Солнечного коллектора схема: Схемы подключения солнечного коллектора к системе отопления

Содержание

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Энергию Солнца в дело

Солнечный вакуумный водонагреватель обеспечивает сбор и преобразование солнечной энергии в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии у подобных устройств составляет 97%.

 

Вакуумные водонагреватели прямого нагрева

В таких системах стеклянные вакуумные трубки и бак-накопитель составляют единое целое и монтируются на одну раму. Трубки входят непосредственно в накопительный бак через уплотнительное кольцо. Вода, нагреваясь в вакуумных трубках, поднимается в бак за счёт естественной циркуляции. После чего она может быть использована для бытовых нужд.

Такие системы работают без давления. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает постоянный уровень воды в баке. Так как в качестве теплоносителя используется вода, такие водонагреватели можно использовать в период с мая по сентябрь, то есть до поры наступления ночных заморозков. Преимуществами водонагревателей такого типа являются простота конструкции, определяющая высокую надёжность и низкую стоимость, а также полная энергонезависимость.

 

Вакуумные водонагреватели косвенного нагрева

Принцип действия таких водонагревателей напоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, которая работает под давлением. Ещё такие системы называют всесезонными или раздельными. За счёт использования тепловых трубок в конструкции вакуумных коллекторов достигается большая эффективность при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Применяются вакуумные тепловые трубки HP (Heate Pipe). Это более продвинутый тип трубки, который может работать при низких, до -50°С температурах. Коллектор и бак-накопитель расположены раздельно и соединены трубопроводом. Для соединения используют медную или удобную в монтаже гофрированную трубу из нержавеющей стали, которая не боится разморозки.

Водонагреватель обычно монтируется на крыше, а бак-накопитель внутри здания. Теплоноситель циркулирует принудительно, для этого система использует электрические насосы, клапаны и контроллеры.

И хотя подобная установка является энергозависимой, многолетний опыт эксплуатации показывает, что при использовании её в комплексе с солнечными электрическими панелями, обеспечивающими питание циркуляционного насоса, такая система может длительное время работать и при отключении электричества.

 

Системы с открытым контуром

Если через коллектор, в котором происходит передача тепла от вакуумных трубок, используется вода, которая циркулирует между ним и баком-накопителем, она называется системой с открытым контуром.

Такая схема наиболее проста и эффективна и снижает эксплуатационные расходы, однако солевые отложения и коррозия со временем могут вывести её из строя. Коллекторы с открытым контуром популярны в регионах с круглогодичными положительными температурами или при сезонном использовании. Хотя они и способны противостоять умеренно отрицательным (до -20°С) температурам без повреждения.

 

Системы с закрытым контуром

В этих системах косвенного нагрева теплоносителем первого контура является антифриз, который и передаёт энергию бытовой воде через теплообменник внутри бака-теплоаккумулятора. Они дороже, но при этом и более эффективны. Системы с закрытым контуром имеют хорошую защиту от замораживания, поэтому они безальтернативны для тех районов, где влияние отрицательных внешних температур носит продолжительный характер.

 

Солнечный коллектор

Через верхнюю часть коллектора протекает незамерзающая жидкость, которая отбирает тепло от медных наконечников вакуумных трубок и циркулируя через теплообменник бака-аккумулятора (бойлера), таким образом нагревает в нём воду.

Циркуляция антифриза в системе осуществляется посредством циркуляционного насоса. Его включением и выключением на основании показаний датчиков температуры, которые расположены на выходе коллектора, в бойлере и обратке системы отопления, управляет контроллер.

Цикл передачи тепла от коллектора к баку длится весь световой день, пока температура на выходе из коллектора выше температуры воды в баке.

Тепловой контур отделен от трубок, поэтому при повреждении одной или нескольких из них коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, ведь сливать антифриз из контура теплообменника нет необходимости. Расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при сильном нагреве теплоносителя.

 

Бак-аккумулятор тепла

Резервуар накопитель по своему устройству напоминает обычный бойлер. Он предназначен для накопления и сохранения тепла и обычно включает в себя одну или две внутренние спирали теплообменников. Сам бак выполнен из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции в стальном корпусе.

Если нагретая вода не расходуется, бак выполняет функцию теплоаккумулятора и хранит её нагретой, позволяя пользоваться горячей водой даже в тёмное время суток, когда солнечный коллектор не работает.

Получаемая в некоторые дни вода может иметь недостаточную из-за продолжительной пасмурной погоды или малого в зимнее время количества солнечных часов температуру. Поэтому в бак-теплоаккумулятор может устанавливаться дублирующий электрический автоматический водонагреватель мощностью 1-2,5 кВт. В случае снижения температуры в баке ниже установленной он автоматически включается и догревает воду до заданной температуры.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом помещения и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур.

Такая последовательность работы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что с ней легко сочетаются другие нагревательные системы, например, контур ГВС отопительного котла.

Таким образом, активная система с закрытым контуром представляет собой комплексную автоматизированную систему преобразования и сохранения тепла, полученного как путём преобразования энергии солнца, так и других источников тепла.

Например, к ней легко можно подключить традиционный электрический или газовый водонагреватель, который страхует систему при неблагоприятных погодных условиях. Система обладает малой инерционностью и достаточно быстро выходит на рабочий режим, позволяя обеспечить горячее водоснабжение круглогодично, а сезонное отопление с экономией до 40% традиционного топлива в зависимости от географической широты местности и климатических условий.

Начало: Солнечный водонагреватель. Бесплатный источник тепла

 

схемы подключения в зависимости от сезона

Солнечный коллектор будет эффективно работать только тогда, когда была произведена его правильная установка и монтаж. Перед установкой обязательно проводится выбор такого важного параметра, как схема подключения солнечного коллектора. Это устройство можно использовать для отопления либо для снабжения горячей водой.

Солнечный коллектор: схемы подключения

На сегодняшний день существует множество способов подключения, выбор которых зависит от сезона и требований к системе. Поэтому, есть смысл рассмотреть базовые схемы.

Вариант подключения для горячего водоснабжения в летний период

Данная схема является одной из самых простых и популярных. Ее чаще всего применяют для подачи горячей воды в летний душ. Хотя, ее можно использовать и для подачи воды в дом. Для этой цели придется осуществить монтаж прямо в помещении. Чтобы добиться естественной циркуляции, прибор располагается несколько ниже бака. Как правило, расстояние между ними не должно превышать 1 м. При этом, труба между баком и коллектором должна быть больше ¾ дюйма. Для того, чтобы разогретая в течение дня вода не теряла тепло и ею можно было пользоваться вечером, нужно провести тщательное утепление бака. Ширина утеплителя в этом случае должна превышать 10 см.

Эта система отличается простотой и практичностью, но, в то же время, она имеет и некоторые недостатки. Например, она имеет небольшую инерционность вследствие использования принципа естественной циркуляции. Поэтому, если нельзя осуществить монтаж коллектора возле бака, то тогда необходима установка циркуляционного насоса, чтобы обеспечить искусственную циркуляцию. Зимой емкости следует опустошать, а воду из нее сливать. Это нужно для того, чтобы бесшовная труба не разорвалась вследствие замерзания воды.

Зимний способ подключения для снабжения горячей водой

Если вы хотите использовать солнечный коллектор в любой сезон, в том числе и зимой, то тогда вам подойдет эта схема. Основным ее отличием является применение в теплообменнике незамерзающей жидкости или антифриза. Она не будет замерзать и портить трубы. Для такого типа подключения нужно воспользоваться емкостью косвенного нагрева. По своей сути он представляет собой обычный бак с утеплением, только имеющий медный змеевик. Благодаря использованию такой системы циркуляция будет осуществляться между змеевиком и коллектором. В последующем именно змеевик будет способствовать нагреву воды. Для надежной работы системы следует применять систему искусственной циркуляции с монтажом циркуляционного насоса. Конечно, можно использовать и естественную циркуляцию, если это позволяет ситуация. Кроме того, не стоит забывать о необходимости подсоединения к контуру расширительного бака.

Зимняя схема подключения солнечного коллектора для отопления

Эта схема подойдет тем, кто хочет использовать устройство не только для горячего водоснабжения, но и для отопления комнат. Здесь в качестве основного компонента тоже используется емкость для косвенного нагревания. Что касается котла, то можно взять как котел на газу, так и на твердом топливе. Осенью или весной котел может быть отключен, а вода будет нагреваться за счет простой схемы подключения солнечного коллектора. Однако, постоянно использовать систему в зимнее время будет проблематично в связи с довольно пасмурной погодой в этот период. В то же время, даже в плохую погоду зимой это приспособление может брать на себя часть функций по подогреву систему отопления, тем самым экономя газ. Для эффективной работы этой системы нужен коллектор с как можно большей площадью. Считается, что она должна быть не меньше 30% от площади помещения, чтобы устройство могло справиться с отоплением.

Это только основные схемы для подключения солнечного коллектора, которые используются на сегодняшний день. Они позволят добиться оптимальной эффективности работы системы при минимальных затратах. В итоге вы получите экономичное и практичное приспособление для обогрева.

Солнечные коллектора

Среди всего спектра альтернативных источников, активно развиваемых в последние годы, наиболее эффективным и дешевым является использование солнечных коллекторов для подогрева воды.

Правильно рассчитанная солнечная система может полностью обеспечить потребности в горячей воде в доме в летнее время. В осенне-весенний период от солнца можно получить до 30% требуемой энергии на отопление и до 60% от потребностей на горячее водоснабжение. Учитывая то, что в последние годы большое внимание отводится энергосберегающим технологиям в строительстве, комбинированные системы с солнечными коллекторами находят все более широкое применение как для ГВС, так и для отопительных систем.

Среднегодовая плотность потока солнечного излучения на территории Приморского края составляет от 180 до 250 Вт/м². Наибольшая плотность потока солнечного излучения на поверхности земли может достигать значения 1 000 Вт/м². Для эффективного преобразования энергии солнечного излучения в тепловую, используют солнечный коллектор.

Какими бывают солнечные коллекторы

В настоящее время, для удешевления общей стоимости гелиоустановки, применяют так называемые плоские солнечные коллекторы.

Такие системы чаще всего используют сезонно: весна, лето и осень. Благодаря низкой стоимости и сезонности применения, наибольшую популярность такие системы находят на загородных дачных участках. Поздней осенью и зимой эффективность плоских солнечных коллекторов снижается вследствие увеличения тепловых потерь в атмосферу.

Другим типом солнечных коллекторов, нашедших широкое применение в последние годы, являются солнечные коллекторы с вакуумными трубками, или как их еще называют вакуумные солнечные коллекторы.

Летом, когда нет недостатка в солнце а температура воздуха достаточно высока, эффективность хороших плоских коллекторов сопоставима с эффективностью вакуумных коллекторов. По мере снижения дневной температуры воздуха, разница в работе этих двух видов гелиоустановок становится все более заметной, благодаря особой конструкции трубок коллектора, где за счет вакуумирования достигается снижение потерь тепла в окружающую среду.

В круглогодичных солнечных водонагревательных установках обычно используются вакуумные солнечные коллекторы, хотя возможно использование и плоских коллекторов с хорошей теплоизоляцией.

Принципиальная схема типичной солнечной установки для получения горячей воды представлена на рисунке.

Как видно, кроме солнечного коллектора в системе присутствуют дополнительные компоненты, обеспечивающие нормальную работу системы. Наиболее важным из них (и наиболее громоздким) является бак-аккумулятор, который служит непосредственно для «сбора» тепла и «хранения» горячей воды. Объем бака определяется среднесуточной потребностью горячей воды.

Так же в состав солнечной установки обычно входят (однако не являются обязательными для некоторых типов установок) циркуляционный насос, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя через солнечный коллектор, и контроллер, который поддерживает температурный режим установки в целом.

Монтаж солнечных коллекторов, гелиосистем для отопления и подогрева воды

Популярность гелиосистем в нашей стране растет и обуславливается это простым фактором – значительным ростом цен на энергоносители. Помимо этого, солнечные установки становятся все эффективнее, технологичнее и практичнее. Наиболее целесообразно использовать солнечные коллекторы для горячего водоснабжения и подогрева воды в бассейнах.

Главное правило, которое следует учесть, гласит, что монтаж солнечных коллекторов не может полностью заменить традиционное топливо, однако он существенно минимизирует его расход.

Разновидности коллекторов

На сегодняшний день существует два типа коллекторов: плоский солнечный коллектор и вакуумный солнечный коллектор. Оба вида обладают похожими принципами получения тепла, однако плоские коллекторы хоть и имеют меньшую эффективность, но выигрывают в надежности работы и обслуживании. Большинство основных производителей солнечных коллекторов заказывают трубки для вакуумных коллекторов в Китае.

Установка коллекторов

Процесс этот весьма ответственный, а так как материалы используются дорогостоящие, и пренебрегать деталями здесь нельзя. Произвести монтаж солнечных коллекторов в Киеве качественно и без проблем вам помогут специалисты нашей компании, которые обладают достаточным опытом и знаниями в данном вопросе.

Для того, чтобы узнать цену установки солнечных коллекторов посетите наш офис или просто позвоните по телефону. Мы всегда рады Вас видеть и слышать!


Базовая схема для нагрева холодной воды
  1. Солнечный коллектор
  2. Бойлер для горячей воды
  3. Циркуляционный насос
  4. Контроллер гелиосистемы
  5. Датчик температуры

Дополнительные материалы

Основные принципиальные схемы солнечных установок для нагрева воды

Основные принципиальные схемы солнечных установок для нагрева воды

Стандартная схема используемая для нагрева воды в солнечных водонагревательных установках.  Включение и выключение насоса осуществляется по разнице температур S1 и S2 заданных в настройках контроллера. Датчик S4 может использоваться для определения количества тепла выработанного солнечными коллекторами (функция счетчик калорий).

 

 

 

 

Схема для приготовления горячей воды с помощью солнечного коллектора и догрева стандартным водонагревательным оборудованием в случае недостаточного солнечного излучения. Управление работой догревателя осуществляется контроллером по значению S3. Задается нижний предел температуры для включения дублера и верхний предел температуры для его выключения.

 

 

 

 

Схема для приготовления горячей воды в нескольких баках-аккумуляторах (в данном примере в двух). Загрузка тепла в баки-аккумуляторы осуществляется по очереди приоритетов заданных в контроллере. В данном примере вначале загружается аккумулятор 1 после достижения в нем необходимой температурой происходит загрузка тепла в следующий аккумулятор. В данной схеме могут использоваться либо по одному насосу для каждого аккумулятора, либо один насос для всей установки и для загрузки используются двухходовые клапаны с электроприводом.

 

 

 

 

Схема для приготовления горячей воды в случае расположения солнечных коллекторов с восточной и западной сторон здания. Каждый насос работает в зависимости от разницы соответствующего ему датчика в поле солнечных коллекторов и датчика в нижней части бака. В некоторые моменты времени возможна одновременная работа двух насосов.

 

 

 

 

 

Схема для нагрева горячей воды и поддержки системы отопления. При достижении в верхней части бака-аккумулятора S3 температуры больше чем в обратном трубопроводе системы отопления S4 происходит переключение трехходового клапана таким образом что во входной патрубок котла поступает вода нагретая в баке аккумуляторе. При использовании данной схемы нужно исключить смешение воды идущей на нужды ГВС и воды используемой в системе отопления.

 

 

Схема для нагрева горячей воды и поддержки системы отопления. Отличие данной схемы от предыдущей в том, что теплоносителем для системы отопления является теплоноситель солнечной водонагревательной установки. В отличии от предыдущей схемы используются отдельные отопительные приборы не входящие в состав системы отопления здания, оптимально  подходят для этих целей стеновые отопительные панели . Появляется возможность использовать баки-аккумуляторы меньшего размера.

© Касаткин И.Г. 2011

Системы солнечного горячего водоснабжения с активной циркуляцией теплоносителя

Система солнечного ГВС (активная)

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 10 марта, 2019

Опубликовано

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.