Солнечные коллекторы для отопления дома

Какие бывают солнечные коллекторы для отопления дома

Поделиться с друзьями:

вакуумный солнечный коллектор для домаУсловия жизни современных людей немыслимы без присутствия комфорта, к которому относятся тепло и присутствие горячей воды в доме. Для снабжения ими в загородном доме расходуется огромное количество горючего в виде дров, угля и газа. Кроме того, что такие ресурсы достаточно дорогие, они еще и засоряют атмосферу. Потому во всем мире все чаще начинают применять альтернативные источники, в том числе энергию солнца. Одним из принципиальных способов применения этой неиссякаемой энергии считается использование солнечных коллекторов.

Оглавление

Предназначение и принцип действия

Отопление с применением солнечной энергии можно выполнить 2-мя способами:

  • с применением солнечных батарей;
  • с применением солнечных коллекторов.

В первом случае применяются солнечные батареи, которые реорганизуют солнечную энергию в электрическую. Эта энергия имеет возможность быть применена для различных домашних нужд, в том числе для отопления.

Система с солнечными коллекторами преобразует электрическую энергию в тепловую. Эта энергия может быть применена для отопления, обогрева бассейна, для принятия ванны либо душа.

Солнечные батареи дают возможность получить более удобный вид вторичной энергии, так как для передачи электроэнергии нет потребности проводить трубы, а достаточно проложить кабель. К тому же электричество дает возможность отапливать дом с поддержкой электронагревателей и питать иные электроприборы. Но цена солнечных батарей достаточно велика. Кроме того, КПД солнечных батарей не очень большой и равен всего 18%.

Потому часто для отопления используется менее дорогая система отопления с солнечными коллекторами. Их КПД достигает 80−90%.

Стандартный состав системы подогрева с солнечным коллектором включает:

  • нагревательный коллектор;
  • контур теплообмена;
  • аккумулятор тепла.

Коллектор, внутри которого размещены трубы с теплоносителем, размещается под лучами солнца, нагревающими теплоноситель. Теплоноситель (вода или антифриз) перемещается по контуру теплообмена и передает приобретенное тепло в аккумулятор тепла, который представляет собой бак с водой. Для хранения тепла бак имеет теплоизоляцию. Подогретая вода из бака распределяется по потребителям — в отопительную систему, ванную, душ, бассейн.

Для переноса тепла от коллектора к тепловому аккумулятору нужна неизменная циркуляция теплоносителя. Эта циркуляция может проистекать естественным образом (самотеком) либо с помощью электрического насоса.

Чтобы в плохую погоду или ночью вода в баке была горячей, в него устанавливается дополнительный электрический обогреватель.

Виды солнечных коллекторов

плоский солнечный коллекторСолнечные коллекторы разделяются на последующие виды:

  • плоские;
  • вакуумные;
  • воздушные.

Плоский коллектор — это короб, внутри которого размещены трубы с теплоносителем, охваченные абсорбирующим слоем, собирающем солнечное тепло. Это тепло подается протекающему по трубам теплоносителю. Сверху короб накрыт прозрачным стеклом, хорошо пропускающим лучи солнца. Снизу и сбоку размещена теплоизоляция.

К примеру, в продукте ЯSolar российского изготовителя в качестве абсорбера применяется медный лист, покрытый особым составом. Трубки теплоносителя в этом изделии припаяны к медному листу.

Абсорбер в облике медного листа поглощает 95% падающей на него солнечной энергии и всего 5% энергии излучает. Защитное стекло толщиной в 3 мм в этом коллекторе имеет светопропускание более 92%.

В состав вакуумного коллектора входят стеклянные трубки, из которых откачан воздух. Внутри этих трубок размещены трубки маленького диаметра с адсорбером. Трубки же с теплоносителем размещаются внутри этих адсорбирующих трубок. Лучи солнца свободно проходят через вакуумное пространство между трубками и впитывается адсорбером. В качестве адсорбирующего может применяться многослойное покрытие из меди, алюминия и нержавеющей стали. При таком напылении коллектор имеет большой КПД преобразования солнечной энергии в тепло. Он достигает 80%. Происходит нагревание теплоносителя, а из-за вакуумной теплоизоляции тепло отлично сохраняется в теплоносителе.

Воздушный коллектор — это конструкция, в которой солнечные лучи нагревают элементы, поглощающие солнечную энергию. Контактирующий с этими элементами горячий воздух с помощью воздушного насоса закачивается в помещение для его прогрева.

Плюсы и минусы

Более элементарным и доступным считается воздушный коллектор. Но, такие коллекторы применяются достаточно редко из-за их низкого КПД. Это сопряжено с тем, что применяемый в коллекторе в качестве теплоносителя воздух имеет меньшую теплопроводность, чем жидкости, а потому КПД воздушных солнечных коллекторов существенно ниже КПД коллекторов с жидкими теплоносителями.

Наибольшее распространение имеют плоские и вакуумные коллекторы. Сравним их.

  Плоские Вакуумные
Достоинства
  • низкая цена;
  • высокая эффективность летом.
  • высокая удельная эффективность;
  • эффективная работа как летом, так и зимой;
  • легкость ремонта и модернизации;
  • малые потери тепла и способность нагревания воды до высоких температур.
Недостатки
  • падение эффективности при пасмурной погоде и зимой;
  • трудности ремонта и модернизации;
  • неспособность нагревать воду до высоких температур.
  • высокая стоимость;
  • трудности при очистке от снега.

Плоские коллекторы отлично греют только в случае солнечной погоды. Вакуумные коллекторы действуют и в пасмурную погоду, так как могут применять рассеянный свет. Плоские коллекторы могут нагревать воду только на 20−40 ºС выше температуры окружающей среды. Вакуумные коллекторы нагревают воду до гораздо большей температуры.

При дефектах плоского коллектора нужно делать замену всего короба, тогда как в вакуумном коллекторе довольно заменить только испорченные трубки. При модернизации системы плоский коллектор сменяется полностью, а в вакуумном коллекторе без демонтажа всего устройства можно только сменить устаревшие трубки на наиболее современные.

Изготовители и цены

Рассмотрим приблизительную цену солнечных коллекторов некоторых российских и иностранных фирм.

Тип Компания Площадь, м² Мощность, Вт Цена Вид
Hi-min ООО «Твое Солнце» 2,2 1676 $ 1256 Вакуум
ЯSolar Новый полюс 2,0 9 кВт-ч/день 19 700 руб. Плоский
СР-II-15 АНДИ 2,0 - 40 000 руб. (комплект) 15 трубок
PK SL Sunsystem 1,25−2,7 - 296−611 евро Плоский
SСN-20 Dualex 1,86 - 31 200 руб. 20 трубок

Для того, чтобы более полно оценить издержки на установку солнечного коллектора, нужно учесть дополнительное оснащение и цену его установки. Без сомнения, мощность системы и, соответственно, ее цена будет находиться в зависимости от нужного количества употребляемой горячей воды. Это количество находится в зависимости от числа живущих в доме людей.

В таблице приведены полные затраты на установку солнечного коллектора для двух случаев численности семьи.

Числолюдей Объембака, л Мощность, кВт-ч/год Типколлектора Ценаколлектора Ценамонтажа
2−3 150 1550 СВК-А20 $ 2330 $ 250
4−5 200 2330 СВК-А30 $ 3390 $ 350

Установка и подключение коллектора своими руками

как установить солнечный коллектор самостоятельноПосле покупки солнечного коллектора потребуется его установка. Для этого лучше позвать профессионалов, однако можно осуществить эту установку и самостоятельно в согласовании с прилагаемой инструкцией.

Для выполнения монтажа вакуумного коллектора нужны последующие инструменты:

  • различные ключи;
  • паяльник;
  • дрель;
  • отвертки.

Установка коллектора складывается из последующих шагов:

  • правильный отбор ориентации и установка рамы ;
  • установка бака;
  • подвод водопровода;
  • заполнение бака водой и проверка герметичности узлов;
  • монтаж нагревательных трубок;
  • установка ТЭН;
  • подключение системы к электросети;
  • включение системы.

После подвода к системе водопровода и электроэнергии делается программирование контроллера с установкой графика нагрева воды.

Достоинства солнечных коллекторов

При включении солнечных коллекторов издержки идут лишь на покупку устройства, его установку и поддержание его в рабочем состоянии. В будущем применяется бесплатная энергия солнца.

Как рассчитали специалисты РАН, даже в средней полосе Российской федерации плотность мощности солнечного потока лежит в пределах от 100 до 250 Вт/м², а максимальная плотность — 1000 Вт/м².

Эта энергия может вполне гарантировать отопление и снабжение горячей водой и сэкономить за год 7,5 тонны угля.

Советы и отзывы

Так как в средней полосе Российской федерации зимой не так много солнечных дней, как на юге, то, как демонстрируют расчеты, внедрение тут коллекторов для отопления дома зимой не всегда прибыльно. Специалисты советуют за счет солнечного коллектора компенсировать тепловые затраты на отопление зимой на 30%, а оставшиеся получать за счет других источников энергии.

Выводы:

  1. Для снабжения загородного дома горячей водой и отоплением можно применять солнечные коллекторы.
  2. Более распространены плоские и вакуумные модели коллекторов.
  3. Плоские коллекторы более дешевы, однако малоэффективны в зимнее время и при пасмурной погоде. Вакуумные коллекторы дорогие, однако могут работать зимой и при плохой погоде.
  4. Солнечные коллекторы не могут полностью обеспечить отопление дома зимой, однако дают возможность сэкономить 30−50% затрат на отопление.