теплообменникам для снабжения энергосистемы.

Чтобы получить хорошие характеристики этого типа солнечного теплового коллектора и снизить потребление энергии, мы должны работать с коллекторами при минимально возможной температуре.

 

Какие преимущества имеют плоские коллекторы с глазурью?

Этот тип коллектора имеет прозрачную крышку, которая улавливает излучение, отражающееся от поглощающей пластины, и повышает общую эффективность.Для этого прозрачная крышка коллектора создает парниковый эффект.

Парниковый эффект возникает в некоторых прозрачных телах, через которые обычно проходит только излучение с длиной волны от 0,3 до 3 микрон. Поскольку большая часть солнечного излучения составляет от 0,3 до 2,4 микрона, солнечный свет может проходить через стекло.

После прохождения излучение попадает на поглощающую пластину, нагретую солнечным излучением, и испускает излучение размером от 4,5 до 7,2 микрона, которое не может снова пройти через стекло.

Это солнечное излучение, которое не может выйти наружу, отражается внутрь. Так что часть этой энергии нагревает стекло, и стекло посылает ее внутрь и наружу.

Типы плоских солнечных коллекторов

Мы можем выделить два основных типа плоских солнечных коллекторов, в зависимости от конфигурации поглощающей пластины и того, застеклена она или нет:

  • Параллельная конфигурация поглощающих пластин; Этот тип коллектора можно использовать горизонтально и вертикально. Параллельная конструкция способствует тому, что температура коллектора может быть стратифицирована при большем объеме циркуляции воды через патрубки внутри коллектора.

  • Конфигурация абсорбирующих пластин серии: состоит из одного непрерывного контура с небольшим объемом циркулирующей воды и более высоким тепловым скачком, с хорошей производительностью.

  • Остекление — Обычно используется в бытовых системах или установках водяного отопления. Рабочая температура обычно составляет от 30 ° C до 60 ° C. Он состоит из изолированной коробки, покрытой остеклением. Внутри находится абсорбент, в котором циркулирует теплоноситель. Остекление блокирует инфракрасное излучение и изолирует воздушный зазор над поглощающей пластиной, сохраняя тепло.

  • Неглазурованный: этот тип плоского коллектора намного дешевле, но менее распространен. В зависимости от температуры наружного воздуха он обычно используется в системах обогрева бассейнов, но иногда может использоваться в качестве системы нагрева горячей воды в странах с жарким климатом. В регионах с умеренным климатом рабочая температура обычно ниже 30 градусов по Цельсию.

Компоненты плоского коллектора

Для плоских коллекторов необходимы оптически эффективные, недорогие селективные покрытия.Типичный плоский коллектор состоит из следующих элементов:

1. Поглощающая пластина

Поглощающая пластина — это элемент, который улавливает солнечное излучение внутри коллектора и отвечает за преобразование солнечной энергии в тепловую.

Поглощающая пластина обычно состоит из металлической фольги, обычно из меди (отличный теплопроводник), которая темнеет. Темные матовые тела улавливают солнечное излучение лучше, чем любой другой цвет.

Существует два способа затемнения поглощающей пластины:

  1. Во-первых, тонкий слой термочерной краски устойчив к высоким температурам.

  2. Селективная обработка основана на электрохимических покрытиях или красках с оксидами металлов с высоким поглощением солнечного излучения и низкой теплоотдачей.

Поглощающая пластина включает в себя сетку каналов, по которым будет циркулировать теплоноситель.

2. Остекление

Остекление предназначено для изоляции солнечного коллектора от внешних условий окружающей среды и пропуска солнечного излучения.Именно это покрытие вызывает парниковый эффект.

Обычно состоит из цельного листа твердого стекла толщиной примерно 4 мм.

Эта деталь присутствует только в плоских солнечных коллекторах с остеклением, предназначенных для минимизации потерь тепла.

3. Изоляция

Изоляция уменьшает тепловые потери изнутри коллектора, особенно от поглощающей пластины, наружу. Обычно изготавливается из листов синтетического пенопласта (полиуретан, цианиды, стекловолокно и т. д.).), расположенные по бокам и сзади солнечной панели.

4. Корпус

Корпус служит для размещения остальных компонентов солнечного коллектора.

Эта крышка обычно состоит из алюминиевого профиля, что гарантирует прочность сборки даже в экстремальных условиях работы. Кроме того, кожух имеет перфорацию для слива конденсата в нижней части.

Плоские коллекторы без крышки

Плоские коллекторы без крышки состоят из абсорбирующего элемента, обычно состоящего из трубок из пластика, EPDM, резины или полипропилена.

Этот тип солнечных коллекторов очень экономичен и прост в установке, так как они обычно имеют гибкие конфигурации, которые позволяют размещать их на любой поверхности. Они также устойчивы к коррозии и допускают конфигурации с прямым нагревом, например, подогрев бассейна.

Напротив, коллекторы без крышки с синтетическими поглотителями, как правило, имеют очень крутые кривые производительности. Не имея стекла с выдающимися оптическими характеристиками, они быстро теряют свои характеристики, когда температура окружающей среды ниже рабочей температуры или высокая скорость ветра.

По этой причине плоские безкрышные коллекторы рекомендуются только для низкотемпературных применений, где рабочая температура близка к температуре окружающей среды, например, для продления купального сезона в открытых бассейнах.

Принцип работы солнечного водонагревателя | Солнечный водонагреватель

Солнечный водонагреватель является одним из популярных устройств солнечной системы, использующих солнечную энергию. Солнечный водонагреватель — это дешевый, но экономически эффективный способ обеспечить горячую воду для вашего дома, и он также использует солнечное излучение или солнечный свет в качестве топлива для нагрева воды.Мы благословлены неограниченной солнечной энергией бесплатно.

Хотя солнечный водонагреватель или солнечная система нагрева воды является самым дешевым способом нагрева воды, мы не требуем платить за тепло солнца. Его можно использовать для домов, больниц, домов престарелых, общественных центров, гостиниц, молочных заводов, ашрамов, общежитий, бассейнов, столовых и промышленных предприятий.

Солнечные водонагреватели изготавливаются в разных конструкциях, но имеют общие компоненты:

  • Солнечный коллектор (помогает собирать солнечную энергию)
  • Изолированный накопительный бак (предназначен для хранения горячей воды)
  • Опорная стойка
  • Соединительные трубы и контрольно-измерительные приборы и т. д.

Принцип работы солнечного водонагревателя

В первую очередь солнечные лучи попадают на солнечный коллектор, который представляет собой черную поглощающую поверхность (поглотитель), которая поглощает солнечное излучение и передает тепловую энергию протекающей через него воде.

После этого нагретая вода собирается в бак, утепленный для предотвращения потерь тепла. Далее автоматически продолжается циркуляция воды из бака через коллектор и обратно в бак.

Изолированный накопительный бак солнечного водонагревателя полезен для сбора солнечной энергии коллекторными панелями для хранения горячей воды.

                                                     (Источник изображения: Slideshare.net)

Отличительные особенности солнечной системы нагрева воды:
  • Экономия топлива. SWH емкостью 100 литров может ежегодно экономить 1500 единиц электроэнергии.
  • Выгодно для окружающей среды. Солнечный водонагреватель емкостью 100 литров может предотвратить выброс 1,5 тонн углекислого газа в год.
  • Общий срок службы — примерно от 15 до 20 лет срока службы (долговечности).
  • Стоимость — 15000-20 000 рупий для системы мощностью 100 литров и 110-150 рупий за установленный литр для систем солнечного нагрева воды большей мощности.
  • Срок окупаемости — 3-4 года Срок окупаемости при замене электроэнергии 4-5 лет/при замене мазута 5-6 лет/при замене угля.
  • Солнечный водонагреватель имеет самый длительный гарантийный срок по сравнению с другими устройствами солнечной энергии.
  • Солнечный водонагреватель
  • – одно из самых надежных и долговечных устройств.

Солнечные водонагреватели доступны по разумной цене на SolarClue — надежной платформе, где вы можете выбрать свой любимый. SolarClue предлагает широкий спектр водонагревателей, которые работают с использованием технологии солнечной энергии. Вы можете купить лучший солнечный водонагреватель портативных размеров в SolarClue и даже в Интернете.

Распространите пожалуйста 🙂

Просмотры сообщений: 5290

Укажите и объясните принцип, конструкцию и работу плоского коллектора, используемого для получения солнечной энергии.- Исследования окружающей среды

Земля получает невероятный запас солнечной энергии. Солнце, средняя звезда, представляет собой термоядерный реактор
, который горит более 4 миллиардов лет. Он обеспечивает достаточно энергии за одну минуту
, чтобы удовлетворить мировые потребности в энергии в течение одного года. Количество солнечной радиации, падающей на Землю 90 183 за трехдневный период, эквивалентно энергии, хранящейся во всех ископаемых источниках энергии.
Глобальная установленная мощность солнечной энергии выросла в геометрической прогрессии,
достигнув примерно 227 ГВт в конце 2015 года.Он произвел 1% всей электроэнергии, используемой в мире.
Солнечная энергия используется в тепловых и фотогальванических системах:

  • Тепловые системы концентрируют солнечный свет, преобразуют его в тепло и подают его на паровой
    генератор или двигатель для преобразования в электричество для обогрева зданий, нагрева
    воды, выработки электроэнергии или уничтожения опасных отходов. Например, солнечные тепловые коллекторы
    .
  • Фотогальванические системы состоят из элементов, изготовленных из полупроводникового материала
    (кремний).Он может производить энергию, когда солнечный свет падает на полупроводниковый материал, а
    создает электрический ток. Например, солнечные батареи.
    Плоские коллекторы (солнечные тепловые коллекторы):
  •  Плоские солнечные коллекторы, вероятно, являются наиболее фундаментальной и наиболее изученной технологией
    для бытовых систем горячего водоснабжения на солнечной энергии.
    Принцип:
  •  Основной принцип работы этого устройства заключается в том, что солнце нагревает темную плоскую поверхность, которая
    собирает как можно больше энергии, а затем эта энергия передается воде, воздуху
    или другой жидкости для дальнейшего использования.
    Строительство и эксплуатация:
    Основные компоненты типичного плоского солнечного коллектора:
  • Черная поверхность: поглощающая пластина, поглощающая падающую солнечную энергию (медный или алюминиевый лист с селективным покрытием)
  •  Покрытие остекления: прозрачный слой, пропускающий излучение к поглотителю, но предотвращающий радиационную и конвективную потерю тепла с поверхности (пластик или стекло)
  •  Трубки: содержат теплоноситель для передачи тепла от коллектора
  • Опорная конструкция: защищает компоненты и удерживает их на месте

 Изоляция: покрытие по бокам и дну коллектора для уменьшения потерь тепла (полимерный материал)

  • Схема плоского солнечного коллектора с жидкой транспортной средой приведена здесь.
  •  Черная поглощающая пластина поглощает лучистое тепло солнечного света.
  •  Черная пластина поглотителя закрыта прозрачными экранами для уменьшения потерь тепла
    из-за конвекции и излучения в атмосферу.
  • Есть трубы, по которым течет вода, которая нагревается за счет поглощаемого тепла.
  • Теплоизоляция предотвращает потери тепла при передаче тепла.
  •  Плоские системы обычно работают и достигают максимальной эффективности в диапазоне температур
    от 30 до 80 °C, однако некоторые новые типы коллекторов, в которых используется вакуумная изоляция
    , могут работать при более высоких температурах (до 100 °C).
  •  Показано, что из-за введения селективных покрытий температура стоячей жидкости в плоских коллекторах
    достигает 200 °C.
  •  Плоские коллекторы должны быть обращены к солнцу, чтобы получить максимальное воздействие солнечного света. Угол установки
    должен быть равен широте расположения
    или не более чем на 15° выше.
  •  Этот угол обеспечивает оптимальную теплоотдачу в течение всего года. Плоские солнечные коллекторы
    очень полезны для низкотемпературного отопления.Эта технология
    в основном используется в жилых домах, где спрос на горячую воду оказывает большое влияние на счета за электроэнергию. Коммерческие применения включают автомойки, военные прачечные
    и предприятия общественного питания.

Ошибка: страница не найдена

Запрошенный вами файл не найден. Используйте меню, чтобы найти нужную страницу.


Индекс сайта

  • Дом
    • О солнечной ПЭИС
      • Зачем нужна солнечная ПЭИС
      • Что находится в солнечной PEIS
      • Планы землепользования и критерии планирования BLM
      • Как был подготовлен солнечный PEIS
      • Кто подготовил солнечный PEIS
      • График солнечной энергии PEIS
      • Межправительственные консультации
      • Консультация по разделу 106 NHPA
      • Консультация ЕКА
      • Последующие исследования Solar PEIS
    • Участие общественности
      • Как использовались комментарии
      • Участие сотрудничающего агентства
      • Открытые собрания
      • Поиск Предлагаемые комментарии по ОЭЗ
      • Поиск исходных комментариев области видимости
    • Руководство по использованию солнечной энергии и электропередач для коммунальных предприятий
      • Солнечная энергия коммунального масштаба
        • Технологии концентрации солнечной энергии (CSP)
        • Фотоэлектрические (PV) солнечные энергетические технологии
      • Электротрансмиссия
      • Экологические аспекты использования солнечной энергии
      • Фотографии солнечной энергии
      • Солнечные ссылки PEIS
    • Зоны солнечной энергии
      • Бренда
      • Гиллеспи
      • Империал Восток
      • Риверсайд Ист
      • Антонио Юго-Восток
      • Ущелье Де Тилла
      • Фоурмил Ист
      • Лос-Моготес Восток
      • Долина Амаргоса
      • Сухое озеро
      • Север Долины Сухого озера
      • Золотая точка
      • Миллерс
      • Афтон
      • Долина Эскаланте
      • Милфорд Флэтс Саут
      • Долина Вах-Вау
      • Панорамные фото ОЭЗ
    • Солнечные карты PEIS
      • Карты зон приоритетного развития и зон отклонений
      • Веб-приложение ГИС Solar Mapper
      • ГИС-приложение ArcReader
      • Шейп-файлы ГИС
      • Файл Google Планета Земля KMZ
      • Карты солнечных ресурсов
    • Документы Solar PEIS
      • Final Solar PEIS
      • Дополнение к проекту Solar PEIS
      • Дополнение к проекту документов открытого собрания Solar PEIS
      • Проект солнечного PEIS
        • Секции отдельных зон солнечной энергии
      • Проект документов открытого собрания Solar PEIS
      • Обзорные документы Solar PEIS
    • Новости и события
    • Часто задаваемые вопросы
    • Глоссарий
    • Услуги электронной почты
    • Свяжитесь с нами
    • О нас
    • Конфиденциальность/Безопасность

Международный журнал научных и технологических исследований

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В IJSTR (ISSN 2277-8616)  — 

International Journal of Scientific & Technology Research — это международный журнал с открытым доступом, посвященный различным областям науки, техники и технологий, в котором особое внимание уделяется новым исследованиям, разработкам и их применению.

Приветствуются статьи, сообщающие об оригинальных исследованиях или расширенных версиях уже опубликованных статей для конференций/журналов. Статьи для публикации отбираются на основе рецензирования, чтобы гарантировать оригинальность, актуальность и удобочитаемость.

IJSTR обеспечивает широкую политику индексации, чтобы сделать опубликованные статьи заметными для научного сообщества.

IJSTR является частью экологически чистого сообщества и предпочитает режим электронной публикации как онлайновый «ЗЕЛЕНЫЙ журнал».

 

Приглашаем вас представить высококачественные статьи для рецензирования и возможной публикации во всех областях техники, науки и техники.Все авторы должны согласовать содержание рукописи и ее представление для публикации в этом журнале, прежде чем она будет передана нам. Рукописи должны быть представлены через онлайн-подачу


IJSTR приветствует ученых, которые заинтересованы в работе в качестве рецензентов-добровольцев. Рецензенты должны проявить интерес, отправив нам свои полные биографические данные. Рецензенты определяют качество материалов.Поскольку ожидается, что они будут экспертами в своих областях, они должны прокомментировать значимость рецензируемой рукописи и то, способствует ли исследование знаниям и продвижению как теории, так и практики в этой области. Заинтересованным рецензентам предлагается отправить свое резюме и краткое изложение конкретных знаний и интересов по адресу [email protected]

.

IJSTR публикует статьи, посвященные исследованиям, разработкам и применению в области техники, науки и технологий.Все рукописи предварительно рецензируются редакционной комиссией. Вклады должны быть оригинальными, ранее или одновременно не публиковавшимися в других местах, и подвергаться критическому анализу перед публикацией. Статьи, которые должны быть написаны на английском языке, должны иметь правильную грамматику и правильную терминологию.


IJSTR — международный рецензируемый электронный онлайн-журнал, публикуемый ежемесячно. Цель и сфера деятельности журнала — предоставить академическую среду и важную ссылку для продвижения и распространения результатов исследований, которые поддерживают обучение, преподавание и исследования на высоком уровне в области инженерии, науки и технологий.Приветствуются оригинальные теоретические работы и прикладные исследования, которые способствуют лучшему пониманию инженерных, научных и технологических задач.

Солнечные тепловые коллекторы, типы и принцип работы, неглазурованные коллекторы

Abstract Солнечные тепловые коллекторы используются для нагрева жидкости, обычно воды или смеси гликоля и воды, в зависимости от конфигурации солнечной тепловой системы.Они используются для многих применений как в промышленном, так и в жилом секторах. Существует множество типологий для удовлетворения разнородных потребностей. У всех общий принцип работы: улавливать солнечное излучение, преобразовывать его в полезное тепло и передавать в рабочее тело. В этой главе описаны основные типы солнечных тепловых коллекторов, а также дана информация об области применения, конфигурации системы и характеристиках.

Ключевые слова Типологии солнечных тепловых коллекторов • Принципы работы • Эффективность и энергоэффективность

Типологии и принцип работы

Неглазурованные коллекторы

Солнечные коллекторы без остекления – самые простые солнечные тепловые коллекторы.Он состоит из абсорбера со встроенными каналами, по которым циркулирует жидкость. Изоляция не используется. Как правило, абсорбер и трубы изготавливаются из пластмассы. Принцип работы очень прост. В основном солнечное излучение воздействует на поглотитель, нагревая его. Поскольку поглотитель обработан специальными красками, только очень небольшая часть солнечного излучения отражается обратно в окружающую среду. Произведенное тепло затем передается жидкости, которая циркулирует в трубах. На эффективность сильно влияют внешние условия, особенно внешняя температура воздуха и ветер.Действительно, при низких температурах воздуха, несмотря на сильное солнечное излучение, неглазурованные коллекторы недоступны для нагрева жидкости. Несмотря на то, что они не способны повысить температуру жидкости до 50 °C (OECD/IEA 2013), неглазурованные коллекторы широко используются для обогрева бассейнов (IEA SHC).

© Автор(ы) 2017

Ф. Реда, Решения для геотермальных тепловых насосов с использованием солнечной энергии, SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology,

ДОИ 10.1007/978-3-319-49698-6_2

Модификаторы угла падения в цилиндрической конструкции солнечного коллектора. Заключительный отчет, июнь 1996 г. — май 1997 г.

PDF-версия также доступна для скачивания.

Кто

Люди и организации, связанные либо с созданием этого отчета, либо с его содержанием.

Что

Описательная информация, помогающая идентифицировать этот отчет.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие элементы в электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этим отчетом.

Статистика использования

Когда последний раз использовался этот отчет?

Взаимодействие с этим отчетом

Вот несколько советов, что делать дальше.

PDF-версия также доступна для скачивания.

Цитаты, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / поделиться


Распечатать
Электронная почта
Твиттер
Фейсбук
Тамблер
Реддит

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемом формате.

Архивный ресурсный ключ (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Картинки

URL-адреса

Статистика

Райан, Дж.П. Модификаторы угла падения в цилиндрической конструкции солнечного коллектора. Заключительный отчет, июнь 1996 г. — май 1997 г., отчет, май 1997 г.; Форт Коллинз, Колорадо. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc678268/: по состоянию на 20 апреля 2022 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, цифровая библиотека ЕНТ, https://digital.library.unt.edu; зачисление отдела государственных документов библиотек ЕНТ.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.