Подробная схема солнечного коллектора для дома
Высокая стоимость всеми привычных энергоносителей, которые зачастую используются в обиходе человека, заставляют людей не останавливаться на достигнутом и искать всё более усовершенствованные источники электроэнергии, которые бы ничуть не уступали уже имеющимся, а даже были в ряде показателей лучше и надёжнее. Одним из альтернативных и широко используемых вариантов взамен обычной энергии считается солнечная.
С ней человек уже хорошо знаком, поэтому её использование достаточно эффективно развито в различных областях жизни. К примеру, холодную воду можно без труда нагреть благодаря солнечной энергии. Это стало возможным за счёт солнечного коллектора, который поглощает энергию солнца и перерабатывает её в уже тёплую энергию, а она затем и передаётся теплоносителю.
Содержание
Солнечный коллектор своими руками может сделать абсолютно каждый желающий, и не обязательно ему быть профессионалом в этом деле. Ведь конструкция классического коллектора очень проста: чёрная металлическая пластина помещается в пластмассовый или стеклянный корпус, поверхность которого впитывает в себя солнечную энергию.
Солнечный коллектор: виды и подвиды теплоносителей
В зависимости от того, какую температуру могут достигать пластины коллектора, их можно разделить на следующие виды:
- Коллектор низкой температуры;
- Коллектор средней температуры;
- Коллектор высокой температуры.
Солнечный коллектор низкой температуры не сможет дать энергию с большой мощностью. Он сможет нагреть воду не теплее 500 С.
Коллекторы средней температуры могут прогреть воду уже до 850-900 С. Такие солнечные коллекторы для отопления дома и помещений подходят наиболее оптимально.
А коллекторы высокой температуры пользуются большим спросом в индустриальных предприятиях и крупных заводах, поэтому своими силами их сделать просто не представляется возможным.
Вид солнечного коллектора
Все интегрированные солнечные энергоносители подразделяются на:
- Плоские солнечные коллекторы;
- Воздушные коллекторы;
- Жидкостные энергоносители;
- Накопительные интегрированные солнечные коллекторы.
Термосифонный солнечный теплоноситель
Накопительные интегрированные солнечные коллекторы по-другому называют термосифонными коллекторами. Его основное предназначение заключается не только в подогреве воды, но и для поддержания нужной температуры определённое время. Эти коллекторы не имеют насосов, поэтому они гораздо дешевле остальных разновидностей.
Термосифонный солнечный коллектор изготавливается в виде конструкции с одним баком, который заполнен водой и помещён в теплоизоляционный короб. Поверх бака находится стеклянная покрышка, через стекло которой проходит солнечная радиация и нагревает воду.
На приобретение такого солнечного коллектора не потребуются большие затраты, к тому же он не сложен в эксплуатации и прост в обслуживании.
Единственным недостатком солнечного коллектора является то, что в зимнюю пору пользоваться в полную силу им вряд ли удастся.
к меню ↑Плоский теплоноситель
Плоский солнечный коллектор внешне схож с обычным плоским металлическим ящиком, внутри которого находится чёрная пластинка, через которую проходит солнечная энергия.
Стеклянная покрышка ящика накапливает солнечную радиацию. Так как стекло обладает низким содержанием железа, вся скопившаяся энергия переходит на пластинку.
Ящик плоского коллектора теплоизолирован, а чёрная пластинка – термовоспринимающая, поэтому из такой конструкции и выделяется тепло. А так как КПД пластинки не больше 10-15%, её дополнительно покрывают аморфным полупроводником.
Плоские энергоносители предназначены для нагрева воды в саунах, бассейнах, а также для отопления жилых комнат и других бытовых нужд.
к меню ↑
Жидкий солнечный коллектор
Жидкий солнечный коллектор может быть как остеклённым, так и неостеклённым. А также с замкнутой системой теплообмена или с разомкнутой. Но их всех объединяет принцип работы теплоносителя, в основе которого заложена жидкость.
к меню ↑Воздушный теплоноситель
Схема сушки зерна с помощью солнечного коллектора
Воздушный солнечный коллектор отдалённо напоминает работу жидкого коллектора. Но на его установку и приобретение уходит гораздо меньше денежных средств. Кроме того, воздушные теплоносители не замерзают при отрицательной температуре воздуха и не подтекают.
Воздушные солнечные коллекторы хороши при сушке сельскохозяйственной продукции.
к меню ↑Концентрат
Помимо всех вышеперечисленных видов и подвидом солнечных коллекторов выделяют также концентраторы. Главной отличительной чертой концентратов от коллекторов является концентрация солнечной радиации. Это представляется возможным за счёт зеркальной поверхности конструкции, благодаря которой солнечные лучи направляются на поглотители.
Наиболее существенным минусом такого типа коллектора является невозможность нормального функционирования в непогожие дни.
То есть концентраты подходят только для работы в странах, где постоянно поддерживается жаркий климат.
к меню ↑Солнечная печь и дистиллятор
Солнечный коллектор: принципы и тонкости рабочего процесса
Прежде чем начать изготовление солнечного теплоносителя самостоятельно, необходимо внимательно изучить основные правила его функционирования и составляющие всей конструкции. Как не выглядело бы парадоксальным, но конструкция солнечного коллектора устроена довольно просто – в основу принципа его работы заложены обычные физические законы, в соответствии с которыми жидкость, обладающая более высокой плотностью, вытесняет жидкость с более низкой плотностью.
В принципе, такая же схема работы заложена в функционирование отопительной системы при естественном движении теплоносителя: более тёплая вода поднимается кверху за счёт более прохладной воды. Основным различием между естественным отоплением и солнечным теплоносителем является только способ нагрева воды – при коллекторе вода нагревается за счет солнца.
Солнечные панели, встроенные в крышу дома
Исходя из такого принципа, можно сделать вывод, что конструкция солнечного теплоносителя весьма простая: вертикально находящийся змеевик, в котором вода постепенно поднимает по мере нагревания кверху, а затем поступает в накопительную ёмкость, из которой и набирают уже подогретую жидкость. Чтобы солнечные коллекторы для дома, изготовленные своими руками,
Исходя из вышеперечисленных тонкостей и нюансов работы коллекторов, складывается принцип установки многочисленных узлов альтернативных солнечных обогревателей. Чтобы жизненно важная циркуляция жидкости была грамотно обеспечена без использования насоса, солнечный коллектор для отопления должен находиться на самой высокой части здания (зачастую, на крыше), а накопительная ёмкость – чуть ниже теплоносителя (к примеру, на чердаке).
Изготовление солнечного коллектора своими руками
Главной составляющей солнечного коллектора является его основание. Наиболее оптимальным решением его сборки считается сборка из широкого пластикового листа. Можно также воспользоваться материалом типа ОСЮ-2. Но чтобы он отвечал всем требованиям качества, его придётся тщательно защитить от потенциальной влаги. Но даже ели выполнить все эти меры, на долгий эксплуатационный срок основания рассчитывать не получится, так как дерево не отличается долговечностью. Поэтому пластиковый лист будет являться самым лучшим материалом для изготовления основания – он прочен, долговечен и лёгок.
Типичная схема отопления дома с помощью солнечного коллектора
Основание у солнечного теплоносителя должно притягивать к себе солнечные лучи, а не отражать их. Поэтому цвет для его окраски лучше выбрать чёрный.
Сам коллектор должен быть изготовлен из прозрачного материала, к примеру, из прозрачного пластика или стеклянной трубки. Но их можно заменить и обычной трубой из металлопластика, окрашенного в чёрный цвет. Такой материал для теплоносителя очень просто укладывается и закрепляется в основе конструкции.
На следующем этапе стоит внимательно отнестись к площади обогрева. Все трубки необходимо укладывать очень плотно по отношению друг к другу. Поэтому если вам кажется, что их будет легко выгнуть под небольшим радиусов округления – вы глубоко заблуждаетесь. Чтобы это вы полнить, придётся пользоваться огромным количеством угловых соединительных фитингов.
Закрепляются трубки на пластиковую конструкцию за счёт клипс, которые специально предназначены для их монтажа. По краям коллектора устанавливаются концевые фитинги: для этого к верхней стороне прикрепляется сбросник через тройник для воздуха, а к нижней – подключается накопительная ёмкость благодаря отдельной трубке.
Теперь можно приступить к изготовлению накопительной ёмкости. Скорее всего, ни у кого не должно возникнуть лишних вопросов типа: «Из чего его можно изготовить?» Для его изготовления потребуется электрический обычный водонагреватель. Именно он пользуется широким спросом в зимнее время года по назначению, а в летнюю пору служит своеобразным хранилищем подогретой воды солнечной энергией.
Подключить электрический водонагреватель не составит труда: сначала бак присоединяется к системе уже имеющегося водопровода надлежащим для этого методом. Затем к трубке холодной воды с помощью тройника и отсекающего крана подсоединяется нижняя сторона солнечного теплоносителя. Следуя такому же алгоритму, присоединяется трубка с горячим водоснабжением, только крепится она к верхней стороне концевого фитинга.
Все этапы сборки солнечного нагревателя подошли к концу. Осталось лишь внимательно изучить принципы взаимодействия и функционирования системы, а также принципы её управления. В этом тоже нет ничего запредельно сложного. Стоит лишь привыкнуть к четырём отсекающим кранам вместо привычных двух – благодаря им и будет осуществляться переключение системы с летнего режима работы на зимний и наоборот.
В летнюю пору необходимо пользоваться всеми четырьмя кранами, а также выключить поступление электроэнергии. А зимой – отключить два крана и включить поступление электроэнергии.
к меню ↑Итог
Таким образом и воспроизводится солнечный коллектор самостоятельно. Безусловно, он во многом уступает теплоносителям заводской сборки, но, тем не менее, он позволяется сэкономить немалую сумму, да и обладает всеми необходимыми функциями.
Высокая стоимость всеми привычных энергоносителей, которые зачастую используются в обиходе человека, заставляют людей не останавливаться на достигнутом и искать всё более усовершенствованные источники электроэнергии, которые бы ничуть не уступали уже имеющимся, а даже были в ряде показателей лучше и надёжнее. Одним из альтернативных и широко используемых вариантов взамен обычной энергии считается солнечная. С ней человек уже хорошо знаком, поэтому её использование достаточно эффективно развито в различных областях жизни. К примеру, холодную воду можно без труда нагреть благодаря солнечной энергии. Это стало возможным за счёт солнечного коллектора, который поглощает энергию солнца и перерабатывает её в уже тёплую энергию, а она затем и передаётся теплоносителю.
Солнечный коллектор для отопления может сделать абсолютно каждый желающий, и не обязательно ему быть профессионалом в этом деле. Ведь конструкция классического коллектора очень проста: чёрная металлическая пластина помещается в пластмассовый или стеклянный корпус, поверхность которого впитывает в себя солнечную энергию.
к меню ↑Видео о том, как сделать солнечный коллектор.
В данном видео вы увидите подробную схему построения солнечного коллектора.
Схема солнечного коллектора: общие принципы и особенности
Развитие альтернативной энергетики дает шанс каждому не только значительно снизить свои расходы, но и стать независимым от сбоев или плановых отключений в системах отопления и подачи горячей воды. Наиболее популярный альтернативный источник – энергия Солнца, которая не только бесплатна, но и доступна в любой точке земного шара в неиссякаемом количестве.
Основные устройства, которые преобразовывают солнечную энергию в тепловую и обеспечивают пользователей необходимыми благами (теплом и горячей водой) – солнечные коллекторы. Схема подключения солнечного коллектора зависит от множества факторов: расположения здания, мощности самого устройства, угла наклона трубок, уровня инсоляции, решаемой задачи и множества других значений, которые обязательно следует учитывать для эффективной работ целой системы.
Схема подключения солнечного коллектора в теплое время года.
Простейшая схема подключения коллектора включает в себя следующие компоненты:
— непосредственно коллектор;
— контур теплообмена;
— тепловой аккумулятор (бак, в котором находится нагретая вода).
Плоский солнечный коллектор имеет наиболее простую конструкцию и отлично подходит для использования в жарком климате с большим количеством солнечных дней и соответствующим уровнем инсоляции. Он состоит из слоя абсорбера, покрытого стеклом, который преобразовывает и передает уже тепловую энергию теплоносителю (последний циркулирует в трубках – тепловом контуре).
В регионах с холодным климатом более эффективно использование вакуумного коллектора, особенностью конструкции которого является использование для нагрева вакуумных трубок. Стеклянные трубки, благодаря своей цилиндрической форме, способны улавливать солнечные лучи более длительный промежуток времени (лучше использовать солнечный день), а используемое в их конструкции селективное покрытие улавливает даже рассеянное солнечное излучение. Благодаря этому они имеют большую эффективность в работе при установке в большинстве регионов нашей огромной страны.
В летнее время года, когда значения солнечной инсоляции достигают своего пика, работа солнечного коллектора дает ощутимый результат вне зависимости от того, какой солнечный коллектор используется – плоский или вакуумный.
В это время года в качестве теплоносителя можно смело использовать воду (это также относится к регионам с «мягкой» зимой), которая нагревается полученной от абсорбера энергией и подымается по трубам вверх, поступая в бак-аккумулятор. Бак подключен к кранам вывода воды, поэтому при открытии вентиля горячая вода из бака выходит и замещается холодной. Вода более низкой температуры скапливается в нижней части бака и выходит в контур системы через соответствующую трубу. Она вновь нагревается от полученной энергии и поступает в бак. В самом накопителе труба забора, через которую происходит подача горячей воды для пользования, должна быть расположена у верхней части бака (из-за меньшей плотности теплая вода подымается вверх).
Такой водный бак-аккумулятор можно располагать как на улице, так и в помещении. Наиболее распространенный и простой вариант в первом случае – водяной душ. Окрашенный в черную краску бак самостоятельно притягивает тепло и еще больше нагревает воду. Чтобы избежать теплопотерь в ночное время, бак необходимо теплоизолировать.
Такая простейшая схема подключения солнечного коллектора обеспечивает лишь естественную (и не всегда достаточную) циркуляцию теплоносителя. Увеличить продуктивность работы системы можно с помощью циркуляционного насоса.
Повышаем эффективность работы солнечного коллектора в холодную пору.
Использование простой системы для отопления и горячего водоснабжения в зимнее время возможно, если в качестве теплоносителя применяется антифриз, а бак-накопитель дополнен вспомогательным обогревательным элементом (например, ТЭНом). При использовании антифриза изменяется конструкция бака – в него монтируется змеевик (чаще всего медный), благодаря которому происходит циркуляции теплоносителя в баке. Хорошая проводимость металла позволяет отдавать тепло антифриза воде в баке.
В конструкцию рекомендуется включить циркуляционный насос и расширительный бак. Иногда для разделения воды, которая используется для отопления (техническая) и личного использования (питьевая) в бак монтируют внутренний резервуар. Он располагается в верхней части бака (где собирается горячая вода) и подключен к системе водоснабжения (с помощью вентиля забирается горячая вода, а резервуар заполняется холодной жидкостью). При этом система отопления подключена к основному баку.
В зависимости от внешней температуры, площади коллектора, географической точки, времени года, типа коллектора, и множества других факторов колеблется и эффективность работы системы (т.е. стабильность вырабатываемого уровня энергии).
Кроме более привычных пользователям устройств, существует и воздушный солнечный коллектор, схема работы которого предполагает, что теплоносителем в системе является воздух, который нагревается от абсорбера и подается в отапливаемое помещение с помощью вентилятора.
Собираем солнечный коллектор своими руками.
Солнечный коллектор, его устройство, схемы и конструкции уникальны в каждом конкретном случае. Подобрать комплектующие, собрать и подключить механизм в систему так, чтобы она работала максимально продуктивно и безопасно, могут профессионалы. Впрочем, собрать элементарный солнечный коллектор или батарею легко и своими руками.
В качестве коллектора можно использовать радиатор из трубок длиной около 16-18 см и толщиной стенок около 1,5 мм. Решетка из таких стеклянных труб соединяется с трубами вывода и подвода (на ¾ и 1 дюйм соответственно). Такой радиатор устанавливается в короб из досок или металлических брусьев для более крепкой конструкции. В качестве дна – фанера или оргалит, сверху которых необходимо уложить теплоизоляцию. В короб устанавливают радиатор, закрепляют его хомутами и закрывают конструкцию крышкой из толстого стекла. Чтобы конструкция притягивала больше солнечной энергии, трубки радиатора, дно и внутренние поверхности короба окрашивают черной матовой краской, а стены снаружи – «серебрянкой». Любые соединения между элементами конструкции необходимо герметизировать (чаще всего используют пеньку, сверху которой наносят краску).
Как в случае с фабричными коллекторами, схема солнечного коллектора своими руками предполагает наличие бака для воды. В домашних условиях накопителя объемом до 300 л оказывается достаточно для того, чтобы нагретой до нужного уровня воды хватало домохозяйству. Бак необходимо теплоизолировать (например, поместив в короб и заполнив оставшееся пространство пенопластом, опилками и другими подручными материалами).
Чтобы поддерживать давление в системе, устанавливают аванкамеру – емкость объемом 30-40 л монтируют на 0,8-1 м выше уровня воды в баке. Аванкамера нужна для контроля подачи воды (жидкость прекращает поступать, когда начинает выливаться из трубы вывода аванкамеры и, наоборот, когда уровень воды в аванкамере падает, начинается процесс подачи воды из радиатора).
Все элементы системы соединяются в тепловой контур трубами на ½ и 1 дюйм. Первые используются для монтажа элементов от крана до аванкамеры и вывода нагретой воды из бака-накопителя, а «дюймовые» – для компонентов под низким давлением. Во избежание теплопотерь в трубах, их также необходимо окрасить «серебрянкой».
Но лучше «не заниматься ерундой» и приобрести готовый, заводской солнечный коллектор, гарантированно обеспечивающий Вас теплом и горячей водой.
Схема подключения и работы солнечного коллектора достаточно простая и безопасная. В зависимости от множества факторов, меняется и наличие компонентов. Чтобы коллектор работал эффективно, обеспечивая нужное количество тепла и горячей воды даже в холодное время года, необходимо не только правильно рассчитать и подобрать все компоненты, но и грамотно произвести их монтаж!
Солнечный коллектор, описание, как выбрать, схемы подключения
Солнечный коллектор — массивный прибор, использующий даровую энергию солнца для разогрева теплоносителя (жидкости). Применяется для приготовления теплой воды и для отопления.
В Европе запрещено строить новые дома без солнечных коллекторов. А как лучше поступить у нас, какой солнечный коллектор выбрать и стоит ли применять вообще ? — рассмотрим далее….
Солнечный коллектор не дешев сам по себе. Энергия получается бесплатно, но стоимость оборудования может и не окупиться с течением времени. Отчего это зависит, и как правильно поступить, рассматривая возможность применения солнечных коллекторов?
Виды солнечных коллекторов
Предназначение солнечного коллектора – нагреть жидкость от энергии Солнца.
По конструкции различают три вида солнечных коллекторов.
Пластинчатые плоские – в основе пластина из металла, или пластика, покрытая поглотителями солнечного света – никелем, черной медью…. К пластине (адсорберу) прикреплены трубки из меди, по которым движется теплоноситель. Или другой вариант — две пластины с выдавленными контурами половинок труб, при скреплении образуют панель с ходами, по которой движется теплоноситель.
Теплоноситель может двигаться через пластинчатый коллектор по двум схемам:
- параллельная, может применяться и для схем, где жидкость движется самотеком;
- змейкой одна трубка — только для насосных схем подачи теплоносителя, но она эффективнее.
Чтобы тепло от разогрева солнцем тут же не терялось (разогрев может быть 150 – 180 град С) вся конструкция помещается в термоизолированный короб с остеклением чаще двукамерным стеклопакетом. Применяется самоочищающееся и ударопрочное стекло.
Для летнего нагрева воды в бассейнах, для душа, могут применяться совсем дешевые солнечные коллекторы с пластиной из пластика без остекления и термоизоляции вовсе. Начинают греть воду при энергии солнца от 200 Вт/м2. Но их эффективность все равно на порядок выше, чем у бочки летнего душа. Такие решения популярны, так как оборудования быстро окупается, хоть оно имеет и весьма узкое предназначение.
Трубчатая конструкция
Здесь трубки с теплоносителем помещены в трубы из стекла, из которых удален воздух (вакуум). Отсутствие воздуха нужно для теплоизоляции — чтобы тепло не убегало наружу. Также на стекло труб нанесены:
- с нижней стороны светоотражающее покрытие, оно фокусирует солнечный свет на трубке с теплоносителем;
- с верхней стороны — особое металлизированное покрытие, пропускающее свет от солнца, но не выпускающее отраженную снизу энергию.
Ряды таких стеклянных трубок подсоединяются параллельно к сборным трубкам в теплоизоляции, от которых по теплоизолированному трубопроводу разогретый теплоноситель поступает в дом.
Тепловые трубки
Внешне похожи на трубчатые коллектора, но процесс преобразования энергии иной. В трубах с вакуумом находятся еще одни прозрачные трубки – тепловые трубки. В них содержится особая легко испаряющаяся жидкость. Разогретый пар поднимается в верхнюю часть трубы, где расположен теплообменник. На нем пар конденсируется, при этом выделяется энергия и теплоноситель внутри теплообменника разогревается.
Сконденсировавшаяся жидкость стекает вниз по трубке и испаряется вновь от разогрева солнцем. Процесс испарения и конденсации идет постоянно.
Сколько имеется солнечной энергии и как ее преобразовывать
Солнечный свет различают:
— прямой — солнце не закрыто тучами и не посредственно светит на солнечный коллектор;
— рассеянный – солнце за облаками, но его тепло все равно можно использовать.
В южной части Росси и стран СНГ (южнее 52 параллели) доля прямого солнечного света составляет:
— 54% летом;
— 30% зимой.
Для южных регионов России и стран СНГ максимальная мощность излучения солнца может достигать:
— в декабре — 80 Вт/м2;
— в сентябре и апреле – 350 Вт/м2;
— в июне – 600 20Вт/м2.
При этом нужно учитывать, что:
— трубчатый коллектор начинает работать при 20 Вт/м2,
— плоский – при 70 -90 Вт/м2.
Поэтому трубчатый вакуумный коллектор способен работать круглый год.
Солнечные коллектора для южных регионов целесообразно применять только для разогрева воды в системе горячего водоснабжения. Тогда они окупятся.
Если применить их для отопления, они в большинстве случаев не окупаются.
Почему?
Дело в том, что отопление необходимо в основном зимой и совсем не нужно летом. А зимой энергия солнца совсем не большая….
Горячая же вода нужна круглый год. Для ее приготовления можно использовать солнечную энергию и в межсезонье и летом. На приготовление воды для ГВС в теплый период года солнечный коллектор отдаст в разы больше энергии, чем для отопления в холодный, и поэтому может окупиться.
Но окупаемость – вещь относительная. Если в доме используется дорогие энергоносители, не магистральный газ и не твердое топливо, то солнечный коллектора на фоне таких затрат могут выглядеть и как окупаемое вложение.
В целом же на территории Росси и стран СНГ энергия солнца южнее 52 параллели составляет 1000 – 1400 кВт*ч/м2/год.
Читайте на сайте — обеспечение дома горячей водой (ГВС)
Какие системы выбрать
Пластинчатые коллектора дешевле трубчатых, особенно недороги бюджетные модели с пластиной из пластика.
Но нужно учитывать их КПД в зависимости от количества солнечного света и способность преобразовывать рассеянный солнечный свет.
Если не углубляться в сложные расчеты с температурами, то можно привести следующие выводы (на рисунке указаны КПД различных конструкций солнечных коллекторов, в зависимости от приведенной температуры (интенсивности освещения).
- Чем ниже температура теплоносителя, тем выше КПД коллектора. Дайте в первую очередь поработать солнечному коллектору, а потом включайте подогрев.
- Плоский коллектор летом при прямом солнечном свете имеет больший КПД, чем трубчатый. Поэтому для ГВС летом и в межсезонье лучше использовать более не дорогие, летние коллектора. Как указывалось, для только летнего подогрева, подходят аппараты дешевые без теплоизоляции.
- Когда энергии солнца мало, то эффективнее трубчатые коллекторы. Они лучше подходят для использования круглый год в системе отопления. Но такое оборудование может и не окупиться за время его эксплуатации в наших условиях.
Для ГВС рекомендуется выбирать такой коллектор, чтобы получать от него не более 70% от энергии необходимой на нагрев. Если увеличивать площадь коллектора и таким образом добиваться более высокой температуры, то из-за падения КПД коллектор не окупится.
- Для приготовления горячей воды лучше подойдет коллектор площадью 1,0 — 1,4 метра кв. на одного человека.Расчет солнечного коллектора весьма прост. Например, для ГВС на пять человек – не менее 5 — 7 м кв.
- Для системы отопления от солнечного коллектора должно поступать максимум 20 – 30% энергии. Тогда в среднем площадь коллектора – 0,4 м кв. на 1 м кв. дома.
Расчет солнечного коллектора для системы отопления, — для дома 200 м кв. – площадь около 70 м кв.
Как устанавливать
Оптимально устанавливать солнечный коллектор на крыше, тогда он не занимает место на участке. Но доступ для обслуживания должен быть обеспечен – необходим лаз, лестницы. Конструкция крыши и дома, должны выдерживать тяжелый коллектор, в том числе и возможные ветровые нагрузки.
Поверхность прибора должна быть перпендикулярной солнечным лучам. Тогда будет максимум энергии. Чаще выбирают определенный угол, который позволяет получать наибольшее среднесуточное количество энергии. Это направление на юг с возможным разбросом в 15 градусов в каждую сторону.
Предусматривается возможность регулировки наклона по сезону – меняется угол наклона вслед за солнцем.
Угол наклона равняется примерно географической широте местности. Зимой угол увеличивают на 15 градусов. Летом наоборот уменьшают на 15 градусов.
Схемы подключения солнечных коллекторов
Приведены типичные схемы подключения солнечных коллекторов без указания всего оборудования. Основное правило: солнечный коллектор должен передавать энергию теплоаккумулятору — бойлеру ГВС или буферной емкости отопления, которые оборудуются теплообменником для подключения солнечного коллектора.
Аккумулятор обязательно оборудуется дополнительным подогревом от электричества или от котла. Ведь в пасмурную погоду энергии можно и не дождаться.
Предпочтительней схема с самотечным движением жидкости. Но чтобы теплоноситель двигался сам, охладитель должен находиться выше, чем нагреватель. Поэтому низ бака должен находиться не менее чем на 0,5 метра выше, чем верхняя точка коллектора.
В этой схеме коллектор можно расположить и на крыше, если бойлер разместить в верхней части чердака. Трубопроводы должны хорошо теплоизолироваться — не менее 100 мм толщины утеплителя. Гидравлическое сопротивление системы уменьшают – применяют трубы большего диаметра и коллектора для самотека. Можно ознакомится подробней — системы с самотечным движением жидкости
Следующая схема – солнечный коллектор нагревает бойлер косвенного нагрева (в нагреве которого участвует и котел). Используется насос, так как целесообразней устанавливать бойлер в котельной возле котла.
Сделать водоснабжение дома — подробное описание
Схема подключения солнечного коллектора на буферную теплоаакумулирующую емкость. Эта схема для круглогодичного использования и подогрева солнцем системы отопления в доме.
Солнечный коллектор подключен на отдельный бак-аккумулятор, для нагрева отопления или ГВС. Эта схема часто применяется, когда получение тепла от солнца встраивается в уже работающие системы в доме, чтобы не менять имеющееся оборудование.
Самая дешевая и простая схема с солнечным коллектором для применения только летом на дачах. Бак применяется без теплообменника, а коллектор может быть дешевым летним. В контуре коллектора движется та же вода, что используется для ГВС. Нагретая вода накапливается в верхней части бака, откуда и забирается для нужд.
Также в контур обогрева солнечным коллектором обязательно включаются;
— аварийный клапан повышенного давления — жидкость может сильно разогреваться и кипеть;
— расширительный бак закрытого типа объемом не менее 1/10 данного контура;
— автоматический воздухоотводчик;
Принимаются меры по контролю и недопущению ухода воды из бойлера, ведь контур солнечного коллектора может быстро перегреться. Ставится обратный клапан на холодный трубопровод.
Также оборудуются средства автоматики, которые управляют циркуляционными насосами по командам с датчиков температуры, например, чтобы отключить контур, когда нагрева от солнца нет. Обязательная автоматика приводит к удорожанию всей системы.
Для системы, которая должна работать круглый год в качестве теплоносителя нужно применить незамерзайку. Для летней работы лучше использовать воду, а затем сливать осенью.
Мы рассмотрели, как солнечный коллектор выбрать и как подключить. Энергоносители (углеводороды) сейчас недорогие, поэтому, популярней дешевые летние коллектора. А что будет дальше….
Как сделать солнечные коллекторы для отопления дома
Чем солнечные батареи отличаются от коллекторов
Первое, что вам нужно знать — это отличия солнечной батареи и коллектора. В батарее тепловая энергия преобразуется в электрическую, аккумулируется и может быть направлена на работу электроприборов, нагрев теплоносителя и т.п. Чтобы собрать солнечную батарею, нужны фотоэлементы, последовательно соединенные в корпусе.
Коллектор предназначен для отопления дома непосредственно с помощью тепловой энергии. Солнце нагревает воду, поступающую в отопительную систему, эта же вода может быть использована для автономного горячего водоснабжения. Фотоэлементы для устройства коллектора не требуются, и материалы для установки вы вполне можете собрать в своем подручном хозяйстве.
Устройство солнечного коллектора
Принцип работы солнечного коллектора основан на законах физики — лучи попадают в короб (замкнутое пространство), трансформируются в теплоэнергию и накапливаются. Конечно, в коллекторе и в трубах часть энергии теряется, но даже при КПД 60% солнечные коллекторы — достойная альтернатива традиционному отоплению. На севере Европы так обогревают половину частных домов, вторую половину добирают печным отоплением древесиной.
Составные части гидравлической системы солнечного коллектора:
- Панель.
- Аванкамера.
- Накопительный бак.
Панель — это радиатор из труб в коробе с верхней стеклянной стенкой. Панель обычно устанавливают на крыше или в другом незатененном месте. Вода поступает в радиаторы, нагревается и перетекает в аванкамеру, где холодная жидкость замещается горячей. Таким образом сохраняется давление в системе. Горячий теплоноситель переходит в накопительный бак и распределяется по отопительной системе.
Подходящее место для панели — южный склон крыши с углом наклона 35-45о. Для эффективного нагрева радиатор и короб внутри нужно покрасить черной краской.
Делаем солнечный коллектор
Солнечная панель
1. Сначала я сбил фанерный короб и утеплил его пенопластом.
2. Для радиатора нарезал широкие трубы и соединил их более тонкими.
3. Радиатор и короб покрасил в черный цвет.
4. Короб закрыл стеклом.
Схема солнечной панели
Аванкамера и бак
5. Для накопительного бака подобрал емкость в 300 литров. Если вы не найдете большой бак, можете заменить его несколькими соединенными между собой емкостями.
6. Бак поместил в фанерный короб, пустоты заполнил пенопластом для теплоизоляции.
7. Для аванкамеры тоже нужен бак, но поменьше — до 40 л. Аванкамера должна быть герметично закрытой, с шар-краном или подобным устройством.
Собираем систему
8. Установил в накопительный бак аванкамеру так, чтобы уровень воды в накопителе был на 80 см ниже. При проектировании системы рассчитайте, какую нагрузку выдержат перекрытия, на которые вы установите коллектор.
9. Установил солнечную панель на крыше — между накопителем и радиатором расстояние в 80 см.
10. Присоединил дренажные трубы накопителя и аванкамеры.
11. Установил трубы холодной и горячей воды к аванкамере, смесителям, накопительному баку, радиатору. На участках с повышенным напором воды использовал трубы в полдюйма, на остальных — дюймовые. При соединении устанавливал переходники, фитинги, сгоны и т.д.
12. Через нижние отверстия дренажа залил воду в установку.
13. Аванкамеру присоединил к водоснабжению и отрегулировал уровень воды в коллекторе.
14. Проверка прошла успешно — стыки не протекли. Значит, установка пригодна к эксплуатации.
Советы по монтажу
- В системе может скапливаться лишний воздух, для развоздушивания внизу системы установите дренажные краны.
Утеплите все трубы с горячей водой, чтобы не терять тепло.
Для сохранности системы при резком похолодании установите запорный вентиль на трубе с теплоносителем.
Если собираетесь использовать коллектор для нагрева воды, установите смесители, так как температура может быть высокой.
Плоский коллектор — самый дешевый и простой вариант гелио-устройства, эффективно работающий на протяжении солнечного дня. Возможно, для отопления частного жилого дома, одного солнечного коллектора будет недостаточно, но для дачи тепла вполне хватает.