0

Принцип работы солнечного коллектора

Принцип работы вакуумного агрегата

От обычных гелиосистем вакуумный солнечный коллектор отличается способом переработки солнечной энергии. Классическая батарея просто принимает свет и преобразовывает его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с воссозданным внутри вакуумом. В единую систему они объединяются посредством специальных стыковочных узлов.

Внутри каждой трубки располагается канал из одного или двух медных стержней с теплоносителем. Улавливая солнечные лучи, действующий элемент нагревает материал-теплоноситель, таким способом обеспечивая работу коллектора.

Вакуумный солнечный коллектор, размещенный на крыше частного дома, будет обеспечивать горячей водой жильцов на протяжении всего года, а в сезон холодов позволит комфортно отапливать помещение, не затрачивая на это больших финансовых средств

За счет такой конструкции уровень энергоотдачи значительно возрастает, а теплопотеря существенно снижается, так как вакуумная прослойка позволяет сохранить около 95 % улавливаемой солнечной энергии.

Кроме того, уменьшается зависимость производительности коллектора от сезонности, температуры окружающей среды и различных погодных условий, как то: порывы ветра, переменная облачность, выпадение осадков и пр.

Как устроен коллектор вакуумного типа?

Современные вакуумные приборы, обеспечивающие помещения теплом и горячей водой за счет солнечной энергии, технологически несколько разнятся и подразделяются на такие виды, как:

  • трубчатый без стеклянного защитного покрытия;
  • модуль с редуцированной конверсией;
  • стандартный плоский вариант;
  • устройство с прозрачной теплоизоляцией;
  • воздушный агрегат;
  • плоский вакуумный коллектор.

Вакуумный солнечный коллектор способен обеспечить горячее водоснабжение и отопление в любое время года, и при любой погоде

Все они имеют общее конструктивное сходство, так состоят из:

  • внешней прозрачной трубы, откуда полностью выкачан воздух;
  • нагреваемого патрубка, расположенного в большой трубе, где перемещается жидкий или газообразный теплоноситель;
  • одного или двух сборных распределителей, к которым присоединяются трубы большего калибра и входит циркуляционный контур тонких, размещенных внутри, трубок.

Целиком конструкция чем-то напоминает термос с прозрачными стенками, в котором выдержан беспрецедентно высокий уровень тепловой изоляции. Благодаря этой особенности корпус внутренней трубки приобретает способность качественно прогреваться и полноценно отдавать энергетический ресурс циркулирующему внутри теплоносителю.

Конструкционные нюансы и классификация

Коллекторы вакуумного типа классифицируют по виду стеклянных трубок, установленных в конструкции, либо по характеристикам тепловых каналов. Трубки обычно бывают коаксиальными и перьевыми, а тепловые каналы – U-образными прямоточными и heat pipe типа. .

Характеристика коаксиальных трубок

Коаксиальные трубки представляют собой двойную стеклянную колбу-термос с искусственно созданным между стенками вакуумным пространством. Внутренняя поверхность трубки имеет слой специального теплопоглащающего покрытия, поэтому фактическая передача тепла происходит непосредственно от стенок стеклянной колбы.

Коаксильные трубки делают из высокопрочного стекла на основе боросиликатов, обладающего высокой светопропускной способностью. Элементы, в зависимости от производителя, имеют до трех слоев магнетронного напыления, демонстрируют отличную прочность и устойчивость к различным атмосферным проявлениям (дождь, град и пр.), выдерживают давление в 1 Mpa и надежно служат в течение 15 лет

В качестве поглощающего элемента в стеклянную трубку впаивают медную трубку, содержащую эфирный состав. В процессе нагревания он испаряется, эффективно отдает свое тепло, конденсируется и стекает на нижнюю часть трубки. Затем цикл повторяется, создавая таким образом непрерывный процесс теплообмена.

Особенности перьевых трубок

Вакуумные перьевые трубки имеют большую толщину стенок, нежели коаксиальные, и состоят не из двух, а из одной колбы. Внутренний абсорбционный элемент из меди снабжается по всей длине прочным усилителем — гофрированной пластиной с высокоуровневым энергопоглощающим напылением.

Благодаря такой конструкционной особенности вакуум располагается непосредственно в тепловом канале, часть которого вместе с абсорбентом интегрируется непосредственно в колбу.

Перьевая вакуумная трубка внутри содержит пластину, своей формой напоминающую перо. По уровню КПД превышает возможности своего коаксиального аналога, но имеет значительно более высокую стоимость и сложно заменяется в случае нарушения целостности колбы или выхода из строя греющего элемента

Коллекторы, изготовленные на основе перьевых вакуумных трубок, считаются наиболее эффективными в своем классе, отлично справляются с поставленными задачами и надежно служат в течение многих лет.

Принцип работы теплового канала heat pipe

Тепловые каналы heat pipe состоят из закрытых трубок, содержащих легко испаряющийся жидкий состав. Под воздействием солнечных лучей он прогревается, переходит в верхнюю область канала и сосредотачивается там в специальном теплосборнике (manifold).

Рабочая жидкость в этот момент отдает все накопленное тепло и снова опускается вниз для возобновления процесса.

Гильза теплообменника heat-pipe соединяется с теплообменником manifold’а посредством специального гнезда, впаянного в сам в 1-трубный теплообменник, либо огибается 2-трубным теплообменником.

Рабочий элемент теплового канала heat pipe изготовляется из меди, в более редких случаях – из алюминия. Проявляет высокую стойкость к эксплуатационным нагрузкам, надежно служит в течение 15 лет, имеет разумную стоимость и является одним из самых популярных элементов современных вакуумных гелиосистем трубчатого типа

Выделенную энергию из теплового резервуара отбирает теплоноситель и переносит ее дальше по системе, обеспечивая таким способом наличие горячей воды в кранах и отопления в батареях. Система heat pipe легко монтируется и демонстрирует высокую эффективность при работе.

Коллекторы, оснащенные вакуумными трубками heat pipe, отличаются хорошим уровнем надежности и подходят для использования не только в быту, но и в высоконапорных гелиотермальных системах

В случае поломки или выхода из строя без всяких сложностей существует возможность заменить испорченный узел на новый, не прибегая к реконструкции всей системы.

Ремонтные работы можно легко осуществить прямо на месте расположения коллектора, не демонтируя агрегат и не прикладывая к работе излишних усилий.

Описание U-образного прямоточного теплообменника

Трубка прямоточного теплообменника имеет форму буквы U. Внутри циркулирует вода или рабочий теплоноситель греющей системы. Одна часть элемента предназначается для холодного теплоносителя, а вторая корректно отводит уже нагретый.

При накаливании действующий состав расширяется и поступает в бак накопления, создавая таким образом естественную циркуляцию жидкости в системе. Специальное селективное покрытие, нанесенное на внутренние стенки, увеличивает теплопоглощающую способность и повышает эффективность системы в целом.

По сравнению с трубками heat-pipe типа, U-образные изделия имеют большую гидравлическую сопротивляемость, предъявляют повышенные требования к теплоносителю и стоят значительно дороже. Коллекторы, функционирующие на прямоточных U-трубках, не могут работать под высоким давлением и обеспечивают качественную теплоотдачу только в период теплого сезона

Трубки U-типа демонстрируют высокую производительность и дают солидную теплоотдачу, но при этом имеют один существенный недостаток. Они составляют одну целостную конструкцию с manifold’ом и всегда монтируются вместе с ним.

Заменить отдельную одиночную трубку, вышедшую из строя, не получится. Для ремонта потребуется демонтировать весь комплекс полностью и на его место поставить новый.

Модификационные особенности приборов

При изготовлении гелиоагрегатов тепловые каналы и вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов комбинируют в самых разных сочетаниях.

Самой большой популярностью у потребителей пользуются коаксиальные модели с тепловым каналом heat pipe. Покупателей привлекает лояльная цена приборов и очень простое, доступное обслуживание в течение всего срока эксплуатации.

Вакуумный солнечный коллектор с рабочим каналом heat pipe прекрасно ремонтируется. Замена поврежденных трубок осуществляется на месте и не предусматривает демонтажа системы или переноса ее на другое место. Однако теплообмен в этих моделях осуществляется сложно, за счет чего и КПД на выходе составляет не более 65%

Вакуумные приборы с каналами heat pipe демонстрируют высокую надежность и не имеют никаких ограничений по использованию даже в высоконапорных гелиотермальных комплексах.

Приборы с коаксильной колбой, содержащей прямоточные U-образные каналы, тоже входят в перечень востребованных. Их характеризуют такие параметры, как низкая теплопотеря и КПД от 70% и выше.

Для корректного функционирования, вакуумный прибор с U-каналом нужно правильно установить. Желательно, чтобы минимальный угол наклона составлял не менее 20⁰. Только в таком варианте получится обеспечить максимальную отдачу

Ситуацию несколько портят сложный процесс ремонта, специфическое обслуживание в процессе эксплуатации и невозможность заменить отдельный испорченный узел. Если с прибором что-то случается, его демонтируют и на место ставят абсолютно новый коллектор.

Перьевые трубки конструкционно представляют собой одинарный цилиндр из стекла с утолщенными прочными стенками (в зависимости от производителя от 2,5 мм и выше). Содержащаяся внутри вставка из перьевого абсорбента плотно облегает рабочий канал, изготовленный из теплопроводящего металла.

Почти безупречную изоляцию создает вакуумное пространство внутри стеклянной емкости. Абсорбент передает поглощенное тепло без потерь и обеспечивает системе КПД до 77%.

В случае неисправности коллекторы, оснащенные перьевыми трубками, подлежат ремонту. Менять всю систему не требуется, достаточно обнаружить поврежденный узел, демонтировать его и поставить на это место новый

Модели с перьевым элементом стоят несколько дороже, нежели коаксиальные, но за счет высокой эффективности обеспечивают полноценный комфорт в помещении и быстро окупаются.

Наиболее эффективными и производительными являются перьевые колбы с внутренними прямоточными каналами. Их фактический КПД порой достигает рекордных показателей в 80%.

При монтаже перьевых трубок в раму на стержень каждой детали одевают прочную обжимную гайку с кольцом и термостойкой прокладкой. Это обеспечивает герметичность всей конструкции и дает возможность коллектору полноценно функционировать в любых условиях

Цена изделий довольно высока, а при проведении ремонта обязательно требуется сливать из системы весь теплоноситель и только потом приступать к устранению неполадок.

Плюсы и минусы коллекторов вакуумного типа

Главным достоинством агрегатов называют практически полное отсутствие теплопотерь в процессе эксплуатации. Это обеспечивает вакуумная среда, являющаяся одним из самых качественных естественных изоляторов. Но на этом список преимуществ не заканчивается. Устройства имеют и другие ярко выраженные плюсы, например:

  • эффективность работы при низких температурных показателях (до -30 °С);
  • способность к аккумулированию температуры до 300°С;
  • максимальное возможное поглощение тепловой энергии, включая невидимый спектр;
  • эксплуатационная устойчивость;
  • низкая восприимчивость к агрессивным атмосферным проявлениям;
  • малая парусность, обусловленная конструкционными особенностями трубчатых систем, способных пропускать сквозь себя воздушные массы разной плотности;
  • высокий уровень эффективности в регионах с умеренным и прохладным климатом с малым количеством ясных и солнечных дней;
  • долговечность при соблюдении основных правил эксплуатации;
  • доступность для ремонта и возможность менять не всю систему, а только один вышедший из строя фрагмент.

Солнечный коллектор — это эффективное устройство, позволяющее практически без потерь преобразовать солнечную энергию в тепловую

К недостаткам относят неспособность коллекторов к самоочищению от инея, льда, снега и высокую цену комплектующих деталей, необходимых для сбора агрегата в домашних условиях.

Как своими руками собрать агрегат?

Процесс сборки вакуумного коллектора начинают с изготовления рамы-подложки для рабочих элементов. Ее монтируют сразу в том месте, которое выделено под агрегат.

Размер и габариты рамы целиком и полностью зависят от модели, которую планируется сделать, и обычно прописываются в инструкции, находящейся среди сопроводительных документов к компонентам.

Готовую раму под коллектор закрепляют на крыше так, чтобы она занимала четкое положение и не качалась. Если крыша строения шиферная, используют обрешоточный брус и крупнокалиберные толстые шурупы. Для других материалов кровли применяют обычные анкера

Места прилегания рамы к поверхности крыши дополнительно фиксирую герметиком, чтобы в будущем через отверстия в дом не попадала вода. Затем к месту монтажа доставляют накопительный бак и шурупами крепят его на верхней части рамы.

На следующем этапе собирают ТЭН, температурный датчик и автоматизированный воздухоотвод. Все вспомогательные узлы и сопутствующие детали ставят на идущие в комплекте смягчающие прокладки. Для крепления температурного датчика используют торцевой ключ.

Далее обустраивают подвод водопроводных коммуникаций. Для этой цели берут трубы из любого материала, стойкого к низким температурным показателям и способного выдерживать до 95 градусов тепла.

Трубы из полипропилена идеально подходят для организации соединения солнечного коллектора с водопроводной системой жилого помещения. Арматура имеет хорошие физические показатели и эксплуатационную выносливость, надежно служит в течение многих лет и легко заменяется в случае возникновения трещин или надрывов

Подключив водопровод, накопительный бак наполняют водой и тестируют на герметичность. Если в течение 3-4 часов где-то обнаружились утечки, их устраняют.

В конце устанавливают греющие элементы. Для этого медную трубку оборачивают алюминиевым листом и помещают в вакуумную трубку из стекла. Снизу на колбу одевают фиксирующую чашку и пыльник из прочной, гибкой резины.

Верхний медный наконечник трубки до упора вдвигают в латунный конденсатор. Вязкую термоконтактную смазку с труб не удаляют. Защелкивают фиксирующий механизм на кронштейне и по этому же принципу монтируют все оставшиеся стеклянные трубки.

Трубчатые солнечные коллекторы нуждаются в регулярном обслуживании и обязательной чистке, особенно в период активного выпадения снега. Если соблюдать эти простые правила, они будет работать долго и сохранят высокий уровень эффективности в течение всего эксплуатационного срока

На конструкцию ставят монтажный блок, подводят к нему электропитание в 220 вольт и присоединяют к системе три вспомогательных блока – ТЭН, воздухоотвод и температурный датчик.

Последним подключают контроллер, предназначенный для корректного управления комплексом. В меню контроллера вносят желаемые параметры работы и запускают систему в стандартном режиме.

Как правильно разместить прибор?

Чтобы вакуумный коллектор мог полноценно работать и эффективно обеспечивал жилое помещение необходимой энергией, для него необходимо найти наиболее удачное место и правильно сориентировать прибор относительно частей света.

Солнечные коллекторы вакуумного типа намного практичней своих плоских аналогов. Когда какая-то из рабочих трубок получает повреждения и выходит из строя, ее очень легко заменить на новую. После этого система продолжит функционировать в прежнем режиме. Если сразу возможности поставить новый элемент на место испорченного нет, не беда. Агрегат сможет исполнять свои «обязанности», даже имея в наличии узел с поврежденным элементом

Для населенных пунктов северного полушария актуально разместить коллектор в южной части крыши дома или на солнечной стороне участка. Желательно обеспечить для плоскости прибора минимальное отклонение.

Если возможности направить поверхность на юг нет, стоит выбрать среди запада и востока максимально светлый ракурс на открытом пространстве.

Высокая рабочая эффективность коллектора вакуумного типа обусловлена еще и тем, что он действует по принципу зеркала и выравнивает свою тепловую мощность исходя из текущей высоты солнца

Энергетический солнечный комплекс не должны закрывать дымоходы, декоративные фрагменты кровельного покрытия, раскидистые ветви деревьев и высокие жилые или технические строения. Это понизит эффективность работы и уменьшит уровень прогрева действующих элементов.

Если агрегат расположен правильно, он обеспечит практически одинаковую теплоотдачу в течение всего года, независимо от сезона.

Если большого опыта осуществления сложных ремонтно-монтажных и слесарных работ нет, делать в домашних условиях вакуумирование трубок нерационально. Этот процесс очень трудоемкий и требует наличия специальных знаний и профильного оборудования.

Кроме того, элементы вакуумного типа, сделанные самостоятельно, имеют гораздо более низкий уровень КПД, нежели заводские детали. Поэтому разумнее всего приобрести продукцию у профильного производителя, а потом уже дома попробовать собрать несколько секций.

Обзор солнечных коллекторов для обогрева частного дома

Отопление домов солнечными коллекторами всего 15 лет назад было диковинкой, на которую многие смотрели с изрядной долей скепсиса — первоначальные вложения в экологичность дома никак не соответствовали получаемой выгоде. Ситуация изменилась с ростом индустрии солнечной энергетики в Китае — продукция изначально стала выпускаться по цене, доступной для китайского потребителя и потеснила многие именитые европейские бренды, вызывая множественные положительные отзывы.

  1. Принцип работы и разновидности
  2. Критерии выбора
  3. Отзывы покупателей
  4. Преимущества и недостатки

На сегодняшний день затраты на солнечные коллекторы для отопления частных домов сравнялись с такими автономными системами обогрева, как электрические, топливные или газовые котлы. В южных регионах России спрос на солнечную энергию настолько возрос, что появились внутренние производители, обеспечивающие достойное качество по низкой цене, а также большое количество руководств о том, как сделать коллектор своими руками.

Классификация

Коллектор солнечной энергии представляет собой устройство, работа которого основана на поглощении излучения и передаче полученной энергии с помощью жидкости-теплоносителя и теплообменника в емкость с водой. Если солнечные батареи самых современных марок неспособны преобразовывать более 25 % падающего излучения, то у коллекторов этот показатель может достигнуть 85 %.

В зависимости от конструктивной схемы и принципа сбора энергии различают 2 основных типа:

1. Плоские — распространенный в южных странах и относительно дешевый вид, имеющий немного сниженный КПД (60 – 75 %) из-за потерь на отдачу тепла во внешнюю среду. Работает по очень простому принципу — темный металлический (алюминиевый или медный) лист поглощает энергию и нагревает систему из теплопередающих трубок. Потери тепла с наружной поверхности предотвращаются с помощью специального антибликового стеклянного покрытия, с внутренней применяют волоконную теплоизоляцию. Главные недостатки — большие потери зимой, возможность выхода из строя при температуре ниже -25°C, сильная зависимость от угла падения лучей.

2. Вакуумные (трубчатые) коллекторы — дорогие и высокопроизводительные устройства (КПД до 85 %), эффективно работающие в любых климатических условиях с обилием лучей. Схема спроектирована по наборному принципу из множества абсорбирующих тепло трубок. Каждая состоит из внутренней и наружной колб, выполненных из особого стекла и отделенных друг от друга вакуумом, обеспечивающим абсолютную теплоизоляцию. Во внутренней колбе расположен металлический поглотитель и трубка с жидким теплоносителем. Основной недостаток такой системы — огромная цена (в 2–3 раза выше плоских моделей), и необходимость электрического насоса со специальным контроллером для принудительной циркуляции жидкости.

Вакуумные солнечные коллекторы, в свою очередь, могут быть:

  • Прямоточными или U-образными. Теплоноситель проходит через U-образную трубку, соединяясь в единую систему, как в плоском устройстве. Недостатком является продувание всех трубок при повреждении одного элемента, выход из строя всего коллектора до починки.
  • С тепловыми трубками или heat pipe. Самое большое количество положительных отзывов вызывает именно эта конструкция, позволяющая беспрерывно получать энергию даже при сильных морозах. Каждый абсорбирующий элемент в ней автономен и закреплен фиксатором к теплообменнику с проточным теплоносителем. Работа тепловой трубки основана на нагреве и испарении жидкости с низкой температурой кипения и конденсации ее в верхней точке колбы с отдачей энергии. Главный недостаток очевиден из конструкции — необходимо положение под углом 30–90 градусов к горизонтали.

Насос, необходимый для работы вакуумных коллекторов, иногда обеспечивают энергией с помощью установки солнечной батареи. Также обязателен объемный двухконтурный бак для накопления нагретой воды и небольшая расширительная емкость для избытка теплоносителя при перегреве.

Как выбрать коллектор?

Чтобы подобрать агрегат, подходящий под все требования, и не перерасходовать большое количество денег, подбирать нужно очень осторожно, используя отзывы пользователей на независимых форумах:

1. Для обогрева дачи весной и осенью и горячей воды летом, выгоднее всего будет выбрать плоский солнечный водонагреватель. Не забудьте слить теплоноситель перед зимними морозами.

2. Для небольшой системы круглогодичного подогрева воды или при наличии плоской крыши понадобятся прямоточные вакуумные коллекторы.

3. Для обогрева бассейна или большой системы отопления в зимний период необходимо подобрать самый дорогой и надежный вариант — вакуумные тепловые трубки. Скатная крыша и южная стена идеально подойдут для установки.

4. Если есть выбор между аналогичными китайскими и европейскими моделями, почти всегда стоит купить китайские от именитых изготовителей — они дешевле и не менее качественны.

5. Если приобрести коллекторы российского производства, можно неплохо сэкономить даже по сравнению с китайскими, обратите особое внимание на отзывы о поставщике, используемый материал и гарантийный срок.

Мнения покупателей

«Когда строил дом, стал вопрос об отоплении. Область у нас теплая, поэтому решил совместить электрическое отопление с солнечным. 16 плоских панелей Коспел по 2,3 квадрата обошлись в 500000, забил всю крышу. Горячая вода круглый год, тепло. Только если мороз со снегом или пасмурной погодой, приходится электрику включать. В планах — построить теплый бассейн, чтобы летом энергию зря не терять».

Василий, Владивосток.

«Купил три российских плоских коллектора компании Сокол. Зимой греют плохо, но в солнечный день 200 литров бак до сорока градусов нагревают. Пока морозов нет, работают очень хорошо. Нравится, что их даже чистить никогда не приходится — снег сам на них тает».

Федор, Одесса.

«Установил себе две китайские панели с тепловыми трубками производителя Sunrein. Вода горячая есть круглый год, температура зимой в баке – примерно 55-60 градусов, даже когда на улице мороз минус двадцать. Считаю, что не зря потратил деньги, всем рекомендую».

Иван, Ростов-на-Дону.

«На дачу нужен был источник горячей воды. По совету друзей купил 2 панели Химин Солар и бак на 250 литров. Честно говоря, не очень доволен, осенью и ранней весной еле-еле функционирует, как раз в самый сезон дачных работ».

Виталий, Киев.

Обзор основных плюсов и минусов

Достоинства:

1. Полная автономность, возможность установки в любом месте, сколь угодно удаленном от цивилизации.

2. Независимость от привозного топлива.

3. Высочайшая надежность и ремонтопригодность — движущие части и химические реакции при работе отсутствуют, коллектор боится только физических повреждений и ненадлежащих рабочих материалов. Большинство неисправностей может быть быстро устранено заменой одного из элементов.

4. Экологичность — за год поглотитель площадью 1 м2 в среднем способен предотвратить выброс более 100 кг углекислого газа и огромного количество других продуктов сгорания.

5. Выгодность в долгосрочной перспективе при соответствующем уходе.

Недостатки:

  • Необходимость высоких первоначальных вложений.
  • Непостоянство, зависимость от времени года и погодных условий. В большинстве случаев коллектор в системе отопления способен выполнять лишь вспомогательную роль, помогая экономить топливо.
  • Низкая эффективность в северных регионах мира.

Расценки на установку солнечного отопления и водонагрева включают в себя:

  • стоимость абсорбирующих панелей;
  • затраты на накопительный бак и комплект соединительных трубок — около 70 000 рублей за двухконтурный бак 250 литров;
  • циркуляционный насос и контроллер с измерительным оборудованием (только для вакуумных моделей) — от 20 000 рублей;
  • затраты на солнечную батарею для работы электрического насоса (опционально).
Производитель Наименование модели Тип Площадь поглотителя, м2 Стоимость, рубли Цена за 1 м2, рубли
Viessmann Vitosol 100-F Плоский 2,3 51000 22200
Vitosol 200-T Прямоточный 2 133000 66500
Vitosol 300-T Тепловые трубки 2 148000 74000
Buderus Logasol SKN 4,0 Плоский 2,4 56400 23500
Vaillant AuroTherm VFK 145 V Плоский 2,5 66500 26600
AuroTherm exclusiv VTK 570 Тепловые трубки 1 81900 81900
Сокол Эффект М Плоский 2,05 20400 10000
Sunrain TZ58-1800-30R1 Тепловые трубки 2,4 72400 30200
FPC-2200 Плоский 1,8 29800 16600
Kospel S.A. KSH.A-2,3 Плоский 2,3 31500 13800
Himin Solar HUJ16/2,1 Прямоточный 1,7 38500 22300
HRJ-28/1,8 Тепловые трубки 2,8 63000 22500

Ориентировочные расценки на вакуумные китайские коллекторы (2 панели общей площадью 5 м2, самый дешевый контроллер и насос, бак 250 л) — 200 000 рублей. Для сравнения — аналогичная система обогрева на плоских коллекторах обойдется в 140 000 рублей. Если учитывать гарантийный срок 10 лет, среднюю величину инсоляции в Московской области 1173 кВт*ч/м2 и КПД для вакуумных трубок 75 %, для плоских панелей — 65 % (с учетом потерь зимой), получаем следующий выход тепловой энергии:

  • 10 х 5 м2 х 0,75 х 1173 кВт*ч/м2 = 44000 кВт*ч для вакуумных солнечных коллекторов, или 4,55 руб за 1 кВт*ч энергии.
  • 10 х 5 м2 х 0,65 х 1173 кВт*ч/м2 = 38100 кВт*ч для плоских коллекторов или 3,67 руб за 1 кВт*ч энергии.

Как можно увидеть, затраты на солнечную энергию приблизительно соответствуют тарифам на обогрев с помощью электричества или твердотопливных котлов, но с учетом среднего срока службы абсорбирующих панелей в 20 лет, можно получить двойную экономию, практически достигая уровня цен на централизованное теплоснабжение.

Можно смело утверждать, что в регионах с годовой инсоляцией выше 1 МВт*ч, если дом находится вдали от городов с общими котельными, оправдано применение солнечных вакуумных коллекторов в дополнение к традиционным вариантам. В северных регионах России, центральной и восточной Сибири уровень годовой солнечной энергии слишком низок, чтобы оправдать первоначальные вложения. Из-за высокой заснеженности и продолжительной зимы с минусовыми температурами на большинстве российских территорий плоские коллекторы можно использовать только для подогрева горячей воды в весенне-осенний период, для отопления они практически не годятся.

Принцип работы воздушного солнечного коллектора

Воздушный солнечный коллектор – одно из самых простых устройств. Его работа основана на принципах, знакомых всем нам с детства.

Парниковый эффект. Лучи солнца могут свободно проникать через прозрачные покрытия, будь то стекло, поликарбонат или что-то другое. Но тепло, которое они принесли, не может выбраться наружу из закрытого пространства. Именно поэтому строят теплицы. Теплый воздух легче. Всегда нагретый воздух поднимается, а холодный – опускается к полу. Именно по этой причине обогреватели размещают снизу.

Это два основных принципа, на которых организована работа воздушного солнечного коллектора для дома.

Что это такое?

Воздушный коллектор нагревает воздух для отопления, используя для этого энергию солнечных лучей. Обычно это простая конструкция с применением плоского абсорбера. Воздушные коллекторы используют для обогрева помещений или для сушки продуктов даже в Сибири.

Воздушный солнечный коллектор для дома состоит из поглощающей панели, трубок, через которые будет циркулировать воздух, и вентилятора, отвечающего за движение воздушных масс. Конечно, все это нужно прикрепить к помещению, которое нуждается в подогреве.

Воздушный солнечный коллектор для обогрева дома

Можно также с помощью труб сделать систему для обогрева всего дома, если коллектор достаточно мощный.

Поглощающая панель состоит из абсорбера, прозрачного защитного покрытия (например, поликарбоната) и теплоизоляции. Все это помещено в короб, задняя и боковые стенки которого покрыты толстым слоем теплоизоляции. Это нужно, чтобы сохранить тепло для отопления.

Потом размещается полотно абсорбера. Обычно его изготавливают из меди или алюминия и покрывают селективным покрытием, которое помогает собрать больше энергии. Для поглощающего полотна главное – теплопроводность конструкции.

Сверху размещается прозрачное покрытие, которое должно защищать абсорбер от погодных условий и различных ударов. Конечно, лучшим вариантом будет стеклопакет. Есть много более дешевых вариантов, но стеклопакет обеспечит максимальный КПД, который сделает возможным обогрев даже в Сибири.

Хотя нельзя отрицать пользу поликарбоната. Многие выбирают покрытия именно из поликарбоната. Он стоит дешевле, но мало в чем уступает лучшим вариантам.

Воздух может двигаться через поглотитель благодаря естественной циркуляции (теплый вверх, холодный вниз).

Устройство воздушного солнечного коллектора

Но иногда в таких случаях воздух движется слишком медленно и большинство накопленного тепла уходит в атмосферу вместо отопления дома, тогда можно добавить несколько труб.

Это не экономично, поэтому в таких случаях к системе присоединяют вентилятор, можно с помощью труб. Он гонит воздух гораздо быстрее и вся полученная энергия передается в систему для отопления. Но в этом случае нужны дополнительные затраты – вентиляторы потребляют электроэнергию. Обычно такие солнечные коллекторы просто встраивают в крыши или стены зданий, что повышает их КПД (коэффициент полезного действия).

Но не нужно забывать, что воздух проводит тепло гораздо хуже, чем жидкость. Поэтому эффективность у воздушного коллектора будет гораздо ниже, чем у плоского варианта для отопления. Воздух лучше всего направлять между поглощающей пластиной и теплоизоляцией, без труб. Прозрачное защитное покрытие, размещенное впереди, вызывает большие теплопотери. Правда, это не касается поликарбоната. Но если не нужно нагревать воздух для отопления больше, чем на 17 градусов (по сравнению с окружающей средой), то можно пускать циркуляцию с обеих сторон полотна. Но если окружающая среда слишком низкой температуры, например, в Сибири, результат будет хуже. Если воздушный коллектор хорошего качества, он может прослужить до 20 лет.

Воздушные солнечные коллекторы, установленные на фасаде здания

Виды воздушных коллекторов

Тип воздушного солнечного коллектора зависит от того, откуда берется воздух. Если в помещение он попадает снаружи, а по дороге его подогревают, то — это вентиляционная система. Если же воздух для нагревания берется внутри самого помещения и потом просто возвращается внутрь, то — это рециркуляционный вариант.

Вентиляционные системы для отопления сейчас применяют в овощехранилищах, цехах, курятниках и тому подобное. То есть везде, где нужен постоянный доступ свежего воздуха.

А рециркуляционная система известна нам с давних времен. Самый простой пример – камин или печь с воздуховодами для отопления. В современном варианте это нагревательный котел, встроенный в систему вентиляции. Но солнечный коллектор обойдется гораздо дешевле, чем вышеназванные варианты, в том числе и система водного отопления.

Зимний обогрев своими руками

Иногда необходимо организовать отопление курятника или любой другой хозяйственной постройки зимой. Но устанавливать печь для отопления – слишком дорого, затраты себя не окупят. Поэтому многие выбирают воздушный коллектор для обогрева курятника, это отличная схема. Сделать такое устройство можно и своими руками.

Воздушный солнечный коллектор для обогрева курятника, сделанный своими руками

Это более дорогая и эффективная конструкция, чем, например, коллектор из пивных банок, тут придется постараться.

Такое устройство легко сделать, практически отсутствуют расходы на его содержание и коллектор очень удобен в использовании. Главное – вмонтировать его в стену курятника, тогда эффективность будет гораздо выше, и сделать защитное покрытие из поликарбоната.

Конечно, солнечный коллектор не дает обогрева в хмурые дни. Но даже зимой очень часто выглядывает солнце, а в конце осени и в начале весны, когда постройку необходимо обогревать, так и вовсе много солнца. При необходимости такой коллектор может даже в минусовую температуру поддерживать в помещении приятный климат.

Схема устройства воздушного коллектора для дома простая. Снизу нужно сделать своими руками отверстие, через которое из помещения будет поступать воздух для нагрева. Внутри коллектора сделана сетка, которая нагревается и отдает тепло воздуху. Потом через верхнее отверстие поток снова возвращается в помещение.

admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *