С наступлением холодного периода года каждый владелец частного дома невольно задумывается о том, как повысить эффективность отопления и при этом сэкономить на расходах. На выход в этой ситуации приходят современные технологии, использующие энергию солнечного света для выработки тепла. Разберем, что собой представляет вакуумный солнечный коллектор, каково его устройство, принцип работы и сфера применения, какими плюсами и минусами обладает, какие разновидности прибора существуют, а также каковы критерии его выбора и правила размещения.
Климатическое оборудование, напрямую преобразующее энергию солнечного света в тепло, в технической терминологии называется солнечным коллектором. Прибор не вырабатывает электричество, как классическая солнечная батарея, а только собирает, концентрирует и передает тепло в систему отопления. В качестве теплоносителя выступает вода, незамерзающая жидкость или воздух.
По конструкционным признакам и связанным с ними принципом действия солнечные коллекторы, применяемые для отопления дома, в том числе в зимнее время, подразделяются на 3 основные вида – плоские, вакуумные и воздушные. Структурно прибор представляет собой набор последовательно соединенных трубок в форме змеевика, связанных с подающей и обратной магистралью. Внутри них циркулирует теплоноситель – вода, антифриз или воздух.
Любая модель вакуумного коллектора содержит в составе следующий набор основных узлов:
Схематично такая конструкция является аналогом прозрачного термоса с максимальной теплоизоляцией. Благодаря этому малые трубки хорошо прогреваются и передают тепло циркулирующему внутри них теплоносителю.
Принцип действия коллектора основан на естественных законах изменения свойств веществ под температурным воздействием – движущей силой, заставляющей теплоноситель циркулировать внутри системы трубок, являются такие природные процессы, как изменение плотности вещества, конвекция, сжатие-расширение и проч.
При этом для усиления интенсивности поглощения тепловой энергии от солнца применяются специальные адсорбенты, например, металлические пластины с зачерненным покрытием. И наоборот, для максимального прохода солнечного света верхняя часть установки изготавливается из материала с высокими светопропускными способностями.
Установка солнечный коллектора для обеспечения нужд частного дома позволяет решить не только проблемы отопления, но также дополнительный ряд вопросов:
Обратите внимание! Эффективность солнечного коллектора настолько высока, что его можно использовать для отопления дома даже зимой – но при условии, что будет установлена модель вакуумного типа. Объясняется это прежде всего конструкционными особенностями оборудования и спецификой их работы в условиях холода. В отличие от плоских аналогов его трубки не засыпаются снегом, прочности материала хватает, чтобы выдержать даже крупный град, а устройство по принципу термоса, позволяет довести воду внутри до кипения при сильном морозе снаружи.
В зависимости от того, какую конструкцию имеет солнечно-коллекторное оборудование, система отопления обладает определенным рядом плюсов и минусов. Так, достоинства плоских разновидностей проявляются в следующем:
Плоский солнечный коллектор, применяемый для нагрева теплоносителя системы отопления, не лишен некоторых недостатков:
Вакуумные разновидности отличаются от плоских в лучшую сторону с точки зрения производительности, а также в силу следующих положительных особенностей:
Негативные свойства вакуумных моделей связаны прежде всего с высокой стоимостью оборудования и строгими требованиями по монтажу.
Важно! Эффективность солнечных коллекторов зависит далеко не только от погоды, но также условий установки, рельефа ландшафта и продолжительности солнечного сияния. Все эти факторы в существенной степени влияют и на время окупаемости.
Современные солнечные коллекторы бывают водяными и воздушными. У первых в качестве теплоносителя используется вода, антифриз или иная жидкость с подходящими свойства. Циркулируя по внутренним трубкам, она передает тепло в теплообменник системы отопления. Внутри воздушной модификации аналогичным образом нагревается поток воздуха, который затем поступает на нужды обогрева.
По особенностям конструкции приборы различаются на 2 основных типа:
По температуре теплоносителя и соответствующей сфере применения оборудование подразделяется на 3 разновидности:
По способу применения гелиоустановки классифицируются на 2 категории:
По схеме передачи тепловой энергии коллекторы делятся на 2 типа:
Рекомендация! Для поддержки эффективности работы в морозы система отопления на солнечном коллекторе сопрягается с дополнительным источником энергии. Для этого в бак-аккумулятор внедряется ТЭН, а параметры его работы контролируется автоматика на базе терморегулятора.
При выборе солнечного теплового коллектора необходимо заострить внимание на следующем ряде критериев:
Видео-обзор применения вакуумного солнечного коллектора в своем доме:
На заметку! Солнечный коллектор эффективно работает только днем. Для поддержки тепла в помещении ночью обязательно требуется установка теплового аккумулятора. Днем он будет накапливать тепло, а ночью отдавать.
Для того чтобы солнечный коллектор эффективно обеспечивал дом теплом, в том числе зимой, необходимо при его размещении учесть следующие правила:
Видео-пример прикладного использования солнечного коллектора для дачного дома:
Справка! Создать абсолютно автономную систему отопления на базе гелио-коллектора не удастся. Так как для обеспечения максимальной эффективности потребуется оснащение схемы циркуляционным насосом, автоматикой и другим оборудованием, работающим на электричестве. Однако существенно снизить расход основного энергоресурса – газа, электротока, угля – с его помощью вполне посильная задача.
Видео о том, как работает солнечный коллектор в зимнее время:
Солнечный коллектор представляет собой климатический прибор для сбора и передачи тепла солнечной энергии теплоносителю системы отопления. Приборы такого типа бывают жидкостными и воздушными, плоскими и вакуумными. Общая схема их работы сводится к тому, что теплоноситель, расположенный во внутренних трубках, нагревается теплом солнечного света, а затем поступает в теплообменник и передает энергию на отопление или горячее водоснабжение.
Тепловой коллектор может применяться для различных целей – нагрева воды для бытовых нужд, обогрева дома, теплиц и подсобных помещений, поддержки теплового режима резервуаров, создания альтернативной системы отопления, снижения расходов основной системы обогрева. Плюсы оборудования – выгодное производство тепла, независимость от внешних источников энергии, большой КПД, быстрая окупаемость, долговечность, работа в морозы, безвредность. Недостатки – высокая стоимость оборудования и монтажа, возможность повреждения ветром, вероятность теплопотерь.
Солнечные коллекторы классифицируются по ряду признаков:
Выбирать и устанавливать оборудование необходимо, исходя из специальных правил, рекомендаций и конкретных условий применения.
Солнечный коллектор поглощает излучение солнца и преобразует его в тепловую энергию. Абсорбер (поглощающая панель) нагревается под воздействием лучей и передает тепло циркулирующему внутри коллектора жидкому теплоносителю. Нагретый теплоноситель поступает в бак-аккумулятор, где через теплообменник нагревает воду для системы горячего водоснабжения или отопления.
Главное отличие заключается в типе вырабатываемой энергии. Солнечный коллектор нагревает жидкий или воздушный теплоноситель для получения горячей воды и отопления. Солнечная батарея (фотоэлектрическая панель) преобразует свет непосредственно в электрический ток. Коллектор имеет значительно более высокий КПД (до 80-90% против 15-22% у батарей) для тепловых нужд.
Выбор зависит от климата и сезонности использования. Плоские коллекторы дешевле, эффективнее летом и легче очищаются от снега, поэтому оптимальны для бассейнов и сезонного горячего водоснабжения. Вакуумные модели благодаря термосохраняющему эффекту вакуума работают при температурах до -30°C и значительно эффективнее в зимний период.
Вакуумная трубка состоит из двух стеклянных колб, между которыми откачан воздух для создания эффекта термоса. Внутри внутренней стеклянной колбы установлена медная тепловая трубка (heat pipe) с легкокипящей жидкостью. При нагревании жидкость испаряется, поднимается в конденсатор трубки, отдает тепло основному контуру и в виде конденсатора стекает обратно вниз.
Обычная вода в коллекторе при отрицательных температурах замерзнет и повредит систему, поэтому круглогодичные гелиосистемы работают на незамерзающих жидкостях. Обычно применяют водный раствор пропиленгликоля со специальными присадками, выдерживающий морозы до -30°C или -40°C. В сезонных летних коллекторах воду на зиму необходимо полностью сливать.
Да, коллекторы способны улавливать рассеянный солнечный свет в облачные дни, но их производительность снижается на 50-80% по сравнению с солнечной погодой. Вакуумные модели работают в пасмурные дни эффективнее плоских благодаря высокой чувствительности к ультрафиолетовому спектру. Ночью гелиосистема не функционирует, а накопленное за день тепло расходуется из бака-аккумулятора.
В ясный зимний день вакуумный коллектор способен нагревать теплоноситель до +50°С... +70°С даже при температуре наружного воздуха -25°С. Фактическая температура воды в баке-накопителе зависит от объема водопотребления и интенсивности солнечной радиации. В среднем зимой правильно подобранная гелиосистема обеспечивает подогрев воды до комфортных +40°С.
Использовать коллектор как единственный источник отопления в холодном климате невозможно из-за короткого светового дня зимой. Однако система эффективно работает в качестве вспомогательного источника, экономя до 30-50% ресурсов основного котла. Для максимальной отдачи ее комбинируют с низкотемпературными системами отопления, например, водяным теплым полом.
Подогрев бассейна осуществляется путем интеграции коллектора в систему фильтрации воды. Для летних бассейнов используют недорогие плоские коллекторы из полимерных материалов, пуская воду напрямую через них. Специальный контроллер включает циркуляционный насос только тогда, когда солнечный коллектор нагрет сильнее, чем вода в чаше бассейна.
В круглогодичных напорных гелиосистемах лучшим выбором является нетоксичный пропиленгликоль с антикоррозийными пакетами присадок. Запрещено использовать токсичный этиленгликоль, так как при повреждении теплообменника он может попасть в контур горячего водоснабжения. Для сезонных летних систем, используемых только в теплое время года, применяется обычная очищенная вода.
Напишите в комментариях, как думаете – будет ли эффективна система отопления только на одном солнечном коллекторе в морозы, или для нормальной работы потребуется дополнительная поддержка ТЭНа или котла?
Ответить
Комментарии
Отзывов нет. Будьте первым!