Тепловой солнечный коллектор: Солнечный коллектор для отопления дома: плюсы и минусы

Содержание

Солнечные коллекторы для отопления дома: плоский, трубчатый, вакуумный, воздушный

Солнечные коллекторы — системы сбора тепла, поступающего от солнца. Именно эти устройства удобнее использовать для водяного отопления:  в них нагревается теплоноситель. Затем он может подаваться в систему отопления (лучше — в теплый пол)  или горячего водоснабжения.  

Конструктивно любая установка состоит из самой солнечной панели и резервуара для нагретой воды (баки бывают с теплообменником при использовании в качестве теплоносителя антифриза). В местностях с небольшим количеством солнечных дней в бак для воды может быть установлен резервный нагреватель. Чаще всего это ТЭН. Но нужно помнить, что подключать второй источник нужно не параллельно, а последовательно. Только тогда он будет работать лишь в том случае, если солнечной энергии для нагрева до заданных температур не хватает.  В этом случае система будет экономно расходовать платные источники энергии.

Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами

По строению солнечные коллекторы для отопления бывают:

  • плоские;
  • трубчатые;
  • воздушные.

Есть еще коллекторы концентраторы, но это уже системы промышленного типа, состоящие из множества параболических зеркал, установленных на подвижных опорах. Положение зеркал регулируется системой слежения, которая дает команды сервомоторам, изменяющим положение зеркал вслед за движением солнца. Такие системы способны нагревать теплоноситель до 120-250oC, но крайне сложны и дороги. Для бытового отопления подходят мало.

Плоские коллекторы

Плоские гелиоколлекторы — это металлическая рама, на которой, если смотреть снизу-вверх, закреплены:

Схема плоского коллектора
  • пластина корпуса;
  • слой термоизоляции;
  • светоотражающий слой (присутствует не во всех моделях) ;
  • пластина теплосборника (теплопоглотителя или еще называют адсорбирующая пластина), к которой припаяны теплообменные трубки;
  • прозрачная светопропускающая крышка (закаленное стекло с 95% коэффициентом пропускания света или не менее прозрачный поликарбонат).

Также на корпусе имеется выпускной и впускной патрубок — через них циркулирует теплоноситель.

Есть модели открытые — без крышки. Единственное их достоинство — низкая цена, но они очень неэффективны и совершенно неработоспособны при отрицательных температурах. Из-за того, что крышки нет, абсорбционное покрытие быстро разрушается, так что служат открытые коллекторы несколько сезонов, а из-за своих особенностей могут использоваться для подогрева воды в бассейне или в душе. Для отопления они бесполезны.

Внешний вид плоского коллектора

Принцип работы плоского солнечного коллектора следующий: солнечные лучи почти полностью проходят через верхнее защитное стекло. От этих лучей нагревается теплопоглотитель. Тепло, понятное дело излучается, но наружу почти не выходит: прозрачное для солнечных лучей стекло, тепло не пропускает (позиция «в» на диаграммах). Получается, что тепловая энергия не рассеивается, а сохраняется внутри панели. От этого тепла нагреваются теплообменные трубки, а от них тепло передается циркулирующему по ним теплоносителю.

Правила расположения плоских коллекторов

Коллекторы этого типа должны располагаться под углом 90o по отношению к падающим лучам света. Чем точнее выставлен этот угол, тем больше тепла собирает система. Понятно, что на неподвижной крыше постоянно выдерживать этот угол нереально, но расположить панель нужно так, чтобы на нее как можно больше времени падал свет. Есть довольно дорогие устройства, которые изменяют положение панели по отношению к солнцу, поддерживая оптимальный угол падения солнечных лучей. Они называются системами слежения.

Гелиоустановки показывают большую эффективность, если лучи солнца падают под прямым углом

От чего зависит цена

Цена плоского коллектора во многом зависит от использованных материалов. Так корпус может быть алюминиевый или из оцинкованной стали. Корпус из алюминия предпочтительнее, но стоит дороже. Бывают еще корпуса из полимера. Они характеризуются высокой прочностью и надежностью.

Большое влияние на эффективность оказывают  теплообменные трубки и материал пластины-теплосборника. Они бывают алюминиевыми (такие панели стоят дешевле) и медными. Медные более дорогие, но и более долговечные, также они имеют более высокий КПД. Для России, даже для южных ее регионов,  использовать желательно именно их. Так как инсоляция даже на юге редко бывает чрезмерной, скорее ее не всегда хватает для отопления.

Цена на плоский коллектор зависит от материалов, из которых он сделан

Важно также покрытие пластины теплосборника: чем ближе к абсолютному черному цвету оно будет, тем меньше отразится лучей и больше получится в результате тепла. Потому технологи постоянно работают над усовершенствованием этого покрытия. В первых моделях это была обычная черная краска, сегодня же  — напыление черного никеля.

Пластиковые коллекторы

В отдельный вид можно выделить пластиковые солнечные коллекторы. В простейшем варианте это две панели из поликарбоната, которые закреплены на раме из алюминия. Между ними наварены или наплавлены ребра, создающие в панели лабиринт для тока воды. В верхней части панели расположено впускное отверстие, в нижней — выпускное. В верхнее заливается холодная вода, которая, проходя по лабиринту, нагревается и выходит с более высокой температурой через нижнее. Система применяется для нагрева воды в летний период. Из-за малого гидравлического сопротивления очень хорошо функционирует в самотечной системе. Такой вид солнечного водонагревателя — идеальный вариант снабжения горячей водой дачи в огородный сезон.

Пластиковые коллекторы служат для нагрева воды. Отличный вариант для летнего домика или дачи

Но иногда пластиковыми солнечными коллекторами называют полноценные коллекторы для отопления. Просто в них верхняя крышка выполнена не из стекла, а из того же поликарбоната или другого пластика, хорошо пропускающего солнечные лучи. Такие модели меньше подвержены риску: пластики более прочные, чем стекло (даже закаленное).

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.

Теплоноситель в коллекторах

По внутренним теплообменным трубкам может циркулировать как вода, так и антифриз. Использовать воду можно в регионах, в которых минусовых температур не бывает или предполагается эксплуатация системы исключительно в теплое время года (на дачах, например). Но при сезонном использовании перед консервацией на зиму с панелей необходимо слить всю воду. Во всех остальных случаях и регионах требуется заливка антифриза или его водного раствора (зависит от минимальных температур в регионе).

Нужно помнить, что при использовании антифриза в баке-аккумуляторе будет находиться змеевик, а циркуляция теплоносителя будет обеспечиваться насосом. Такая система называется «замкнутой»: по гелиосистеме движется теплоноситель по замкнутому контуру.

Если через коллектор протекает антифриз, в баке стоит теплообменник

Многих пугает зависимость от наличия электричества. Стоит сказать, что есть модели плоских солнечных коллекторов с естественной циркуляцией. Их КПД ниже из-за меньшей скорости продвижения теплоносителя, но они вполне работоспособны. Правда, для организации полноценного отопления потребуются значительные площади.

Для тех, кого не устраивает снижение эффективности, есть другой выход: обеспечение резервного питания. В самом простом варианте это источник бесперебойного питания с несколькими автомобильными аккумуляторами. Это даст несколько часов работы без электричества в сети. Для  более продолжительной работы потребуется  уже генератор. Есть и третий вариант: насосы, работающие от солнечной энергии. Но они пока редкость. И четвертый способ: поставить солнечную батарею и аккумуляторы, которые и будут резервным источником питания.

При использовании воды в качестве теплоносителя, она из накопительного бака поступает на гелиоколлектор, где нагревается. Нагретая возвращается в резервуар, и затем напрямую идет в систему отопления и горячего водоснабжения. Так как из системы вода расходуется, то она называется «открытой». Вода при такой системе безопасна в бактериальном и биологическом плане: в теплообменных трубках она нагревается до высоких температур, так что погибают все микробы.

Воздушные коллекторы

Не всегда есть возможность или желание устраивать полноценную систему отопления, частью которой являются все гелиосистемы, о которых речь шла выше. Но сэкономить на отоплении помещения можно без устройства системы. И помогут в этом воздушные коллекторы. Полностью заменить традиционное отопление они не в состоянии, но снизить расходы могут.

Принцип отопления воздушными конвекторами

В самом простом случае воздушный солнечный коллектор — это две пластины, между которыми устроен лабиринт, по которому проходит воздух. Наружная пластина имеет отверстия (перфорацию) в которые проходит холодный воздух. Проходя по лабиринту, он нагревается и затем через отверстие в стене дома попадает внутрь. Работать система может с использованием вентилятора (принудительная циркуляция) или без него. Все зависит от конфигурации.

Устанавливается такой солнечный нагреватель воздуха чаще на южной стене (возможна естественная циркуляция за счет восходящих потоков теплого воздуха), но можно сделать и на крыше (с вентилятором).

Еще один вариант отопления с использованием воздушного гелиоколлектора

Сильного нагрева вы в таких устройствах не получите: КПД у них совсем небольшой, но до 30-45oCв прохладные дни или до 50oC в жаркие дни воздух нагреть можно. Только для получения хорошего эффекта воздушные коллекторы должны иметь более чем приличные размеры. Для увеличения КПД вторую стенку делают из теплопоглощающего материала, который используется в плоских коллекторах. Также заднюю стенку утепляют, предупреждая рассеивание тепла. Но эффективность все равно остается низкой: воздух в 4000 раз менее теплоемкий по сравнению с водой.

Какой лучше

Плоские коллекторы применимы в областях с большим количеством солнечных дней и небольшими перепадами ночных температур. Они малоэффективны в облачную или ветреную погоду: велики потери тепла с большой поверхности. Хоть современные плоские гелиоколлекторы и стараются делать герметичными, а некоторые даже вакуумируют, но при отрицательных температурах все равно более эффективными остаются трубчатые солнечные нагреватели.

Самые популярные трубки в разрезе выглядят так

Трубчатые установки имеют более низкую производительность. Но потери тепла при этом небольшие. Плюсом является также их способности улавливать рассеянный солнечный свет, а даже некоторые другие части спектра солнечного света: они немного греются даже ночью. В результате для северных регионов они оказываются более эффективными. Ведь греют даже ночью, не говоря уже о пасмурном дне. Потому однозначно: для центральных, и, тем более, северных регионов, солнечные коллекторы для отопления дома выбирайте только трубчатые. А вот которые — это решайте сами.

Самые эффективные солнечные коллекторы для отопления дома — с перьевой трубкой и U-образным тепловым каналом. Но они — самые дорогие, и ремонту не подлежат. Меняется только вся панель целиком.

Эта трубка более эффективна, но если хоть одна в панели повреждена, приходится менять всю панель

Чуть хуже по эффективности те же перьевые трубки, но  с системой Heat-pipe. Но они все еще дороги, и при выходе из строя нагревателя придется менять трубку целиком, а это недешево.

Итоги

Самые популярные коаксиальные трубки теплообменником Heat-pipe: они стоят меньше, просто меняются, да еще и могут быть отремонтированы. Если повредился теплообменник, его просто достают, устанавливают новый, и трубка после сборки (пара движение) снова готова к работе. Аналогично поступают при повреждении колбы: меняют только ее. В общем, хоть и не самая производительная система (все другие типы имеют большие КПД), но самая ремонтопригодная.

Виды, устройство и назначение солнечных коллекторов

Энергия для тепловых насосов поступает из грунта, воды или воздуха, которые согревает солнцем. Тепло для котлов образуется вследствие сгорания, которое также представляет собой продукт преобразования солнечной энергии в ходе длительной эволюции Земли. А вот гелиоколлекторы можно назвать уникальными: они получают энергию прямо от солнца.
Чтобы получить возможность полностью бесплатно греть воду для ГВС или получать тепло для отапливания дома, можно приобрести солнечный коллектор. Учитывая немалую стоимость такого оборудования, очень важно правильно выбрать это устройство.

Особенности солнечных коллекторов

Основная особенность таких коллекторов, которая отличает их от теплогенераторов других видов, заключается в цикличности их работы. Отсутствует солнце – отсутствует и тепловая энергия. Следовательно, ночью подобные установки не активны.
Среднесуточное количество тепла непосредственно зависит от длительности светового дня, которая зависит от географической широты местности, а также от времени года. К примеру, летом на территории северного полушария приходится пик инсоляции, и коллектор будет работать с максимальной отдачей. Тогда как зимой уровень его продуктивности снижается. А самый минимум наблюдается в декабре-январе.
Стоит отметить, что зимой эффективность гелиоколлекторов падает еще и вследствие изменения угла падения солнечных лучей. Изменения производительности солнечного коллектора на протяжении года необходимо принимать во внимание в процессе расчетов его вклада в систему теплоснабжения.

Работа солнечных коллекторов

Главный элемент такого устройства - адсорбер, который представляет собой пластину из меди, с приваренной к ней трубой. Во время поглощения тепла попадающих на нее солнечных лучей, пластина вместе трубой быстро нагреваются. Далее тепло поступает в циркулирующий по трубе жидкий теплоноситель, который передает тепло далее по системе.
То, насколько сильно физическое тело может поглощать или отражать солнечные лучи зависит, главным образом, от структуры его поверхности. К примеру, зеркальная поверхность прекрасно отражает свет и тепло, тогда как черная, наоборот, поглощает. По этой причине медная пластина адсорбера должна быть покрыта черной краской.
Принцип работы:

  1. солнечный коллектор
  2. буферный бак
  3. горячая вода
  4. холодная вода
  5. котроллер
  6. теплообменник
  7. помпа
  8. горячий поток
  9. холодный поток.

Повысить объем получаемого солнечного тепла можно при помощи грамотного выбора стекла, которое будет прикрывать адсорбер. Простое стекло не имеет нужного уровня прозрачности. Помимо того, ему свойственно отражать определенную часть попадающего на него солнечного света. При создании гелиоколлекторов, чаще всего, применяется особый вид стекла, имеющий низкое процентное количество железа, вследствие чего увеличивается уровень его прозрачности. Чтобы снизить количество отраженного поверхностью света стекло покрывают антибликовым покрытием. А для предотвращения попадания внутрь коллектора пыли и влаги, снижающих пропускную возможность стекла, корпус должен быть полностью герметичным. В некоторых видах коллекторов корпус заполнен инертным газом.
Несмотря на все вышеперечисленное, солнечные тепловые коллекторы, все же не могут похвастаться КПД на уровне 100%. Некоторую часть полученного тепла нагретая пластина адсорбера отдает окружающей среде, вследствие чего нагревается воздух. Для минимизирования уровня теплопотерь, адсорбер должен быть изолирован. В поиске наиболее эффективного метода теплоизоляции адсорбера инженеры разработали несколько разных видов солнечных коллекторов.

Плоские солнечные коллекторы

Плоский коллектор солнечной энергии имеет довольно простую конструкцию. Он состоит из металлического короба, покрытого сверху стеклом. В роли теплоизолирующего материала для дна и стенок корпуса, применяют минеральную вату. Этот вариант далек от идеального, потому что тепло переносится от адсорбера к стеклу через воздух, находящийся внутри короба. Если температура внутри коллектора и снаружи сильно отличаются, то наблюдаются серьезные потери тепла. Таким образом, плоский гелиоколлектор лучше использовать в летнее время. Плоский коллектор состоит из следующих компонентов:

  1. впускной патрубок
  2. защитное стекло
  3. абсорбционный слой
  4. алюминиевая рама
  5. медные трубки
  6. теплоизолятор
  7. выпускной патрубок. 

Вакуумный солнечный коллектор

Устройство солнечного коллектора такого типа представлено панелью, которая состоит из большого количества довольно тонких трубок из стекла. Каждая трубка заполнена адсорбером. Для предотвращения переноса тепла газом (воздухом), трубки вакуумируют. Таким образом, вследствие отсутствия газа около адсорберов, вакуумные коллекторы характеризуются незначительными теплопотерями даже при условии морозной погоды. Такая система солнечных коллекторов состоит из:

  1. теплоизоляции
  2. корпуса теплообменника
  3. теплообменника (коллектора)
  4. герметичной пробки
  5. вакуумной трубки
  6. конденсатора
  7. поглощающей пластины
  8. тепловой трубки с рабочей жидкостью. 

Использование солнечных коллекторов

Основным назначением солнечных коллекторов, как и любых других теплогенераторов, является отопление домой и подготовка воды для системы горячего водоснабжения. Нужно сделать правильный расчет солнечного коллектора.
Плоские модели демонстрируют высокую производительность только в весенне-летний период. Следовательно, подключение солнечных коллектором такого типа для отопления дома зимой, попросту нецелесообразно. Но, и ему найдется применение. Главное их достоинство – это доступная стоимость, ведь они намного дешевле вакуумных моделей. Таким образом, если вы планируете использовать солнечную энергию только летом, то стоит купить именно плоский коллектор. Они прекрасно подходят для подогрева до комфортной температуры воды в открытом бассейне.
Трубчатые вакуумные коллекторы можно назвать более универсальными. Их можно активно использовать круглый год. Поэтому они подходят как для горячего водоснабжения, так и для системы отопления.
Стоит отметить, что коллектор необходимо располагать на открытом пространстве, куда не падает тень от соседних построек, деревьев, и прочих объектов. Наиболее солнечной стороной в нашем северном полушарии является южная, следовательно, «зеркала» коллектора нужно размещать строго на юг. Если же по техническим причинам это невозможно, нужно выбрать направление, которое максимально приближено к южному, – юго-западное или юго-восточное.
Также не забывайте про угол наклона гелиоколлектора. Величина угла находится в зависимости от отклонения положения Солнца от зенита, определяемого географической широтой той местности, где будет установлено оборудование. При неправильном выборе угла наклона, значительно возрастают оптические потери энергии, потому что большая часть солнечных лучей будет отражаться от стекла коллектора и, не попадет на абсорбер.

Как выбрать солнечный коллектор?

Чего мы ждем от солнечного коллектора? Чтобы отопительная система коттеджа справлялась с задачей поддержания в комнатах комфортной температуры, а из кранов текла горячая, а не чуть теплая вода. Для полноценного использования солнечного коллектора, необходимо до покупки рассчитать требуемую мощность оборудования. Стоит обязательно принять во внимание:

  • назначение коллектора (ГВС, отопление или их комбинация)
  • потребность здания в тепле (общий размер обогреваемых помещений или среднесуточные затраты горячей воды)
  • климатические особенности региона
  • особенности монтажа коллектора.

Производство солнечных коллекторов не обходится без маркировки на них конкретного уровня производительности. Компании, которые занимаются изготовлением солнечных коллекторов, предоставят вам более полную информацию об изменении мощности оборудования в зависимости от географической широты населенного пункта, угла наклона «зеркал», отклонения их ориентации от южного направления и другие.
В процессе выбора уровня мощности коллектора очень важно достичь баланса между недостатком и избытком накапливаемого тепла. Эксперты советуют отталкиваться от максимально возможной мощности коллектора, т. е. пользоваться во время расчетов самым продуктивным летним сезоном. Однако, этот вариант противоположен мнению среднестатистического пользователя о том, что нужно покупать оборудование с запасом (т. е. вести расчеты по мощности самого холодного месяца), чтобы тепла от коллектора хватило и в менее солнечные осенние и зимние дни.
Но, если идти таким путем, то на пике его производительности, т. е. в летом, у вас возникнет серьезная проблема: тепла будет генерироваться больше, чем использоваться. Все это может стать причиной перегрева контура и других неприятностей. Есть два варианта решения этакой проблемы:

  • установка маломощного солнечного коллектора с подключением в зимние месяцы резервных источников тепла
  • покупка модели с большим запасом по мощности и предусмотрением варианта сброса избыточного тепла в теплое время года.

Другие компоненты системы

Мало просто собрать отдаваемое солнцем тепло. Необходимо его передать, накопить, доставить потребителям, необходим контроль за всеми этими процессами. Следовательно, кроме находящихся на крыше коллекторов в системе присутствует большое количество других компонентов, которые менее заметны, но не менее важны. Рассмотрим наиболее значимые из них: 

  • теплоноситель. Роль теплоносителя в контуре коллектора выполняет или вода, или незамерзающая жидкость. При этом, предпочтительнее покупать модели именно с незамерзающей жидкостью. При отрицательных температурах она не застывает. Тогда как вода, застывшая в трубах, приведет к разрыву контура. Кроме этого, недостаточно высокая температура кипения воды поводом частых стагнаций в летнее время. «Незамерзайку» нужно только предохранять от чрезмерного перегрева
  • насос, адаптированный для гелиосистем. Чтобы гарантировать принудительную циркуляцию теплоносителя по контуру коллектора понадобится насос, адаптированный для гелиосистем
  • теплообменник для ГВС. Передача тепла от контура гелиоколлектора к воде, находящейся в ГВС, или к теплоносителю системы отопления происходит при помощи теплообменника. Чаще всего, чтобы накопить горячую воду устанавливают резервуар большого объема, в комплекте с которым идет теплообменник. Более рациональным является использование баков с двумя и более теплообменниками. Таким образом, вы сможете забирать тепло не только у солнечного коллектора, но и у других источников, к примеру, у газового или электрического котла, теплового насоса
  • автоматика. Такая сложная система не может существовать без автоматики, которая контролирует все стадии процесса. Контроллер дает возможность автоматически осуществлять анализ температуры в контуре и накопительном резервуаре, управлять насосом и клапанами, которые отвечают за движение теплоносителя по контуру. В случае перегрева теплоносителя в контуре и воды в баке контроллер подаст сигнал к сбросу тепла в дополнительный теплоприемник – еще один бак с водой или уличный воздушный теплообменник. Когда вечером температура воды в накопительной емкости превышает температуру теплоносителя в контуре коллектора, то автоматика останавливает циркуляцию теплоносителя по контуру, чтобы предотвратить выброс накопленного тепла в атмосферу через сам коллектор. Новейшие технологии позволяют удаленно контролировать работу системы и при необходимости вносить корректировки.

Конечно, можно самостоятельно подобрать все компоненты системы. Вполне реально создать полноценную систему из купленных по отдельности элементов. Но, существуют и готовые решения - комплекты, в составе которых есть коллектор, насосы, накопительные резервуары, управляющая автоматика и т. д. Покупка готового комплекта – это не только экономия вашего времени, но и гарантия правильной работы системы.

Солнечный коллектор своими руками - на 100% проверенный способ изготовления

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Постоянное совершенствование гелиосистем, существенное падение цен на них привило к еще большему появлению их в обыденной жизни. Стоимость заводских моделей сегодня соизмерима с затратами, необходимыми на обустройство классической системы отопления. Однако такую технологию может сделать каждый самостоятельно.

Содержание статьи:

Принцип работы солнечного коллектора

Если кратко описать принцип работы коллектора – он необходим для захвата солнечной тепловой энергии. В дальнейшем она концентрируется и используется человеком.

Коллекторная система состоит из следующих составляющих:

  • Тепловой аккумулятор (обычная емкость под жидкость)
  • Теплообменный контур
  • Непосредственно коллектор

Жидкий или газообразный теплоноситель циркулирует по коллектору. Полученная энергия нагревает его и, посредством смонтированного бака-аккумулятора, передает тепло воде.

Нагретая жидкость хранится в баке до того, покуда она не будет использована. Сфера ее применения очень широка – от обычных хозяйственных нужд до отопления дома. Чтобы вода быстро не остывала, необходимо качественно тепло изолировать емкость.

Циркуляцию воды в коллекторе делают одним из двух способов: естественным или принудительным способом. В баке-аккумуляторе может монтироваться дополнительный элемент, нагревающий жидкость, который будет включаться при достижении низких температур окружающей среды и поддерживать температуру воды, например, зимой, когда солнцестояние непродолжительное.

Вводное видео об устройстве водонагревателя

Виды солнечных коллекторов

Планируя солнечный коллектор своими руками и установить в доме, необходимо определиться с типом конструкции:

Модели, у которых теплоносителем является воздух, используются крайне редко. Это связано со свойствами жидкости — тепло она проводит значительно лучше, чем газ. Воздушные коллекторы чаще делают плоской формы, чтобы воздух, контактируя с поглощающим устройством, естественным образом нагревался.

схема воздушного солнечного коллектора

Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные модели самые сложные. Вместо коробки, которая покрывается стеклом, у него используются большие по габаритам трубки из стекла. Внутри них имеются трубочки с меньшим диаметром, в которых находится абсорбер, собирающий тепловую энергию. Между трубками – вакуум, он выполняет роль теплоизолятора.

схема вакумного солнечного коллектора

Плоские солнечные коллекторы

Самым распространенным является плоский солнечный коллектор, внутри которого располагается специальный абсорбирующий слой, помещенный в стеклянную коробку. Он соединяется с трубками, по которым перемещается жидкий теплоноситель (чаще пропилен-гликоль).

схема плоского солнечного коллектора

Но решаясь смастерить солнечный коллектор своими руками, необходимо понимать, что сделать столь сложные устройства невозможно, аналогичные промышленным. К тому же, их КПД будет значительно ниже, меньше эксплуатационный срок, но и материальные вложения тоже.

Хотите узнать больше про альтернативное отопление дома ?

Читайте так же, о том как сделать отопление дома на солнечных батареях

Чертежи конструкций

Приступаем к работе

Прежде чем сооружать солнечный коллектор, необходимо произвести соответствующие расчеты и определить, как много энергии он должен производить. Но от самодельной установки ждать высокого КПД не стоит. Сориентировавшись, что его будет достаточно – можно приступать.

Работу можно поделить на несколько основных этапов:

  1. Изготовить короб
  2. Изготовить радиатор или теплообменник
  3. Изготовить аванкамеру и накопитель
  4. Собрать коллектор

Чтобы изготовить коробку под солнечный коллектор своими руками, следует заготовить обрезную доску толщиной 25-35 мм и в ширину 100-130 мм. Дно ее следует сделать текстолитовым, оснастив его ребрами. Оно также должно быть хорошо теплоизолированное при помощи пенопласта (но предпочтение отдают минеральной вате), накрытого оцинкованным листом.

Еще 4 эффективных способа альтернативного отопления дома

О которых вы можете узнать в нашей следующей статье

Подготовив короб, настает пора мастерить теплообменник. Следует придерживаться инструкции:

  1. Необходимо подготовить 15 тонкостенных металлических трубок длиной 160 см и две дюймовые трубы длиной 70 см
  2. В обоих утолщенных трубках сверлятся отверстия диаметра меньших трубок, в которые они будут устанавливаться. При этом нужно следить за тем, чтоб они были по одной стороне соосны, максимальный шаг между ними 4.5 см
  3. Следующий этап – все трубки нужно собрать в единую конструкцию и надежно сварить
  4. Теплообменник монтируется на лист оцинковки (ранее прикрепленный к коробу) и фиксируется при помощи стальных хомутов (можно сделать металлические зажимы)
  5. Днище короба рекомендуют покрасить в темный цвет (например, черный) – он будет лучше поглощать солнечное тепло, но чтобы снизить тепловые потери, внешние элементы красятся белым
  6. Завершить монтаж коллектора необходимо установкой покровного стекла около стенок, при этом не забыв о надежной герметизации стыков
  7. Между трубками и стеклом оставляется расстояние, равное 10-12 мм

Остается соорудить накопитель под солнечный коллектор. Его роль может исполнять герметичная емкость, объем которой варьируется около 150-400 л. Если найти одну такую бочку не удается, можно сварить между собой несколько небольших.

Как и коллектор, накопительный бак основательно изолируют от потерь тепла. Остается изготовить аванкамеру – небольшой сосуд объемом 35-40 л. Он должен оснащаться падающим воду устройством (шарнирным краном).

Остается самый ответственный и важный этап – собрать коллектор воедино. Сделать это можно таким образом:

  1. Вначале необходимо установить аванкамеру и накопитель. Необходимо следить, чтоб уровень жидкости в последнем был на 0.8 м ниже, чем в аванкамере. Так как воды в таких устройствах может собираться немало, необходимо продумать, каким образом они будут надежно перекрываться
  2. Коллектор размещается на крыше дома. Исходя из практики, рекомендуется делать это на южной стороне, наклонив установку под углом 35-40 градусов к горизонту
  3. Но нужно учитывать, что между накопителем и теплообменником расстояние не должно превышать 0. 5-0.7 м, иначе потери будут слишком существенны
  4. В конце должна получиться следующая последовательность: аванкамера обязана располагаться выше накопителя, последний – выше коллектора

Наступает самый ответственный этап – необходимо соединить все составляющие воедино и подключить к готовой системе водопроводную сеть. Для этого потребуется посетить магазин сантехники и приобрести необходимые фитинги, переходники, сгоны и прочую запорную арматуру. Высоконапорные участки рекомендуют соединять трубой диаметром 0.5 дюйма, низконапорные – 1 дюйм.

Введение в эксплуатацию выполняется следующим образом:

  1. Установка заполняется водой посредством нижнего дренажного отверстия
  2. Подсоединяется аванкамера и регулируются уровни жидкости
  3. Необходимо пройтись вдоль системы и проверить, чтобы не было утечек
  4. Все готово к повседневной эксплуатации

Солнечный коллектор из змеевика холодильника

Солнечный коллектор своими руками можно смастерить из обычного змеевика, снятого со старого холодильника. Для работы потребуется подготовить:

  1. Непосредственно змеевик
  2. Рейки и фольга для каркаса
  3. Бочка или бак для воды
  4. Резиновый коврик
  5. Запорная арматура (вентили, труб и т. д.)
  6. Стекло

Промыв змеевик от фреона, необходимо сбить вокруг реечный каркас. Его точные размеры будут зависеть от размера рабочего узла, который был демонтирован с холодильника. Коврик необходимо подогнать под рейки, среди которых змеевик должен свободно располагаться.

На резиновый коврик (дно каркаса) укладывается фольгирующий слой. Затем змеевик фиксируют при помощи винтовых хомутов. В стенках проделываются отверстия, через которые будут проходить трубы. Повысить продуктивность можно за счет герметизации стыков герметикам.

Дно также укрепляется рейками. Сверху монтируется стекло и фиксируют при помощи скотча. Чтобы не волноваться, можно вырезать несколько алюминиевых пластинок и сделать из них прижимы.

Видео о техническом устройстве и испытании солнечного коллектора:

В заключении

Такое сооружение, как солнечный коллектор своими руками, может существенно повысить уровень комфорта в загородном доме или на даче. Пусть незначительно, но оно снижает траты на потребляемую энергию, вырабатываемую классическими источниками энергии.

Часто задаваемые вопросы - солнечные коллекторы. Видео солнечные коллекторы. Статьи про солнечные коллекторы

Выступали в рамках секции по ВИЭ Зелёная энергетика для бытового потребителя.

Подробнее

Получилась интересная и содержательная дискуссия.

Подробнее

К нашей продукции был проявлен повышенный интерес, ведь наше оборудование решает задачи отопления, вентиляции без электричества.

Подробнее

Компания Solar B Energy занимается производством и реализацией солнечных и воздушных коллекторов. Благодаря установке данного оборудования можно решить проблему по отоплению домов при отсутствии газовой магистрали и фактической возможности в проведении газа и газового отопления, обусловленной экономическими, географическими и фактическими причинами.

Подробнее

Компания Solar-B Energy специализируется на производстве и реализации тепловоздушных солнечных коллекторов в России. С помощью этого оборудования вы можете эффективно избавиться от скапливающихся в жилых или подсобных помещениях затхлости и грибка, не свежего воздуха и сырости, которые приводят к ухудшению здоровья и самочувствия людей.

Подробнее

Компания Solar B Energy специализируется на производстве и реализации большого ассортимента солнечных и воздушных коллекторов. В связи с дорожающими источниками энергии (газом, углем, электричеством) многие домовладельцы задумываются о том, чтобы применять солнечный коллектор зимой, а также в течение всего года.

Подробнее

Крым - это регион, где солнечная активность очень высокая. Здесь есть все условия для того, чтобы с пользой использовать ресурс солнечной энергии. Некоторые люди начали использовать это для того, чтобы обустроить отопление в квартире.

Подробнее

Постоянно возрастающая конкуренция на рынке гостиничных услуг в Крыму требует оптимизации расходов на отопление и вентиляцию. Насущную потребность экономии вызывают и цены на энергию, что особенно ощутимо для небольших отелей, для которых такая проблема становится вопросом выживания.

Подробнее Видео

Вопрос-ответ

Как подобрать воздушный коллектор?

Заполнить опросный лист

Сколько нужно тепловоздушных солнечных коллекторов для улучшения микроклимата в доме?

Зависит от объема воздуха в помещении. Считается площадь помещения м2* на высоту потолков м=объем м3. По СНиП обмен воздуха минимум должен быть 1 раз за 2 часа. Желательно чаще. Пример: дом 100 м2, высота потолков 2,7 м. Объем воздуха 270 м3. Минимально необходимый приток воздуха 270/2=135 м3/ч. Этому параметру соответствует модель SB-5. Использование в режиме улицы помещения. При сильной герметичности дома может понадобиться вытяжной блок.

Cколько нужно коллекторов для обогрева дома?

Зависит от площади дома, утеплении ограждающих конструкций и расположения комнат, количество солнечного сияния и расположения коллектора. В описании коллектора приведены мощность и средняя площадь.

Можно ли сделать отопление от солнца ?

Для 100% отопления от солнца необходимо использовать тепловой аккумулятор, который будет обогревать во время отсутствия солнца. Экономически целесообразно комбинировать солнечную энергию и традиционную. Это позволяет снизить капиталовложения изначально и существенно экономить на отоплении.

Работают ли воздушные солнечные коллекторы зимой?

Работают в солнечную погоду в любое время года. Тестирование в мороз показали высокую эффективность работы воздушных солнечных коллекторов зимой. В сильный мороз рекомендуем использовать в режиме помещение/помещение.

Какие бывают воздушные солнечные коллекторы?

Вентиляционные (улица/помещение), когда забор воздуха для нагрева осуществляется с улицы, обновляет воздух, снижает влажность, препятствует образованию сырости и плесени. Циркуляционные (помещение/помещение), когда забор воздуха для нагрева осуществляется из помещения, фильтрует воздух в помещении, хорошо использовать в сильный мороз. Универсальные (улица/ помещение или помещение/помещение), можно изменять забор воздуха тогда, когда это нужно. Компания Solar-B Energy единственная в мире производит универсальные тепловоздушные солнечные коллекторы.

Можно ли отключить теплооздушный солнечный коллектор когда его работа не тредуется?

Можно. В комплекте предусмотрен выключатель, которым можно отключить тепловоздушный солнечный коллектор Solar-B Energy, когда его работа не требуется.

Если отключить тепловоздушный солнечный коллектор летом, не выйдет ли он из строя?

Тепловоздушный солнечный коллектор Solar-B Energy расчитан на отключение. При этом он останется в работоспособном состоянии.

При отключении летом не произойдет ли пожара от перегрева воздушного солнечного коллектора?

Тепловоздушные солнечные коллеткры Solar-B Energy пожаро и электро безопасны. При их отключении под прямыми лучами солнца, абсорбер внутри нагревается не выше 98 градусов С. Поверхность коллектора до 70 градусов С.

Какую жидкость заливают в солнечные коллектора?

В тепловоздушный солнечный коллектор запрежается заливать жидкость. Теплоносителем является воздух, который не закипает, не протекает и не замерзает.

Можно ли интегрировать воздушный солнечный коллектор в действующую систему вентиляции?

Да. Тепловоздушные солнечные коллекторы Solar-B Energy имеют распространенный размер воздузоводов 125 мм. При подключении в действующей системе вентиляции и воздушного отопления, ТВ СК будут фильтровать и нагревать воздух, что существенно снизить эксплуатационные затраты на отопление помещений.

Каков срок службы солнечных коллекторов?

Срок службы воздушных солнечных коллекторов Solar-B Energy до 25 лет. Гарантия 5 лет.

Работает ли воздушный солнечный коллектор после пападания снега на поверхность?

Тепловоздушные солнечные коллекторы Solar-B Energy являются самоотчищающимися. При появлении солнца, снег тает.

Какова деградация солнечных коллекторов?

Зависит от внешних факторов (песчанные бури и сильный град могут снизить срок службы и эффективность воздушных солнечных коллекторов). Среднее 10% за 10 лет.

Боятся ли воздушные солнечные коллеткоры града?

Зависит от велечины града и расположения тепловоздушного солнечного коллектора. Не большой град не страшен. При испытании ТВСК Solar-B Energy легко выдержал прямое падения булыжника весом 350 гр с высоты 2 м. Крупный град может навредить тепловоздушному солнечному коллеткору. В такой ситуации обратитесь в сервисный центр для востановлния работоспособности тепловоздушного ослнечного коллектора.

Сервисный центр?

Контакты сервисного центра в гарантийном талоне.

Где можно купить?

У регионального дилера Solar-B Energy. В случае отсутствия в вашем регионе дилера, можете заказть на официальном сайте.

Как подобрать солнечный водонагреватель?

Заполнить опросный лист 2,3,4 в списке.

Cколько нужно коллекторов для нагрева воды?

Очень приблизительный расчет - это 100л нагреет в идеальных условиях до 50*С с 10*С - 2,5 кв.м. плоского коллектора или 10-12 вакуумных трубок. Все зависит от способа, места установки и производителя коллекторов.

Можно ли сделать отопление от солнца?

Можно, только низкотемпературное (теплый пол или фэн-койл), но 100% отопление от солнца делать не нужно.

Принцип работы круглогодичного солнечного водонагревателя?

Теплоноситель нагревается от солнца в солнечном коллекторе, при достижении температуры по заданной дельте, включается насос и сбрасывает тепло в бак с водой, отключается по другой заданной дельте. Процесс повторяется.

Какие бывают солнечные коллекторы?

Плоские, вакуумные и воздушные.

Какие бывают вакуумные солнечные коллекторы?

Бывают с тепловой трубкой, U - образные и коаксиальные.

Бывают незакипающие солнечные коллекторы?

Да, компания Viessmann.

Как избежать закипания солнечного водонагревателя?

1. сделать правильный расчет, 2. поставить хорошую автоматику, умеющую руководить процесом нагрева и сброса излишков тепла, 3. использовать самосливную систему теплоносителя 4. залить соответствующий теплоноситель и поддерживать высокое давление в системе.

Какую жидкость заливают в солнечные коллектора?

Специальный теплоноситель, имеющий не только способность не замерзать при низких температурах, но и не кипеть при высоких.

Каков срок службы солнечных коллекторов.

От 10 до 20 лет, в зависимости от производителя.

Какова деградация солнечных коллекторов?

10-20% за весь жизненный цикл, все зависит от среды и места установки СК.

Какие насосные группы нужно использовать в солнечных водонагревателях?

Специальные группы, с насосом и запорно предохранительной арматурой, который выдерживает высокие температуры, имеют расходомер, систему подкачки и слива теплоносителя.

Какой контроллер управления нужно для солнечного водонагревателя?

Надежный, функцианальный, интуиитивно понятный.

Солнечный коллектор из поликарбоната


В интернете я много видел различных технологий и способов изготовления солнечных водонагревателей и решил поделиться собственным опытом. Считаю этот проект очень удачным, так как буквально каждый сантиметр поверхности коллектора находится в прямом контакте с нагреваемой водой. Кроме этого, взяв за основу технологию, вы легко можете соорудить коллектор нужного размера.

Концепция проекта


Суть солнечного коллектора заключается в том, что холодная вода из резервуара поступает самотеком в коллектор. Нагретая вода поднимается по каналам вверх и поступает обратно в резервуар. Таким образом, создается естественная циркуляция в замкнутой системе.
Коллектор изготавливается из листа поликарбоната или другого пластика с полыми квадратами внутри, идущими вдоль. Чтобы увеличить поглощение солнечного света и повысить производительность коллектора (скорость нагревания воды), пластик можно выкрасить в черный цвет. Но здесь важно помнить, что лист изготовлен из довольно тонкого поликарбоната, поэтому при сильном нагреве при отсутствии циркуляции, он может размягчиться или деформироваться, что повлечет за собой протечки воды.
Также стоит отметить, что данное приспособление не подходит для установки в жилых помещениях с целью горячего водоснабжения. Этот экспериментальный проект скорее подходит для оборудования летнего душа на дачном участке.

Инструменты и материалы


Из инструментов потребуется:
  • Дисковая и ручная пила.
  • Электродрель.
  • Нож.
  • Рулетка.
  • Отвертка.
  • Пистолет для силиконового клея.
  • Строительный степлер.

Материалы для коллектора:
  • Лист поликарбоната с полыми каналами.
  • Трубка из АБС-пластика.
  • 4 заглушки на трубки.
  • 2 ½ дюймовых пластиковых ниппеля с резьбой и штуцером для шланга.
  • Туба силиконового герметика.
  • Баллончик с краской, если планируется окрашивание.



Материалы для рамы:
  • 1 лист фанеры.
  • Лист пенополистирола. Также можно использовать квадраты пенопласта.
  • Деревянный брус сечением 100×100 мм.
  • Полиэтиленовая пленка, скотч.
  • Болты, гайки, шайбы, скобы для крепления.

Материалы для организации циркуляции воды:
  • Подходящий резервуар или емкость для воды.
  • Для подключения резервуара потребуется садовый шланг, длина которого зависит от удаленности емкости с водой от самого коллектора.
  • Несколько хомутов для подсоединения шланга.

Для наглядности тестирования работоспособности водогрейного коллектора я использовал цифровой термометр.

Пошаговая технология сборки солнечного коллектора

Прежде всего, нужно разрезать лист поликарбоната под необходимые размеры. Я запланировал сделать коллектор размером 1×2 метра, и исходил из этого факта. Очередность работ следующая:

  • Труба из АБС пластика разрезается на отрезки такой длины, чтобы она соответствовала ширине листа. В моем случае – это 1 метр.
  • В боковой части двух колпачков нужно просверлить отверстия под ниппели. Если нет сверла подходящего диаметра, можно расширить небольшое отверстие круглым напильником.

  • Чтобы заглушки с установленными переходниками надевались на трубы, в них пришлось вырезать полукруглое отверстие, как показано на фото.


  • Затем при помощи настольной циркуляционной пилы я разрезал обе трубки так, чтобы получилось С-образное сечение.

    При выполнении этой операции нужно быть внимательным и учитывать расположение и необходимое направление ниппельных переходников.

  • Такой же разрез нужно сделать и в колпачках, чтобы в них могла заходить пластиковая панель.


  • Когда все подготовительные операции выполнены, нужно собрать все детали на сухую, чтобы убедиться в их совместимости, а в случае необходимости, выполнить подгонку.
  • Когда все элементы подогнаны, конструкция разбирается и собирается заново с применением силиконового клея для герметизации всех соединений. Кроме промазывания соединений герметиком, я рекомендую после сборки на все швы нанести немного силикона с внешней стороны.


Чтобы герметик хорошо высох, собранную конструкцию нужно оставить в неподвижном состоянии примерно на сутки, после чего можно приступать к проверке герметичности. Для этого к входящему и выходящему переходнику подсоединяются шланги, один их которых подключается к водопроводу. После того, как коллектор полностью наполнен водой, проверяются все швы и соединения на предмет протечек. Если обнаружено подтекание, вода сливается и после высыхания проблемное соединение герметизируется заново.
Чтобы была возможность рассчитать производительность и эффективность коллектора, нужно узнать его объем. Для этого воду из коллектора нужно слить в какую-либо емкость. Например, моя панель содержит 7,2 литра (вместе со шлангами).

Изготовление рамки и сборка панели


В принципе, коллектор уже можно использовать, уложив его на крышу или другую ровную неподвижную поверхность. Но я решил сделать для пластиковой панели своеобразный корпус, чтобы снизить вероятность повреждения при подъеме/спускании с крыши сарая, в котором решил обустроить летний душ, так как на зиму думаю его снимать.
Поэтапная сборка корпуса описана ниже:
  • Лист фанеры обрезается по размеру собранного коллектора с напуском по 10 см с каждой стороны (предварительно я покрасил в черный цвет пластиковый лист краской из баллончика).
  • Для вывода штуцеров для подключения шлангов просверлил отверстия.

  • На фанеру уложил пенополистирол толщиной 50 мм.

  • Уложил пластиковый коллектор сверху на пенополистирол.


  • Со всех сторон панели к фанере прикрутил деревянный брусок, который выполняет функцию своеобразного ограждения.
  • Сверху всю конструкцию накрыл плотной полиэтиленовой пленкой, которую зафиксировал скотчем и скобами при помощи строительного степлера.



Таким образом, я получил тепловой коллектор в надежном «корпусе», благодаря которому пластиковая панель защищена от механического воздействия.
Обратите внимание! Я использовал обычный прозрачный полиэтилен, но на фото выглядит, как будто он белого цвета – это блики.

Заполнение системы



Теперь можно заполнять коллектор водой и тестировать работоспособность системы. Я установил его под наклоном, а резервуар (пустой) – немного выше. Один шланг подключается к нижнему фитингу, второй – к верхнему. Для заполнения системы водой нижний шланг я подключил к водопроводу и немного открыл вентиль, чтобы система наполнялась водой постепенно. Это нужно для того, чтобы вода постепенно вытеснила весь воздух. Когда со второго шланга пошла вода (коллектор полностью заполнился), я открыл вентиль на всю, чтобы остатки воздуха вышли под давлением воды. Также я наполнил емкость для воды.

Когда в протоке воды, выходящей из выходного шланга, перестали наблюдаться пузырьки воздуха, я перекрыл воду, а оба конца шланга погрузил в воду в резервуаре (они всегда должны быть под водой, чтобы воздух не попал в систему).

Тестирование и испытание солнечного водонагревателя



Когда система наполнена, под действием солнечного тепла вода, находящаяся в тонких каналах пластиковой панели нагревается и постепенно движется вверх, образуя естественную циркуляцию. Холодная вода поступает из емкости по нижнему шлангу, а нагретая в коллекторе поступает в этот же резервуар по верхнему шлангу. Постепенно вода в емкости нагревается.

Для наглядности эксперимента я использовал цифровой термометр с выносным датчиком температуры. Сначала я измерил температуру воды в емкости – она составляла 23 °C. Затем я вставил датчик в выходной шланг, по которому в резервуар поступает нагретая в коллекторе вода. Термометр показал 50 °C. Система солнечного подогрева воды работает!

Заключение


По результатам тестирования работоспособности коллекторной системы в течение 1 часа, я получил нагрев 20,2 литров воды (7,2 литра в самом коллекторе и 13 литров я набрал в емкость для эксперимента) с 23 до 37 °C.
Конечно, производительность и эффективность системы зависит от солнечной активности: чем ярче светит солнце, тем сильнее нагреется вода и можно нагреть больший объем за меньшее время. Но для летнего душа, я думаю, этого коллектора вполне хватит.

Original article in English

Солнечный тепловой коллектор

cite web | title = Обзор продукта
publisher = solarthermal. com | url = http: //solarthermal.com/products.asp#mazdon0 | accessdate = 2008-07-17
].

Заявленное преимущество этой конструкции перед типом с плоской пластиной состоит в том, что постоянный профиль круглой трубы означает, что коллектор всегда перпендикулярен солнечным лучам, и поэтому поглощенная энергия примерно постоянна в течение дня. Вопрос, что делать с "потерянным" солнцем, сияющим через промежутки между вакуумированными трубками (зазоры, которые могут быть такими же широкими, как и поглощающая поверхность самих трубок), может быть решен либо путем добавления специально изогнутых металлических отражателей под вакуумированными трубками, либо с помощью возврат к использованию плоских пластинчатых коллекторов, которые не допускают зазоров в светопропускающем профиле коллектора.

Бассейн или неглазурованный

Этот тип коллектора очень похож на коллектор с плоской пластиной, за исключением того, что у него нет остекления / прозрачной крышки. Он широко используется для обогрева бассейнов, так как работает достаточно хорошо, когда желаемая температура на выходе близка к температуре окружающей среды (то есть, когда на улице тепло). По мере снижения температуры окружающей среды эти коллекторы становятся крайне неэффективными.

Воздух

Эти коллекторы нагревают воздух напрямую, почти всегда для обогрева помещения.Они также используются для предварительного нагрева подпиточного воздуха в коммерческих и промышленных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Коробчатого типа

Обычная солнечная плита представляет собой коллектор коробчатого типа. Это металлический ящик, открытый сверху и изолированный с боков зеркалом такого же размера, прикрепленным к нему на шарнирах (как простой ящик с зеркалом, прикрепленным к нижней стороне крышки).

Параболический желоб

Этот тип коллектора обычно используется на солнечных электростанциях. Параболический отражатель в форме желоба используется для концентрации солнечного света на изолированной трубке (трубке Дьюара) или тепловой трубке, помещенной в фокус, содержащей хладагент, который передает тепло от коллекторов к котлам на электростанции.

Параболическая тарелка

Это самый мощный тип коллектора, который концентрирует солнечный свет в одной фокусной точке через одну или несколько параболических тарелок, расположенных аналогично отражающему телескопу, фокусирующему звездный свет, или тарелочной антенне. фокусирует радиоволны. Эта геометрия может использоваться в солнечных печах и солнечных электростанциях.

Есть два ключевых феномена, которые необходимо понять, чтобы понять конструкцию параболической тарелки. Во-первых, форма параболы определяется таким образом, что падающие лучи, параллельные оси тарелки, будут отражаться в направлении фокуса, независимо от того, куда они попадают.Второй ключ заключается в том, что солнечные лучи, приходящие на поверхность земли, почти полностью параллельны. Таким образом, если тарелку можно выровнять так, чтобы ее ось была направлена ​​на солнце, почти все входящее излучение будет отражаться в направлении фокальной точки тарелки - большинство потерь происходит из-за несовершенства параболической формы и несовершенного отражения.

Потери из-за атмосферы между тарелкой и ее фокусом минимальны, так как тарелка обычно проектируется так, чтобы быть достаточно маленькой, чтобы этот фактор был незначительным в ясный солнечный день.Однако сравните это с некоторыми другими конструкциями, и вы увидите, что это может быть важным фактором, и если местная погода пасмурная или туманная, это может значительно снизить эффективность параболической антенны.

В некоторых конструкциях электростанций двигатель Стирлинга, соединенный с динамо-машиной, помещается в фокус тарелки, которая поглощает тепло падающего солнечного излучения и преобразует его в электричество. См. [ http://sunenergyworld.blogspot.com/2006/03/knowing-parabolic-concentrators. html Знакомство с параболическими концентраторами ] и [ http://www.energylan.sandia.gov/sunlab/overview.htm#dish Обзор солнечной концентрированной энергии ]

Башня питания

Башня питания представляет собой большая башня, окруженная маленькими вращающимися (отслеживающими) зеркалами, называемыми гелиостатами. Эти зеркала выравниваются и фокусируют солнечный свет на приемник наверху башни, а собранное тепло передается на электростанцию ​​внизу.

полярные пирамиды

Другая конструкция представляет собой структуру в форме пирамиды, которая работает, втягивая воздух, нагревая его солнечной энергией и перемещая через турбины для выработки электроэнергии.Солнечные пирамиды были построены в таких местах, как Австралия. В настоящее время Индия строит такие пирамиды. [ [ http://www.treehugger.com/files/2006/03/solar_pyramids.php Солнечные пирамиды ] ]

Преимущества

* Достигнуты очень высокие температуры. Высокие температуры подходят для выработки электроэнергии с использованием традиционных методов, таких как паровая турбина или какая-либо прямая высокотемпературная химическая реакция. (необходима ссылка)
* Хорошая эффективность.За счет концентрации солнечного света системы могут получить лучшую эффективность, чем простые солнечные элементы.
* Большую площадь можно покрыть с помощью относительно недорогих зеркал вместо дорогих солнечных батарей.
* Концентрированный свет может быть перенаправлен в подходящее место через оптоволоконный кабель. Например, освещение зданий, как здесь ([ http://www.ornl.gov/sci/solar/ Hybrid Solar Lighting ]).

Недостатки

* Концентрационные системы требуют двухосного отслеживания солнца для поддержания фокусировки солнечного света на коллекторе.
* Невозможность обеспечить питание в условиях рассеянного света. Солнечные элементы могут обеспечивать некоторую мощность, даже если небо становится немного облачным, но выходная мощность концентрирующих систем резко падает в облачных условиях, поскольку рассеянный свет не может концентрироваться пассивно.

См. Также

* Солнечная горячая вода
* Solar Hot Carbon
* Изолированное остекление
* Селективная поверхность
* Солнечный коллектор
* Солнечная печь
* Солнечное отопление
* Стенка с тромбом
* Цеолит

Внешние ссылки

* [ http: // www.solarenergy.ch/spf.php?lang=en&fam=1&tab=3 формула для расчета эффективности солнечного коллектора ]
* [ http://www.rerenewables.com ReRenewables.com солнечный тепловой информационный сайт ]

Ссылки


* [ http://solar-rating.org/ratings/ratings.htm Рейтинги ] солнечных тепловых коллекторов в США, регулярно обновляемые - плоские, откачанные, воздушные и бассейновые рейтинг
* [ http: // www.solarenergy.ch/publ/materialien/sorption01.pdf Сорбционные материалы для применения в накоплении солнечной тепловой энергии ]
* Хоттель, Х. К. и Уиллиер, А.: "Оценка производительности плоского солнечного коллектора", Пер. конференции по использованию солнечной энергии - научная основа, Vol. 2, Tucson, AZ, 31 октября - 1 ноября 1955 г., стр. 74-104.

GREENoneTEC | Системы солнечных коллекторов

GREENoneTEC | Системы солнечных коллекторов

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте.Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

Принять все

Сохранить

Индивидуальные настройки конфиденциальности

Детали куки политика конфиденциальности Отпечаток

Предпочтение конфиденциальности

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie. Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и выбрать определенные файлы cookie.

Имя Borlabs Cookie
Провайдер Владелец этого сайта
Назначение Сохраняет предпочтения посетителей, выбранные в поле cookie файла cookie Borlabs.
Имя файла cookie борлабс-печенье
Срок действия печенья 1 год

Солнечный коллектор для посуды | Учебники по альтернативной энергии

Солнечный сборщик посуды Статья Учебники по альтернативной энергии 18.06.2010 08.02.2020 Учебники по альтернативной энергии

Поделитесь / добавьте в закладки с:

Параболический солнечный концентратор для посуды

Другой тип концентрирующего солнечного коллектора, который оптически отражает и фокусирует падающую солнечную энергию на небольшую принимающую зону с помощью зеркал или линз, называется Solar Dish Collector , или, более технически, точечным фокусирующим коллектором .За счет концентрации солнечного света в одной точке интенсивность принимаемой солнечной энергии увеличивается во много раз, при этом каждое зеркало или линза действует как отдельное солнце, сияющее непосредственно в одной и той же точке фокуса на тарелке, что означает большую общую мощность на квадратный метр блюдо достигается.

Коэффициент концентрации, также известный как «количество солнц», солнечного тарельчатого коллектора может быть больше 1000 солнц, достигающих температуры в фокусной точке приемника (называемой «целью»), приближающейся к нескольким сотням или даже нескольким тысяч градусов Цельсия в зависимости от размера блюда и его расположения.

В отличие от предыдущего солнечного коллектора, который имел форму длинного желоба, параболический солнечный тарельчатый коллектор очень похож по внешнему виду на большую тарелку спутникового телевидения или радара, что делает его намного меньше, чем длинный желобный коллектор. Изогнутая параболическая тарелка, которую обычно называют «солнечным концентратором», является основным солнечным элементом для этого типа солнечной системы отопления.

Отражение Солнца

Солнечная тарелка приобретает параболоидальную форму путем штамповки из тонкого листового металла или тонкого майлара с алюминиевым покрытием. Диаметр антенны может составлять от нескольких футов до нескольких метров.Параболическая тарелка собирает поступающую солнечную энергию непосредственно от солнца и концентрирует или фокусирует ее на небольшой области фокусировки, расположенной перед тарелкой.

Параболическая солнечная тарелка покрыта множеством небольших зеркальных отражателей по всей ее форме, чтобы помочь сконцентрировать тепловую энергию в одной фокусной точке, где расположен поглотитель тепла, производящий больше общей тепловой энергии на квадратный метр тарелки.

Эти полированные зеркала могут отражать более 90% падающего на них солнечного света, повышая эффективность антенны более чем на 20% по сравнению с параболическим желобным коллектором.Зеркала обычно используются вместо одной хорошо отполированной тарелки, потому что они относительно недороги, легко очищаются и служат долгое время в экстремальных условиях окружающей среды, что делает их отличным выбором для отражающей поверхности коллектора солнечных тарелок. Также отдельные зеркала можно легко заменить в случае повреждения.

Помимо солнечного тарельчатого коллектора, требуется какой-либо тепловой приемник для преобразования сфокусированного луча интенсивной солнечной энергии в тепло. Солнечный приемник может быть таким же простым, как небольшая откачиваемая трубка, или более сложным солнечным тепловым двигателем, например, двигателем Стирлинга .

Солнечный коллектор для посуды

Из-за очень высоких температур в фокусной точке обычно вместо воды внутри приемника используется термомасляная жидкость, которая передает интенсивное тепло, создаваемое фокусировкой солнечного света на приемнике. Подобно желобным коллекторам, солнечные тарелочные коллекторы могут использоваться по отдельности или вместе для более крупных промышленных применений.

Солнечная тарелка-коллектор Системы типа также могут быть частью другой солнечной технологии, называемой системой «солнечная тарелка-двигатель».Тарелка системы солнечного тарельчатого двигателя очень похожа на описанную выше, но может включать в себя множество отдельных, но меньших по размеру параболических зеркал вместо одной большой тарелки, все расположенные под углом и сфокусированные в одной и той же фокусной точке.

Двигатель солнечной тарелки

Как следует из названия, солнечные коллекторы с тарелочным двигателем включают в себя специальный тип солнечного двигателя, встроенный в солнечный приемник. Этот так называемый тепловой двигатель приводится в движение солнечной тепловой энергией, преобразующей ее во вращательную механическую мощность за счет циклического сжатия рабочего газа двигателя, которым обычно является гелий или водород.

Вырабатываемая механическая энергия затем используется для непосредственного приведения в действие электрического генератора или генератора переменного тока, производящего значительную часть электроэнергии переменного тока. Эти типы тепловых двигателей на солнечных батареях обычно называют двигателем Стирлинга в честь его изобретателя Роберта Стирлинга в 1817 году.

Двигатели Стирлинга относятся к группе машин с замкнутым контуром для горячего газа, которые работают по основному принципу: газ будет изменять свой объем, когда подвергается тепловому изменению, вызывая изотермическое сжатие холодного и изотермическое расширение горячего газа при температуре постоянный объем.Это изменение температуры и, следовательно, непрерывная работа двигателя достигается за счет перемещения газа между двумя разными камерами, создавая постоянно высокую и постоянно низкую температуру.

Эффективность и работа теплового двигателя Стирлинга определяется рабочей температурой газа, которая поддерживается в пределах от 650 o C до 750 o C. В течение всего дня с тарелкой используется двухосная система слежения за солнцем, которая непрерывно вращает солнечный концентратор.

Как и другие типы технологий концентрирующих солнечных коллекторов, практичные солнечные тарельчатые коллекторы или коллекторы Стирлинга не подходят для систем горячего водоснабжения из-за их размера, стоимости и очень высоких рабочих температур. Как и солнечные желобные коллекторы, солнечные тарелки / системы Стирлинга также имеют модульную конструкцию, что позволяет их соединять вместе, чтобы сформировать коллекторное поле, если они соединены в параллельные ряды размером от нескольких киловатт до десятков мегаватт.

Посудомоечная машина с параболической солнечной батареей

Параболическая солнечная тарелка концентрирующего типа может использоваться не только для выработки электроэнергии при очень высоких температурах, но и для приготовления пищи. Что-то столь же простое, как старую заброшенную спутниковую тарелку диаметром один метр, покрытую алюминиевой фольгой, можно превратить в солнечную плиту с черной чугунной кастрюлей, расположенной в ее фокусе. Фактически, параболическую солнечную плиту можно сделать даже с использованием зонта и накрыть внутреннюю часть обычной алюминиевой фольгой, но ее эффективность будет ограничена.

Посудомоечная машина и горшок на солнечных батареях

Солнечные плиты можно использовать в кемпингах или отдаленных районах для кипячения воды, жарки яиц или приготовления пирожных и хлеба при температуре значительно выше 200 o C, что достаточно для приготовления большинства продуктов без опасности возгорания. Солнечные плиты и духовки относительно недороги и их легко сделать для удаленного приготовления пищи, даже рюкзаки продаются для кемпинга. Однако солнечные плиты требуют частой регулировки, чтобы они оставались сосредоточенными на солнце, а также контроля для безопасной эксплуатации.

Предупреждение об использовании солнечных панелей , точка фокусировки и кастрюля становятся очень горячими, поэтому рекомендуется носить солнцезащитные очки и перчатки хорошего качества, так как сфокусированные блики солнечной энергии могут вызвать неприятные ожоги или навсегда повредить глаза.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *