Солнечные конвекторы

Солнечное отопление

Воздушно-солнечный конвектор – это первое в мире устройство экологического и экономичного отопления, предназначенное для полной замены существующих электрических обогревателей.

Конвектор состоит из единого внешнего блока теплового насоса, включающего в себя преобразователь воздушно-солнечной энергии, компрессора с этилен-гликолем в трубках из нержавеющей стали и циркуляционного насоса. Солнечные лучи, попадая на внешнюю панель преобразователя воздушно-солнечной энергии нагревают теплоноситель, который находится в трубках. Полученное тепло без остатка поступает непосредственно к одному или нескольким водяным радиаторам или в бойлер для хранения тёплой воды. Вода может нагреваться до 55 градусов.

В качестве теплоносителя используется хладагент R290 – жидкость, которая в отличие от используемых сейчас для процесса теплообмена, обладает в 800-2500 раз менее вредными свойствами для окружающей среды. Термодинамический моноблочный конвектор позволяет экономить до 72% электроэнергии.

Максимально эффективное использование термодинамических законов преобразования солнечной энергии в тепловую. Эта технология соответствует двум ключевым требованиям европейского рынка. Она позволяет значительно сократить количество потребляемой электроэнергии и свести к минимуму выбросы парниковых газов в атмосферу. С её применением увеличивается доля возобновляемой энергетики в мировой производстве электроэнергии.

Проблема использования простого солнечного коллектора для отопления дома заключается в том, что в холодное время года теплонесущая жидкость коллектора отдаёт часть выработанного тепла в окружающую среду. Полностью избежать потерь тепла, полученного от солнца, ветра и дождя, возможно при использовании специальной хладагенной жидкости.

Тепловой насос, встроенный в стену здания, использует полноценно эту энергию для нагрева отопительной жидкости. Он не отдаёт тепло наружу, а дополнительно использует его для более эффективной работы системы.

Преимущества солнечного отопления:

• Способность работать днём и ночью, даже при наружной температуре до -15 градусов
• Экономичность, позволяющая быстро вернуть инвестиции
• Инновация в производстве горячей воды
• Французское производство и качество
• Термическая моноблочная система
• Отсутствие сложных программных устройств
• Простая и быстрая установка
• Бесшумность
• Экологичность и близость к природе
• Не боится на замораживания, ни перегрева
• Сокращение выбросов CO2
• Защита от парникового эффекта
• 37-летний опыт работы
• Безопасность для озонового слоя
• Соответствие стандартам Евросоюза

Солнечные конвекторы

Узнай стоимость ремонта

Ремонтные работы?

Почему клиенты выбирают нас?

Отопление и Ремонт

У нас самые выгодные цены!

Монтаж обогревания имеет, радиаторы, фиттинги, провода или трубы, крепежную систему котел отопления, расширительный бачок, циркуляционные насосы, механизм управления тепла, автоматические развоздушиватели терморегуляторы. Любой фактор большою роль. Исходя из этого подбор частей системы важно планировать технически обдуманно. Система обогревания дачи включает определенные элементы. На этой вкладке сайта мы попытаемся определить для нужной квартиры необходимые узлы конструкции.

Солнечные конвекторы для отопления дома

Еще до недавнего времени возможность применения в быту солнечной энергии многие называли нереальной. И списывали все на излишне разыгравшуюся фантазию ученых, которые выдвигают невозможную в плане реализации теорию. Но вот, прошло совсем немного времени, и подобные идеи вовсе не кажутся нам такими уж нелепыми или неисполнимыми. На самом деле все чаще человек задумывается о том, как с максимальной пользой использовать столь богатый ресурс, как солнечная энергия, и применять солнечное отопление.

Солнечные батареи – главные элемент системы солнечного отопления

В частности, уже появились в мире (и даже в нашей стране) так называемые солнечные коллекторы. Их использование позволит без труда отопить достаточно большую квартиру, расположенную в многоэтажном доме. Конечно, для успешного монтажа, воздушное солнечное отопление своими руками – оборудование это весьма специфическое, поэтому пока еще мало есть специалистов, которые берутся за монтаж подобной системы. Хотя следует отметить, что, по сути, он не так уж сложен – достаточно просто применить некоторые знания по физике, и у вас получится полноценная, а главное – довольно экономичная система.

Конечно, экономия будет заметна не сразу – ведь стоимость установки на данный момент значительно превышает системы отопления иных типов. Но ее преимущество в том, что в дальнейшем вам не нужно будет оплачивать внушительные счета за используемое топливо.

Важно понимать, что перед тем, как сделать солнечное отопление самому, нужно знать, соблюдено ли несколько обязательных условий:

• Большое количество солнечных дней в отопительный период (то есть, поздней осенью, зимой и ранней весной). Если же в вашем регионе зимы преимущественно пасмурные, рациональнее будет отказаться гелиосистемы для отопления своими руками в пользу более популярной, которая использует гораздо более доступное топливо.
• Дом должен быть утеплен. Впрочем, это требование выдвигается при установке всех отопительных систем. Нет смысла пытаться обогреть помещение, в котором извечно ледяные стены.

Утепление – обязательное условие создания эффективной системы отопления

• Наличие иной отопительной системы. Если вашей квартире уже существует автономное отопление, подключение к нему солнечного коллектора позволит снизить расход используемого в ранее установленной системе топлива. Кроме того, не придется тратиться на такие элементы отопительной системы, как трубопровод, радиаторы.
• Проверка уровня инсоляции. Этот показатель делает возможным узнать, насколько эффективным будет солнечное воздушное отопление. Если уровень низок, возможно, следует увеличить площадь используемого солнечного коллектора.

Монтируя солнечное отопление своими руками, учитывайте такие факторы:

• Самый высокий уровень инсоляции наблюдается в средине дня. Желательно, чтоб коллекторы располагались с ориентацией на южную сторону. Если сделать это не представляется возможным, разрешается ориентировать коллекторы на юго-запад или юго-восток.
• При установке коллекторов следует помнить, что они постоянно должны быть под прямыми лучами света. То есть, падение тени (от соседних зданий, высоких деревьев) на плиты коллектора является нежелательным. Это связано с тем, что только при прямом падении солнечного луча на площадь коллектора поглощается максимальное количество энергии. В некоторых отдельных случаях плиты монтируются под углом, который равен географической широте местности.

Как правило солнечные коллекторы размещаю на крыше дома

• Увеличение угла наклона приводит к повышению эффективности работы коллектора зимой. Вместе с тем, это действие незначительно снижает эффективность коллектора в летнее время. Впрочем, по причине неиспользования отопления летом такая «погрешность» вполне допустима.

Конечно, модификация, которую терпит гелио система отопления, зависит, прежде всего, от производителя. Кроме того, покупатель также может подбирать лишь те элементы, которые необходимы для создания качественного солнечного отопления. Впрочем, есть несколько обязательных элементов:

• вакуумный солнечный коллектор;
• насос, при помощи которого теплоноситель перемещается к накопительному баку;
• контроллер. Это элемент управления, который следит за правильностью функционированием системы;
• бак для горячей воды. В зависимости от того, какую именно площадь необходимо отапливать, его объем колеблется от 500 до 1000 литров воды;
• доводчик пиковый. В зависимости от предпочтений, выбор можно остановить на электрическом ТЭНе, тепловом насосе или каком-либо другом источнике вспомогательного нагрева.

Состав солнечной системы отопления

Как и любая другая, солнечная система отопления может служить не только для отапливания жилья. Поскольку в некоторых регионах наблюдается довольно большое количество солнечных дней в году (до 280-290), это позволяет использовать данный тип отопления для создания в доме качественной системы подачи горячей воды, которая будет использоваться для бытовых нужд. Если учесть и этот фактор, то можно с уверенностью сказать, что такие солнечные конвекторы для отопления дома являются лидерами по экономичности, даже несмотря довольно высокую стоимость коллектора и дополнительного оборудования.

Следует также отметить, что помимо отопительных радиаторов и горячего водоснабжения, существует также возможность введения в отопление солнцем своими руками таких дополнительных элементов, как теплый пол и полотенцесушитель.

Однако следует учитывать необходимость их подключения еще до приобретения бака для воды – ведь, возможно, придется приобретать бак большей емкости, чем планировалось изначально.

Солнечные конвекторы для отопления дома

С поступательным развитием технологий появляются новые источники энергии, используемые для отопления домов. Как альтернатива традиционному газу или углю выступают солнечные коллекторы для отопления. Совсем недавно ученые рассматривали лишь возможность использования энергии солнца для обогрева жилья. Сегодня же, благодаря совершенствованию и снижению стоимости оборудования, «экологические» дома набирают популярность.

К основным преимуществам использования природного тепла можно отнести:

• круглогодичное получение энергии – для выработки тепла достаточно солнечной погоды;
• доступность и взаимозаменяемость – могут использоваться как единственный источник обогрева, или как дополнение к основному (газовому);
• экономия средств – переходя на работу гелеосистем, можно существенно сократить потребление другого вида топлива;
• экологичность – абсолютно безопасны для окружающей среды.

В модульную систему отопления входят:

• солнечный коллектор — крепится на монтажной опоре, на крыше дома – обычно южная сторона; стандартный размер – 2-8 кв.м.;
• бак накопитель – в нем аккумулируется и сберегается полученная энергия;
• вакуумные трубки – участвуют в поглощении солнечного излучения;
• жидкость-теплообменник – циркулирует между баком накопителем и коллектором (передает полученное тепло воде);
• датчик температуры – регулирует температуру нагрева;
• расширительный бак – защищает систему при увеличении объема разогретой жидкости;
• циркуляционный насос – для принудительного продвижения теплоносителя по системе отопления.

Суть работы «солнечной» системы отопления заключается в следующем. Теплоноситель-антифриз, нагретый от солнечного коллектора, передает свою энергию воде в бак накопитель.

Циркуляция теплоносителя может осуществляться двумя способами: естественным и принудительным.

В первом случае, за счет естественной конвекции, нагретый антифриз поднимается вверх. В таких системах бак-аккумулятор должен располагаться над уровнем коллектора, что не всегда удобно. Чаще применяется только для подогрева воды.

Схема работы солнечных коллекторов отопления

Более распространены отопительные системы солнечного нагрева с принудительной циркуляцией, дополнительно оснащенные циркуляционным насосом. При этом возможности коллектора увеличиваются – может использоваться для отопления дома и нагрева воды.

Из бака-аккумулятора горячая вода передается в основной отопительный котел, а через него в трубы системы отопления жилья.

Для того чтоб обеспечить стабильность теплоподачи в накопительный бак надо встроить нагреватель-дублер. Обычно его функцию берет на себя электрический нагреватель. При длительной пасмурной погоде, или недостатке солнечного света в зимний период, температура в баке-аккумуляторе может снизиться ниже уровня. В таком случае нагреватель-дублер автоматически начнет работать и обеспечит теплоту в помещении.

Для преобразования солнечной энергии в теплую воду используются различные модификации гелеосистемы. Среди них можно выделить две основные:

Плоские коллекторы

Плоские модели состоят из прозрачного покрытия (рифленый поликарбонат или закаленное стекло), теплоизоляционного материала и связующих трубок.

Достоинства плоских моделей:

• доступность по цене;
• повышенная работоспособность летом;
• самоочищаемость от снега.

Недостатки плоских моделей:

• значительные теплопотери, что особенно сказывается на эффективности работы в зимний период;
• затрудненность установки — монтаж происходит только в собранном виде.

Вакуумные коллекторы

Конструкция отдельных элементов вакуумного коллектора (трубок) напоминает механизм действия термоса. Солнечное тепло беспрепятственно поступает через прозрачную поверхность колбы в медный стержень, расположенный внутри. Между слоями трубки образуется вакуум. Такая структура позволяет удерживать до 96% накопленного тепла.

На дне тепловых труб имеется жидкость, которая при нагреве преобразуется в пар. Газ поднимается до конденсатора и передает тепло через теплоноситель в бак накопитель. Передача тепла происходит непрерывно, так как после остывания газ превращается в жидкость и опускается обратно на дно вакуумной трубки.

Схема работы вакуумных солнечных коллекторов

Достоинства вакуумных моделей:

• высокая температура нагрева (250-300 градусов);
• прочность конструкции и легкость установки;
• хорошая работоспособность летом и зимой (выдерживает низкие температуры воздуха);
• потери тепла – минимальны.

Недостатки вакуумных моделей:

• относительная дороговизна;
• монтаж производиться только под определенным углом наклона коллектора;
• после снегопада требуют очистки.

В некоторых странах, солнечные коллекторы являются неотъемлемой частью коммуникаций каждого дома. Прежде всего, это касается южных стран и обусловлено теплым, солнечным климатом.

Рациональность применения гелиосистем в России ставилась под сомнение, в связи с географическим расположением и погодными условиями.

Были проведены расчеты, с учетом мощности потока солнечных лучей в средней полосе России (100-250 Вт на один метр квадратный; максимум – 1000 Вт на квадратный метр в полдень) по эффективности использования гелиосистемы.

По результатам можно предположить, что установка коллектора площадью всего 2 кв.м. при накопительном баке в 100 литров позволит прогревать воду:

• минимум до 37 градусов с вероятностью 50-90%;
• до 45 градусов с вероятностью 30-70%;
• до 55 градусов с вероятностью 30-60%.

Учитывая небольшую стоимость плоских солнечных коллекторов, их по праву можно назвать быстроокупаемыми. Они могут полностью обеспечить жилой дом горячей водой в теплый сезон. В зимний период плоский коллектор на 60% справиться с задачей отопления жилья, что позволит не тратить лишние деньги на альтернативный топливный материал. Монтаж солнечного коллектора, общей площадью 30 кв.м. даст возможность сэкономить на покупке угля объемом до 7,8 тонн за год.

Не стоит недооценивать и высокую экологичность гелиосистемы – во время эксплуатации она не выделяет в атмосферу вредных газов, в отличие от традиционного вида отопления.

Вакуумный нагреватель на солнечной энергии

• Устройство альтернативного источника энергии
• Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов
• Варианты исполнения вакуумных нагревателей
• Недостатки уникальных устройств

Использование солнечной энергии один из самых современных и ожидаемых источников энергии. Весомый аргумент в пользу такого энергоносителя – его абсолютная бесплатность и неисчерпаемые возможности. Именно поэтому все больше и больше людей предпочитает осваивать необычный и по-своему уникальный источник. Ученые и разработчики не стоят на месте, конструируя все новые и новые необычные установки, работающие на солнечном топливе. Одним из таких изобретений, все теснее входящий в повседневную жизнь людей выбравших экологичный вариант – вакуумный солнечный коллектор.

Устройство альтернативного источника энергии

Солнечные батареи только на первый взгляд имеют сложное, местами может даже фантастическое устройство. На самом деле это далеко не так. Любая солнечная батарея состоит всего из четырех основных элементов:

• солнечные модули, принимающие и синтезирующие лучи нашего светила,
• инвертор, который преобразует полученный от модулей электрический ток в подходящий формат для потребителей,
• контроллер – устройство управления и контроля над всей солнечной установкой.
• аккумуляторные батареи, для накапливания заряда и поддержания стабильной работы электрической сети в пасмурные дни и в темное время суток,

Такое несложное устройство имеют практически все стандартные солнечные батареи, применяемые по всему миру. С помощью установки подобных элементов можно обеспечить свой дом электричеством в достатке. Но в последнее время стали активно применятся коллекторы на базе солнечных батарей.

Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов

Коллекторы служат для нагрева жидкости, которую в дальнейшем используют для обогрева и личных нужд человека на кухне или в быту. Предыдущие коллекторы имели конструкцию обычного нагревателя. То есть трубки находились в самих солнечных батареях и нагревались от тепла, которое вырабатывают солнечные батареи. Современные вакуумные трубочные коллекторы на альтернативной энергии устроены немного по другому принципу. Такие солнечные коллекторы имеют ряд неоспоримых преимуществ:

• площадь, занимаемая устройством намного меньше предшественников,
• теплопотери сведены к минимуму,
• позволяют существенно экономить затраты на горячее водоснабжение,
• увеличенный срок службы,
• легкая установка, не занимающая много времени,
• простая замена комплектующих элементов,
• легкость в обслуживании за счет малой площади.

За счет чего достигаются все эти уникальные особенности? Все дело в устройстве непосредственно самих трубок. Вакуумные трубки состоят из двух трубок разного диаметра. Меньшая трубка вставлена в большую, таким образом, что между стенками имеется воздушный зазор.

Таким образом, подобные вакуумные коллекторы имеют строение обычного термоса, который сохраняет свое тепло, за счет отсутствия теплопотерь через охлаждение стенок. В ранних аналогах теплопотери были слишком огромными, и нагреть воду или другой теплоноситель до температуры выше 60 °С было практически невозможно. Технология батареи, в которой применяются вакуумные технологии, позволяет нагревать теплоноситель до температуры в 120-160 °С.

За счет тех же самых преимуществ вакуумные коллекторы имеют возможность нагревать и что самое главное сохранять тепло при любой температуре окружающего воздуха. Что является неоспоримым преимуществом подобных устройств перед другими аналогами.

Интересной особенностью, позволяющей экономить достаточно обширное место на крыше это расположение световых элементов, которые преобразуют солнечные лучи в бесплатную энергию. Расположены солнечные батареи непосредственно на поверхности трубок, то есть трубки сами по себе и есть батареи цилиндрической формы. Без сомнения цилиндрическая форма не дает столько энергии как плоские батареи, но за счет преимуществ с устройством двустенных трубок, форма батареи отходит на второй план.

Варианты исполнения вакуумных нагревателей

Вакуумные коллекторы в настоящий момент имеют три разные технологические конструкции:

• вакуумные коллекторы, в которых солнечные батареи передают тепло непосредственно воде, без каких либо сторонних приспособлений и нагревателей. Такие коллекторы изготавливаются исключительно в Китае, что уже само по себе наводит на мысль о качестве, но, тем не менее, имеют успех среди тех, кто не желает выкладывать значительные суммы денег. Устройство подобных агрегатов довольно простое и основано на явлении естественной конвекции воды. То есть холодная вода опускается на дно, а горячая поднимается наверх. За счет этого и происходит перемешивание и нагрев воды. Как правило, подобные солнечные конвекторы не имеют емкости для накапливания воды или теплоносителя.
• солнечные коллекторы с использованием теплообменника. Устройство подобных агрегатов схоже с предыдущими за исключением наличия емкости для сбора воды и установленным теплообменником. Такая схема позволяет встраивать солнечные коллекторы в контур централизованного отопления и использовать платную горячую воду только при необходимости.
• солнечные батареи с нагревательными термоэлементами. Этот вариант исполнения самый сложный и, безусловно, дорогой. Основное отличие от других исполнений, наличие нагревательного элемента в виде легко нагреваемого теплоносителя. Подобные системы могут работать при значительных отрицательных температурах. Систему можно заправлять как водой, так и специальными жидкостями, к примеру, тосол или антифриз, в том случае если нагреватель работает исключительно для отопления.

Применение таких жидкостей обосновано в тех случаях, когда солнечные коллекторы используются для нагревания теплоносителя до высоких температур. Подобные специальные жидкости не оставляют при нагреве накипи и других вредных отложений внутри батареи.

Недостатки уникальных устройств

В каждых устройствах и изобретениях есть свои плюсы и минусы. Не обходятся без негативных моментов и вакуумные коллекторы, к которым можно отнести, пожалуй, только стоимость самого устройства по сравнения с его плоским предшественником. Минус подобного коллектора в пониженном коэффициенте выработки тока за сет цилиндрической формы не может считаться весомым, так как перекрывается производительность устройства. Все это подводит к выводу, что последние разработки вакуумных коллекторов стоят на несколько ступеней выше плоских аналогов по сумме преимуществ, включая и материальную сторону, так как в конечном итоге срок окупаемости подтвердит целесообразность покупки именно таких солнечных устройств.

Как сделать солнечный коллектор

Различные солнечные коллекторы появились на рынке достаточно давно. Это устройства, использующие энергию солнца для нагрева воды на домашние нужды. Но приобрести популярность среди пользователей им мешает высокая стоимость, это беда всех альтернативных источников энергии. Например, общие затраты на приобретение и монтаж установки, что обеспечит нужды средней семьи, составят 5000$. Но выход есть: можно сделать солнечный коллектор своими руками из доступных по цене материалов. Какими способами это реализовать, будет рассказано в данном материале.

Как работает солнечный коллектор?

Принцип действия коллектора основан на поглощении (абсорбции) тепловой энергии солнца специальным приемным устройством и передачей его с минимальными потерями теплоносителю. В качестве приемника используются медные или стеклянные трубки, окрашенные в черный цвет.

Ведь известно, что лучше всего абсорбируют тепло предметы, имеющие темную или черную окраску. Теплоносителем чаще всего выступает вода, иногда – воздух. По конструкции солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения бывают таких видов:

Среди прочих воздушный солнечный коллектор отличается простотой конструкции и, соответственно, самой низкой ценой. Он представляет собой панель – приемник солнечной радиации из металла, заключенный в герметичный корпус. Стальной лист для лучшей теплоотдачи снабжен с задней стороны ребрами и уложен на дно с тепловой изоляцией. Спереди установлено прозрачное стекло, а по бокам корпуса имеются проемы с фланцами для подключения воздуховодов или других панелей, как показано на схеме:

Воздух, поступающий через проем с одной стороны, проходит между стальными ребрами и, получив от них тепло, выходит с другой.

Надо сказать, что установка солнечных коллекторов с нагревом воздуха имеет свои особенности. Из-за их невысокой эффективности для обогрева помещений нужно применять несколько подобных панелей, объединенных в батарею. Кроме того, обязательно понадобится вентилятор, поскольку нагретый воздух из коллекторов, находящихся на кровле, самостоятельно вниз не пойдет. Принципиальная схема воздушной системы показана ниже на рисунке:

Простое устройство и принцип работы позволяют выполнять изготовление коллекторов воздушного типа своими руками. Но потребуется много материала для нескольких коллекторов, а подогреть воду с их помощью все равно не получится. По этим причинам домашние умельцы предпочитают заниматься водяными нагревателями.

Конструкция плоского коллектора

Для самостоятельного изготовления наибольший интерес представляют плоские солнечные коллекторы, предназначенные для нагрева воды. В корпусе из металла или алюминиевого сплава прямоугольной формы размещен тепловой приемник — пластина с запрессованным в ней змеевиком из медной трубки. Приемник выполняется из алюминия или меди, покрытой абсорбционным слоем черного цвета. Как и в предыдущем варианте, снизу пластина отделена от дна слоем теплоизоляционного материала, а роль крышки играет прочное стекло или поликарбонат. Ниже на рисунке изображено устройство солнечного коллектора:

Пластина черного цвета поглощает тепло и передает его теплоносителю, движущемуся по трубкам (вода или антифриз). Стекло выполняет 2 функции: пропускает к теплообменнику солнечную радиацию и служит защитой от осадков и ветра, снижающих производительность нагревателя. Все соединения выполнены герметично, чтобы внутрь не попадала пыль и стекло не теряло прозрачности. Опять же, тепло солнечных лучей не должно выветриваться наружным воздухом через щели, от этого зависит эффективная работа солнечного коллектора.

Данный вид – самый популярный среди покупателей из-за оптимального соотношения цена — качество, а среди домашних мастеров — по причине относительно несложной конструкции. Но применять такой коллектор для отопления можно лишь в южных регионах, с понижением температуры наружного воздуха его производительность значительно падает из-за высоких тепловых потерь через корпус.

Устройство вакуумного коллектора

Еще один вид водяных солнечных нагревателей изготавливается с применением современных технологий и передовых технических решений, а потому относится к высокой ценовой категории. Таких решений в коллекторе реализовано два:

• тепловая изоляция с помощью вакуума;
• использование энергии парообразования и конденсации вещества, кипящего при низкой температуре.

Идеальный вариант защитить абсорбер для коллектора от тепловых потерь – это заключить его в вакуум. Медная трубка, наполненная хладагентом и покрытая абсорбирующим слоем, помещена внутрь колбы из прочного стекла, воздух из пространства между ними откачан. Концы медной трубки входят в трубу, через которую протекает теплоноситель. Что происходит: хладагент под воздействием солнечных лучей закипает и обращается в пар, он поднимается по трубке вверх и от соприкосновения с теплоносителем сквозь тонкую стенку снова переходит в жидкость. Ниже показана рабочая схема коллектора:

Фокус в том, что в процессе превращения в пар вещество поглощает гораздо больше тепловой энергии, чем при обычном нагреве. Удельная теплота парообразования любой жидкости выше, нежели ее удельная теплоемкость, а потому вакуумные солнечные коллекторы весьма эффективны. Конденсируясь в трубе с проточным теплоносителем, хладагент передает ему всю теплоту, а сам стекает вниз за новой порцией энергии солнца.

Благодаря своему устройству вакуумные нагреватели не боятся низких температур и сохраняют свою работоспособность даже на морозе, а потому могут применяться в северных регионах. Интенсивность нагрева воды в этом случае ниже, чем летом, так как зимой на землю поступает меньше тепла от солнца, часто мешает облачность. Понятно, что изготовить стеклянную колбу с откачанным воздухом в домашних условиях просто нереально.

Примечание. Существуют вакуумные трубки для коллектора, заполняемые напрямую теплоносителем. Их недостаток – последовательное подключение, при выходе из строя одной колбы придется менять весь водонагреватель.

Как изготовить солнечный коллектор?

Прежде чем приступить к работе, следует определиться с габаритами будущего водогрейного аппарата. Произвести точный расчет площади теплообмена непросто, многое зависит от интенсивности солнечного излучения в данном регионе, расположения дома, материала нагревательного контура и так далее. Правильным будет сказать, что чем больше тепловой коллектор, тем лучше. Однако, его размеры наверняка ограничиваются местом, где планируется его устанавливать. Значит, надо исходить из площади этого места.

Корпус проще всего изготовить из древесины, проложив на дно слой пенопласта или минеральной ваты. Также для этой цели удобно использовать створки старых деревянных окон, где сохранилось хотя бы одно стекло. Выбор материала для приемника тепла неожиданно широк, чего только не используют мастера-умельцы, чтобы собрать коллектор. Вот перечень популярных вариантов:

• тонкостенные медные трубки;
• различные полимерные трубы с тонкими стенками, желательно черного цвета. Хорошо подойдет полиэтиленовая РЕХ труба для водопровода;
• наружный теплообменник старого холодильника;
• трубки из алюминия. Правда, соединять их сложнее, чем медные;
• стальные панельные радиаторы;
• черный садовый шланг.

Примечание. Кроме перечисленных, существует масса экзотических версий. Например,воздушный солнечный коллектор из пивных банок или пластиковых бутылок. Подобные прототипы отличаются оригинальностью, но требуют значительного вложения труда при сомнительной отдаче.

В собранный деревянный корпус или старую оконную створку с приделанным дном и уложенным утеплителем надо поместить металлический лист, накрывающий всю площадь будущего нагревателя. Хорошо, если найдется лист алюминия, но подойдет и тонкая сталь. Ее необходимо окрасить в черный цвет, а затем уложить трубы в виде змеевика.

Без сомнения, коллектор для нагрева воды лучше всего получится из медных труб, они отлично передают тепло и прослужат долгие годы.Змеевик плотно прикрепляется к металлическому экрану скобами или любым другим доступным способом, наружу выводятся 2 штуцера для подачи воды.

Поскольку это плоский, а не вакуумный коллектор, то поглотитель тепла нужно закрыть сверху светопрозрачной конструкцией – стеклом или поликарбонатом. Последний легче обрабатывается и надежнее в эксплуатации, не разобьется от ударов града.

После сборки солнечный коллектор надо установить на место и подключить к накопительному баку для воды. Когда позволяют условия монтажа, то можно организовать естественную циркуляцию воды между баком и нагревателем, в противном случае в систему включается циркуляционный насос.

Заключение

Осуществлять отопление дома солнечными коллекторами, сделанными своими руками, – привлекательная перспектива для многих домовладельцев. Жителям южных районов этот вариант более доступен, только придется заполнить систему антифризом и как следует утеплить корпус. На севере самодельный коллектор поможет нагреть воду на хозяйственные нужды, но для обогрева дома его не хватит. Сказывается холод и короткий световой день.

Солнечные коллекторы для отопления: какой лучше

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

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

Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами

По строению солнечные коллекторы для отопления бывают:

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

Плоские коллекторы

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

Схема плоского коллектора

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

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

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

Внешний вид плоского коллектора

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

Правила расположения плоских коллекторов

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

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

От чего зависит цена

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

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

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

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

Пластиковые коллекторы

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

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

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

Трубчатые гелионагреватели

В системах нагрева одна из первостепенных задач — обеспечить сохранность тепла и не допустить его потерь. Для этого используются разные утеплители и среды, предупреждающие рассеивание тепловой энергии. Самый эффективный теплоизолятор — вакуум. Этот принцип и использован в трубчатых или, как их еще называют, вакуумных солнечных коллекторах. Но вакуумные гелиоколлекторы могут быть четырех модификаций. Они имеют разный тип стеклянной трубки и разные тепловые каналы.

Так выглядят трубчатые гелиоустановки

Типы трубок

Сегодня в основном используются два типа трубок: коаксиальная (труба в трубе) или перьевая. Коаксиальная трубка по строению напоминает термос: две колбы герметично спаяны между собой одним из концов, между стенками — разреженное пространство — вакуум. На стенку второй колбы нанесен поглощающий слой. В нем солнечные лучи преобразуются в тепловую энергию. Внутренняя стенка колбы нагревается, от нее нагревается воздух внутри колбы, а от него в свою очередь нагревается теплоноситель, который циркулирует по тепловому каналу. Из-за сложной системы передачи тепла нагреватели с такими трубками имеют не очень высокий КПД. Но используются они чаще. По тому причине, что работать могут в любое время, даже в сильные морозы и имеют небольшие теплопотери (из-за вакуума), что улучшает их эффективность.

Перьевая трубка — это всего одна колба, но с большей толщиной стенки. Внутрь вставляют тепловой канал, который для улучшения теплоотдачи снабжают плоской или чуть извилистой пластиной из адсорбирующего материала. После чего трубка вакуумируется. Этот тип имеет более высокий КПД, но стоит намного дороже коаксиальных. К тому же более сложная замена при выходе трубки из строя.

Перьевая трубка — внутри пластина, напоминающая перо

Виды тепловых каналов

Сегодня распространены два типа тепловых каналов:

Схема работы теплового канала Heat-pipe

Система Heat-pipe — это полая трубка с массивным наконечником на одном конце. Это наконечник изготовлен из материала с хорошей теплоотдачей (чаще всего медь). Наконечники соединяются в единую шину — манифолд (manifold). Их тепло отбирает циркулирующий через манифолд теплоноситель. Причем циркуляция теплоносителя может быть организована по одной или двум трубам.

Внутри трубки находится легко кипящее вещество. Пока температура невысокая, оно находится в жидком состоянии в нижней части теплового канала. По мере нагрева начинается его кипение, часть вещества переходит в газообразное состояние, поднимается вверх. Разогретый газ отдает тепло металлу массивного наконечника, охлаждается, переходит в жидкое состояние и по стенке стекает вниз. Затем он снова нагревается и т.д.

В трубчатых коллекторах с прямоточным каналом используется более привычная схема теплообмена: имеется U-образная трубка, по которой движется теплоноситель. Проходя по ней, он нагревается.

Теплообменники U-типа показывают лучшую производительность, но их главный недостаток — они являются неделимой частью системы. И при повреждении одной трубки в солнечной панели менять придется всю ее полностью.

Отдельным видом солнечных трубчатых коллекторов являются установки прямого нагрева. Их еще называют «мокрой трубкой». В этой конструкции между двумя колбами циркулирует вода, она и нагревается от их стенок, затем поступает в резервуар. Эти установки просты и дешевы, но не могут работать под повышенным давлением или при отрицательных температурах (вода замерзает и разрывает колбы). Этот вариант для отопления непригоден, можно использовать для нагрева воды в теплый сезон.

Теплоноситель в коллекторах

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

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

Если через коллектор протекает антифриз, в баке стоит теплообменник

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

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

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

Воздушные коллекторы

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

Принцип отопления воздушными конвекторами

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

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

Еще один вариант отопления с использованием воздушного гелиоколлектора

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

Какой лучше

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

Самые популярные трубки в разрезе выглядят так

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

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

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

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

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