Солнечные водонагреватели — Экобуд

Что такое солнечные водонагреватели и как они работают?

Как следует из названия, солнечные водонагреватели используют энергию солнца для нагрева воды в вашем доме. Они похожи на солнечные батареи только в том, что они размещаются на вашей крыше или где-нибудь там, где могут получить много солнечного света.

 

Солнечные водонагреватели бывают нескольких различных вариаций: активные и пассивные. При активации солнечного водонагревателя, насос циркулирует хладагент или воду через солнечный коллектор. Это нагревает воду или хладагент, а затем отправляет его обратно в резервуар для горячей воды, где он и хранится. Пассивные солнечные водонагреватели не используют насосы. Вместо этого, горячая и холодная вода циркулирует через коллектор с использованием процесса конвекции, который образовывает теплую воду, чтобы подняться и холодную воду, чтобы опуститься.

В горячих климатических условиях, например как в США, в Аризоне, солнечный подогреватель горячей воды потенциально может обеспечить горячей водой всех жильцов вашего дома.

В то время как солнечные нагреватели являются экономичными, их недостатком является то, что они не всегда могут собрать достаточное количество тепловой энергии в данный день для всей семьи и обеспечить ее теплой водой на все 100%. Решением этой задачи является установка солнечного безрезервуарного водонагревателя в качестве резервного нагревательного устройства для того, чтобы убедиться в том, что у вас всегда есть достаточное к-во горячей воды круглогодично.

Хотя водонагревательный бак имеет достоинство, обеспечивающее много горячей воды, которую можно использовать сразу, безрезервуарные водонагреватели являются более энергоэффективными и могут обеспечить дополнительные услуги с небольшими электрическими отходами. Основная система солнечного нагрева обеспечит достаточное к-во горячей воды в теплые, солнечные дни. Солнечный безрезервуарный водонагреватель может обеспечить большую часть горячей воды в безоблачные дни, а также будет содействовать солнечному нагреву в солнечные, но прохладные дни.

Солнечные водонагреватели и дополнительное оборудование

Домовладелец, который устанавливает эти два нагревателя воды в тандеме, должен установить оба термостата должным образом так, чтобы избежать перегрева воды солнечного безрезервуарного водонагревателя. Солнечный безрезервуарый водонагреватель может значительно снизить затраты на подогрев воды в сочетании с солнечным нагревателем. В то время, как обычный нагреватель поддерживает постоянную температуру в баке с водой, солнечный безрезервуарный водонагреватель нагревает воду только в случае необходимости. 

Если домовладелец живет в теплом, солнечном климате, он или она могут потенциально снижать счета за отопление воды до нуля при использовании солнечной энергии и солнечных безрезервуарных водонагревателей. Жизнь в более прохладной среде не является запретной для снижения расходов на отопление с использованием солнечной энергии в сочетании с солнечным безрезервуарным водонагревателем может привести к сокращению расходов на отопление воды на 75%. Домовладельцы, желающие приобрести водогрейных тандем солнечного нагревателя и солнечного безрезервуарного водонагревателя могут проконсультироваться с профессионалом в данной области, чтобы быть уверенным, что безрезервуарный водонагреватель совместим с солнечным водонагревателем. После того как эти две единицы будут установлены и будут вместе работать, домовладельцы будут приятно удивлены их преимуществами: экономией, а также экологичностью.

Вакуумные солнечные водонагреватели —

самый оптимальный вариант использования энергии солнца 

Назначение солнечного коллектора – это преобразование солнечной энергии в тепловую. Вы спросите или оправдывают себя солнечные водонагреватели? Конечно да! Учтите, что режим работы солнечного водонагревателя круглогодичный, а срок их службы 20 лет.

Работает солнечный водонагреватель так: максимально обеспечивает горячей водой, а излишки тепла отдает в основную систему отопления, работающую на традиционном нагревательном оборудовании. Такая совместная работа, позволяет в холодное время года снизить нагрузку на котел на 40-60%.

 

Как работает солнечный водонагреватель?

Солнечная энергия, улавливается через систему вакуумных трубок коллектора. Конструкция вакуумных трубок такая же, как и в термосе: в трубку из ударопрочного стекла, способного выдержать даже удары града очень большого диаметра, вставлена трубка меньшего диаметра. Между ними создается вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Внутренняя трубка покрыта специальным селективным слоем, который максимально поглощает солнечную энергию, а вакуум препятствует потерям тепла. В центре этой конструкций находится медная запаянная трубка, которая содержит небольшой объем легкокипящей жидкости. Она и служит нагревательным элементом солнечного водонагревателя.

Рис 1. Вакуумная трубка солнечного водонагревателя 

Легкокипящая жидкость испаряется под воздействием тепла и ее пары поднимаются в верхнюю часть, в наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю контура (незамерзающая жидкость).

 

Вакуумная трубка может работать при морозах до -50°С. Испарение жидкости начинается при достижении внутри трубки температуры +30°С. Если температура будет меньше, то трубка будет запираться и дополнительно сохранять тепло. Вакуумные трубки работают в пасмурную погоду, а при отрицательной температуре они преобразовывают прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло.

 

Рис 2. Нагрев теплообменника вакуумного солнечного водонагревателя

Как подключить вакуумный солнечный водонагреватель к системе?

Жидкость, которая не замерзает, циркулирует через теплообменник солнечного водонагревателя, а потом поступает в контур емкостного водонагревателя (бойлер косвенного нагрева), через который происходит нагрев горячей воды до момента ее использования. В это время, в бойлер, устанавливается электрический ТЭН. Его устанавливают для того, чтобы в случае понижения ниже установленной температуры (например, затянувшаяся пасмурная погода) он подогревал воду.

 

Рис 3. Схема подключения вакуумного солнечного водонагревателя

Выбирая для себя солнечный водонагреватель, вы обеспечиваете себя дешевой тепловой энергией солнца, а вакуумные трубчатые солнечные водонагреватели — ваши помощники в этом.

Варианты установки солнечных водонагревателей

Рис 4. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на фасаде дома

Рис 5. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на крыше теплицы

Рис 6. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на земле

Горячая вода на даче. 

Сезонный солнечный водонагреватель для дачи решит задачу горячей воды на дачном участке или в загородном доме. Солнечный водонагреватель — идеальное решение подогрева воды для дачного душа, кухни, бани! Он сэкономит для вас до 70% затрат на подогрев воды.

Солнечный водонагреватель для дачи работает по принципу наливного водонагревателя, с автоматическим набором воды, контроля температуры и уровня воды.

Собрать и установить эту гелиосистему займет у вас 2-3 часа и не требует специальных знаний и навыков (в систему входит обычная инструкция по сборке и эксплуатации).

Купить солнечный коллектор для дачи можно через интернет магазины. Там же можно приобрести и  баки для горячей воды от 125 до 200 литров.

Выбирая солнечный водонагреватель без давления, учитывайте объем суточного расхода горячей воды всех членов семьи. Выбирайте солнечный водонагреватель с соответствующим объемом бака (зависит от к-ва трубок) — накопителя горячей воды. К-во трубок можно рассчитать и самостоятельно, с помощью специальных формул и вычислений.

Солнечный водонагреватель без давления является самым простым устройством из систем горячего водоснабжения. Он не нуждается в насосе для продвижения потока воды, так как подключается напрямую к водопроводной сети — источнику холодной воды, а горячая вода подается самотеком. Поскольку тепло в этом типе солнечного водонагревателя передается воде напрямую, производительность водонагревателей этого типа выше, чем у других солнечных водонагревателей, но по этой же причине ограничен период эксплуатации. Такое происходит из-за того, что эксплуатация оборудования возможна только при положительных температурах воздуха.

Накопительный — наливной солнечный водонагреватель способен обеспечить 100% потребность всех членов семьи в горячей воде на даче или в загородном доме.

Он будет бесперебойно обеспечивать горячей водой во время всего дачного сезона:

— подогрев воды для  душа на даче
— подогрев воды в бане
— подогрев воды для полива растений

Как работает солнечный водонагреватель без давления.

В такой системе солнечного водонагревателя нет давления ни водопроводной сети, ни перегретой воды или пара. Вакуумные трубки монтируются в бак солнечного водонагревателя через силиконовые кольца — уплотнители и образуют с ним единую емкость. Вся конструкция размещается на раме. К баку, через электромагнитный управляемый контроллер, через запорный клапан, подводится водопроводная вода.  В баке есть датчик уровня воды, который подключен к контроллеру (см. рисунок ниже).

Подогрев воды в солнечном коллекторе без давления.

Когда датчика уровня воды показывает, что воды в баке недостаточно — бак не наполняется, контроллер открывает  электромагнитный клапан и в бак коллектора подается вода. После того, как вода наполнит бак через открытый клапан, датчик уже сигнализирует о том, что бак полон, контроллер закрывает клапан и подача воды прекращается.

Далее вода нагревается в вакуумных трубках, которые преобразовывают солнечное излучение в тепло.

После нагрева, горячая вода готова к употреблению. Если солнца недостаточно, чтобы прогревать воду до нужной (запрограммированной) температуры, то контроллер включает электрический подогреватель, который встраивается в бак.

По сути, этот солнечный водонагреватель это своеобразный накопитель водонагревателя с автоматическим набором воды.

Особенности конструкции водяного бака солнечного водонагревателя без давления.

Солнечные водонагреватели без давления есть емкостью от 125 до 250 литров (зависит от количества вакуумных трубок коллектора). Очень часто вода в баках коллектора без давления нередко закипает и даже видно, как через клапан бака сбрасывается пар. Но, не волнуйтесь, такое закипание воды и сброс пара не являются отклонением от каких-либо норм эксплуатации. Вода в баке будет выкипать, уровень воды соответственно упадет и контроллер откроет клапан подачи холодной воды для пополнения  ее запаса.

Бак находится над трубками солнечного коллектора, а концы трубок монтируются непосредственно в сам бак.

Бак для воды должен находиться выше точек разбора воды, чтобы горячая вода сама поступала к крану. Бак для воды в горизонтальном сечении имеет круглую форму и состоит из двух контуров. Между стенками бака (для термоизоляции) находится полиуретан, толщиной 50 мм. Сам бак крепится к опорной раме, на которую и монтируется вся эта конструкция. Ночью включается электронагреватель, который включается, когда недостаточно солнечного излучения для подогрева воды.

        Бак сохраняет высокую температуру воды в течение 60 — 72 часов за счет термоизоляции (потеря тепла воды в баке составляет 4 — 8 градусов в сутки).

 Место монтажа солнечного водонагревателя на даче.

Рекомендованные места установки это: крыши, балконы, архитектурные выступы здания. Монтируется солнечный водонагреватель так, чтобы его плоскость была направлена на юг.

Стандартная комплектация:

1. подпорная рама

2. вакуумные трубки

3. теплоизоляционный бак горячей воды

4. встроенный электрический нагревательный элемент (ТЭН)

5. датчик уровня воды в баке

6. электромагнитный клапан подачи воды

7. электронный контроллер управления солнечным водонагревателем.

 Контроллер солнечного водонагревателя.

Контроллер солнечного водонагревателя осуществляет контроль и автоматическую работу системы, а именно: регулирует уровень воды в баке, обеспечивает постоянную температуру нагрева воды, а также включает электронагреватель для нагрева воды ночью.

Рекомендации по установке солнечных водонагревателей.

Количество тепловой энергии, которую вырабатывает солнечный водонагреватель зависит от многих факторов: от угла наклона относительно горизонтали и от ориентации установки к сторонам света (азимут).

Угол наклона — это угол между горизонталью и солнечной батареей. При установке на крыше угол наклона задается скатом кровли. Небольшое количество энергии воспринимается панелью водонагревателя при расположении его плоскости под прямым углом к направлению инсоляции. Так как угол инсоляции зависит от времени суток и года, ориентацию плоскости водонагревателя следует выполнять в соответствии с высотой солнца в период поступления наибольшего количества солнечной энергии.

Рекомендованный угол наклона для европейских стран 50-60º. Азимут описывает отклонение плоскости водонагревателя от направления на юг. Если плоскость солнечного водонагревателя ориентирована на юг, то азимут = 0°. Чем меньше отклонение от направления на юг, тем лучше. В идеале, необходимо учитывать режим потребления горячей воды: если воды больше потребляется утром, то лучше ориентироваться на юго-восток и т.д.

Устанавливайте солнечный водонагреватель и определяйте его размеры таким образом, чтобы воздействие дающее тень соседних зданий, деревьев, линий электропередач и т.п. было незначительным.

Важной частью гелиоустановок есть поддерживающая конструкция в виде рамы. С ее помощью вы обеспечите правильный угол наклона, а также необходимую жесткость конструкции от порывов ветра и других неблагоприятных воздействий окружающей среды и природы.

В следующей статье мы расскажем о тепловых аккумуляторах, которые применяются параллельно установке солнечных водонагревателей.

виды солнечных коллекторов и водонагревателей

Для тех из нас, кому не чужды забота об окружающей среде и желание сэкономить, предлагаю погрузиться в тему солнечных водонагревателей.

Технология существует и применяется уже много лет, особенно часто можно встретить такие коллекторы на домах в Европе и других солнечных странах мира.

Россия пока сильно отстает по темпам внедрения панелей, что и не удивительно — стоимость оборудования и установки высока, а сроки окупаемости, в условиях нашего климата, достигают десятки лет.

Эта статья будет первой в цикле. Сначала разберемся — что такое солнечные коллекторы и как они работают. Оказывается, существует несколько разновидностей таких устройств с разной степенью эффективности и областью применения.

Влияние на экологию тоже не столь однозначное, как кажется на первый взгляд. Даже если не брать в расчет отходы при производстве коллекторов, существуют и другие, менее очевидные факторы.

Разделы статьи

Чем отличаются солнечные батареи от коллекторов?

Ежедневно на землю падает огромное количество солнечного излучения большая часть которого не используется. Задача коллектора — «впитать» в себя определенную долю этого излучения и преобразовать его в пригодную для человеческих потребностей энергию.

При этом важно отличать: солнечное излучение может быть преобразовано в 2 вида энергии – тепловую и электрическую.

• Солнечные коллекторы применяются для получения тепла и нагрева воды. Они нагревают воду которая используется для ГВС и отопления здания.
• Солнечные батареи (они же фотоэлектрические модули) применяются для выработки электроэнергии. Они имеют совершенно другой принцип действия.Виды солнечных коллекторов

Существует также комбинированная технология. Панели, которые одновременно вырабатывают электрическую и тепловую энергию.

Источники: term.od.ua

Устройство и принцип действия

Солнечный водонагреватель (вакуумный солнечный коллектор СВК) – это преобразователь тепловой энергии солнца. Солнечный водонагреватель обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры.

Коэффициент поглощения энергии солнечным водонагревателем составляет 97%. Солнечные водонагреватели устанавливают на крыше зданий с ориентацией на юг. Угол наклона относительно горизонта должен быть равен градусу широты местности. Для Северо-Запада России это значение равно 60°. При эксплуатации системы в зимний период рекомендуется угол наклона увеличить до 70°.

Через верхнюю часть коллектора и змеевик протекает незамерзающая жидкость. Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников, а при перекачке отдает через змеевик (теплообменник) бака-аккумулятора (бойлера) и таким образом нагревает воду в баке.

Цикл передачи тепла из коллектора к баку-аккумулятору длится до тех пор, пока длится световой день и температура на выходе коллектора выше температуры воды в баке. Приемник солнечного коллектора выполнен из меди с полиуретановой изоляцией, закрыт листом анодированного алюминия.

Передача тепла происходит через медную «гильзу» приемника. Благодаря этому «солнечный» контур отделен от трубок, поэтому при повреждении одной или нескольких трубки коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста и нет необходимости сливать незамерзающую смесь из контура теплообменника.

Включение и выключение насоса производит контроллер на основании показаний датчиков температуры. Датчики температуры находятся на выходе водонагревателя (коллектора), в баке-накопителе (бойлере) и «обратке» системы отопления. Кроме того, расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при чрезмерном разогреве теплоносителя.

Таким образом, раздельная система с принудительной циркуляцией представляет собой автоматизированную систему преобразования и сохранения тепла, полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например, традиционный водонагреватель, работающий на электричестве, газе или дизтопливе), которые страхуют систему при недостаточном количестве солнечной энергии. Нагретая вода используется для горячего водоснабжения и отопления.

Блок управления предназначен для контроля температуры в водонагревателе (солнечном коллекторе) и резервуаре-теплообменнике, а также для выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток. При этом контроллер регулирует поток теплоносителя через теплообменник, определяет направление подачи тепла (на систему горячего водоснабжения или на отопление).

В ночное время автоматика системы обеспечивает минимально необходимое привлечение дополнительной энергии для поддержания заданной температуры внутри помещения.

Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить:

1. Круглогодично — горячее водоснабжение;
2. Сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 70% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

Источники: solarwindsystem.org

Стоит отметить что существует несколько типов коллекторов работающих от солнечного света. Основными типами являются плоский тип устройства и вакуумная модификация.

В плоском устройстве вода нагревается за счет падающих солнечных лучей проодящих через специальное стекло, с нанесенным на него спецраствором черного цвета для сохранения тепла.

Такая плоская панель делается воздухонепроницаемой, и имеет способность нагревать воду до температуры 200 градусов по Цельсию.

Вакуумный тип коллекторов имеет важное конструктивное отличие от плоских моделей устройства. Он имеет вид нескольких стеклянных трубок закрепленных на базовой панели. Эти стеклянные трубки имееют на внутренней поверхности стекла специальное покрытие собирающее солнечное тепло.

Кроме того внутри такой трубки располагается еще одна трубка меньшего сечения, причем между внешней и внутренней трубками имеется полость из которой откачан воздух. Эта вакуумная прослойка нужна для большей сохранности тепла, и способна повысить эффективность коллектора на 30 процентов, по сравнению с плоскими модификациями. С помощью такого коллектора вода способна нагреться до 300 градусов по Цельсию.

Еще одним технологическим отличием вакуумного типа солнечного коллектора является наличие специальной жидкости внизу трубки, которая вледствие нагрева превращается в пар, и, поднимаясь вверх, равномерно нагревает воду.

В регионах с малой продолжительностью светового дня и в условиях минусовой температуры такая схема работы дает значительный выигрыш в количестве тепловой энергии. Что касается цены, то, конечно, более конструктивно сложный вакуумный коллектор имеет более высокую цену, но при этом его характеристики имеют преимущества.

Источники: promplace.ru

Виды

Пассивные

Пассивные солнечные водонагреватели имеют совмещенный аккумулирующий накопительный бак и коллекторные элементы. Накопительные баки утеплены для исключения потери тепла. Объем накопительного бака берется из расчета двухдневного потребления горячей воды.

Пассивные системы перемещают готовую воду или теплоноситель через систему без насосов. Пассивные системы имеют преимущество, в том, что отключение электричества или поломка циркуляционного насоса не будет проблемой. Это делает пассивные системы вообще более надежными, более легкими в обслуживании, и возможно более долговечными, чем активные системы.

Главными преимуществами данной системы являются:

• Низкая цена,
• Простота установки и обслуживания. (Для ее работы достаточно только, чтобы в баке была вода. Подача воды может поступать самотеком из открытого бака, находящегося выше самого водонагревателя).
• Для работы данного типа установки НЕ требуется электроэнергия. Электроэнергия может быть нужна только в случае установки в бак дополнительного электронагревателя (ТЭНа).

Пассивные системы имеют преимущество, в том, что отключение электричества или поломка циркуляционного насоса не будет проблемой. Это делает пассивные системы вообще более надежными, более легкими в обслуживании, и возможно более долговечными, чем активные системы.

Эти нагревательные системы исключительно подходят в средней зоне для дачного использования в период с марта по октябрь.

Технические особенности

Для получения максимальной получаемой энергии от солнца, коллекторы направляют «лицом» на юг или с отклонением до 30 °С от южного направления и наклоном между горизонтом и коллектором 30-55 ° в зависимости от широты.

Устанавливать солнечные водонагреватели можно на крыше, используя уже ее наклон, на балконе и на земле. В комплекте с солнечным водонагревателем входит стойка для установки на горизонтальную поверхность.

Применение:

Пассивные солнечные водонагреватели в основном используются для:

1. принятия душа
2. бытовые расходы воды (мытье посуды)
3. обогрев парников
4. подогрев воды в бассейнах и т. д.

Схема подключения воды может быть производиться из общей водяной системы с использованием водяного клапана понижающего давление практически до «0» или с подачей воды из дополнительного резервуара. (см. схему), находящегося выше не менее 30 см. от входа в бак накопитель.

Выбор модели солнечного водонагревателя напрямую связан от ежедневного расхода горячей воды. Модели пассивного солнечного нагревателя отличаются объемом накопительного бака от 80 до 200 л и площадью коллектора (количество вакуумных трубок от 15 до 24 шт). При необходимости использовать вариант более 200 литров, можно соединить солнечные нагреватели последовательно для набора нужного объема запаса горячей воды.

Активные

Основное отличие активных солнечных водонагревателей от пассивных водонагревателей — это применение всей системы при магистральном давлении воды до 1 МПа. (10 атм.).

Это преимущество активных солнечных водонагревателей перед пассивными водонагревателями дает возможность применение их во всех областях, где необходима горячая вода.

Активная солнечная система как правило включает в себя коллектор, насос, систему контроля, жидкий теплоноситель (антифриз) и расширительный бак. Активные СВ как правило используются в разделенном виде, т. е. коллектор находиться на крыше дома, а накопительная емкость и система управления внутри помещения.

Элемент, преобразующий энергию Солнца, представляет собой стеклянную, вакуумную колбу, которая имеет высокую степень противоградовой прочности (примерно как лобовое стекло автомобиля), за счет специальной закалки боросиликатного стекла при температуре 460 градусов. Внутрь каждой стеклянной колбы, в вакуум, помещена двойная (трубка в трубке) медная тепловая трубка с боковыми радиаторами.

Система замкнута в объеме стеклянной колбы, длиной до 2 метров и шириной 10 см. По внутренней медной трубке, охлажденный в конденсаторе теплоноситель (антифриз) поступает вниз и, возвращаясь наверх по внешней трубке, нагревается от боковых радиаторов.

Нагрев воды в летний период доходит до 110 °С. Нагревательная труба действует как тепловой проводник высокой проводимости. Благодаря своим теплофизическим свойствам коэффициент трансформации тепла в тысячи раз выше лучших твердых проводников тепла таких же размеров.

Всё это обеспечивает коллектору работу в течение более короткого периода солнечного освещения и небольшого объема излучения. Для увеличения теплоотдачи, особенно в холодное время года, применяется постоянная принудительная циркуляция теплоносителя (антифриз) с помощью насоса.

По сравнению с другими технологиями такая труба может обеспечить достижение желаемой температуры в более ранний период суток, при нормальных условиях горячая вода может быть обеспечена два раза в день. По внутренней трубке охлажденный теплоноситель поступает вниз и, возвращаясь наверх по внешней трубке, нагревается от боковых радиаторов.

При этом присутствует эффект «запирания» трубы, исключающий теплопотери в ночное время.

Термоизолированный бак — имеет различную емкость в зависимости от модели, максимальный объем 500 литров. Модели наиболее пользующиеся спросом — это с объемом 200 и 400 литров. Бак способен удерживать температуру до 4 суток, с потерей примерно 2-3 градуса в сутки, в случае, если нет солнца.

В качестве резервного источника тепла, он оснащается электрическим ТЭНом мощностью до 2 кВт или газовым котлом, для автоматического подогрева воды до заданной температуры.

Данная установка может функционировать как по отдельности (от энергии солнца или от эл. энергии), так и одновременно по формуле солнце + эл. энергия и способна безотказно работать при температурном режиме до минус 60 °С.

Источники: solar-kollektor.ru

Открытый контур

Активные системы с открытым контуром используют насосы для циркуляции воды через коллекторы. Активные системы с открытым контуром являются популярными в регионах с положительными температурами или при сезонном использовании. Могут эксплуатироваться при температурах воздуха до −20 °C или −25 °C.

Закрытый контур

Активные системы с закрытым контуром. В этих системах теплоносителем коллектора является обычно водно-гликолиевый антифриз. Теплообменники передают высокую температуру от теплоносителя первого контура воде, которая запасена в баках (теплоаккумуляторах).

Системы с закрытым контуром популярны в областях, подвергающихся продолжительно действующим отрицательными температурам, так как они имеют хорошую защиту от замораживания.

В связи с высокими значениями температуры при застое теплоносителя в периоды максимальной облученности, не все антифризы пригодны для использования в солнечных системах.

Панельного типа

Конструкция самая простая. Коллектор выкрашен в чёрный цвет, помещён в корпус с теплоизоляцией и герметично закрыт стеклом, пластиком, поликарбонатом и т. п. Эффективность оставляет желать лучшего. Это объясняется тем, что жидкость теряет некоторую часть тепла при прохождении коллектор.

Эти потери обычно весьма ощутимы. Панельные солнечные водонагреватели хорошо подходят для регионов, где высокая солнечная инсоляция.

Вакуумные

Теплоноситель находится в трубке, которая запаяна в вакуумной колбе. Эта колба выполнена из кварцевого стекла пропускающего солнечное тепло, а также ультрафиолет. Это очень эффективные конструкции, где потери тепла минимальны.

Если в качестве теплоносителя используется вода, то нагрев происходит до кипения. Если там будет масло, то его можно разогреть до 200─300 градусов. Практически все вакуумные водонагреватели фабричные и стоят довольно дорого.

Пластиковые

Пластиковые солнечные коллекторы изготавливаются из полиэтилена марки ПЭВП методом заводской штамповки. Эти коллекторы дешевы и практичны. Их можно напрямую подключить к системе горячего водоснабжения.

Не имеют теплоизоляционные покрытия, поэтому они не используются в холодное время года. Их невозможно установить в регионах с сильными ветрами.

Источники: stroyteplo.by, akbinfo.ru, batsol.ru

Экологичность

Положительные аспекты

Из всех доступных возобновляемых источников энергии именно солнечная энергия и солнечные батареи наносят минимальный ущерб окружающей среде. Электричество, произведенное при помощи солнечных батарей, не оказывает вредного воздействия на воздушные массы. И никак не загрязняет ни поверхностные, ни подземные воды, не истощает природные ресурсы и не несет опасности, как для животного мира, так и здоровья человека.

Единственный реально опасный эффект данного типа энергии связан с получением некоторого количества токсических веществ и химикатов, например, кадмия и мышьяка, которые используются при производстве солнечных батарей. Но, по большому счету, и эти негативные эффекты минимальны по своему объёму, если есть продуманная политика в плане их повторного использования и надлежащей утилизации.

Если смотреть широким полем зрения на проблему, то риски для окружающей среды от солнечных батарей минимальны. Приблизительные выбросы в атмосферу в ходе производства составляют 0,02 грамма теллуридла кадмия на ГИГАВАТТ\час электрической энергии, произведенной за весь срок службы солнечного модуля, и это очень низкий показатель.

Широкомасштабное использование солнечных батарей не несет никакого риска для здоровья человека и живых существ. А повторная переработка модулей, что уже отслужили свой срок службы, почти полностью нивелирует озабоченность «зеленых» по поводу вредности этого вида производства электрической энергии.

Во время своей работы солнечные модули не производят загрязнения Природы, и более того, постепенно замещая традиционные виды топлива (газ, нефть, уголь) они приносят существенные выгоды окружающей среде.

Теллурид кадмия в солнечных батареях на самом деле на поверку оказывается значительно более дружественен Природе, чем все остальные ныне используемые виды кадмийных батарей, включая знаменитые никель-кадмиевые.

Отрицательное влияние

Само производство солнечных батарей включает в себя использование некоторых токсичных газов, взрывоопасных летучих веществ, коррозийных жидкостей и подозрительных канцерогенных – вызывающих рак – реагентов.

Магнитуда возможных негативных эффектов на здоровье человека и Природу в случае производства солнечных батарей варьируется в зависимости от используемых токсических материалов, их насыщенности, интенсивности использования, а также продолжительности их воздействия на человека в условиях производства.

Утилизация значительных объемов отслуживших свое солнечных модулей на конкретной территории приводит к увеличению риска для здоровья людей в данной местности. А также это пагубно для местной флоры и фауны.

Утечка химических реагентов из утилизируемых модулей дает вероятность заражению местной почвы и поверхностных вод.

Скопление солнечных батарей на примере местечка Барстоу, Калифорния, под кодовым обозначением «Солнечная №2», занимает 52,6 гектаров (почти 130 акров) земель и производит около 10 мегаватт электричества на максимальном выходе при пиковых значениях. Производительность достигает лишь 16%.

Для таких вот установок типа «Солнечная -2», чтобы произвести такое же количество энергии, как и типичной 1000 мегаватт электростанции на обычном топливе, за год потребуется покрыть солнечными модулями 33 000 (!) гектаров земли. Или иными словами, 127 квадратных миль площади! А это уже серьезный урон окружающей среде.

Источники: altenergiya.ru

Эффективность и КПД

Солнечный коллектор не может быть эффективным на 100 % поскольку имеет потери при преобразовании тепловой энергии а так же оптические потери.

Тепловые потери – это часть солнечной энергии, которая была преобразована в солнечном коллекторе в тепловую энергию, но не была использована на нагрев теплоносителя а рассеялась в окружающем воздухе.

Данный вид потерь зависит от разницы температуры в коллекторе и окружающем воздухе и коэффициентов тепловых потерь k₁ (линейный коэффициент тепловых потерь Вт/(м²·К)) и k₂ (коэффициент тепловых потерь с учетом нелинейности Вт/(м²·К²)).

Потери состоят из трех режимов теплообмена:

1. потери на теплоп

Солнечный водонагреватель | Мастер-класс своими руками

Солнечный водонагреватель ещё называют солнечным коллектором. Служит он для нагревания проточной воды.
Самый простой солнечный нагреватель — это бочка, выкрашенная в черный цвет и наполненная водой. Черный цвет поглощает солнечную энергию лучше остальных цветов и преобразует её в тепловую. В результате чего вода в бочке будет нагреваться.

Естественно, это самый примитивный способ сбора тепловой энергии солнца. Я покажу вам как сделать переносной солнечный водонагреватель, простой конструкции из доступных деталей, которые запросто можно купить в любом строительном магазине. Этот водонагреватель будет эффективен и очень просто в изготовлении.

Что из себя представляет солнечный водонагреватель?

Солнечный коллектор представляет из себя медную трубку, закрученную по спирали, заключенную в прямоугольный корпус с одной прозрачной стенкой. Водонагреватель имеет небольшой вес и размер, поэтому легко транспортируется, для чего с боку привинчена ручка для переноски.

Какое предназначение у этого солнечного водонагревателя?

Солнечный водонагреватель лично я использую для быстрого нагрева воды в бассейне. Так как он может работать и зимой, то его можно использовать даже для отопления в дневное время.

Плюсы нагрева воды солнечной энергией

— Все бесплатно, помогает экономить энергию.
— Солнечный коллектор работает и зимой, но с меньшей эффективностью.
— Не требует особых затрат на изготовление оборудования.
— Насосы, прогоняющие воду можно так же питать от солнца, используя солнечные батареи.

Процесс изготовления солнечного коллектора

Нам понадобиться:
— Моток медной трубки длинной 15 метров и диаметром 6 мм.
— Пластиковые кабельные хомуты (нейлоновые стяжки).
— Фанера для задней стенки.
— Деревянные бруски и рейки для боковых стенок и крепления стекла.
— Плексиглас или органическое стекло.
— Черная краска аэрозоль.
— Крепеж (гвозди, шурупы, саморезы).
— Переходной фитинг для медной трубки.
Возможно ещё что-то упустил.

Итак, ном необходимо разложить трубку в один слой с небольшим отступом, чтобы прикинуть размеры будущего солнечного коллектора. А можно взять сразу определенный размер короба, а лишнюю трубку потом отрезать.

После того как размер был выбран чертим карандашом линии вдоль и поперек. Это будут линии крепления трубки. Раскладываем трубку. Сверлим отверстия по диаметру хомутов и крепим ими трубку, смотрите фото.




Так постепенно закрепляем весь моток. Затем, торчащие части хомутов отрезаем кусачками. Фанера, на которой сейчас расположен наш змеевик, это не задняя часть корпуса. Корпус мы будем делать отдельно, а эту панель мы будем туда вкладывать.

Собираем короб под панель со змеевиком.

В этот короб вкладываем нашу фанеру со змеевиком. Если вы планируете использовать коллектор в зимнее время, то рекомендую положить утеплитель между задней стенкой и фанерой со змеевиком.

Сверлим отверстия в боковых брусках для вывода трубки.

Прибиваем рейки по внутренней стороне, на которой будет лежать стекло.

Мерим стекло, чтобы все было вровень, без лишних пазов.


Прикручиваем переходники под садовый шланг.

Прикручиваю ручку для переноски и транспортировки.

Аэрозольной краской красим внутреннюю поверхность.

Закрываем стеклом.

Подсоединяем шланг с водой и даем небольшой напор.

В солнечный день выходящая вода при среднем напоре может нагревать около 75 градусов по Цельсию.

Итог работы

Солнечный водонагреватель хорошо нагревает воду без лишней сложности, поэтому я советую его повторить.
Такие панели можно компоновать в группы, тогда эффективность такой системы будет в разы больше.
В больших садовых бассейнах имеется автономная система фильтрации воды, которая работает постоянно. Включив водонагреватель в эту систему вы нечего не потеряете, а вода в бассейне всегда будет теплой. Да и вообще весь бассейн может находиться в тени, а солнечный коллектор на солнце.

Видео постройки солнечного водонагревателя своими руками

Нагрев несколькими панелями, с использованием не медной трубки, а садового резинового шланга. Эффективность конечно ниже, из-за плохой проводимости тепла садовым шлангом.

Солнечный водонагреватель своими руками

В этой статье описано, как сделать солнечный водонагреваетль — коллектор своими руками из «подручного материала». Сделать простейший солнечный коллектор, действительно не так уж и сложно, но стоит ли придумывать, чем заменить вакуумные трубки из специального суперпрозрачного, ударопрочного сетекла, с тройным светопоглощающим напылением, преобразующие в тепло весь спектр солнечного излучения (имеется в виду и невидимая глазу часть спектра). Трубки практически не имеют теплопотерь, работают эффективно даже в пасмурную погоду и преобразуют в тепло до 98% излучения?

Вода, ветер и солнце — самые доступные и неисчерпаемые источники энергии, которые природа дарит человеку. Не случайно к ним в последние годы снова обращается самое пристальное внимание как науки и промышленности, так и энтузиастов технического творчества, самодеятельных конструкторов. О некоторых из создаваемых ими «домашних» устройствах с использованием ветра и солнца мы уже рассказывали в наших публикациях раздела КДМ и «Малая механизация». Сегодня знакомим вас с нагревательной солнечной установкой, сконструированной болгарским инженером Станиславом Станиловым.

Как сделать солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок за 6 шагов

Без горячего водоснабжения сегодня обойтись трудно. Нужно ли помыть посуду или автомобиль, принять душ или вымыть пол — во всех этих случаях нужна теплая вода. Хорошо тем, у кого дом централизованно снабжается ею; а как быть владельцам индивидуальных домиков, дач? Можно, конечно, соорудить печь-«котельную», однако она потребует немало топлива. Между тем не только летом, но даже в холодную пору весны и осени можно обеспечить дом горячей водой без затрат даже самых минимальных количеств топлива. Для этого достаточно сделать водонагреватель, работающий от… солнца.

Гелиокотельная не слишком сложна: в конструкцию входит солнечный коллектор, состоящий в данном случае из двух одинаковых блоков (при необходимости количество блоков можно увеличить), накопитель горячей воды и аванкамера. При проектировании солнечного водонагревателя использовалось несколько хорошо известных принципов. Так, например, для самого нагревателя — «парниковый эффект», то есть свойство солнечных лучей беспрепятственно проходить сквозь прозрачную среду в замкнутое пространство и превращаться в тепловую энергию, уже не способную преодолеть обратно прозрачную «крышу» установки. А в гидравлической системе служит термосифонный эффект, то есть свойство жидкости при нагревании подниматься вверх, вытесняя при этом более холодную воду и заставляя ее перемещаться к месту нагрева. Следует также отметить, что при разработке учитывался и эффект накопления и сохранения тепловой энергии: в установке «уловленная» солнечная энергия, преобразованная в тепловую, аккумулируется и сохраняется длительное время.

Разумеется, основополагающим принципом при проектировании был «сделай сам»: все составные элементы водонагревателя должны быть доступны для изготовления своими силами и из таких полуфабрикатов или сырья, материалов, которые можно приобрести в открытой продаже либо подобрать из металлолома.

Как сделать летний душ с солнечным нагревателем (+Фото)

Итак, немного об устройстве солнечного водонагревателя и о принципе его работы.

Коллектор — это трубчатый радиатор, заключенный в короб, одна из сторон которого застеклена. Радиатор сварен из стальных труб, причем для подводящей и отводной используются водопроводные трубы на 1 или на 3/4 дюйма, а для решетки лучше использовать тонкостенные трубы меньшего диаметра — например, труба Ø16X1,5 мм. Всего для одной решетки требуется 15 таких труб длиной около 1600 мм.

Короб коллектора — деревянный, собран из досок толщиной 25…30 мм и шириной 120 мм. Днище короба — из фанеры или же оргалита, оно усилено рейками сечением 30X50 мм. Короб тщательно теплоизолируется; сделать это можно с помощью упаковочного или строительного пенопласта: он укладывается на дно, поверх него закрепляется лист белой жести или оцинкованного кровельного железа, и сверху укладывается радиатор. Закрепляется радиатор в коробе хомутами из стальной полосы.

Солнечный водонагреватель своими руками

Трубы радиатора и металлический лист на дне короба окрашиваются черной матовой краской. Покровное стекло желательно герметизировать, с тем, чтобы потери тепла за счет конвекции были минимальными. С внешней стороны короб желательно окрасить серебрянкой, с тем чтобы уменьшить потери на теплоизлучение.

Все соединения — как сварные, так и резьбовые — должны быть строго герметичными. Соединение труб — стандартное, с помощью муфт, тройников и уголков с герметизацией пенькой и краской.

Накопителем теплоносителя может служить бак емкостью 200-300 литров. В принципе для этой цели годится и любая подходящая бочка. Если невозможно подобрать емкость нужной вместимости, используйте две-три, соединив их с помощью труб в единую систему. Накопитель также желательно теплоизолировать. Идеальным вариантом будет размещение емкости (или емкостей) в дощатом или же фанерном коробе с заполнением межстеночного пространства любым теплоизолятором — строительным пенопластом, шлаковатой, сухими опилками или даже рубленой соломой или сеном. С той же целью саму бочку (или бочки) желательно окрасить изнутри и снаружи серебрянкой. Ею же следует окрасить короб и снаружи.

Солнечный коллектор для нагрева воды за 9 шагов

Аванкамера предназначена для создания в гидросистеме постоянного, не слишком высокого давления — 800…1000 мм водного столба. Если провести аналогию с системой охлаждения автомобиля, то можно сказать, что аванкамера играет здесь роль расширительного бачка. Изготовить ее можно из любого подходящего сосуда емкостью 30-40 литров, например, большого бидона или даже алюминиевой кастрюли той же вместимости. Аванкамера оснащается подпитывающим устройством, позволяющим ей работать в автоматическом режиме. Его основа — поплавковый клапан, который применяется в быту для сливных бачков: его можно приобрести в магазинах сантехнических изделий.

Сборка солнечного водонагревательного устройства начинается с размещения на чердаке дома накопителя в теплоизолирующем коробе и аванкамере. Масса заполненного водой накопителя получается значительной, поэтому следует убедиться, что перекрытия потолка в выбранном месте достаточно прочны и выдержат вес массивного бака.

Аванкамера размещается поблизости от накопителя таким образом, чтобы уровень воды в ней превышал уровень воды в накопителе на 0,8-1 м.

Солнечные коллекторы располагаются с южной стороны дома под углом от 35 до 45° к горизонту. Размещать их лучше всего так, чтобы эти панели стали естественной кровлей дома или небольшой веранды.

Для того чтобы соединить все элементы солнечного водонагревателя в единую систему, понадобятся трубы двух сортаментов: «дюймовые» и «полудюймовые». С помощью последних монтируется высоконапорная часть системы — от водопроводного ввода до аванкамеры, а также вывод нагретой воды из накопителя: «дюймовые» используются для низконапорной части нагревателя.

Следует отметить, что работоспособность системы в значительной степени зависит от ее герметичности и от отсутствия воздушных пробок, поэтому к монтажу трубопроводов следует отнестись особенно аккуратно. Все трубы желательно также окрасить серебрянкой и тщательно теплоизолировать — например, с помощью поролона и полиэтиленовой ленты, которой полосы поролона прибинтовываются к трубе. Завершив эту операцию, лучше покрыть «забинтованную трубу серебрянкой.

Заполнение системы водой осуществляется через дренажные вентили в нижней части радиаторов — в этом случае будет гарантия от появления в системе воздушных пробок. Процесс заполнения заканчивается, когда из дренажной трубы аванкамеры польется вода.

Теперь подсоединяем аванкамеру к водопроводному вводу и открываем расходный вентиль; при этом уровень воды в аванкамере начнет снижаться до тех пор, пока не сработает поплавковый клапан. Подгибая держатель поплавка, можно добиться оптимального уровня воды в аванкамере.

После заполнения системы водой радиаторы тут же начнут нагревать ее — это происходит даже в облачную погоду. Теплая вода станет подниматься вверх, заполняя собой накопитель и вытесняя при этом холодную, которая поступит в радиатор. Процесс происходит непрерывно — до тех пор, пока температура воды, поступающей в радиатор, не сравняется с температурой воды, поступающей из радиатора. При расходовании воды из накопителя уровень ее в аванкамере понизится; тогда сработает поплавковый клапан и дольет воду в аванкамеру. Холодная вода из аванкамеры поступит в нижнюю часть накопительной емкости, поэтому перемешивания воды практически не происходит. Теплая же вода забирается из самой верхней части накопителя.

Следует помнить, что в ночное время, когда температура на улице меньше, чем температура нагретой воды, солнечный водонагреватель с помощью радиатора начнет отапливать улицу — термосифонный эффект работает и в этом случае, перекачивая тепло в обратном направлении. Поэтому в гидросистеме должен быть предусмотрен вентиль, препятствующий обратной циркуляции воды из радиаторов в накопитель, который имеет смысл перекрывать в вечернее и ночное время.

Подводку воды к мойке или к душу можно произвести с помощью стандартных смесителей. Мера эта отнюдь не лишняя: в солнечную погоду температура воды может достигать 80°, и пользоваться такой водой затруднительно. К тому же смесители позволят существенно экономить горячую воду.

В случае, если производительность солнечного водонагревателя не устроит вас, ее можно значительно увеличить, вводя в тепловую цепь дополнительные секции солнечных коллекторов — блочная конструкция установки вполне позволяет сделать это.

 

 

Источник: vk.com

---

Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку — ТОП об экологически безопасных технологиях, новой науке и научных открытиях вы можете найти там, где вам максимально удобно ВКонтакте или В Фейсбуке

---

Если у вас неправильно отображается страница, не воспроизводится видео или нашли ошибку в тексте, пожалуйста, нажмите сюда. Новости наших партнеров