Солнечная энергия для горячего водоснабжения. Теория

Исторически Советские, а позже и Российские граждане были вынуждены закаляться «как сталь» отчасти в связи с хроническим отсутствием горячей воды, даже в больших городах. Тем не менее, на дворе 21 век и обеспечить себя горячим водоснабжением довольно просто, не прибегая к помощи водоканала и энергетических компаний. Солнечная энергия, которой вполне достаточно на поверхности земли, может эффективно использоваться для нагрева воды, необходимой для бытовых нужд.

Солнечные батареи или коллектора

Существует два основных мнения о том, каким образом получать горячую воду в автономном здании. Первое мнение гласит о том, что для нагрева воды можно использовать солнечные батареи. Разумное зерно в таком подходе, безусловно, есть, ведь любой автономный дом уже оборудован солнечной электростанцией и ничего не мешает заложить мощность солнечного массива с учетом электрического бойлера, к тому же цена на солнечные фотоэлектрические модули стремительно снижается в последние годы.

Несмотря на очевидные преимущества, данный метод годится, если потребность в горячей воде не велика (50-100литров/сутки), так как КПД солнечных батарей не велик (13-20%), к тому же существуют потери энергии в самой солнечной электростанции.

Для нагрева большого количества воды (150литров/сутки и более) целесообразно использовать устройства для прямого нагрева жидкости от солнечного излучения — солнечные коллектора, КПД которых достигает 90%. Существуют два основных типа солнечных водонагревателей:

• плоские солнечные коллекторы;
• коллекторы с вакуумными трубками.

В плоских коллекторах теплоизоляция жидкости от окружающей среды осуществляется за счет селективных покрытий стекла и теплоизоляционных материалов. В вакуумных солнечных коллекторах нагрев происходит в вакуумных трубках, служащих идеальным теплоизолятором. В настоящее время устройства обоих типов близки по характеристикам и по стоимости.

Приведем данные для солнечного коллектора площадью 2м2, установленного в Ленинградской области:

                                                       

Варианты применения солнечных коллекторов в системах ГВС

Приведем различные теплотехнические схемы систем ГВС с применением солнечных коллекторов.

Одноконтурная схема с естественной циркуляцией. Холодная вода поступает в нижнюю часть бойлера. Горячая вода забирается из верхней точки бойлера. Солнечный коллектор подключается между нижней и средней точкой бойлера. Циркуляция возникает за счет разности плотностей нагретой и холодной воды. Данная схема применима только в летний период.

                                              

Рис.1 Одноконтурная схема с естественной циркуляцией.

В двухконтурной системе с естественной циркуляцией уже можно использовать в качестве теплоносителя антифриз и эксплуатировать систему круглый год. Принцип работы тот же, что и в предыдущей схеме за исключением того, что используется бойлер с косвенным нагревом.

                                                

Рис.2 Двухконтурная схема с естественной циркуляцией.

Как наиболее эффективная чаще всего применяется двухконтурная схема с принудительной циркуляцией, когда теплоноситель перекачивается циркуляционным насосом. Такая схема не накладывает ограничений на размещение оборудования и позволяет снизить диаметр трубопроводов. Однако для нормальной работы системы требуется блок автоматики с двумя термодатчиками (температура в бойлере и температура в солнечном коллекторе). Задача автоматики – управлять насосом с целью предотвращения перегрева бойлера и сброса тепла в окружающую среду через солнечный коллектор.

                                              

Рис.3 Двухконтурная схема с принудительной циркуляцией.

 

Статьи со схожей тематикой:

Устройство солнечной батареи..

Альтернативные источники энергии..

Как расcчитать солнечную электростанцию..

Солнечные системы — Vaillant

Солнечные коллекторы

Различают два типа солнечных тепловых (генерирующих тепло) коллекторов, которые используются в солнечных тепловых системах: плоский коллектор и вакуумный трубчатый коллектор.

Плоские коллекторы — Энергия на поверхности

Главным элементом плоского коллектора является поглощающая поверхность, которая ориентирована на солнце. Покрытие поглощающей поверхности сконструировано таким образом, что оно способно поглощать максимум излучения и отражает лишь небольшую часть энергии. Поглощенная энергия передается на теплоноситель, который циркулирует в трубках под поверхностью поглотителя.

С технической точки зрения плоские коллекторы отличаются от вакуумных трубчатых коллекторов, главным образом, изоляцией поглотителя. В плоском коллекторе используется традиционный изолирующий материал, такой как минеральная вата или полиуретановая пена.

Преимущества плоского коллекторов:

• Более низкая закупочная стоимость
• Низкие затраты на обслуживание и ремонт
• Идеально подходят для низкотемпературных систем для обеспечения горячей водой или поверхностного отопления

Для того чтобы предложить высококачественные коллекторы, эффективные в каждой системе и комбинации систем за выгодную цену, Vaillant разработала плоские коллекторы. Благодаря инновационным технологиям они достигают самую высокую эффективность с оптимальной выработкой солнечной энергии при существенном снижении стоимости.

Вакуумные трубчатые коллекторы — самая высокая выработка солнечной энергии от трубчатых коллекторов

Функциональный принцип вакуумных трубчатых коллекторов такой же самый, что и для плоских коллекторов. Они также поглощают солнечное излучение с помощью поглотителей и затем передают солнечную энергию в форме тепловой энергии на теплоноситель.

Однако в отличие от пластинчатых коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы используют хороших изолирующие свойства вакуума. Именно поэтому они и называются вакуумными трубчатыми коллекторами. Благодаря вакууму в стеклянной трубке тепловые потери почти полностью отсутствуют. Кроме того, под каждой отдельной трубкой устанавливается отражатель, который фокусирует солнечный свет на поглощающую трубку. В целом, вакуумные трубчатые коллекторы более эффективны, чем плоские коллекторы.

Преимущества вакуумных трубчатых коллекторов:

• Более высокая эффективность, лучшая производительность даже при меньшем количестве солнечного света и при рассеянном свете.
• Может также использоваться на участке крыши, не ориентированном строго на юг.
• Производит более высокую температуру и может быть интегрированным с высокотемпературными нагревательными системами.

Вакуумный трубчатый коллектор фирмы Vaillant auroTHERM exclusiv является выбором для тех, кто стремится к оптимальному использованию солнечной энергии. Конструкция вакуумного трубчатого коллектора позволяет достичь максимальной производительности даже отклонениии солнечных лучей и рассеянном солнечном свете, постоянно высокая выработка солнечной энергии, и, в целом, максимально возможное получение энергии.

Узнайте больше о солнечных коллекторах от Vaillant

Солнечный коллектор

Солнечный коллектор – установка для сбора и преобразования солнечной энергии в тепловую.   Сегодня солнечные водонагреватели — это высокотехнологичные устройства, в которых применяются новейшие материалы. Солнечные коллекторы — неотъемлемый элемент современных систем солнечного отопления и горячего водоснабжения.
Легкость монтажа, удобство обслуживания, и самое главное, снижение затрат на отопление здания и нагрев воды, делает солнечные коллектора все более популярными.

Область применения солнечных коллекторов

• • Дома, дачи, коттеджи
    
  • Промышленные комплексы, сельскохозяйственные предприятия, теплицы
    
  • Больницы, поликлиники, санаторно-профилактические учреждения и другие учреждения здравоохранения
    
  • Спортивно-оздоровительные комплексы: стадионы, бассейны,  туристические базы, зоны отдыха
    
  • Детские заведения: школы, детские сады, центры детского творчества, лагеря
    
  • Гостинично-туристические комплексы
    
  • Торгово-развлекательные центры, магазины, пункты общественного питания (рестораны, кафе, столовые и т. д.)
    
  • Офисы
    
  • Объекты железнодорожного транспорта, портов, МЧС
  • Автомойки, автозаправочные станции
    

Зачем нужен солнечный коллектор?

Солнечные коллекторы предназначены для нагрева воды. При попадании солнечного излучения на трубки коллектора осуществляется нагрев теплоносителя.

Виды солнечных коллекторов:

• Сезонные солнечные коллектора
• Всесезонные солнечные коллектора

 

Сезонные солнечные коллектора нагревают непосредственно воду, которая в последствии используется в системе горячего водоснабжения. Солнечные коллекторы долговечны и неприхотливы в обслуживании  – минимальный срок эксплуатации составляет 15 лет без потери производительности.

Сезонный солнечный коллектор — самый простой вариант. Его корпус имеет трубчатое исполнение. Циркуляция теплоносителя в таких солнечных коллекторах происходит без использования насосов за счет термосифонного эффекта. Прямая передача тепла от солнца непосредственно к теплоносителю и низкая цена является основными преимуществами данного типа солнечных вакуумных коллекторов.

Преимущества сезонного коллектора: 

Основные плюсы сезонного коллектора – в сезон с апреля по октябрь обеспечивают 75% всей горячей воды на объекте, а с мая по сентябрь -100%

Купить солнечный коллектор:

Стоимость всей системы сезонного коллектора с 200-литровым баком под ключ составляет 650 $

 

Принцип работы солнечного коллектора

Трубчатый элемент состоит из 2-х стеклянных трубок: одна расположена внутри другой, их торцы запаяны, а пространство между ними заполнено вакуумом. Наружная трубка прозрачная, на внутреннюю нанесено специальное покрытие для лучшего поглощения солнечной энергии. По внутренней трубке циркулирует вода, а вакуумная прослойка позволяет сохранять до 95% тепла.

Накопительный бак устроен по принципу термоса — он состоит из наружного и внутреннего резервуара, пространство между которыми заполнено теплоизоляцией из полиуретана. Внешний бак выполнен из обычного металла окрашенного порошковой краской. Внутренний бак изготовлен из нержавеющей стали, так как в нём циркулирует вода. Она поступает туда через отдельный приёмный бачок с отсекателем давления, расположенный сверху.

Циркулируя по трубкам, вставленным в бак, вода нагревается от энергии солнца, накапливается в баке и затем поступает в потребление

Всесезонный солнечный коллектор

Плоский солнечный коллектор Стоимость системы на основе плоского солнечного коллектора с 250-литровым баком под ключ составляет 1 700 $	Солнечный вакуумный коллектор Стоимость системы на основе вакуумного солнечного коллектора с 250-литровым баком под ключ составляет 1 850 $

 

Солнечный коллектор цена в Днепре

Узнать цену на солнечный коллектор можно связавшись с нами через удобные для вас контакты

Наши клиенты получили:

• Бесплатную горячую воду и помощь системе отопления
• Надежное оборудование европейского производителя Apricus и украинских производителей
• Заводскую гарантию 5 лет
• Расширенную клиентскую поддержку
• Уменьшение первоначальных затрат
• Экономию на коммунальных расходах

Наша компания предоставляет полный комплекс услуг «под ключ».

Нагрев воды солнцем

Нагрев воды солнцем с помощью солнечных коллекторов, один из немногих экономичных способов получения альтернативной энергии. Однако, для обеспечения эффективности систем с солнечными нагревателями, необходимо знать реальные возможности различных конструкций солнечных коллекторов и систем на их основе при работе в разных режимах.

Реальный режим работы солнечного нагревательного коллектора несколько отличается от технических характеристик производителей и продавцов. Необходимо учитывать не только количество поступающей солнечной энергии, но и особенности конструкции и режим работы всей системы для нагрева воды.

Для анализа рассмотрим, как работает плоский солнечный коллектор. Количество получаемой солнечной энергии зависит не от общей площади, которую занимает солнечный коллектор, а от площади тепловоспринимающей поверхности. Если сделать коллектор из радиатора холодильника или из прямоугольных труб, то тепловоспринимающая поверхность будет равна площади поперечного сечения труб, перпендикулярного солнечным лучам.

Для увеличения площади тепловоспринимающей поверхности, трубы для теплоносителя укладывают на металлические листы таким образом, чтобы был хороший тепловой контакт от нагреваемого солнцем листа к трубам. Некоторые конструкции солнечного коллектора имеют плоскую наружную поверхность, внутри которой находятся каналы для жидкости.

Тепловоспринимающая поверхность солнечного коллектора обязательно должна иметь тёмную, а лучше чёрную поверхность, которая хорошо поглощает и плохо отражает солнечные лучи. Такие поверхности поглощают примерно от 80 до 99 процентов падающего на них светового излучения. Часть солнечной энергии в виде тепла передаётся теплоносителю, а часть через передачу теплу воздуху, теплопроводность и в виде теплового излучения уходит в окружающую среду.

Для уменьшения тепловых потерь применяют теплоизолированный корпус и остекление верхней, освещаемой солнцем поверхности. Очень хорошую теплоизоляцию имеют вакуумные солнечные коллекторы. У них трубки с теплоносителем отделены от окружающего воздуха другими прозрачными трубками, а между трубками создают вакуум.

Эти трубки занимают часть внутреннего объёма, поэтому вакуумный солнечный коллектор имеет значительно меньшую тепловоспринимающую поверхность, чем сплошной плоский солнечный коллектор, но и меньшие потери тепла.

Количество солнечной энергии, которое получает коллектор, зависит не только от интенсивности освещения, но и от угла, под которым падают лучи. Первые солнечные лучи несут немного энергии и если они падают на стеклянную поверхность солнечного коллектора под острым углом, то отражаются от гладкой поверхности. Максимальное количество солнечного тепла коллектор получает в том случае, когда коллектор расположен перпендикулярно солнечным лучам. Поэтому в средних широтах солнечный коллектор целесообразно ориентировать на южную сторону под углом примерно 45

0 или немного больше.

По режимам работы. Считаем, что изначально рано утром температура жидкости в солнечном коллекторе и температура окружающего воздуха равны. Когда солнце поднимается выше, то лучи будут лучше освещать поверхность солнечного коллектора. Часть энергии будет отражаться стеклом, часть поглощаться и основная часть будет нагревать коллектор и теплоноситель. Если стекло чистое, то потери от стекла составят единицы процентов, а если загрязнённое, то десятки процентов. Поэтому при установке солнечного коллектора желательно предусмотреть доступ и возможности очистки покровного стекла. Стекло хорошо пропускает внутрь коллектора солнечные лучи и плохо пропускает наружу тепловые длинноволновые лучи. Некоторые производители упоминают про селективное стеклянное покрытие для своих солнечных коллекторов.

В первое время, пока температура солнечного коллектора небольшая, тепловые потери будут небольшими. Ближе к полдню величина солнечной энергии будет максимальной, и некоторое время меняется незначительно. В этот период температура теплоносителя повышается до некоторой конечной величины и больше не поднимается, не смотря на то, что интенсивность солнечного излучения близка к максимальной. В таком режиме работы КПД солнечного нагревателя постепенно уменьшается и становится равным нулю.

Это происходит потому, что с ростом температуры увеличиваются и тепловые потери через теплопроводность, конвенцию и тепловое излучение. Величина тепловых потерь и конечная температура зависит от конструкции солнечного коллектора, качества изоляции, разности между достигнутой температурой и температурой окружающей среды, а также от силы ветра. Количество воды нагретой солнечным коллектором до максимальной температуры будет очень небольшим, хотя количество солнечной энергии, несколько часов падающей на коллектор было внушительным. Поэтому расчёты и утверждения, что с помощью солнечного коллектора можно получить высокую температуру с большим КПД, являются неверными. По мере опускания солнца интенсивность солнечного излучения уменьшается, снижается температура воздуха и температура теплоносителя у солнечного коллектора.

Чтобы получить максимальную производительность солнечного нагревателя, необходимо своевременно, по мере нагрева воды, отбирать из коллектора нагретую воду и обеспечить поступление холодной. Чем холоднее вода находится в коллекторе, тем лучше она воспринимает тепло и выше КПД системы нагрева воды. Чаще всего для обеспечения необходимого движения воды используют циркуляционные насосы и баки накопители. Но, без умной автоматики такие насосы перемешивают всю массу воды, поэтому не всегда можно получить достаточно высокую температуру воды. Если своевременно не выключить циркуляционный насос, то после захода солнца, циркулирующая по трубам и коллектору вода, быстро остынет. Поэтому я рекомендую при возможности устанавливать солнечный коллектор ниже бака накопителя. Тогда из-за различной плотности холодной и горячей воды, нагретая жидкость сама будет подниматься в накопительный бак, и собираться в его верхней части, откуда и следует отбирать нагретую воду. Так можно получить достаточно высокую температуру и при небольшом количестве солнечной энергии в осенний и весенний период. Если солнечный коллектор и бак накопитель имеют хорошую теплоизоляцию, то тёплой водой можно пользоваться круглосуточно.

Как это ни покажется странным, высокий КПД могут иметь солнечные нагреватели очень простой конструкции. Такую конструкцию имеют солнечные нагреватели для бассейнов. Обычно их изготавливают из чёрных пластмассовых труб без всякой теплоизоляции. Как правило, летом вода в бассейне холоднее воздуха. Поэтому прокачиваемая по трубам холодная вода нагревается не только солнечными лучами, но и тёплым воздухом. При таком режиме работы солнечный нагреватель для бассейна будет иметь КПД больше 100%.

Свои особенности в работе имеют и вакуумные солнечные коллекторы. У них трубки с теплоносителем изолированы от окружающей среды другими стеклянными трубками. Хорошая теплоизоляция позволяет летом нагреть воду солнцем, при отсутствии циркуляции, до температуры больше 100 ⁰С и жидкость может закипеть. Для предотвращения этого, нужно использовать циркуляцию достаточно большого объёма жидкости или дополнительное охлаждение. Если есть возможность регулировки по высоте, то можно увеличить угол наклона ближе к вертикальному положению. Такое положение солнечного коллектора несколько уменьшит общее количество тепла, но зато его поступление будет более равномерным в течение дня. Вакуумный коллектор позволяет получать достаточно высокую температуру даже зимой. Но, из-за низких потерь тепла снег на нём практически не тает и может закрыть доступ к солнечному теплу. Серьёзные недостатки вакуумного коллектора, это его высокая стоимость и со временем нарушается вакуум, который нужно восстанавливать.

Любой солнечный коллектор, предназначенный для работы при минусовой температуре нужно заполнять незамерзающей жидкостью, например, тосолом, а тепло нагреваемой воде передавать через теплообменник. У солнечных коллекторов, предназначенных для работы при плюсовой температуре, воду перед наступлением заморозков надо обязательно сливать, иначе замершая вода может нарушить герметичность коллектора.

Летом температура воды, как от вакуумных, так и плоских солнечных коллекторов, может быть слишком высокой и непригодной для непосредственного использования. Чтобы не получить случайные ожоги, нужно внимательнее контролировать температуру, а ещё лучше предусмотреть возможность смешивания или разбавления горячей воды.

Чаще всего корпуса плоских солнечных коллекторов изготавливают из чернёного алюминия, достаточно лёгкого и прочного металла. Чтобы получить ещё лучшие технические характеристики, коллектор изготавливают из меди, как лучшего проводника тепла, применяют специальные покрытия почти не отражающие солнечные лучи, а также селективное стеклянное покрытие. Производительность таких коллекторов на десятки процентов больше, а стоимость может вырасти в разы. Чтобы определить экономическую эффективность системы с солнечным нагревателем, нужно расчитать стоимость нагрева воды от различных источников энергии. А при желании можно сделать недорогие солнечные коллекторы своими руками.

Теплая вода в бассейне за счет солнечной энергии / ППУ XXI ВЕК – Напыление ППУ

Обычно на мелководье в озере вода более теплая, чем на глубине. Это объясняется тем, что солнечные лучи прогревают воду до самого дна на мелководье. Это пример природного солнечного нагревателя для воды. По такому же принципу этот метод работает в домах и бассейнах.

Большинство солнечных водонагревателей состоят из двух основных элементов: солнечного коллектора и бака-накопителя. Самый распространенный коллектор называется плоским. Обычно эти коллекторы размещают на южном скате крыши дома. Современные технологии позволяют разместить коллектор на любой крыше.

Как правило, коллекторы монтируются поверх покрытия крыши при помощи специальных креплений. Финансовый успех солнечной установки зависит от выбранной технологии и ее компонентов:

• Солнечного генератора, расположенного на крыше, который представляет собой соединенные солнечные модули.

• Инвертора, который превращает солнечную энергию в ток.

• Специальной системы подключения генерированного электричества в общую сеть. 

То, сколько электричества производит солнечная система, зависит от мощности установки и площади коллектора. Модули, сделанные из кристаллических ячеек, производят до 1 киловатта пик с 8-10 квадратных метров.

В баке-накопителе содержится горячая вода. Основным залогом надежного функционирования накопителя является качественная изоляция. Системы солнечного нагрева воды могут быть как активными, так и пассивными. Активные системы работают от насоса, который качает жидкость из коллектора в бак.

Системы для солнечный бассейнов намного проще. Насос используется для того, чтобы прокачивать воду через солнечный коллектор, который обычно сделан из черного пластика или каучука. В систему также входит резервуар для горячей воды.

Солнечный коллектор для бассейнов может быть как стационарным (размещенным на крыше здания), так и гибким, видоизменяемым. При установке коллекторов на крыше очень часто выявляются факты появления протечек. В большинстве случаев это связано с его неправильной установкой. Также это может быть связано с тем, что коллектор в солнечные дни нагревается до очень высоких температур, а в местах контакта с крышей этот перегрев может негативно сказаться на покрытии крыши. Поэтому следует обращаться в специализированные фирмы, занимающиеся установкой солнечных коллекторов и имеющих большой опыт работы.

Простой солнечный коллектор для нагрева воды своими руками | Интересные факты

Применяя солнечные коллекторы для нагрева воды вы отлично с экономите на других, довольно сейчас дорогих энергоресурсах. Солнечная энергия бесплатна и ее в можно использовать как минимум 6 — 8 месяцев в году, а в южных регионах и того больше.

Заводские модели очень дороги, но всегда можно сделать самостоятельно простой солнечный коллектор, который будет в десятки, а то и сотни раз дешевле и все необходимое можно всегда купить практически в любом строительном магазине, а то и найти у себя в гараже.

Наша задача, все должно быть максимально дешево и эффективно. Ниже я приведу несколько примеров солнечных, водонагревательных коллекторов, для изготовления которых будут применяться довольно дешевые и доступные материалы и с вполне приемлемым КПД для использования.

Солнечный коллектор из обычного садового шланга

Свернутый улиткой садовый шланг, это отличный способ подогреть воду для нужд летний кухни, душа, бассейна и т.д. Имея большую площадь поверхности и черный цвет он быстро нагревает воду, но обязательно к нему необходимо подключить накопительную емкость, потому что в сильно жаркий день вода в нем может даже закипеть и разорвать шланг.

Коллектор из теплообменника старого холодильника

Теплообменник из отслужившего свой срок холодильника, это уже готовый солнечный коллектор, вам только останется его немного доделать . Изготовьте или подберите подходящий корпус под него, на дно положите утеплитель и покрасьте в черный цвет, а сверху накройте стеклом. Производительность такого устройства будет не большая, но его вполне хватит в солнечный день для подогрева воды на даче или для небольшого загородного дома.

Солнечный коллектор из плоской батареи системы отопления

Сборка из плоского радиатора системы отопления производится таким же способом как и из конденсатора холодильника, только не забудьте покрасить в черный цвет. Его отличие в том, что у него выше КПД и если таких установить несколько, то можно вполне решить вопрос с горячей водой для отопления дома (врезав в основную систему отопления соблюдая определенные технологические правила) или гаража, теплицы, подсобного помещения.

Подогрев из полиэтиленовых или полипропиленовых труб

Подойдут трубы из полиэтилена, полипропилена, и т.д, а также фитинги и арматура для их монтажа позволит вам сконструировать солнечный коллектор любой формы и площади. Такие установки имеют довольно хорошую производительность и также подходят для обогрева помещений и подогрева воды для хозяйственных нужд.

А если трубы пропустить еще и через обычные бутылки из под воды, то вы повысите в разы производительность коллектора. Только будет необходимо тыльную часть бутылки обклеить фольгой для отражения и фокусировки солнечных лучей, тем самым трубу или шланг наполненный водой будет дополнительно подогревать раскаленный воздух.

Солнечный коллектор из медных труб

Изготовление системы подогрева воды из медных труб или листов является самой лучшей в плане теплоотдачи, но является довольно трудоемкой в изготовлении и дорогой.

На этом пока все, продолжение следует.

Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, пишите комментарии, ваше мнение очень важно для нас.

Солнечные водонагреватели для дачи. Характеристики, описание, цена, установка, монтаж, доставка

ВАЖНО!

ООО «ОПТОН ИМПЭКС» официальный партнер Производственной компании «АНДИ Групп». Сертификат дилера.

На баке сезонного солнечного коллектора «ДАЧА» стоит логотип торговой марки «АНДИ Групп». Каждая трубка имеет гравировку лазером логотипа «АНДИ Групп» и номера телефона +7(495)748-11-78 в нижней части трубки в районе индикатора вакуума.

Важно знать! Солнечный коллектор — выбираем правильно! Читать >>

Солнечный коллектор «ДАЧА» система без давления

Дача Эконом	XF-II-10-80	XF-II-12-100	XF-II-15-125	XF-II-18-150	XF-II-20-170	XF-II-24-200
Дача Люкс			XFS-15-125	XFS-18-150	XFS-20-170	XFS-24-200
Объём бака	80	100	125	150	170	200
Кол-во трубок	10	12	15	18	20	24
Система	Без давления
Использование	Сезонное

Комплектация.

1. Бак для воды двухслойный:

Дача-Эконом внутренний слой — нержавеющая сталь SUS 304-2B  (0,4-0,5 мм) Ø360 мм; наружный  слой -окрашенная гальванизированная сталь (0,4 мм),Ø 460 мм; утеплитель — пенополиуретан 50 мм.

Дача-Люкс  внутренний  и наружный слои — нержавеющая сталь SUS 304-2B; утеплитель— пенополиуретан 50 мм

2. Рама:  СК Дача-Люкс -алюминий; СК Дача-Эконом — гальванизированная сталь

3. Трубки: вакуумные с трехслойным покрытием.

4. Контроллер M-7.

К комплекту прилагается полное описание, инструкция по сборке и эксплуатации солнечной водонагревательной системы.

Применение:

Превосходно подходят для горячего водоснабжения в летний сезон дачи, бани,гостиниц, пансионатов, турбаз, бассейнов, летних душевых.

 Преимущества системы:

 низкая цена;

 надежность и простота в эксплуатации,

легкий монтаж; применение дополнительного оборудования (насос, контроллер) необязательно;

высокая температура воды в баке при полном отсутствии солнечного света поддерживается до 72 часов.

Как выбрать солнечный коллектор Дача?

Емкость бака коллектора, работающего от солнечной энергии, зависит от количества трубок (тепловой мощности всех труб коллектора). Оптимальное сочетание мощность-объём бака для накопления горячей воды обеспечено производителем.

Вам же, выбирая такой водонагреватель на солнечном коллекторе, необходимо учесть объем горячей воды, который расходуется в течении суток всеми членами семьи. Это повлияет на выбор водонагревателя. Лучше выбрать коллектор с объёмом бака-накопителя, соответствующий объёму потребления.

Можно ли самому собрать и установить солнечный коллектор ДАЧА?

Благодаря прилагаемым к каждому комплекту подробным инструкциям с фотографиями сборки, можно легко справиться с установкой и монтажом солнечного коллектора на Вашем дачном участке. Это не займёт у Вас много времени.

Отзывы о солнечных коллекторах для дачи.

Солнечный коллектор для бани

Московская область, Серпуховской район, дачный поселок

 

Солнечный коллектор для дачи

Московская область, Ногинский район, деревня Затишье

 

Солнечный коллектор для фермы

Алтайский край, Змеиногорский район «Восход» 

 

Солнечный коллектор для гостиницы

Краснодарский край, Туапсинский р-н, ст. Лазаревское

Солнечные водонагреватели | Министерство энергетики

Солнечные водонагреватели — иногда их называют солнечными системами горячего водоснабжения — могут быть экономичным способом производства горячей воды для вашего дома. Их можно использовать в любом климате, а топливо, которое они используют — солнечный свет — бесплатное.

Как они работают

Солнечные водонагревательные системы включают резервуары для хранения и солнечные коллекторы. Существует два типа солнечных водонагревательных систем: активные, у которых есть циркуляционные насосы и средства управления, и пассивные, у которых нет.

Активные солнечные водонагревательные системы

Существуют два типа активных солнечных водонагревательных систем:

• Системы прямой циркуляции
  Насосы обеспечивают циркуляцию бытовой воды через коллекторы в дом. Они хорошо работают в климате, где редко замерзает.
• Системы непрямой циркуляции
  Насосы обеспечивают циркуляцию незамерзающего теплоносителя через коллекторы и теплообменник. Это нагревает воду, которая затем течет в дом.Они популярны в климате, склонном к отрицательным температурам.

Пассивные солнечные системы водяного отопления

Пассивные солнечные водонагревательные системы обычно дешевле активных систем, но обычно не так эффективны. Однако пассивные системы могут быть более надежными и могут прослужить дольше. Есть два основных типа пассивных систем:

• Интегральные пассивные системы коллектора-накопителя
  Они состоят из накопительного бака, покрытого прозрачным материалом, позволяющим солнцу нагревать воду.Затем вода из бака попадает в водопровод. Они лучше всего работают в областях, где температура редко опускается ниже нуля. Они также хорошо работают в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде.
• Системы Thermosyphon
  Вода нагревается в коллекторе на крыше, а затем течет через водопроводную систему при открытии крана горячей воды. Большинство этих систем имеют емкость 40 галлонов.

Резервуары и солнечные коллекторы

Для большинства солнечных водонагревателей требуется хорошо изолированный накопительный бак.Резервуары для хранения солнечной энергии имеют дополнительный выход и вход, подключенные к коллектору и от него. В системах с двумя баками солнечный водонагреватель предварительно нагревает воду до того, как она поступает в обычный водонагреватель. В системах с одним резервуаром резервный нагреватель совмещен с накопителем солнечной энергии в одном резервуаре.

В жилых помещениях используются три типа солнечных коллекторов:

• Плоский коллектор
  Плоские остекленные коллекторы представляют собой изолированные, защищенные от атмосферных воздействий коробки, которые содержат темную абсорбирующую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми (полимерными) крышками.Плоские неглазурованные коллекторы, обычно используемые для солнечного обогрева бассейнов, имеют темную пластину-поглотитель, изготовленную из металла или полимера, без крышки или корпуса.
• Интегральные коллекторно-накопительные системы
  Также известные как системы ICS или партии , они имеют один или несколько черных резервуаров или трубок в изолированном застекленном ящике. Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду. Затем вода поступает в обычный резервный водонагреватель, обеспечивая надежный источник горячей воды.Их следует устанавливать только в условиях умеренно-морозного климата, поскольку наружные трубы могут замерзнуть в суровую и холодную погоду.
• Солнечные коллекторы с вакуумными трубками
  Они представляют собой параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Эти коллекторы чаще используются для коммерческих приложений в США.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда нуждаются в резервной системе в пасмурные дни и в периоды повышенного спроса.Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резервное копирование и могут уже быть частью солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку система накопления со встроенным коллектором уже накапливает горячую воду в дополнение к сбору солнечного тепла, она может быть укомплектована водонагревателем без резервуара или водонагревателем по запросу в качестве резервного.

Выбор солнечного водонагревателя

Перед покупкой и установкой солнечной системы водяного отопления необходимо сделать следующее:

Также ознакомьтесь с различными компонентами, необходимыми для солнечных водонагревательных систем, включая следующие:

Установка и обслуживание системы

Правильная установка солнечных водонагревателей зависит от многих факторов.Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, местные строительные нормы и правила и вопросы безопасности; поэтому лучше всего обратиться к квалифицированному подрядчику по установке солнечных тепловых систем.

После установки правильное обслуживание вашей системы обеспечит ее бесперебойную работу. Пассивные системы не требуют особого обслуживания. Для активных систем обсудите требования к техническому обслуживанию со своим поставщиком системы и обратитесь к руководству пользователя системы. Сантехника и другие обычные компоненты водяного отопления требуют того же обслуживания, что и обычные системы.Стекло может потребоваться в сухом климате, где дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

Регулярное обслуживание простых систем может проводиться не чаще, чем каждые 3–5 лет, предпочтительно подрядчиком по солнечной энергии. Системы с электрическими компонентами обычно требуют замены детали или двух через 10 лет. Узнайте больше об обслуживании и ремонте солнечных водонагревательных систем.

При проверке потенциальных подрядчиков на установку и / или техническое обслуживание задайте следующие вопросы:

• Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания солнечных водонагревательных систем?
  Выберите компанию, у которой есть опыт установки нужного вам типа системы и обслуживания выбранных вами приложений.
• Сколько лет у вашей компании есть опыт установки и обслуживания солнечного отопления?
  Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.
• Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?
  В некоторых штатах требуется наличие действующей лицензии сантехника и / или подрядчика по солнечной энергии. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование с советом по лицензированию подрядчиков вашего штата.Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков, получивших государственную лицензию.

Повышение энергоэффективности

После того, как ваш водонагреватель правильно установлен и обслуживается, попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения, которые помогут снизить ваши счета за нагрев воды, особенно если вам требуется резервная система. Некоторые энергосберегающие устройства и системы дешевле устанавливать вместе с водонагревателем.

Другие варианты водонагревателя

Солнечная тепловая энергия использует энергию Солнца для нагрева воды

Солнечная тепловая энергия, горячая вода от Солнца

Два способа, которыми мы можем преобразовать бесплатную солнечную энергию, которую мы получаем от Солнца каждый день, — это солнечная тепловая энергия (солнечная энергия). горячая вода) или солнечная энергия (электричество) для использования в наших домах.

Мы можем использовать солнечную фотонную световую энергию, которую мы получаем в течение дня, для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических панелей и массивов, или мы можем использовать тепловую тепловую энергию солнца, используя солнечные коллекторы, для производства солнечной горячей воды, солнечного нагрева бассейна, солнечного пространства отопление и солнечное охлаждение и т. д.

Важно понимать, что Solar Thermal Energy — это не то же самое, что солнечная энергия или солнечная фотоэлектрическая энергия, поскольку фотоэлектрические установки преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество.Однако солнечная тепловая энергия может использоваться для концентрации солнечных лучей, создавая тепло, которое затем используется для производства пара, который превращает генератор в электричество.

Солнечные тепловые коллекторы

Количество электроэнергии и энергии газа, используемых сегодня для нагрева воды для бытовых нужд и отопления помещений в наших домах и офисах, огромно. Термин «системы солнечной тепловой энергии» означает технологии и устройства для солнечного теплового отопления и горячего водоснабжения, которые используют энергию солнца для обеспечения горячей водой и обогревом наших домов, офисов, фабрик и других подобных приложений с использованием возобновляемой солнечной энергии.

Системы солнечной тепловой энергии обычно включают монтируемый на крыше коллектор солнечной энергии, обычно называемый «солнечным тепловым коллектором», который принимает солнечный свет и преобразует его в полезное тепло, производя экологически чистое отопление и горячую воду, что также снижает потребность в электроэнергии и природном газе. как и другие виды топлива для отопления и, конечно же, счета.

Солнечные системы водяного отопления можно охарактеризовать как прямые или косвенные, в зависимости от того, нагревается ли бытовая вода непосредственно в солнечном коллекторе или через отдельный теплообменник.

Тогда солнечная тепловая энергия относится к технологии, которая использует энергию солнца для нагрева воды или других типов теплоносителей для различных жилых, промышленных и других применений, при этом обогрев плавательных бассейнов, подогрев горячей воды и обогрев помещений в настоящее время являются основными. применения солнечной тепловой энергии .

Количество солнечной радиации, которую получает мир, достаточно велико для того, чтобы солнечные тепловые технологии стали неотъемлемой частью экологически чистой энергии будущего в любом месте.Солнечные тепловые системы состоят из трех основных элементов: солнечного коллектора (-ов), изолированного теплопроводного трубопровода и некоторой формы хранения тепла, такой как резервуар для горячей воды. В системах активной солнечной тепловой энергии также используются насосы и / или вентиляторы для распределения тепла, электронные таймеры, средства управления и термостаты, а в более холодном климате — антифриз и другие подобные химические вещества для защиты.

Типы солнечных тепловых коллекторов

Солнечные тепловые коллекторы являются сердцем любой солнечной тепловой энергетической системы, вырабатывая необходимое количество солнечной энергии для нагрева воды.Солнечные тепловые коллекторы отличаются от фотоэлектрических (PV) панелей, которые производят только солнечную электроэнергию. Солнечный коллектор может быть таким простым, как прямая или свернутая в спираль пластиковая или медная труба.

Даже старый кусок садового шланга, установленный на солнечном месте на земле, можно использовать для предварительного нагрева воды, протекающей через него, прежде чем она попадет в стандартный электрический водонагреватель. Хотя эта установка определенно будет работать, она имеет свои ограничения в эффективности и практичности, особенно ночью или в холодные зимние месяцы.

Количество солнечного тепла, производимого солнечными тепловыми коллекторами, варьируется в зависимости от конструкции коллектора, площади поверхности коллекторных труб, а также местного климата и условий местности, и существует несколько типов коммерческих солнечных тепловых коллекторов, таких как: Плоский Пластина , откачиваемая трубка , Накопитель со встроенным коллектором (ICS), термосифон и концентрирующая солнечная энергия (CSP). Все они выполняют одну и ту же работу, производят «горячую воду от солнечной энергии», причем каждый тип имеет свои собственные применения, преимущества и недостатки.

Солнечные тепловые коллекторы улавливают солнечное тепло для нагрева воды и / или обогрева помещений и обычно устанавливаются на крышах, где они подвергаются максимальному солнечному излучению для максимальной эффективности. Большинство солнечных коллекторов горячей воды представляют собой пассивные устройства, состоящие из ящиков, рам, резервуаров или закрытых трубок, которые содержат следующие основные части:

• Прозрачная прозрачная стеклянная или пластиковая крышка или трубка для впуска солнечной энергии.
• Внутренние поверхности, окрашенные в темный цвет, называемые поглотителями, которые впитывают солнечное тепло, передавая его теплоносителю или воздуху.
• Изоляционные материалы для предотвращения утечки захваченного тепла обратно в атмосферу.
• Трубы, вентиляционные отверстия или воздуховоды для транспортировки нагретой жидкости или воздуха из солнечного коллектора туда, где их можно использовать или хранить.

Плоские коллекторы — плоские солнечные тепловые коллекторы являются наиболее распространенным и самым простым типом солнечных коллекторов, доступных для нагрева воды от низкой до средней температуры в домашних условиях с помощью солнечной энергии и отопления помещений. Большинство плоских пластинчатых коллекторов обычно состоят из нескольких отдельных медных труб или одной катушки, которая прикреплена к темной теплоизоляционной пластине, запечатанной в большом изолированном деревянном или металлическом ящике.

Герметичный термобокс покрыт закаленным стеклом или прозрачной пластиковой крышкой, позволяющей поглощать лучистую энергию солнца медными трубками, производящими солнечную горячую воду. Плоские солнечные коллекторы легко собрать из деревянного ящика и нескольких медных труб, что делает их идеальным проектом для начинающих для входа в мир солнечной тепловой энергии.

Типичный солнечный вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор — «Вакуумные трубчатые коллекторы» состоят из рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок.Каждая трубка состоит из металлического теплопоглощающего материала, обычно из меди, при этом вся стеклянная трубка «откачивается» из воздуха (отсюда и ее название) и герметизируется для образования вакуума внутри стеклянной трубки. Этот вакуум помогает коллектору достигать чрезвычайно высоких температур, поскольку вакуум действует как высокоэффективный изолятор вокруг центрального теплопоглощающего материала.

Так как воздух является хорошим передатчиком тепловой энергии, вакуум внутри трубки предотвращает передачу тепла от поглотителя к внешнему охлаждающему стеклу.Вода или масло переносят поглощенное тепло от солнечного коллектора в резервуар для хранения, где оно используется для отопления.

Благодаря более высокой эффективности по сравнению с плоскими пластинчатыми коллекторами, вакуумные трубчатые коллекторы обычно используются, когда требуются средние и высокие температуры или большие объемы солнечной горячей воды, а также для технологических систем отопления и солнечных систем кондиционирования воздуха.

Интегрированный коллекторный накопитель — «Интегрированный коллекторный накопитель» или «ICS» объединяет солнечный коллектор и накопительный бак в одном блоке, устанавливаемом на крыше.Хотя встроенный коллекторный накопитель не может производить столько солнечного тепла, как предыдущие системы, он может обеспечить разумное количество солнечной горячей воды или может служить экономичным предварительным нагревателем для обычных электрических или газовых водонагревателей. Коллекторы солнечной тепловой энергии ICS называются пассивными устройствами, потому что им не нужны насосы, термостаты, контроллеры, датчики, проводка или электричество для приготовления горячей воды, просто направьте их на солнце.

Термосифонные коллекторы — «Термосифонные коллекторы» широко используются для солнечного нагрева воды и легко идентифицируются по их большому накопительному резервуару наверху солнечного коллектора.Солнечный коллектор установлен под резервуаром для хранения, чтобы обеспечить действие термосифонирования, то есть движение нагретой воды вверх за счет естественной конвекции. Когда солнце освещает солнечные коллекторы, вода внутри нагревается и расширяется.

По мере расширения становится легче, чем более холодная вода в резервуаре для хранения. Под действием силы тяжести более тяжелая холодная вода вытягивается из бака во входное отверстие коллектора. Когда холодная вода покидает резервуар для хранения, она выталкивает нагретую воду через выпускное отверстие коллектора в верхнюю часть резервуара.

Это непрерывное нагревание и протекание, когда горячая вода за счет естественной конвекции циркулирует через коллекторы, обеспечивая полный бак горячей воды в конце дня. Как и предыдущая система ICS, термосифонные системы также являются пассивными системами, что делает их автоматическими, простыми и надежными.

Однако основным недостатком термосифонной системы является то, что ночью или в холодное время года нагретая вода в накопительном баке может менять направление, в результате чего солнечный коллектор становится радиаторами, рассеивающими тепло обратно в атмосферу.Кроме того, вес резервуара, заполненного водой, и труб на крыше может потребовать усиления крыши или опор, на которых она установлена.

Концентраторы солнечной тепловой энергии

До сих пор мы обсуждали простые системы горячего водоснабжения с открытым контуром на солнечной тепловой энергии, в которых вода нагревается непосредственно солнечной энергией с помощью установленных на крыше солнечных коллекторов. Это делает их идеальными для жилых домов, в которых нет места для второго резервуара для горячей воды или системы, производящей горячую воду от средней до высокой температуры (от 50 до 80 ^o C) для бытового использования.Но для промышленного и коммерческого применения эти типы систем солнечной тепловой энергии слишком малы и неэффективны.

Для выработки электроэнергии из энергии солнечных лучей, называемой солнечной тепловой электроэнергией, нам необходимо использовать солнечную тепловую энергию для нагрева воды до гораздо более высокой температуры с образованием пара, который затем можно использовать для привода турбин.

Прямое солнечное излучение может быть сконцентрировано и собрано с помощью отражателей, зеркал, желобов и тарелок, называемых солнечными концентраторами , создающими единую точку фокусировки с чрезвычайно высокой температурой.Тепло, генерируемое концентрированной солнечной энергией или технологиями CSP, затем используется для работы обычного генератора энергии. Высокотемпературное солнечное тепло, собираемое в течение дня, также может храниться в жидких или твердых средах, таких как расплавленные соли, керамика, бетон или, в будущем, в солевых смесях с фазовым переходом. Ночью его можно извлечь из носителя для продолжения работы турбины.

Параболические желоба — Системы CSP «параболического желоба» состоят из зеркального параболического рефлектора изогнутой формы, который фокусирует солнечную энергию на приемную трубу, расположенную в фокусе параболической кривой, нагревая передающую жидкость, обычно на масляной основе из-за высоких температур. вовлечены, протекают по трубе.Затем перекачивающая жидкость генерирует перегретый пар, который подается в турбину и электрический генератор для производства электроэнергии. Эти отражатели с параболическим желобом обычно присоединяются к какой-либо системе слежения за солнцем, которая отслеживает движение солнца с востока на запад в течение дня, так что солнце постоянно фокусируется на приемных трубах для максимальной эффективности.

Концентратор солнечной тарелки

Двигатели солнечной тарелки — «Система двигателя солнечной тарелки» — это еще один тип солнечного концентратора.Коллекционер солнечной посуды состоит из множества маленьких стеклянных зеркал, расположенных вместе в форме параболической тарелки. Зеркала отражают солнечный свет на блок преобразования мощности, который устанавливается над тарелкой в ​​фокусном центре (аналогично тарелке спутникового телевидения).

Блок преобразования энергии включает в себя приемник солнечной энергии, который поглощает солнечную энергию и передает ее солнечному двигателю. Затем двигатель преобразует эту энергию в тепло. Тепловой приемник включает в себя трубки для теплоносителя, обычно водорода или гелия, которые передают тепло генератору для производства электроэнергии.Системы солнечной антенны / двигателя используют автоматические двухосные коллекторы для отслеживания солнца.

Башни солнечной энергии — «Башни солнечной энергии» используют тысячи отслеживающих солнце зеркал, называемых гелиостатами, для концентрации солнечного света на приемнике, расположенном на вершине высокой центральной башни. Башня солнечной энергии генерирует чрезвычайно высокие температуры в фокусе массива зеркал, нагревая передающую жидкость, такую ​​как расплав нитратной соли, которая затем используется для выработки пара для питания турбогенератора, который используется для производства электроэнергии.Расплавленная соль достигает температуры около 1050 градусов по Фаренгейту в приемнике перед хранением в резервуаре, где она может эффективно сохранять тепло в течение нескольких часов или даже дней, прежде чем будет использоваться для выработки электроэнергии.

Мы видели, что двумя основными компонентами типичной домашней системы Solar Thermal Energy , которые могут использоваться для производства солнечной горячей воды, являются резервуар для хранения воды и солнечный тепловой коллектор, который поглощает тепло от солнца. Два основных типа солнечных тепловых коллекторов, доступных для бытового применения, — это плоский коллектор и вакуумный трубчатый коллектор , которые могут производить более чем достаточно солнечной горячей воды для типичного домашнего хозяйства.

Для промышленных и коммерческих применений «солнечная тепловая энергия» в настоящее время является наиболее экономически эффективной солнечной технологией в больших масштабах. В настоящее время он превосходит другие формы альтернативных энергетических систем, а также может превзойти стоимость электроэнергии, произведенной за счет сжигания ископаемого топлива, такого как природный газ. Испания и Австралия в настоящее время являются ведущими странами в коммерческом производстве солнечной тепловой энергии, в которых Испания уже производит значительную часть потребляемой ими электроэнергии за счет своей солнечной тепловой энергетической башни и солнечных тарелок / двигателей.

Подходит ли вам солнечная тепловая энергия ?. Скорее всего, использование солнечной энергии для производства солнечной воды для нагрева воды может сократить счета за горячее водоснабжение до 60% или более каждый год, что позволит сэкономить тысячи американских долларов или британских фунтов для среднего семейного дома в течение всего срока службы солнечной системы горячего водоснабжения. .

Системы солнечной тепловой энергии также помогают сохранить наши природные ресурсы и окружающую среду за счет сокращения выбросов парниковых газов, поскольку меньше ископаемого топлива сжигается для выработки электроэнергии только для нагрева воды, но учтите это, за каждый доллар, британский фунт или евро, которые вы тратите на Если дома более энергоэффективно, вы можете уменьшить размер, стоимость и сложность установленной внутри дома солнечной тепловой системы .

В следующем уроке о «солнечной тепловой энергии» мы рассмотрим плоские пластинчатые коллекторы и увидим, как они преобразуют солнечное тепло в горячую воду.

Самые продаваемые продукты, связанные с солнечным теплом

Основы солнечного нагрева воды — что вам нужно для нагрева воды с помощью солнца

Поделиться — это забота!

В этом посте я дам вам обзор основ солнечного нагрева воды, чтобы вы могли решить, подходит ли вам этот вариант зеленого дома.

В моей жизни Б.C. (До детей), я получил степень магистра машиностроения с акцентом на возобновляемые источники энергии. После окончания учебы я работал в компании, которая эксплуатировала самую большую в мире систему солнечного нагрева воды с плоскими коллекторами (SWH) и занималась установками солнечного нагрева воды.

Когда мы строили наш нынешний дом, мы добавили солнечную систему водоснабжения вскоре после завершения строительства дома. Он обеспечивает нас горячей водой с 2006 года. (У нас также есть пассивное солнечное отопление в нашем нынешнем доме.По сути, я использовал солнечное нагревание воды в моей жизни уже более 20 лет, живу в районе, где вы меньше всего ожидаете его увидеть (Висконсин).

Зачем нужен солнечный водонагреватель?

После нагрева и охлаждения, водяное отопление обычно является одной из областей, где люди потребляют больше всего энергии. Оценки колеблются от 15% до 40% энергопотребления, при этом высокие значения приходятся на старые, неэффективные электрические обогреватели.

Солнечный водонагреватель использует солнечную энергию солнца, чтобы нагреть часть или всю воду.По сути, это можно сделать, оставив темный контейнер на солнце.

Наши друзья разбили лагерь на своей территории, пока строили свой дом, и установили душ на открытом воздухе из 50-галлонных бочек, выкрашенных в черный цвет, на платформе над их душевой. Другой вариант — это сумки для душа на солнечной батарее, которые можно наполнить и повесить в солнечном месте для обеспечения горячей водой во время кемпинга (или во время чрезвычайной ситуации).

В нашем случае наши солнечные коллекторы предварительно нагревают воду для горячего водоснабжения и отопления полов.В солнечные зимние дни пассивная и активная солнечная энергия покрывают большую часть нашей тепловой нагрузки.

Обогрев плавательного бассейна — отличное применение для солнечного нагрева воды, потому что использование бассейна наиболее интенсивно, когда солнце наиболее интенсивно.

Первая книга в списке написана Бобом Рамлоу, одним из первых висконсинцев, одним из первых солнечных наблюдателей, с которыми я столкнулся в этом районе.

Солнечные водонагреватели косвенного и прямого действия

Солнечные водонагревательные системы можно классифицировать по нескольким направлениям.Одна из основных классификаций — прямая или косвенная.

Системы прямого действия нагревают используемую воду. Теплообменника нет. Эти системы лучше всего работают в регионах с теплой погодой, потому что их необходимо осушать, когда температура опускается ниже нуля. (Прямые системы, которые сливаются в холодную погоду, называются, что неудивительно, дренажными системами). Эти системы также склонны к накоплению жесткой воды, если протекающая через них вода с высоким содержанием минералов. Они также известны как системы с открытым контуром.

Непрямые системы нагревают жидкость (обычно смесь антифриза) и передают тепло от этой жидкости через теплообменник питьевой воде в резервуаре для хранения. Они необходимы для круглогодичной эксплуатации в холодном климате. Поскольку вы не вводите новую жидкость в коллектор, вероятность образования минеральных отложений в них снижается. Обратной стороной является то, что они обычно будут дороже, потому что в них больше деталей. Они также известны как системы с замкнутым контуром.

Сравнение пассивных и активных солнечных водонагревателей

Пассивные солнечные водонагреватели используют естественную конвекцию для перемещения холодной воды из нижней части коллектора в верхнюю по мере ее нагрева.

Активные солнечные водонагревательные системы имеют циркуляционные насосы, которые перемещают жидкость (обычно смесь полипропиленглицерина).

Детали солнечной системы водяного отопления

Коллекторы

Все солнечные системы водяного отопления нуждаются в способе сбора тепла. Варианты исполнения варьируются от окрашенного в черный цвет резервуара или черного резервуара в изолированной коробке (нагреватели периодического действия) до плоских пластинчатых коллекторов и изолированных трубчатых коллекторов.

• Нагреватели периодического действия объединяют в себе коллектор и накопитель.
• Плоские коллекторы имеют трубопроводы для жидкости, подключенные параллельно (обычно медные), с металлическими ребрами, окрашенными в черный цвет для увеличения площади поглощения, и все они заключены в изолированную коробку.
• Изолированные трубчатые коллекторы представляют собой отдельные трубки с проходами для жидкости и ребрами, заключенными в то, что по сути является термосом. Нет воздуха вокруг поглотителей = нет воздушного потока = превосходная изоляция. Если бы мы расширили нашу систему, мне бы потребовались эти коллекторы, поскольку они имеют наименьшие потери тепла в холодном климате.

Резервуар

Где хранится нагретая вода.

• Нагреватели периодического действия накапливают воду прямо в панели, резервуаре или накопительном резервуаре, прикрепленном к верхней части панели.
• Плоские коллекторы и изолированные трубчатые коллекторы имеют отдельный накопительный бак.

В зависимости от типа системы она может включать или не включать следующие части.

Теплообменник

В косвенных системах тепло от солнечных панелей передается в систему горячего водоснабжения через теплообменник.Этот теплообменник может быть расположен внутри резервуара для хранения или вне резервуара для хранения.

Внутри резервуара для хранения обычно улучшается теплопередача, так как это максимизирует площадь поверхности воды, контактирующей с теплообменником, но если всегда возникает проблема с теплообменником, необходимо заменять весь резервуар и комбинацию теплообменника.

При наличии внешнего теплообменника их часто можно подключить к стандартному водонагревателю с удаленными нагревательными элементами, что снижает затраты, но они могут быть не такими эффективными, как внутренний теплообменник.

Наша текущая система имеет внутренний теплообменник, наша последняя система — внешний теплообменник.

Контроллер

В косвенных системах с насосом переменного тока контроллер сообщает насосу, когда следует выключить и включить. Его также обычно называют дифференциальным контроллером, поскольку он учитывает разницу температур между панелями и водой в резервуаре для хранения.

Когда достигается заданная разница температур (когда панели становятся достаточно горячими), включается насос.Когда панели остынут, насос отключается.

Насос

Непрямые системы могут иметь насос переменного или постоянного тока. Насосы переменного тока обычно питаются от электросети. Насосы постоянного тока почти всегда питаются от солнечной электрической (фотоэлектрической) панели. Как упоминалось выше, насосы переменного тока включаются и выключаются контроллером.

Насосы

постоянного тока включаются автоматически, когда солнечная электрическая панель вырабатывает достаточно энергии для включения насоса. При правильном размере жидкость в панелях должна быть достаточно горячей, чтобы эффективно передавать тепло, когда у насоса достаточно мощности для работы.

В нашем последнем доме в системе солнечного нагрева воды использовались насос постоянного тока и солнечная электрическая панель. В нашей нынешней системе используется насос переменного тока с контроллером.

Установщик солнечной энергии, который работал над нашей нынешней системой, указал, что он увидел значительно лучшие характеристики насосов переменного тока при низких температурах, потому что у насосов постоянного тока не было достаточно мощности для перемещения жидкости, когда она становилась холодной и слякотной.

Датчик температуры и давления

Большинство систем с внутренним хранилищем имеют один из этих манометров рядом с резервуаром для хранения, чтобы вы могли легко увидеть текущее состояние системы и убедиться, что она находится под надлежащим давлением.

Расширительный бак

Вода, даже вода с добавлением антифриза, будет расширяться и сжиматься при прохождении через различные диапазоны температуры и давления. Чтобы дать избыточному объему жидкости куда-то уйти в системах с замкнутым контуром, в контур вставляется резервуар с расширяющейся и сжимающейся камерой.

Клапан сброса температуры и давления

В качестве дополнительной защиты многие системы размещают клапан сброса температуры и давления в верхней части коллектора (ов).Если оставить панели на солнце и они станут опасно горячими, жидкость будет выпущена за пределы дома, чтобы избежать повреждений внутри. На накопительном баке также может быть предохранительный клапан T&P.

Есть много вариантов оборудования, но вам всегда нужно собирать тепло и хранить тепло. Вы можете купить детали и собрать их самостоятельно, получить весь комплект, готовый к установке, или нанять подрядчика, который установит для вас систему.

На что обращать внимание при установке солнечного водонагревателя

Убедитесь, что ваша солнечная система установлена ​​правильно

Еще в 1970-х годах, когда возникла тенденция к развитию солнечной энергетики, многие подрядчики устанавливали оборудование ниже номинального, но делали это плохо.Одна из моих первых работ по солнечной энергии заключалась в ремонте нефункционирующих систем в программе Orphan Solar Program.

Нельзя сокращать работу, иначе система либо не будет работать должным образом, либо прослужит очень недолго. Когда эти щенки протекают, они могут устроить действительно большой беспорядок, поэтому обычно это не проект для неквалифицированного домовладельца (если вы не делаете что-то очень простое, например, сезонное подогревание бассейна). Кроме того, неправильно установленные панели на крыше могут привести к серьезным повреждениям крыши и даже к разрушению конструкции.Вода тяжелая, и проходы в крыше всегда должны быть должным образом загерметизированы. Независимо от того, установлены ли они на земле или на крыше, вы хотите убедиться, что ваши панели очень надежны, чтобы они не действовали как паруса, когда начинается хорошая буря.

Работа на качественном оборудовании

SRCC (Корпорация по оценке и сертификации солнечной энергии) тестирует панели и системы, чтобы убедиться, что они обеспечивают обещанную энергию. Если ваше оборудование не соответствует стандарту SRCC, по крайней мере, убедитесь, что на него распространяется гарантия.Солнечное водонагревательное оборудование должно выдерживать очень экстремальные диапазоны температуры и давления.

Не весь материал выдержит наказание. Некоторые домовладельцы пытались сэкономить деньги, проложив стандартные трубы из полиэтиленгликоля от коллектора до дома. Вместо этого трубка разорвалась при нормальных (для солнечных) условиях эксплуатации, и ее пришлось заменить.

Найдите установщик со ссылками

Если вы нанимаете установщика, убедитесь, что он знает, что делает.Североамериканский совет сертифицированных специалистов по энергетике (NABCEP) предлагает программы оценки знаний начального уровня, профессиональной сертификации и аккредитации компаний для специалистов по возобновляемым источникам энергии по всей Северной Америке.

В некоторых штатах также существует множество местных программ обучения. Ваша система будет значительным вложением средств, поэтому убедитесь, что вы работаете с тем, кому доверяете.

Воспользуйтесь скидками и льготами, чтобы снизить стоимость вашей системы

DSIRE — это база данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности.В зависимости от вашего местоположения эти стимулы могут помочь вам значительно снизить стоимость вашей солнечной системы нагрева воды. Стоит взглянуть.

Учитывая, что эта статья уже становится довольно длинной, я собираюсь подвести итоги на этом. Надеюсь, это дало вам общее представление о том, как работает солнечный водонагреватель.

Статьи по теме

Последнее обновление: Янв 2020

Солнечные водонагреватели: что нужно знать

Последнее обновление 26.10.2021

Вы используете горячую воду дома каждый день, когда принимаете душ, стираете белье или моете посуду.Солнечные водонагревательные системы используют энергию солнца для нагрева воды в вашем доме.

Солнечные водонагреватели (также известные как солнечные водонагреватели ) являются альтернативой обычным водонагревателям, включая водонагреватели без резервуаров, газовые водонагреватели, электрические водонагреватели или водонагреватели с тепловым насосом (все из которых используют либо газ, нефть или электричество для их питания.) Мы использовали солнечную энергию для нагрева воды на протяжении веков, но только в 1980-х годах компании по производству солнечной горячей воды начали набирать обороты в США.S., делая солнечную горячую воду жизнеспособным вариантом для владельцев недвижимости

Обзор солнечных водонагревателей

• Солнечная система горячего водоснабжения использует солнце для производства теплой воды для вашего дома
• Солнечное тепло улавливается коллекторами на вашей крыше
• С солнечным водонагревателем можно практически полностью отказаться от счетов за отопление воды.
• Вы можете установить солнечную горячую воду в дополнение к обычному водонагревателю

Используя солнечную систему горячего водоснабжения, вы можете использовать энергию солнца для экономии денег, уменьшив вашу зависимость от традиционных источников энергии, таких как нефть, электричество и газ.Солнечная система горячего водоснабжения сокращает выбросы парниковых газов в атмосферу, а также помогает вам в долгосрочной перспективе сэкономить деньги за счет сокращения счетов за газ и электроэнергию.

Как работает солнечная система водяного отопления: основы

Солнечные системы горячего водоснабжения улавливают тепловую энергию солнца и используют ее для нагрева воды в вашем доме. Эти системы состоят из нескольких основных компонентов: коллекторов, накопительного бака, теплообменника, системы управления и резервного нагревателя.

Коллекторы

Панели солнечной тепловой системы известны как «коллекторы» и обычно устанавливаются на крыше.

Эти коллекторы отличаются от фотоэлектрических солнечных панелей, с которыми вы, вероятно, знакомы, потому что вместо выработки электроэнергии они вырабатывают тепло. Солнечный свет (или «солнечное излучение») проходит через стеклянное покрытие коллектора и попадает на компонент, называемый пластиной-поглотителем, которая имеет покрытие, предназначенное для улавливания солнечной энергии и преобразования ее в тепло. Вырабатываемое тепло передается «теплоносителю» (антифризу или питьевой воде), содержащемуся в небольших трубках в пластине.

Коллекторы бывают разных размеров. Размер и количество коллекторов, которые вы установите, зависят от того, сколько солнечного света получает ваша крыша и сколько горячей воды вы используете в своем доме. Также они изготавливаются в двух стилях: плоская пластина и вакуумная трубка. Плоские коллекторы обычно дешевле, но могут улавливать меньше солнечного света и менее эффективны в более холодных условиях. Вакуумные трубчатые коллекторы занимают меньше места на крыше, но они более тяжелые и хрупкие.

Теплообменник и накопительный бак

Когда теплоноситель в ваших коллекторах нагревается, он перемещается в ряд труб, известных как «теплообменник», который расположен внутри резервуара для хранения вашей горячей воды.Когда эти трубы заполнены нагретой передающей жидкостью, тепло передается от труб к вашей воде, делая горячую воду готовой для использования в вашем доме.

Система управления

Большинство солнечных систем горячего водоснабжения имеют систему управления, которая гарантирует, что вода в накопительном баке не станет слишком горячей. Системы контроллеров также могут предотвратить циркуляцию холодной воды через систему, когда на улице очень холодно и перекачивающая жидкость недостаточно нагревается.

Резервный нагреватель

Наконец, каждая солнечная система горячего водоснабжения оснащена резервной системой. В дни, когда слишком облачно для выработки достаточного количества нагретой воды за счет солнечной энергии, срабатывает резервный обогреватель и вырабатывает горячую воду для вашего дома с помощью газа или электричества. На резервные нагреватели будет приходиться примерно 20 процентов вашего потребления горячей воды в течение года.

Типы солнечных водонагревателей: прямые и непрямые, активные и пассивные

Каждая солнечная система горячего водоснабжения состоит из одинаковых основных частей, но есть некоторые различия в конструкции системы.Вы должны выбирать между прямой или косвенной системой, которая влияет на то, как жидкость нагревается в коллекторах. Вы также должны решить, хотите ли вы активную или пассивную солнечную систему горячего водоснабжения, которая влияет на то, как жидкость движется через вашу систему.

Прямое и косвенное нагревание воды от солнечной энергии

Основное различие между прямым и непрямым солнечным нагревом воды заключается в типе жидкости, используемой для сбора тепла в системе. В непрямой системе солнечная энергия собирается и удерживается в специальной антифризной жидкости.Антифриз циркулирует в резервуаре для горячей воды, который нагревает воду для использования в вашем доме. Для сравнения: при прямой установке ваша вода получает тепло непосредственно от солнца, а не сначала собирается в переносящей жидкости.

Большинство солнечных систем горячего водоснабжения в США используют косвенные солнечные системы горячего водоснабжения. Непрямые системы более устойчивы к холоду и лучше сохраняют тепловую энергию в холодные зимние месяцы. Однако косвенные системы также более дороги, чем прямые системы.

Прямые солнечные системы горячего водоснабжения могут работать для некоторых домовладельцев в самых южных частях страны, но большинство жителей США захотят установить косвенную систему, чтобы избежать потерь эффективности в более холодные периоды года.

Активное и пассивное солнечное горячее водоснабжение

В вашей солнечной установке для горячего водоснабжения антифриз или вода перемещаются по системе с помощью регулирующего насоса или под действием силы тяжести. Контроллерные насосы используются только в активных солнечных установках для горячего водоснабжения.Пассивные системы полагаются на гравитацию для перемещения жидкости и воды.

Хотя пассивные системы менее сложны в установке, они также намного менее эффективны, чем активные системы. Кроме того, для работы некоторых пассивных систем резервуар для хранения должен быть установлен выше, чем коллекторы, что может создать большую нагрузку на вашу крышу. Большинство солнечных систем горячего водоснабжения в США активны, что означает, что у них есть контроллер, который прокачивает воду или антифриз через систему.

FAQ: Работают ли солнечные системы горячего водоснабжения в пасмурную погоду?

Ваши солнечные тепловые коллекторы будут поглощать немного тепла в пасмурные дни, но не будут работать так хорошо, как в солнечную погоду. Солнечные системы горячего водоснабжения обычно включают резервный водонагреватель, который можно использовать, если вы переживаете несколько пасмурных или дождливых дней подряд.

Подробнее

Установка солнечного водонагревателя

Если вы пытаетесь решить, подходит ли вам солнечное горячее водоснабжение, понимание требований к установке и процесса может быть полезным, чтобы лучше понять объем проекта солнечного горячего водоснабжения для вашего дома.Как и в случае любого сложного механического устройства, важно работать с авторитетной профессиональной установочной компанией, чтобы убедиться, что ваша солнечная система горячего водоснабжения правильно настроена.

Шесть ступеней к солнечной установке горячего водоснабжения

1. Установите солнечные коллекторы на крышу
2. Установить резервуары для хранения и теплообменник
3. Установить системы трубопроводов для перекачиваемой жидкости
4. Установить водопроводные трубы
5. Установить системы управления
6. Изолируйте систему

Хотя нет двух абсолютно одинаковых установок, это общие шаги, которым, вероятно, будет следовать любой подрядчик, устанавливающий солнечную систему горячего водоснабжения.Шесть шагов, описанных ниже, предназначены для обзора процесса установки солнечной горячей воды и не отражают точный курс действий, который может предпринять каждый установщик.

Важно отметить, что эти шаги предназначены для объяснения типичного процесса установки для активной и косвенной установки солнечного горячего водоснабжения. Большинство, но не все системы, установленные в США, являются активными косвенными системами. (Подробнее о типах доступных систем см. Здесь.)

Шаг 1: Установите солнечные коллекторы

В большинстве солнечных систем горячего водоснабжения первым шагом является установка солнечных коллекторов на крыше.Большинство солнечных коллекторов горячей воды похожи по форме на фотоэлектрические солнечные панели, и они также будут лежать на вашей крыше.

Для того, чтобы правильно установить коллекторы, вашему установщику может потребоваться удалить части вашей черепицы и обнажить плоскую битумную бумагу, которая действует как защита между вашей черепицей и настилом крыши. После того, как подходящая поверхность найдена или создана, коллекторы устанавливаются на место и привинчиваются непосредственно к настилу крыши и лежащим под ней стропилам.

Шаг 2: Установите накопительные баки и теплообменник

Затем вашим коллекторам потребуется резервуар для хранения, куда они могут отправлять нагретую антифризную перекачивающую жидкость.Резервуар для хранения и содержащийся в нем теплообменник являются самой большой частью солнечной системы горячего водоснабжения и обычно расположены в подвале или хозяйственном туалете, где к ним можно получить доступ по линиям водоснабжения и трубкам антифриза.

Если вы заменяете резервуар для воды, работающий на газе, этот шаг по сути является проектом замены. Вы можете установить любое количество резервуаров для хранения в зависимости от размера вашего дома и использования воды. Кроме того, это когда вы захотите освободить место и установить резервный резервуар, который будет работать от электричества или газа на время, когда у вас закончится солнечная горячая вода.

Шаг 3: Установите системы трубопроводов для антифриза

Чтобы подключить ваши коллекторы к теплообменнику и резервуарам для хранения, ваш установщик проложит гибкий трубопровод от вашей крыши к вашему новому резервуару или резервуарам. Антифриз выходит из одной трубы на стороне ваших коллекторов и стекает в теплообменник. Будет установлена ​​дополнительная линия для подсоединения конца теплообменника к крыше, чтобы можно было циркулировать жидкость. Если у вас несколько коллекторов, для их соединения будут установлены дополнительные трубы.

Для установки этих трубопроводов антифриза требуется доступ к вашей крыше, что почти всегда будет означать прорезание пары отверстий в настиле крыши — одно для трубопровода, по которому антифриз спускается вниз, и одно для трубопровода, который отправляет его обратно в коллекторы. Эти отверстия не обязательно должны быть больше диаметра трубы, и их можно легко закрыть изоляционным материалом и запасной черепицей, когда установка будет завершена.

Шаг 4: Установите водопроводные трубы

Как и в случае с антифризом, вода должна циркулировать через вашу новую установку для горячего водоснабжения от солнечных батарей.Линии водного транспорта, обычно в виде медных труб, должны проходить от вашего резервуара для хранения до остальной части вашего дома.

Скорее всего, в вашем доме уже проложены соответствующие водопроводные сети. Единственная работа, которую сделает ваш установщик, — это отключить подключение к водопроводу от вашей старой системы горячего водоснабжения и подключить его к новому резервуару для хранения и резервной системе.

В качестве важного примечания, вам также необходимо учитывать резервную инфраструктуру горячего водоснабжения. Если ваша резервная копия — электрический водонагреватель, необходимо установить надлежащую проводку.Если вы планируете использовать газ для резервного копирования горячей воды от солнечной энергии, необходимо провести газопровод к резервному накопительному резервуару.

Шаг 5: Установите системы управления

Два датчика температуры должны быть соединены проводкой и установлены вдоль вашей системы горячего водоснабжения. Один датчик должен быть подключен к коллекторам, а другой — к основанию резервуара для хранения. Эти устройства будут подключаться к центральной системе управления и указывать, когда следует циркулировать антифриз. Например, если температура в коллекторах ниже, чем температура в резервуаре, нет причин для циркуляции жидкости — фактически, это охладит вашу воду.

Также необходимо установить центральную систему управления и подключить ее к электросети в вашем доме. Это устройство будет действовать как «мозг» вашей новой солнечной установки для горячего водоснабжения, облегчая перекачку антифриза на основе данных, которые оно получает от датчиков температуры.

Шаг 6: Изолируйте систему

После того, как все части будут на своих местах, последний шаг в любой работе по горячему водоснабжению от солнечной энергии — изоляция каждой части. Установщик заткнет дыры в крыше, изолирует трубы и дважды проверит герметичность соединений между компонентами.Любая энергия, потерянная в системах трубопроводов или внутри самого резервуара-хранилища, означает потерю сбережений, поэтому крайне важно правильно изолировать вашу систему.

Распределение затрат на горячее водоснабжение от солнечной энергии

Последнее обновление 07.07.2021

Инвестиции в солнечное горячее водоснабжение — разумное финансовое решение. Как только ваша установка будет завершена, ваша солнечная система горячего водоснабжения начнет вырабатывать бесплатную нагретую воду за счет солнечной энергии.Результат: мгновенная отдача в виде гораздо более низких счетов за коммунальные услуги.

За долгий срок эксплуатации ваша солнечная установка для горячего водоснабжения в конечном итоге окупится, а затем и немного. Солнечные системы горячего водоснабжения обычно служат около 20 лет, а некоторые системы будут работать еще дольше. В дополнение к денежным преимуществам установка солнечной горячей воды сокращает использование парниковых газов, производящих ископаемое топливо, что также делает ее хорошим выбором для окружающей среды.

Стоимость солнечных систем горячего водоснабжения

Сколько может вам стоить установка солнечной горячей воды? В среднем полная система будет стоить примерно долларов 9000 без учета скидок и льгот.Если учесть сбережения от 26% налоговой льготы на жилищные инвестиции (ITC), то получится ориентировочная цена $ 6 300 .

Важно отметить, что цена, которую вы платите, зависит от качества и размера системы, которую вы покупаете. Например, установка солнечной системы горячего водоснабжения, предназначенной для поддержки большого семейного дома, будет стоить больше, чем система, предназначенная для поддержки одного или двух жителей.

Финансовая выгода от солнечной горячей воды

Установка солнечной системы горячего водоснабжения в вашем доме сократит ваши ежемесячные счета, но точная сумма, которую вы сэкономите, зависит от количества горячей воды, которую вы используете, вашей местной погоды и солнечного потенциала, а также доступных льгот и скидок.

В большинстве случаев ваши ежемесячные счета за нагрев воды уменьшатся сразу после установки солнечной горячей воды. Это связано с тем, что большая часть вашей горячей воды теперь будет поступать за счет бесплатной солнечной энергии, а не из топлива, такого как электричество, газ или нефть, — все это стоит денег каждый месяц.

Более того, получая энергию для нагрева воды от солнца, вы изолируете себя от тенденции роста цен на энергию. Вместо того, чтобы жить по ставкам коммунальных услуг, вы можете вырабатывать большую часть энергии для горячего водоснабжения за счет солнца, стоимость которого всегда будет составлять 0 долларов.

Расчет «срока окупаемости» солнечной горячей воды

Срок окупаемости солнечной системы горячего водоснабжения может сильно варьироваться в зависимости от того, как вы в данный момент нагреваете воду. Например, срок окупаемости системы, заменяющей природный газ, будет больше, чем период окупаемости системы, заменяющей электричество или бензин, потому что природный газ является сравнительно менее дорогим топливом.

Скидки и льготы на солнечную горячую воду

Существуют национальные, государственные и местные финансовые стимулы для владельцев недвижимости, заинтересованных в установке солнечной системы горячего водоснабжения.В США налоговый кредит на возобновляемые источники энергии для жилых домов (также известный как инвестиционный налоговый кредит или ITC) предлагает кредит, эквивалентный 26 процентам от общей стоимости установки солнечного горячего водоснабжения. (Это также относится к солнечным фотоэлектрическим системам.)

Многие штаты также предлагают стимулы, которые могут еще больше снизить стоимость солнечной установки для горячего водоснабжения. Одним из примеров является программа штата Массачусетс для бытового и мелкомасштабного солнечного горячего водоснабжения, которая предусматривает скидку в размере 40 процентов от установленной стоимости солнечной системы горячего водоснабжения (до 4500 долларов).

Доступно даже несколько локальных и служебных программ. В Техасе скидка на солнечный водонагреватель CPS Energy предлагает не более 2000 долларов за установку солнечной системы горячего водоснабжения для бытовых потребителей коммунального предприятия.

Экологические преимущества солнечного нагрева воды

Оснащая свой дом солнечной горячей водой, вы принимаете экологически сознательное решение. Для нагрева воды требуется значительное количество энергии, и когда вы используете энергию солнца для нагрева воды, вы избегаете традиционных видов топлива, таких как нефть и природный газ, которые способствуют загрязнению воздуха при их сжигании.

Солнечная система горячего водоснабжения обычно лучше для окружающей среды, чем электрический водонагреватель, поскольку электричество, которое вы покупаете у коммунального предприятия, скорее всего, было произведено из угля или природного газа. С солнечной горячей водой вы можете быть уверены, что используете возобновляемый ресурс с нулевым уровнем выбросов.

Высокотемпературный пар может использоваться в отдаленных регионах для приготовления, очистки или стерилизации медицинского оборудования — ScienceDaily

Инженеры Массачусетского технологического института создали устройство, которое поглощает достаточно тепла от солнца, чтобы вскипятить воду и произвести «перегретый» пар, более горячий, чем 100 градусов по Цельсию, без дорогостоящей оптики.

В солнечный день конструкция может пассивно откачивать пар, достаточно горячий для стерилизации медицинского оборудования, а также для использования при приготовлении пищи и уборке. Пар может также поставлять тепло для промышленных процессов, или его можно собирать и конденсировать для получения опресненной дистиллированной питьевой воды.

Ранее исследователи разработали губчатую структуру, которая плавала в контейнере с водой и превращала поглощенную воду в пар. Но большое беспокойство вызывает то, что загрязняющие вещества в воде со временем привели к разрушению конструкции.Новое устройство предназначено для подвешивания над водой, чтобы избежать любого возможного загрязнения.

Подвесное устройство по размеру и толщине сравним с небольшим цифровым планшетом или устройством для чтения электронных книг и имеет структуру, напоминающую бутерброд: верхний слой изготовлен из материала, который эффективно поглощает солнечное тепло, а нижний слой эффективно излучает это тепло. к воде внизу. Как только вода достигает точки кипения (100 ° C), она выпускает пар, который поднимается обратно в устройство, где он направляется через средний слой — пеноподобный материал, который дополнительно нагревает пар выше точки кипения, прежде чем он откачивается через единственную трубку.

«Это полностью пассивная система — вы просто оставляете ее снаружи, чтобы поглощать солнечный свет», — говорит Томас Купер, доцент кафедры машиностроения в Йоркском университете, который руководил этой работой в качестве постдока в Массачусетском технологическом институте. «Вы можете масштабировать это до чего-то, что можно было бы использовать в отдаленном климате для производства достаточного количества питьевой воды для семьи или стерилизации оборудования для одной операционной».

Результаты группы подробно описаны в статье, которая будет опубликована в Nature Communications .В исследовании участвуют исследователи из лаборатории Ганг Чена, профессора энергетики Карла Ричарда Содерберга в Массачусетском технологическом институте.

Умная комбинация

В 2014 году группа Чена сообщила о первой демонстрации простого парогенератора на солнечной энергии в виде покрытой графитом углеродной пены, которая плавает на воде. Эта структура поглощает и локализует солнечное тепло на поверхности воды (в противном случае тепло проникало бы вниз через воду).С тех пор его группа и другие специалисты стремились повысить эффективность конструкции с помощью материалов с различными поглощающими солнечные лучи свойствами. Но почти каждое устройство было разработано так, чтобы плавать прямо на воде, и все они столкнулись с проблемой загрязнения, поскольку их поверхности контактируют с солью и другими примесями в воде.

Команда решила сконструировать устройство, которое вместо этого подвешено над водой. Устройство сконструировано так, чтобы поглощать коротковолновую солнечную энергию, которая, в свою очередь, нагревает устройство, заставляя его повторно излучать это тепло в виде более длинноволнового инфракрасного излучения в воду внизу.Интересно, что исследователи отмечают, что инфракрасные волны легче поглощаются водой, чем солнечные волны, которые просто проходят сквозь нас.

В качестве верхнего слоя устройства был выбран металлокерамический композит, который является высокоэффективным поглотителем солнечной энергии. Они покрыли нижний слой конструкции материалом, который легко и эффективно излучает инфракрасное тепло. Между этими двумя материалами они зажали слой сетчатой ​​угольной пены — по сути, подобный губке материал, усеянный извилистыми туннелями и порами, который удерживает поступающее солнечное тепло и может дополнительно нагревать пар, поднимающийся обратно через пену.Исследователи также прикрепили к одному концу пены небольшую выпускную трубку, через которую может выходить весь пар и легко собираться.

Наконец, они поместили устройство над тазом с водой и окружили всю установку полимерным кожухом, чтобы предотвратить утечку тепла.

«Именно эта продуманная разработка различных материалов и их расположение позволяет нам достичь достаточно высокой эффективности с помощью этого бесконтактного устройства», — говорит Купер.

Полный вперед

Исследователи сначала проверили структуру, выполнив эксперименты в лаборатории, используя имитатор солнечного света, который имитирует характеристики естественного солнечного света при различной контролируемой интенсивности. Они обнаружили, что конструкция способна нагревать небольшой бассейн с водой до точки кипения и производить перегретый пар при 122 ° C в условиях, имитирующих солнечный свет в ясный солнечный день. Когда исследователи увеличили эту солнечную интенсивность на 1.7 раз они обнаружили, что устройство производит еще более горячий пар, при 144 C.

21 октября 2017 г. они протестировали устройство на крыше здания 1 Массачусетского технологического института в условиях окружающей среды. День был ясным и ярким, и чтобы еще больше увеличить интенсивность солнечного света, исследователи сконструировали простой солнечный концентратор — изогнутое зеркало, которое помогает собирать и перенаправлять больше солнечного света на устройство, тем самым увеличивая приходящий солнечный поток, аналогично тому, как это происходит. Увеличительное стекло можно использовать, чтобы сконцентрировать солнечный луч и нагреть участок тротуара.

С этой дополнительной защитой конструкция производила пар с температурой выше 146 ° C в течение 3,5 часов. В последующих экспериментах команде удалось производить пар из морской воды, не загрязняя поверхность устройства кристаллами соли. В другой серии экспериментов им также удалось собрать и конденсировать пар в колбе для получения чистой дистиллированной воды.