Солнечные коллекторы — это техническое устройство для преобразования солнечной энергии в тепловую. Их установка в частном доме позволит сократить, а в некоторых случаях и вовсе исключить расходы на отопление. Но оборудование имеет немалую стоимость, поэтому при его покупке и установке важно не допустить ошибок.
Содержание
Устройство и принцип работы
Солнечный коллектор представляет собой панель размером в несколько квадратных метров, внутри которой встроен нагревательный элемент, накапливающий солнечную энергию. Весь принцип работы устройства можно сравнить с обычным водонагревателем. Лучи аккумулируются внутри него и передаются в теплообменник, заполненный теплоносителем, который нагревается и начинает циркулировать по системе отопления.
Направление движения можно изменить миксером. Охлажденная охлаждающая жидкость снова поступает в бачок. Естественная циркуляция обеспечивается расширением теплоносителя, который поднимается и вытесняет в баке холодный. В солнечный день движение непрерывное, температура жидкости в трубах отопления остается на уровне +70 градусов.
Виды
Оборудование отличается типом теплоносителя и общей конструкцией. Каждый тип имеет некоторые преимущества и недостатки.
В зависимости от конструкции коллекторы делятся на следующие виды:
Открыть
Это оборудование состоит из труб, не защищенных снаружи установки. Конструкция максимально проста, поэтому некоторые умельцы сооружают ее самостоятельно. Стоимость таких коллекторов даже в готовом виде не высока. Однако эффективность их работы очень низкая. Отсутствие изоляции приводит к большим потерям тепла. Такие системы можно использовать в основном для организации подачи горячей воды.
Заблокированы
В этих моделях система труб изолирована прозрачным стеклом с шириной полосы 0,4 — 1,8 мкм. Это обеспечивает максимальное поглощение солнечного света. Стекло надежно защищает трубы от механических воздействий. Область применения закрытых коллекторов больше, чем открытых. Летом они обеспечивают необходимую горячую воду. Зимой их можно использовать как основной или дополнительный источник отопления.
В зависимости от общей конструкции существует дальнейшая классификация солнечных коллекторов:
Плоские
Панели покрыты прозрачным стеклом или поликарбонатом. Внутри монтируются медные трубы, заполненные теплоносителем. Тыльная сторона панели покрыта минеральной ватой для теплоизоляции.
Преимущества плоских коллекторов:
К недостаткам относятся:
Такие коллекторы эффективны в качестве дополнительных
источник тепла.
Вакуумный
По основному принципу работы они аналогичны плоским коллекторам. Но их производительность намного выше. Внутри устройства находится стеклянная колба, заполненная техническим вакуумом. Его стены покрыты высокоселективным веществом, поглощающим до 96% солнечных лучей. Вакуум нагревается до +300 градусов, при этом предотвращая потери тепла. Этот тип коллектора способен работать даже при низких температурах. Для них главное наличие солнечного света.
К недостаткам вакуумных коллекторов можно отнести высокую стоимость.
Коллекторно — концентраторный
Этот тип коллектора редко используется для отопления. Основное их предназначение – сушка сельхозпродукции на складах. Принцип работы моделей с концентрированным коллектором основан не на нагреве теплоносителя, а на повышении температуры воздуха.
Приборы имеют низкий КПД, поэтому использовать их в качестве основного источника тепла в доме нельзя.
Преимущества и недостатки
Основным преимуществом коллекторов как источника тепла является общедоступность солнечной энергии. Даже в пасмурную погоду эти устройства улавливают и аккумулируют лучи, обеспечивая нагрев теплоносителя. При этом отсутствуют выбросы вредных веществ в атмосферу. По сути, это самый экологически чистый вид энергии.
Коллекторы молчат. Благодаря установке на крыше они не занимают места на полу.
К преимуществам также относятся:
- Долгий срок службы оборудования. Качественные коллекторы изготовлены из ударопрочного материала, которому не страшны осадки и порывы ветра.
- Независимость от внешних источников энергии. Коллекторы работают во время длительных отключений электроэнергии. Их владельцев не пугают перебои с подачей горячей воды.
- Прибыльность. Солнечные электростанции даже в сочетании с газом или электричеством снижают стоимость ЖКХ на 30 – 60 %.
Однако использование солнца в качестве обогрева означает непостоянное освещение. Именно тогда, когда тепло необходимо больше всего, его подача уменьшается. Ночью ноль.
Организация отопления солнечными коллекторами требует вложений в покупку оборудования. Сумма выплачивается в течение 3 — 5 лет и далее. В Сибири и на Урале коллектор может играть исключительно вспомогательную роль в другой системе, обеспечивая частичную экономию топлива.
Особенности применения в разных регионах
Эффективность использования солнечных коллекторов зависит от географической широты расположения дома. Их установка более уместна на юге, где большую часть календарного года преобладает солнечная погода.
Но во многих регионах коллектор работает на максимуме летом и на минимуме зимой. Это связано не только с количеством солнечных дней, но и с углом падения лучей.
Критерии выбора оборудования
Основным требованием при покупке солнечных систем является правильный расчет мощности.
Сначала определяется, будет ли система круглогодичной или сезонной:
Экспертное заключение Торсунов Павел Максимович Основными критериями выбора мощности оборудования являются площадь дома и его географическое положение. В первую очередь необходимо знать теплопотери на квадратный метр, площадь дома, объем теплоносителя в системе отопления. Как правило, системы, предназначенные для использования в отоплении, должны проектироваться конкретно под конкретное здание, поэтому без помощи специалистов в этом вопросе не обойтись.
Для приблизительного расчета можно использовать следующую информацию:
- Для отопления необходим котел объемом в 3 раза больше объема теплоносителя в системе отопления.
- Количество труб выбирается исходя из индивидуальных особенностей конструкции.
Не рекомендуется увеличивать мощность более чем в два раза. Это приведет к проблемам с рекуперацией тепла летом. В противном случае возникает опасность развития стагнации системы, одной из проблем солнечных коллекторов. Если из контура отводится недостаточно тепла, охлаждающая жидкость будет перегреваться.
Он может закипеть и это приведет к прекращению циркуляции по контуру. После остывания охлаждающей жидкости система возобновит работу. Но не все хладагенты переносят переход из жидкого состояния в газообразное. Некоторые превращаются в желе, что делает невозможным дальнейшее функционирование схемы.
Какой солнечный коллектор вы бы установили
Стабильный отвод тепла поможет избежать застоя:
- Установка резервного бака для накопления горячей воды.
- Подогрев воды в бассейне.
- Слив горячей воды.
- Внешний теплообменник с вентилятором.
- Отвод тепла в землю.
- Изоляция коллектора от солнечных лучей. Например, автоматические жалюзи.
Специалисты рекомендуют переходить на альтернативные источники энергии поэтапно. Это позволит избежать чрезмерных затрат на покупку и установку оборудования, а также даст возможность эмпирически проверить его эффективность.
Требования к установке
Эффективность солнечной системы зависит от соблюдения рекомендаций по их установке. Коллектор должен быть размещен на открытом пространстве, где не падает тень от зданий, деревьев, гор.
Ориентация имеет большое значение. В Северном полушарии «зеркала» должны быть обращены строго на юг. Если это технически невозможно сделать, она должна быть юго-западной или юго-восточной.
Важным параметром является оптимальный угол наклона плоскости. Его значение зависит от отклонения положения солнца от зенита. Этот параметр определяется географической широтой местности. При неправильном задании угла наклона увеличатся потери оптической энергии, так как значительная часть лучей будет отражаться и не доходить до поглотителя.
Подключение к отопительной системе
Способ подключения зависит от используемого типа циркуляции. Самый простой способ – подключиться к системе естественной циркуляции. Основной принцип в этом варианте – нагрев воды.
Накопительный бак подключается выше уровня коллектора. Верхний выход соединен с входом горячей воды, а нижний – с обраткой. Воздушные карманы могут образовываться на входе в коллектор.
Подключение к системе принудительной циркуляции немного отличается:
- Контроллер управляет насосом на основе показаний датчика.
- Когда температура достигает установленного значения, нагрев прекращается.
- Накопительный бак, обратка и выход коллектора – места, где такие датчики устанавливаются вместе с такой системой, лучше использовать дополнительные источники тепла. Например, твердотопливные или газовые котлы. На степень нагрева воды в системе в этих случаях влияет положение коллектора по отношению к солнцу и уровень наклона.
Мнение эксперта Торсунов Павел Максимович Коллекторы лучше устанавливать так, чтобы большую часть дня они находились под прямыми солнечными лучами. Если вы не планируете подключать дополнительные источники тепла, объем бака лучше выбирать в регионах с суровым климатом около 40 см3. В противном случае система не будет эффективно работать в пасмурные дни.
Частые вопросы
Нужно ли получать разрешение на установку солнечного коллектора в доме?
Нет. Для установки солнечных систем не требуется разрешения контролирующих организаций. Однако установку лучше доверить профессионалам.
можно ли использовать коллектор с естественной циркуляцией ОЖ в средней полосе?
Пассивные циркуляционные устройства лучше подходят для юга. В регионах с суровым климатом целесообразнее использовать системы принудительной циркуляции.
Вывод
На протяжении многих веков человечество пыталось использовать солнечное излучение для получения тепла. Современные солнечные системы — это новое слово в эффективном использовании этого бесплатного источника энергии. Поэтому нет сомнений, что будущее за солнечными системами.
