МенюРубрики

Сонячний колектор для опалення будинку

Сонячний колектор – це технічний пристрій, що служить для перетворення сонячної енергії в теплову. За типом теплоносія, сонячні колектори поділяються на повітряні та рідинні, в яких теплоносієм є вода або інше рідке речовина (антифриз, етиленгліколь та подібні). По конструкції, дані пристрої, бувають плоскі і вакуумні.

Принцип дії

Для опалення житлового будинку або іншого об'єкта можуть бути використані всі види сонячних колекторів, однак принцип їх роботи, незалежно від конструкції та виду теплоносія, є єдиним.

Принцип роботи сонячного колектора заснований на здатності матеріалів поглинати енергію сонця у видимому і невидимому, людському оку, діапазонах, у зв'язку з чим, всередині даного матеріалу, починаються фізичні процеси, молекули починають рухатися швидше, матеріал (речовина) – нагрівається. Тепло виділяється матеріалами, на які впливають сонячні промені, передається теплоносія для подальшого використання.

Схематично, принцип роботи різних видів пристроїв, можна відобразити наступним чином:

  1. Плоский сонячний колектор, який працює з використання рідкого теплоносія:
  2. Плоский сонячний колектор, який працює з використання повітря:
  3. Вакуумний сонячний колектор, з рідким теплоносієм:

Види

У відповідності з конструкцією, видом теплоносія і способу його використання та передачі тепла, сонячні колектори бувають:

За типом конструкції:

  • Плоскі – являють собою конструкцію у вигляді прямокутника (коробки), виконувану з міцного матеріалу і служить корпусом пристрою. У внутрішній простір корпусу укладається ізоляція, по поверхні якої монтується абсорбуюча (поглинаючи тепло) пластина. В спеціальні поглиблення абсорбера, укладаються трубки (як правили виготовлені з міді), в які, в подальшому, подається теплоносій. З зовнішньої сторони корпус закривається поглинаючої оболонкою і захисним склом.
  • Вакуумні – в пристрої даного типу, певну кількість вакуумних трубок, об'єднані в загальному корпусі колектора. У корпусі влаштований теплообмінник, в якому теплоносій, циркулює у внутрішньому контурі вакуумних трубок, передає отриману енергію, теплоносія зовнішнього контуру.

За типом теплоносія:

  • Повітряні;
  • Водяні.

За способом використання теплоносія:

  • Пасивні – сонячний колектор використовується в парі з баком накопичувачем, і служить для гарячого водопостачання, без улаштування додаткових інженерних елементів мережі (циркуляційний насос, елементи захисту тощо).
  • Активні – система, крім монтажу колектора, комплектується технічними пристроями (насос, захисні клапани, бак накопичувач, додаткові елементи нагріву теплоносія), і може використовуватися як для гарячого водопостачання, так і для опалення приміщень.

За способом передачі тепла:

  • Побічної дії, коли в системі опалення (гарячого водопостачання), є бак-акумулятор (накопичувач), в якому відбувається передача теплової енергії, отриманої, зовнішнім контуром, від сонячних променів, і передається внутрішньому контуру, що циркулює в системах ГВП та опалення.
  • Прямої дії, прямоточні – даний спосіб використовується в системах ГВП, при цьому циркуляція води в контурі колектора, здійснюється під впливом різниці температур і шляхом установки додаткових елементів (кранів, клапанів тощо).

Як працює взимку?

В системах опалення, як правило, використовуються вакуумні колектори, це визначається їх технічними характеристиками і умовами експлуатації.

Основний елемент вакуумного сонячного колектора – це вакуумна трубка, яка складається з:

  • Ізоляційної трубки, виконаною зі скла або іншого матеріалу, що пропускає сонячні промені з мінімальними втратами їх потужності;
  • Мідної теплової трубки, вміщеній у внутрішній простір ізоляційної трубки;
  • Алюмінієвої фольги і поглинаючого шару, розташованих між трубками;
  • Кришкою ізоляційної трубки, що є ущільнювальною прокладкою, що забезпечує вакуум у внутрішньому просторі пристрою.

Робота системи здійснюється наступним чином:

  1. Під впливом сонячної енергії, теплоносій контуру трубки, випаровується, піднімається вгору, де в теплообміннику колектора конденсується, передає своє тепло теплоносія зовнішнього контуру, після чого стікає вниз, і процес повторюється.
  2. Теплоносій зовнішнього контуру, з теплообмінника сонячного колектора, подається на бак-акумулятор, де відбувається передача отриманої теплової енергії теплоносію системи опалення та гарячого водопостачання.
  3. Циркуляція теплоносія зовнішнього контуру здійснюється шляхом встановлення циркуляційного насоса і систем автоматики, що забезпечує роботу системи в автоматичному режимі.
  4. В комплекс системи автоматики входить контролер, датчики і елементи управління, що забезпечують встановлені параметри роботи системи (температура, витрата рідини в системі ГВП і т. д.)

Для того, щоб ця система була ефективною і справлялася з виконанням поставлених завдань, в тому числі і в зимовий період, системою передбачається встановлення дублюючих джерел енергії. Це може бути додаткова система нагріву, з використанням теплоносія, як на наведеній схемі, коли теплоносій додаткового контуру нагрівається шляхом використання різних видів палива (газ, біопаливо, електрика). Також, з подібну задачу можна виконати шляхом встановлення електричних Тенів, безпосередньо в бак-акумулятор. Роботу дублюючих джерел енергії контролює система автоматики, включаючи в роботу пристрою, по мірі необхідності.

Вигідно це

Визначити, чи вигідно використовувати сонячні колектори, кожен визначає для себе індивідуально, в залежності від регіону проживання, потреби в тепловій енергії і в залежності від фінансових можливостей.
Регіон проживання – це важливий критерій при визначенні ефективності використання пристроїв, що служать для перетворення енергії сонця в інші види енергії. Сонячна активність (тривалість сонячного сяйва), в різних регіонах нашої країни різна, що видно на схемі нижче.
З даної схеми видно, що найбільш сприятливі регіони, для використання сонячної енергії, з тривалістю сонячної активності більш 2000,0 годин у рік, розташовані в південних районах країни. В цих районах також не буває холодних і тривалих зим, що визначає можливість успішного використання сонячних колекторів в системах опалення та гарячого водопостачання, саме в цих областях Росії.

При необхідності створити абсолютно автономну систему, від зовнішніх, традиційних постачальників теплової енергії, слід пам'ятати, що, встановивши тільки колектор, створити подібну систему не вийде, оскільки для створення циркуляції теплоносія, роботи системи автоматики, необхідна електрична енергія. Тому, для повної автономії, необхідно опрацювати питання щодо незалежного електропостачання підключається об'єкта. Отже, для того, щоб зробити абсолютно незалежну систему, будуть потрібні додаткові фінансові витрати, що збільшить термін окупності обладнання.

Як зробити своїми руками

Найбільш простий, але тим не менш ефективний варіант, це плоский сонячний колектор, в якому в якості теплоносія використовується вода.
З наявних під рукою матеріалів, виготовляється корпус пристрою. Це може бути дерево, профільний чорний або кольоровий метал. Розміри каркасу визначаються місцем установки сонячного колектора, його призначенням та наявністю необхідних матеріалів.

У внутрішній простір корпусу укладається утеплювач, поверх якої укладається мідна трубка. Для створення більшої поглинаючої площі, трубку укладають у формі змійовика. Щоб збільшити ККД пристрою, під трубку можна покласти шар фольги (на схемі не показано), це дозволить знизити теплові втрати в нижню сторону пристрою і збільшить температуру у внутрішньому просторі корпусу.

З зовнішньої сторони корпус закривається захисним склом, щілини герметизуються. У місцях вводу і виходу труб, що монтуються патрубки холодної і гарячої води.
Виготовленої таким чином пристрій, можна використовувати для гарячого водопостачання літнього душу та підігріву води в басейні, для цього патрубки колектора підключаються до вибраних систем, після чого пристрій готовий до роботи.

Плюси і мінуси

Як у будь-якого технічного пристрою, так і у сонячного колектора, є свої плюси і мінуси, як по можливості використання та експлуатації, так і за іншими параметрами і показниками. Залежно від конструкції пристрою, плюси і мінуси, різняться, тому їх необхідно розглянути окремо один від одного.

Плоскі сонячні колектори.

Переваги використання:

  1. При використанні в південних регіонах з теплим кліматом, найкращі показники у співвідношенні ціна – продуктивність;
  2. При опади у вигляді снігу, мають здатність до самоочищення;
  3. Володіють високим ККД, при використанні в літній період;
  4. Відносно низька вартість, в порівнянні з аналогами іншої конструкції.

Недоліками є:

  1. Значні теплові втрати, викликані конструктивними особливостями пристрою;
  2. Низький ККД при роботі в осінньо-весняний період;
  3. Складність транспортування та монтажу готових виробів;
  4. Висока парусність конструкції, створює небезпеку пошкодження її елементів, у процесі експлуатації;
  5. Складність і трудомісткість виконання ремонтних робіт.

Вакуумні сонячні колектори.

Переваги використання:

  1. При використанні в регіонах з холодним і помірним кліматом, найкращі показники у співвідношенні ціна – продуктивність;
  2. Незначні теплові втрати, в процесі експлуатації, в порівнянні з аналогами іншої конструкції;
  3. Здатність працювати при низьких та мінусових температурах навколишнього повітря;
  4. Здатність працювати при низької сонячної активності в ранкові та вечірні години, а також при відсутності прямих сонячних променів (похмура погода);
  5. Легкий і зручний монтаж, транспортабельність конструкцій;
  6. Надійність в процесі експлуатації.

Недоліками є:

  1. Відносно висока вартість;
  2. Жорсткі вимоги до монтажу, визначають розташування колектора в просторі по відношенню до поверхні землі.

Додати коментар

Вашу адресу email не буде опубліковано. Обов'язкові поля позначені *

\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});","html_block":"","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n<\/ins>\n\n<\/center>","html_block":"