Виды солнечных коллекторов для нагрева воды и их эффективность
Солнечные коллекторы для нагрева воды в наше время стали очень перспективным оборудованием. В частном секторе внедрение подобных систем часто даёт существенную экономию при оплате услуг ЖКХ. Такие солнечные водонагреватели могут служить в роли экономного и эффективного отопительного оборудования. Поэтому они могут заинтересовать не только владельцев домов в частном секторе, но и владельцев небольших предприятий малого бизнеса. Например, небольших домов отдыха или гостиниц. Ведь солнце является неиссякаемым и бесплатным источником тепла и электроэнергии. Покупка солнечных коллекторов и использование их для нагрева воды является экономически оправданной и имеет положительные отзывы. Сегодня мы поговорим о солнечных коллекторах для нагрева воды, их особенностях и эффективности.
Содержание статьи
Виды солнечных коллекторов для нагрева воды
В основу функционирования солнечных коллекторов для нагрева воды положены физические закономерности, которые мы все проходили ещё в школе. В частности, жидкость меньшей плотности вытесняется той, что имеет большую плотность. Этот принцип лежит в основе всех стандартных систем водяного отопления. В них вода с низкой температурой, имеющая более высокую плотность, является движущей силой для горячей воды. Отличие от традиционных систем только в том, что в обычном обогревательном котле применяются электричество, газ, дизель и т. п. А в солнечных водонагревателях применяется альтернативный источник энергии – солнце.
Солнечный коллектор для нагрева воды
Солнечные водонагреватели можно классифицировать по различным параметрам. В частности, по температуре нагрева пластины, их можно подразделить на:
- Низкотемпературные. У низкотемпературных нагревателей мощность небольшая и воду они нагревают до 500 градусов Цельсия. Именно этот тип нагревателей применяется в частных хозяйствах;
- Среднетемпературные. Нагревают воду до 800 градусов по Цельсию. Применяются для обогрева многоквартирных домов;
- Высокотемпературные. Используются для нагрева воды на промышленных предприятиях.
Также можно подразделить солнечные коллекторы для нагрева воды по их конструкции. Существуют следующие виды.
Вернуться к содержанию
Плоские
Здесь в роли поглотителя солнечной энергии выступает алюминиевая или медная пластина. Выбор этих материалов объясняется их высокой теплопроводностью. На рабочую пластину наносят специальное покрытие, которое обеспечивает максимальный сбор тепловой энергии солнечного света. Кроме того, покрытие предотвращает отражение световых лучей от пластины. Сверху конструкцию накрывают гелиостеклом.
Есть такие марки стёкол, которые не содержат примесей железа. Такое стекло не отражает солнечный свет и хорошо пропускает его внутрь коллектора. Кроме того, оно имеет хорошую стойкость к механическим воздействиям. Рамку плоского водонагревателя делают из алюминия или «нержавейки». Основание водонагревателя, на котором находится рабочая пластина, утепляется теплоизоляцией.
Плоский солнечный коллектор
Плоские солнечные коллекторы можно закрепить в любом месте строения. На стенах, фасаде, крыше. Для этого подходит любая плоскость, выходящая на юг. Такие модели успешно применяются для отопления помещения и нагрева воды. Площадь самой панели около двух квадратных метров. Для увеличения мощности такие панели часто объединяют в одну.
Вернуться к содержанию
Вакуумные
Конструкция вакуумных водонагревателей предусматривает систему из трубок. В верхней части таких коллекторов есть единая панель из таких трубок. Принцип действия таких водонагревателей подобен термосу. Медная трубка вложена в стеклянную трубку, а между ними создан вакуум, который является идеальной теплоизоляцией.
Вакуумный солнечный коллектор
Внешняя трубка выполнена из гелиостекла. В ней находится медная трубка с теплоносителем. Вакуум в такой системе обеспечивает снижение потерь тепла в 2,5 раза по сравнению с плоскими коллекторами. Эффективность подобных водонагревателей напрямую зависит от герметичности элементов. Вакуумные трубки без проблем могут использоваться в мороз при условии, что система будет функционировать постоянно.
Есть следующие разновидности вакуумных коллекторов:
- Модели с прямоточной циркуляцией. Они более удобны в плане эксплуатации. Крепятся они вертикально или горизонтально. Конструкция подобных водонагревателей предусматривает подачу в них воды и вывод обратки в контур. То есть, теплоноситель здесь циркулирует по замкнутому контуру. Это позволяет свести к минимуму потери тепла.
- Модели с тепловыми трубками. Здесь трубка крепится в системе, что называется «на сухую». То есть, система более пригодна для ремонта. Трубки в этом случае можно без проблем заменить, а также выбрать для них оптимальное положение к солнечным лучам путём поворота вокруг своей оси.
Особенности конструкции и установки солнечных коллекторов
Наиболее распространённый вид солнечных коллекторов на сегодняшний день – это накопительный бак. Это самый простой водонагреватель. Специальный бак размещают на крыше какого-нибудь строения. Чаще всего это бывает летний душ на дачном участке. Вода в баке на протяжении светового дня греется и далее можно принимать душ. Температура воды в таком баке может доходить до 40 градусов Цельсия.
Летний душ на даче
Вода в этом случае выходит из бака самотёком благодаря тому, что имеется естественный перепад высоты. Такие системы используются в основном для летних душей, но при желании их можно доработать для горячего водоснабжения дома.
Функционирование солнечных водонагревателей основано на разнице плотности води воды при различной температуре. Нагретая жидкость выталкивается вверх более плотной холодной водой, которая затем нагревается, и так далее. В таких простых системах вода может двигаться самотёком. Однако в большинстве систем ГВС используются насосы для принудительной циркуляции воды.
Чтобы водонагреватель было удобнее использовать и обслуживать, специалисты рекомендуют выполнять следующие моменты:
- Чтобы было удобно стравливать воздух, в нижней части теплообменника нужно сделать дренажные вентили;
- Обязательно нужно сделать качественную и надёжную теплоизоляцию трубопровода, по которому циркулирует нагретая жидкость. Теплоизолировать трубы можно с помощью различных современных материалов;
- Для повышения производительности коллекторов, их можно объединять в одну систему;
- В системе должен быть вентиль, прекращающий циркуляцию теплоносителя. Он потребуется для прекращения циркуляции, если температура сильно понизилась;
- Для получения воды, необходимой температуры, используются смесители.
Вернуться к содержанию
Солнечный водонагреватель своими руками
Солнечный водонагреватель является только одним узлом (хотя и самым важным) в системы обогрева или ГВС дома. Для нормальной работы требуется накопитель тепла. Это изолированный бак, который накапливает и хранит нагретую воду (или другой теплоноситель) продолжительное время. Обычно нагрев теплоносителя в подобных системах происходит посредством естественной циркуляции благодаря разнице температур. При этом вода проходит через коллектор, где нагревается, и постепенно вытесняется оттуда холодной водой. То есть, для успешной работы такого водонагревателя потребуется правильное подключение накопителя тепла, с коллектором и необходимыми трубопроводами. Давайте, рассмотрим некоторые неоднозначные моменты при создании такой системы своими руками.
Солнечный водонагреватель своими руками
Для успешной работы самотёком без использования насоса нужно утеплённый накопитель поставить на одинаковом уровне с коллектором. При использовании старого водонагревателя нужно провести небольшую модификацию. Требуется врезать патрубки сверху и снизу бачка. Тогда нагретая вода будет беспрепятственно подниматься в верхнюю часть. Резервуар нужно делать размером, сопоставимым с габаритами водонагревателя.
Перед сборкой солнечного водонагревателя стоит также обдумать ещё один важный момент. А именно, подключение коллектора к водопроводу. Напорный водопровод в этом случае необходим. Простым вариантом является всё тот же бак на крыше, откуда вода идёт в душ или в умывальник. В таком упрощённом виде коллектор (бак) подключается к водопроводу так, чтобы приток холодной воды был снизу, а нагретая вода отводилась сверху.
Когда строится более сложная система водонагревателя, то используется теплообменник, насос и прочее сопутствующее оборудование. Вода (или теплоноситель) в таких системах циркулирует в одном контуре, а тепло она отдаёт во внутренний контур. Вода из внутреннего контура уже используется в бытовых целях. Эффективность в этом случае выше, поскольку в коллекторе вода лишь подогревается, а в теплообменнике немного остывает.
Теплообменник, который передаёт тепло во внутренний контур, обычно ставится в доме. Как правило, это подвальное помещение, что нарушает естественную циркуляцию. Поэтому прокачивание воды системы осуществляется при помощи насоса. Если система устанавливается в летнем домике, где живут только летом, то лучше делать упрощённую версию, когда накопительная ёмкость ставится на крыше. В такой упрощённой версии можно даже и не утеплять накопительный бак.
Вернуться к содержанию
Сколько стоят солнечные коллекторы для отопления и их эффективность
Цена солнечного коллектора напрямую зависит от его размера. А размеры, в свою очередь, зависят от габаритов самого дома и необходимости в горячей воде. Перед проектировкой обычно проводится энергетическое обследование дома. После этого вычисляется необходимое число коллекторов, чтобы обеспечить требуемый результат с минимальными затратами.
Эффективность солнечных коллекторов
В среднем, если в год на содержание коллектора тратится до тысячи рублей, то он может выдавать 150─300 литров горячей воды одновременно. Срок эксплуатации такого водонагревателя около 10─15 лет. Для сравнения, электрический котёл требует на содержание в год примерно 2─6 тысяч руб. При этом он выдаёт от 60 до 120 литров горячей воды. И срок службы составляет около 8 лет.
Коллекторы, использующие солнечную энергию, эффективны и в целях отопления. Хорошо показывают себя комбинированные системы, совмещающие солнечную и электрическую энергию. При этом после окупаемости оборудования вы будете экономить на тарифах за ГВС и отопление. Среднестатистический вакуумный коллектор может в течение летнего сезона выработать 2200 кВт/ч. Эта тепловая энергия эквивалентна теплу, которое выделяется при сжигании 200 литров дизтоплива или 4 центнеров каменного угля. Плюс заключается в том, что солнечную энергию не нужно покупать и транспортировать к месту использования.
Цена небольших солнечных водонагревателей для использования летом с накопительной ёмкостью до 300 литров стоят около 50 тысяч руб. Круглогодичные вакуумные коллекторы с накопительной ёмкостью около 500 литров стоят около 350 тысяч. Плоские модели солнечных коллекторов, конечно, дешевле. Система для отопления дома площадью сто квадратных метров с 4 коллекторами (по 6 кВт) и накопителем до 300 литров будет стоить примерно 150 тысяч руб. Если к этому добавляются тёплые полы, то стоимость выходит на уровень 200─250 тысяч.
Продвинутые системы с отоплением и ГВС (на дом 200 квадратных метров), 2-контурным баком, имеющие в своём составе несколько коллекторов перешагивают отметку в 300 тысяч рублей. Если говорить о самых мощных системах для обогрева и ГВС домов с площадью 300 «квадратов» и более, то их стоимость начинается от 0,5 миллиона рублей.
Вернуться к содержанию
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье, а также ваш опыт использования солнечных водонагревателей, оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию
(голосов: 4, в среднем: 4,00 из 5)
Загрузка...
