28.05.2019     0
 

Теплый пол от солнечной батареи


Нагреваем воду солнечной энергией

Технологии, использующие солнечную энергию, кажутся новыми только на фоне более традиционных систем. Солнечное тепло уже давно активно перерабатывается в тепловую и электрическую энергию, особенно в тех странах, где Солнце светит круглый год.

Для сбора солнечной энергии используется два типа устройств:

  1. Солнечные батареи. Данные устройства накапливают собранную энергию и позволяют использовать ее для питания электрических приборов. Солнечные батареи – это панели, на лицевой стороне которых установлены фотоэлементы, а с другой стороны располагается фиксирующий механизм. Солнечная батарея для обогрева дома не очень сложна конструктивно, поэтому такие элементы иногда собирают самостоятельно, но гораздо проще и надежнее покупать готовые устройства.
  2. Солнечные коллекторы. Этот тип устройств предназначен для включения в систему отопления. Такие конструкции представляют собой теплоизолированные короба, в которых проходит теплоноситель. Коллекторы устанавливаются на крыше или специальных щитах с той стороны здания, на которую попадает больше всего солнечных лучей. Чтобы эффективность впитывания энергии была более эффективной, системы делают поворачивающимися в соответствии с направлением солнечных лучей.

Разница между коллекторами и солнечными батареями видна из их конструкции. Коллекторы (гелиосистемы) используются непосредственно для нагрева теплоносителя, в то время как батареи собирают энергию для ее преобразования в электричество.

Конечно, солнечные батареи для обогрева дома тоже можно использовать, но такая схема довольно неудобна, да и требовательна к погодным условиям – для нормального обогрева солнечных дней должно быть не менее 200 в году.

Солнечная система отопления помещений.

Оборудовать солнечное отопление своими руками можно даже начинающему мастеру, но работа с разными типами устройств имеет некоторые отличия. Речь идет о солнечных батареях и солнечном коллекторе.

Солнечные батареи позволяют аккумулировать энергию, а затем использовать ее и для обогрева, и для подогрева теплоносителей, и для питания электрических приборов. Фотоэлементы, которые являются основой батарей, сделать самостоятельно трудно.

Солнечными коллекторами (гелиосистемами) обогревают частные дома, организуя дополнительно и горячее водоснабжение. Фотоэлементы для коллектора не требуются. Отзывы свидетельствуют, что организовать солнечное отопление из подручных материалов под силу и начинающему мастеру.

Плоские гелиосистемы представляют собой остекленные и утепленные короба с теплоносителем внутри. Основным элементом вакуумных коллекторов являются трубки, в которых преобразуется энергия.

Итак, отличие состоит в том, что с помощью батареи можно производить электроэнергию, а с помощью коллектора нагревать воду.

Схема солнечной системы.

Солнечные батареи для отопления генерируют электрическую энергию в результате фотоэлектрических реакций. В среднем один модуль имеет мощность от 50 до 300 Вт при коэффициенте полезного действия до 30%, что является невысоким показателем.

Экономическая выгода кроется в другом — эффективном — производстве энергии, что позволяет окупить затраты уже за 3 года эксплуатации системы. Один раз обустроив отопление на солнечных батареях, можно забыть о проблеме на 25 лет, поскольку именно такой срок устанавливают производители для работы оборудования.

Генератор.

  1. Оборудование, обеспечивающее солнечное отопление, устанавливается на южной стороне, поскольку именно здесь сосредоточено наибольшее количество тепла.
  2. Крыша должна быть не горизонтальная, а под наклоном — ориентировочно 45°.
  3. Солнечные батареи довольно тяжелые, поэтому стропильная система крыши дома должна быть прочной. Угроза обрушения наиболее вероятна в зимнее время, когда на крыше скапливается снег.
  4. Во дворе, на стороне дома, где располагаются батареи, не должно быть деревьев или зданий, создающих тень.

Расчет площади необходимого для батарей пространства производится индивидуально, но можно сориентироваться, учитывая такие параметры: для средней полосы для отопления дома, площадь которого составляет 100 кв.

Первая имеет наибольшую популярность благодаря эффективности при небольшом нагреве больших участков дома, допустим, пола с подогревом. Электрическую систему легче настраивать в соответствии с погодными условиями, количеством человек в доме.

Составные элементы системы.

Расчет эффективности работы солнечной батареи для отопления дома позволяет определить период ее окупаемости. Как уже было сказано, это 3 года, но при соблюдении нескольких условий.

Во-первых, если энергии недостаточно и дом приходится отапливать газом, расходы на солнечное отопление увеличиваются, что в результате приводит и к увеличению сроков окупаемости.

Теплый пол от солнечной батареи

Снижения стоимости эксплуатации оборудования для отопления дома солнечными батареями можно достичь за счет улучшения показателей энергоэффективности. Иными словами, прежде чем перейти на альтернативный источник энергии, необходимо позаботиться о термоизоляции, исключив возможность утечки тепла.

Во-вторых, эффективная работа системы отопления дома солнечными батареями возможна только при надлежащем уходе. Загрязнение поверхности приведет к уменьшению энергоэффективности. Поэтому рекомендуется по меньшей мере 1 раз в полгода производить очистку внешних блоков.

Водяное солнечное отопления.

Отзывы владельцев домов с солнечной системой отопления свидетельствуют о необходимости создания резервной системы, например, газового котла. При наличии централизованной электросети можно предусмотреть возможность переключения ее мощности в сезоны с недостаточным количеством солнечных дней.

Солнечные водонагреватели можно приобрести в магазинах или создать своими руками. Цена на оборудование зависит от объема бака и количества и типа трубок. В среднем эти показатели составляют от 26 и до 80 тысяч (можно нагреть от 127 до 340 л воды).

Можно найти сотни конструкций такого оборудования, но наибольшим спросом пользуются переносные солнечные водонагреватели, которые в случае необходимости можно отвезти на дачу или взять с собой в поход.

Самой трудоемкой частью будущего водонагревателя является бак. Для его изготовления понадобится лист оцинкованного железа, из которого вырезается основа бака с припусками по 2-2,5 см. После придания формы стыки тщательно пропаиваются.

Для змеевика используются тонкостенные медные или стальные трубки диаметром до 18 мм, которые припаиваются к коллектору по всей длине. Таким образом можно достичь более высоких показателей теплопроводности.

Далее схема работы та же, что и для создания воздушного солнечного коллектора. Из многослойной фанеры сбивается короб-кожух, дно которого теплоизолируется. Внутрь короба устанавливаются коллектор, бак, трубки и укрепляются с помощью металлических уголков.

После этого конструкция остекляется, крепятся опорные элементы. Чтобы система работала эффективно, необходимо ее установить таким образом, чтобы солнечные лучи падали на поверхность под прямым углом.

Солнечная батарея для отопления дома: отзывы и советы

Современные технологии позволяют каждому из нас идти в ногу со временем довольно твердыми шагами. Одним из самых значимых достижений научного мира можно считать извлечение энергии из определенных природных феноменов.

Современный человек уже не первое десятилетие получает энергию из таких стихий, как вода и ветер. Сейчас активно развивается направление получения энергии из солнечного тепла. Она является неиссякаемой, поэтому ее стоит использовать на благо человечества.

В Украине и России, как и в остальных странах, можно использовать подобное инновационное решение. Сейчас можно увидеть много отзывов о том, что подобная система является весьма эффективной, дом небольших размеров можно полностью перевести на такой альтернативный источник, а также прочие.

При достаточной мощности оборудования можно обеспечить не только отопление, но и горячее водоснабжение, а это довольно значимый момент, позволяющий достичь дополнительной экономии. Можно дополнительно оборудовать систему теплых полов.

Достоинства и недостатки солнечного отопления

К достоинствам солнечных отопительных систем можно смело отнести следующие качества:

  1. Экологичность. Впитывание и преобразование солнечной энергии происходит без каких-либо выбросов вредных веществ, поэтому можно говорить о полной экологической чистоте таких систем.
  2. Автономность. Солнечное тепло обходится совершенно бесплатно, что позволяет не думать о текущем уровне цен на энергоносители и необходимости их подведения к своему частному дому.
  3. Экономичность. Комбинирование традиционного и альтернативного отопления позволяет неплохо сэкономить в процессе эксплуатации. Если же использовать только солнечное отопление, то все затраты сводятся к приобретению необходимых элементов системы и их обслуживанию.
  4. Доступность. Солнечные коллекторы и батареи не нужно согласовывать с какими-либо государственными органами, поскольку работа подобных систем автономна и не представляет какой-либо опасности.

Теплый пол от солнечной батареи

Из недостатков главным образом выделяются следующие качества:

  1. Длительный период определения эффективности. Чтобы понять, насколько солнечная система эффективна и выгодна в конкретных условиях эксплуатации, ей необходимо проработать хотя бы 3 года.
  2. Высокая стоимость оборудования. Солнечные батареи и комплектующие к ним на сегодняшний день стоят довольно дорого, поэтому без существенных изначальных вложений обойтись не удастся.  
  3. Зависимость от внешних условий. Если климат в географической локации, где установлены коллекторы, не отличается большим количеством солнечных дней, то установка солнечных устройств может даже оказаться нецелесообразной.
  4. Необходимость резервного отопления. Чтобы отопительная система была надежной, ее необходимо обязательно продублировать (дублирующим контуром обычно выступает именно солнечный обогрев).
  5. Требовательность к обслуживанию. Солнечные коллекторы нужно качественно обслуживать, постоянно проводя профилактические и очистительные работы. Запуск системы при отрицательных температурах возможен только в том случае, если она и сам дом имеют надежную защиту от холода.

Особенности устройства

Приборы, способные заряжаться от света, появились уже довольно давно. Еще в девяностых годах прошлого века людям стали доступны батарейки для калькуляторов, часов и прочих мелких устройств, которые работали благодаря получаемой энергии от солнечного света.

Западные ученые стали пользоваться этими ресурсами гораздо раньше, чем отечественные исследователи. У наших специалистов тоже есть определенный опыт, поэтому сейчас есть необходимость в серьезном совершенствовании определенных достижений и результатов.

Виды и конструкция солнечных панелей

Существует три основных типа солнечных батарей:

  1. Монокристаллические. Рабочим элементом таких устройств являются тонкие пластины, выполненные из чистого кремния, выращенного искусственным образом. КПД таких пластин в самом лучшем случае достигает 17-18%. Наиболее комфортная температура эксплуатации – от 5 до 25 градусов.
  2. Поликристаллические. Рабочий элемент – пластины, которые получается в результате постепенного охлаждения расплавленного кремния. Такой способ изготовления более прост по сравнению с предыдущим, но и КПД соответствующий – в лучшем случае он достигает 12%.
  3. Аморфные (пленочные). Для производства таких батарей кремний выпаривается и оседает тонкой пленкой на полимерной основе. Дешевизна производства и простота изготовления подобных устройств имеет прямую зависимость с эффективностью – КПД аморфных батарей не превышает 7%.

В странах с преимущественно холодным климатом чаще всего используются солнечные батареи, изготовленные с использованием монокристаллических рабочих элементов. Впрочем, выбор наиболее подходящего типа нельзя назвать очевидным – пленочные модули гораздо удобнее в установке, не предъявляют особых требований к основанию и обходятся на порядок дешевле.

Предлагаем ознакомиться:  Как сделать теплую теплицу для зимы

Внешние элементы батарей предназначены для сбора и преобразования солнечной энергии, которая в дальнейшем будет перемещена в накопитель. Небольшие отдельные батареи вырабатывают около 100-250 Вт энергии, а сборные модульные конструкции площадь в 25-30 м2 позволяют обеспечить электроэнергией небольшое жилое здание.

Строение солнечной батареи

Использование солнечных лучей для организации отопительной системы для дома можно считать довольно удачной идеей. Такая система отопления стала активно применяться в качестве альтернативного источника тепла особенно в странах, где две трети дней в месяце являются солнечными.

Использование стандартной системы отопления является дорогим удовольствием не только в плане ее организации, но и в плане коммунальных тарифов. Солнечные батареи для отопления дома способы помочь в избавлении от зависимости от коммунальных служб. А ведь именно этого так хотят многие люди.

Эффективность

Чтобы использовать солнечную энергию для отопления частного дома, гораздо проще будет собрать схему из коллекторов – но такая возможность есть не всегда, поэтому приходится рассматривать иные варианты.

Приобретать новое оборудование при таких условиях будет слишком невыгодно ввиду его высокой стоимости. Чтобы обеспечить обогрев дома солнечными батареями, оптимальным решением будет увеличение мощности системы модулей.

Грамотное распределение электрической энергии позволит обеспечить как систему горячего водоснабжения, так и отопительный контур. Чтобы мощности хватало на все, потребуется немало солнечных батарей – автономные здания, использующие только солнечную энергию, обычно полностью покрыты фотоэлектрическими панелями.

Определить эффективность солнечной системы до ее использования не получается, поэтому все расчеты получаются лишь приблизительными. Сложность предварительных расчетов связана с тем, что есть масса факторов, просчитать влияние которых на эффективность сбора энергии невозможно.

Наибольшее влияние на эффективность системы оказывают следующие факторы:

  • Нестабильность погоды – определить заранее количество солнечных дней невозможно даже в солнечных регионах, не говоря уж о северных краях;
  • Нестабильное потребление энергии, которое также зависит от географического расположения здания, получающего тепло и электрическую энергию за счет солнечного света;
  • Возможность выхода системы из строя – сложность конструкции свидетельствует о том, что она будет нередко ломаться, причем определить неисправность в некоторых случаях бывает затруднительно.

Эффективность солнечных систем можно повысить, воспользовавшись одним из следующих способов:

  1. Смена расположения модулей. Иногда для повышения КПД достаточно будет правильно расположить модули относительно вектора направленности солнечных лучей. Обычно для этого нужно развернуть все модули на юг. Если день в регионе долгий, можно также использовать поверхности, направленные на восточную и западную сторону – там тоже хватает света, который преобразуется в энергию.
  2. Изменение угла наклона. В документации к модулям всегда указывается рекомендуемый угол наклона, при котором КПД системы будет максимальным. На практике это значение может существенно варьироваться в зависимости от географического местоположения и других индивидуальных особенностей.
  3. Выбор места для установки. Чаще всего солнечные модули устанавливаются на крыше здания – это самый простой, доступный и очевидный вариант, но не самый эффективный. Лучше всего будет заранее подготовить поворотное основание и установить панели на него, чтобы устройства следовали за солнечными лучами по мере их смещения.

На последний пункт стоит обратить особое внимание. Конечно, установленные на крыше модули не бесполезны – в конце концов, никаких препятствий для солнечных лучей в таком случае нет, поэтому они легко достигают устройства и преобразуются в необходимый тип энергии.

Поворотные устройства, отслеживающие текущую направленность лучей, позволяют избавиться от подобных проблем. Правда, у таких устройств есть и отрицательные стороны – в частности, речь идет о крайне высокой стоимости поворотных систем.

Кроме того, в ряде случаев приобретение такого оборудования никак не влияет на эффективность системы – например, если не были должным образом учтены климатические условия. Затраты в данном случае будут совершенно нецелесообразными.

схема работы системы с гелиопанелями

Согласно примерным расчетам, для того, чтобы поворотные элементы окупились, их количество должно составлять не менее восьми. Конечно, можно использовать и меньшее количество модулей (около 3-4), но они будут выгодным приобретением только в том случае, если подключать их напрямую к водяному насосу, в остальных же случаях прирост эффективности будет незначительным.

Преимущества

– Ваш дом будет обеспечен необходимым теплом на протяжении всего года. Температурный режим можно регулировать так, как вам этого захочется.

– Вы обретете независимость от жилищно-коммунальных служб. Ваши счета за отопление уже не будут пугать вас страшными суммами.

– Солнечная энергия вполне может использоваться и на обеспечение иных нужд бытового плана.

– Солнечная батарея для отопления дома характеризуется большим сроком эксплуатации. Устройство редко выходит из строя, поэтому не потребуется беспокоиться о таких нюансах, как замена или ремонт каких-то компонентов.

Если вас заинтересовала солнечная батарея для отопления дома, то следует знать о важных нюансах, на которые требуется обратить внимание перед окончательным выбором. Подобная система не подходит для всех.

География проживания – это один из факторов, влияющих на эффективность системы. Если регион вашего проживания характеризуется тем, что солнце светит не слишком часто, то подобные решения не будут настолько эффективными.

Трубчатая коллекторная установка

Самое простое решение, которое сразу приходит на ум – обратиться в компанию, которая специализируется на продаже и установке солнечных генераторов. Такое решение имеет массу преимуществ – специалисты смогут подготовить индивидуальный проект, наиболее подходящий для конкретных условий эксплуатации, а на приобретенное и установленное оборудование будет выдана гарантия. Недостаток подобного решения – слишком высокая стоимость работ.

Впрочем, собрать домашнюю солнечную электростанцию можно и самостоятельно, но для этого потребуется немалый опыт, а также солидные затраты труда и времени. Кроме того, нужно будет разобраться в том, какие элементы нужны для обустройства системы, и как они взаимодействуют между собой.

Набор элементов для монтажа солнечного отопления выглядит следующим образом:

  • Комплект солнечных модулей;
  • Аккумуляторная батарея;
  • Контроллер заряда;
  • Инвертор;
  • Коммутация.

Аккумуляторы желательно подбирать так, чтобы у них были одинаковые характеристики. Хорошие аккумуляторы могут удерживать энергию около 3-4 дней, и этот параметр тоже нужно учитывать, как и тот факт, что в холодном помещении устройства разряжаются намного быстрее.

Инверторы, используемые для солнечных систем, имеют возможность синхронизировать фазу напряжения, в результате чего перевод 12 В в 220 В осуществляется без малейших задержек, поэтому электрические приборы не испытывают лишних нагрузок.

Конструктивно плоские солнечные радиаторы для отопления дома крайне просты. В некоторых случаях такие системы частично собираются опытными мастерами из подручных материалов. Конечно, полностью обойтись без готовых элементов очень сложно, но даже небольшая экономия при наличии должного опыта может оказаться оправданной.

Устройство плоского коллектора представляет собой утепленный металлический короб, в котором расположена впитывающая солнечную энергию пластина (чаще всего спрятанная под слоем черного хрома). Сверху эта часть конструкции накрывается герметичной прозрачной крышкой. Вода разогревается в трубках, которые расположены змейкой и подключены к пластине.

По принципу работы трубчатые солнечные тепловые панели схожи с плоскими аналогами, но есть одно заметное различие – заполненные теплоносителем трубки располагаются внутри стеклянных колб. В системе могут использоваться перьевые трубки, закрытые с одной стороны, и коаксиальные, которые вставляются друг в друга и запаиваются с обеих сторон.

Также стоит отметить используемые виды теплообменников:

  • Система преобразования солнечной энергии в тепловую Heat-pipe;
  • Стандартные трубки для перемещения воды U-type.

Второй тип теплообменников считается более эффективным, но у него есть серьезный недостаток – высокая стоимость ремонта, которая обусловлена необходимостью замены целого блока при повреждении одной трубки.

Первое, что требуется при выборе определенной системы – тщательно изучить ее возможности. Обязательно требуется рассчитать площадь жилища, а также то количество тепла, которое требуется для его отопления.

Место установки – это еще один значимый момент. Отзывы говорят в пользу того, что правильнее всего будет воспользоваться помощью квалифицированных специалистов в данной области. Связано это с тем, что даже при незначительном просчете можно сильно снизить эффективность готового решения во время работы.

Если солнечная батарея для отопления дома будет установлена правильно, то прослужит она не менее 25 лет. Всего 3 года нужно для ее полной окупаемости. Такой срок многие не считают слишком долгим, судя по тем же отзывам пользователей. Это позволяет стать полностью независимым от коммунальных служб, а это очень важно.

Солнечная батарея для отопления дома должна устанавливаться так, чтобы солнечное освещение в этом месте было максимальным. Если выбранное здание не пригодно для монтажа такой системы, то можно воспользоваться соседним строением.

Накопитель вполне можно разместить в подвальном помещении. встречаются и такие системы, где используется несколько накопителей. В этом случае их размеры будут немного скромнее. Те, кто решил для себя выбрать отопление частного дома солнечными батареями, может смело говорить о правильности своего решения.

Солнечная энергия – это неиссякаемый источник тепла, при этом абсолютно бесплатный. Для этого требуется только вложить определенную сумму в оборудование и монтаж системы, а потом она себя не только полностью окупит, но еще и избавит от необходимости платить деньги коммунальным службам.

15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.

Наши предки спали не так, как мы. Что мы делаем неправильно? В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки. Изначально.

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

карта России по интенсивности солнечного излучения

10 загадочных фотографий, которые шокируют Задолго до появления Интернета и мастеров “Фотошопа” подавляющее большинство сделанных фото были подлинными. Иногда на снимки попадали поистине неверо.

Каково быть девственницей в 30 лет? Каково, интересно, женщинам, которые не занимались сексом практически до достижения среднего возраста.

Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.

Каких размеров должны быть батареи

Чтобы снабдить дом требуемым количеством тепла, требуется 15-20 квадратных метров площади батарей. От одного квадратного метра получается примерно 120 ватт тепла. Чтобы за месяц получить примерно кВт тепла, необходимо около 20 солнечных дней.

Предлагаем ознакомиться:  Солнечный огурец кусочек лета на зиму

Солнечная батарея для отопления дома должна быть установлена на южной стороне крыши, так как тепла на нее распространяется максимальное количество. Для максимальной эффективности такого отопления требуется соблюсти угол наклона крыши примерно 45 градусов.

Возле дома не должно расти высоких деревьев, размещаться иных предметов, способных формировать тень. Дом должен иметь стропильную систему, достаточно прочную и надежную, чтобы выдержать вес всей этой конструкции.

Солнечные батареи для отопления дома зимой, отзывы о которых говорят, что они характеризуются своим большим весом, необходимо устанавливать так, чтобы они не спровоцировали разрушительные процессы и не нанесли зданию вреда.

При том, что стоит солнечная батарея для отопления дома довольно много, популярность этого продукта растет с каждым днем. Ее можно использовать и там, где климат сложно назвать жарким. Если вас заинтересуют солнечные батареи для отопления дома, отзывы о них говорят о возможности использовать их в качестве дополнительного источника тепла.

Установка домашней солнечной электростанции

Конечно, собрать отопительную систему на солнечных батареях возможно, но гораздо удобнее и практичнее использовать элементы, изначально предназначенные для отопления – солнечные коллекторы. Такие устройства обеспечивают прямой нагрев воды за счет солнечной энергии, и никаких посредников в этой цепочке нет.

Каждую систему необходимо рассмотреть подробнее, чтобы иметь возможность осознанно выбирать самый подходящий для конкретной ситуации вариант.

Типы и комплектации солнечных батарей

Все солнечные батареи условно можно разделить не два типа: малые и большие фотоэлектрические системы. К первой категории относятся аккумуляторные панели, которые работают от напряжения 12-24 В. Эти системы способны обеспечить электрической энергией работающий телевизор в комбинации с несколькими отопительными приборами.

Использование больших систем предназначено не только для обеспечения жилища электрической энергией, но и для организации системы отопления. Однако с их помощью невозможно обеспечить большие дома с несколькими этажами.

– вакуумный солнечный коллектор;

– контроллер, следящий за работой системы на максимально эффективном уровне;

– насос, подающий теплоноситель от коллектора в бак отопительной системы;

вакуумная солнечная водогрейная установка на крыше

– емкость для горячей воды, объем которой составляет 500-1000 литров;

– тепловой насос или электрический тэн.

Плоская коллекторная установка

Для начала следует определиться для какой цели выбирается гелиосистема. Для удовлетворения потребностей в ГВС в течение дачного сезона, подойдет моноблочный водонагреватель. Объем накопительного бака до 200 л.

Чтобы отапливать помещение используются исключительно вакуумные коллекторы с внешним баком косвенного нагрева. Следует ознакомиться со следующими техническими характеристиками:

  • коэффициент тепловых потерь;
  • параметры оптического КПД;
  • площадь установки.

По указанным параметрам можно определить производительность вакуумного коллектора и в конечном счете высчитать окупаемость системы.

Подбор гелиосистемы по производительности осуществляется в индивидуальном порядке. Во время расчетов вакуумных солнечных коллекторов учитывают: территориальное размещение, количество необходимой нагретой воды и т.д. Точные вычисления требуют наличия инженерных навыков.

Для приблизительных расчетов потребуется:

  • определить коэффициент инсоляции (для Московской обл. равен 1137,7);
  • узнать активную площадь абсорбции вакуумной трубки (в среднем 0,15 м²);
  • с помощью технической документации узнать КПД коллектора (0,67).

геопанели на черепичной крыше

Имея перечисленные данные можно высчитать мощность одной вакуумной трубки. Для этого умножаем все числители между собой. В итоге получаем, что в течение года одна колба способна произвести 117,95 кВт/час, что равняется 0,325 кВт/час в течение одного дня.

  • 15 трубок = 4,8 кВт/час;
  • 20 трубок = 6,5 кВт/час;
  • 30 трубок = 9,75 кВт/час.

Оптимальный расход теплоносителя высчитывается в согласии с средней нормой тепловой энергии для обеспечения потребностей ГВС в день. Для удовлетворения нужд в горячем водоснабжении, на одного человека требуется от 2 до 4 кВт.

Годовая инсоляция одного квадратного метра горизонтальной площадки в разных городах России в мегаваттах

Архангельск 0.85

Новосибирск 1.14

Петербург 0.93

Москва 1.01

Омск 1.26

Ростов-на-Дону 1.29

Екатеринбург 1.1

Астрахань 1.38

Махачкала 1,35

Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м².

Астрахань, широта 46.4

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

32,4

52,9

95,5

145,5

189,4

209,9

189,7

174,7

127.8

81.7

45.0

26.6

1371.1

Вертикальная панель

62.1

75.9

99.5

103.0

97.1

92.0

91.8

112.1

123.2

116.5

86.4

52.7

1112.2

Наклон панели 35.0°

56.1

77.9

122.5

161,6

187.8

197.7

184.5

189.9

164.6

124.7

80.2

46.9

1593.6

Вращение вокруг полярной оси

69.4

96.0

157.1

218.3

268.0

293.3

269.1

276,1

229

164,4

102,3

57,3

2200,2

Владивосток, широта 43.1

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

72.7

93.2

130.0

135,1

143.9

129.2

124.3

124.8

119.1

94.3

64.6

57.8

1289.5

Вертикальная панель

177.0

166.0

139.2

90.2

74. 9

64.4

66.9

79.0

105.2

126.8

127.7

147.1

1364.2

Наклон панели — 50.0°

169.0

171.8

173.0

138.1

121.1

109.6

109.1

121.7

144.1

147.5

130.3

139.5

1681.3

Вращение вокруг полярной оси

194.9

211.1

227.0

189.3

178.9

150.6

142.8

164.3

194.2

184.0

151.9

157.6

2146.7

Москва, широта 55.7

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

16.4

34.6

79.4

111.2

161.4

166.7

166.3

130.1

82.9

41.4

18.6

11.7

1020.7

Вертикальная панель

21.3

57.9

104.9

93.5

108.2

100.8

108.8

103.6

86.5

58.1

38.7

25.8

908.3

Наклон панели — 40.0°

20.6

53.0

108.4

127.6

166.3

163.0

167.7

145.0

104.6

60.7

34.8

22.0

1173.7

Вращение вокруг полярной оси

21.7

62.3

132.9

161.4

228.0

227.8

224.8

189.2

126.5

71.6

42.2

26.0

1514.3

Петрозаводск, широта 61

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

7.1

19,9

66,7

101,1

141.0

167,1

157.7

109,6

56,5

23.0

8.2

2.4

860.0

Вертикальная панель

20.0

41.3

120.2

107.1

102,7

112.0

113,6

98,1

67,6

36

14.4

2.8

835,6

Наклон панели — 45.0°

16,8

36.9

116.4

127.7

148.1

166.3

163.7

128.6

77.3

36.7

13.5

2.8

1034,6

Вращение вокруг полярной оси

19.9

44.6

159.1

177.5

215.2

258.0

252.1

179.7

96.4

42.7

15.0

2.9

1463

Петропавловск-Камчатский, широта 53.3

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

30.2

49.6

94.3

127.3

152.9

155.8

144.9

131.1

91.0

64.4

33.6

23.3

1098.4

Вертикальная панель

77.7

99.7

133.3

116.1

96.5

90.3

91.3

99.5

97.1

111.5

86.8

78.5

1178.3

Наклон панели » 50.0°

70.6

95.9

142.3

148.1

147.4

142.5

137.6

140.9

120.2

118.0

81.6

69.8

1414.9

Вращение вокруг полярной оси

80.2

114.5

181. 5

200.8

202.7

202.5

189.3

193.0

156.0

147.0

95.9

80.2

1843.6

Сочи, широта 43.6

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

37.0

55.2

84.0

116.6

167.1

199.0

206.8

185.0

130.1

95.4

54.2

34.7

1365.1

Вертикальная панель

65.8

76.5

78.1

80.0

86.9

86.2

95.7

113.6

119.0

130.0

97.6

67.6

1099.9

Наклон панели — 35.0°

62.0

80.2

103.5

125.0

163.0

184.9

198.1

197.0

161.6

141.7

92.8

61.7

1571.4

Вращение вокруг полярной оси

76.0

99.1

129.9

160.1

222.1

269.3

289.0

284.0

222.0

185.8

117.2

75.6

2129.9

Южно-Сахалинск, широта 47

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

50.9

77.1

128.8

138.6

162.8

157.5

146.7

128.5

105.9

79.4

49.7

41.7

1267.5

Вертикальная панель

113.2

137.8

1.32.2

103.4

90.3

81.9

82.9

87.3

99.5

111.4

97.9

97.7

1265.5

Наклон панели 45.0°

102.2

132.7

175.4

149.1

153.7

142.2

136.6

131.5

130.4

124.2

94.8

87.2

1560.2

Вращение вокруг полярной оси

118.5

160.6

219.3

191.8

206.6

193.4

176.3

167.5

167.7

153.8

111.7

99.9

1966.9

Дневная сумма солнечной радиации, кВт*ч/м² горизонтальная площадка

Город

Янв

Фев

Март

Апр

Май

Июнь

Июль

Авг

Сент

Окт

Нояб

Дек

За год

Санкт-Петербург

0,35

1,08

2,36

3,98

5,46

5,78

5,61

4,31

2,6

1,23

0,5

0,2

2,8

Москва

0,5

0,94

2,63

3,07

4,69

5,44

5,51

4,26

2,34

1,08

0,56

0,36

2,63

Казань

0,68

1,44

2,82

4,29

5,52

5,93

5,72

4,49

2,86

1,51

0,83

0,54

3,06

Ростов-на-Дону

1,27

2,09

2,98

4,09

5,53

5,76

5,86

5,17

3,85

2,38

1,31

1

3,45

Нижний Новгород

0,64

1,45

2,75

3,95

5,34

5,6

5,5

4,27

2,69

1,45

0,75

0,45

2,91

Екатеринбург

0,64

1,5

2,94

4,11

5,11

5,72

5,22

4,06

2,56

1,36

0,72

0,44

2,87

Новосибирск

0,69

1,37

3,02

4,08

5,05

5,48

5,01

4,29

2,93

1,44

0,8

0,62

2,91

Хабаровск

1,64

2,72

4,11

4,61

5,39

5,86

5,42

4,53

3,81

2,56

1,72

1,28

3,64

Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м². Оптимальный наклон площадки

Город

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

В год

Москва

20,6

53

108,4

127,6

166,3

163

167,7

145

104,6

60,7

34,8

22

1173,7

Воронеж

30,7

60,1

117

129

169

166

176

151

120

81,8

50,3

37,1

1245

Краснодар

42,8

77,8

127

147

178

171

194

172

148

123

81,7

55,6

1433

Махачкала

48,2

77

128

168

200

190

208

196

161

132

93

77,2

1581

Рязань

21,2

55

109

130

168

165

169

147

106

62,3

35,2

23

1174

Среднесуточное значение солнечной освещенности в Европе в кВт*ч/м² в день (наклон к югу, угол наклона к горизонту 30 градусов)

Месяц

Южная Европа

Центральная Европа

Северная Европа

Январь

2,6

1,7

0,8

Февраль

3,9

3,2

1,5

Март

4,6

3,6

2,6

Апрель

5,9

4,7

3,4

Май

6,3

5,3

4,2

Июнь

6,9

5,9

5

Июль

7,5

6

4,4

Август

6,6

5,3

4

Сентябрь

5,5

4,4

3,3

Октябрь

4,5

3,3

2,1

Ноябрь

3

2,1

1,2

Декабрь

2,7

1,7

0,8

За год

5

3,9

2,8

Предлагаем ознакомиться:  Теплые грядки своими руками пошаговое изготовление

В солнечные летние дни температура в вакуумной трубке увеличивается до 300°С. Теплоотдача одной трубки увеличивается до 0,545 кВт/час, соответственно производительность блока прямого нагрева на 15 трубок, поднимается до 8 кВт/час.

На цену влияет несколько факторов:

  • раскрученность бренда;
  • территориальная принадлежность производителя;
  • мощность гелиосистемы;
  • сложность подключения.

В среднем цена за блок на 15 трубок обойдется порядка 50-90 тыс. руб. в зависимости от марки. Точную стоимость вакуумного солнечного коллектора рассчитывают в индивидуальном порядке.

воздушный коллектор на установленный фасаде

На отечественном рынке представлены коллекторы российского производства. Существует возможность выбрать продукцию европейских производителей. Судя по отзывам покупателей особой популярностью и востребованностью пользуются следующие модели:

  1. Россия:
    • Атмосфера СВК-Nano
    • Сокол-Эффект

  2. Европа:
    • Sunrain
    • Elecro Thermecro
    • Azuro
    • Vaillant auroTHERM exclusiv
    • Viessman Vitosol
    • Hummel HVC
    • Ecosystem
    • Sidite SCH

В сериях оборудования указанных производителей есть вакуумные коллекторы для бытового и коммерческого применения, работающие только летом и внесезонные модели.

Для обеспечения отопления и водоснабжения горячей водой в доме используют две системы, использующие разные теплоносители — воду и воздух. Обустройство таких систем несколько отличается, как и эффективность.

Водяное солнечное отопление может состоять из следующих элементов:

  • солнечного коллектора с использованием водяного теплоносителя;

    Водяная система солнечного отопления.

  • трубопровода;
  • дополнительного нагревателя; бака-аккумулятора горячей воды;
  • коллекторного насоса;
  • теплообменника;
  • дополнительного топлива;
  • радиатора помещения, которое отапливается.

Такое солнечное отопление дома работает по принципу отдачи тепла от нагретой предварительно воды, проходящей по трубопроводам и отопительным приборам. Расчет подтверждает экономичность расхода материала, используемого для отопления, что достигается за счет теплоемкости воды.

угол установки солнечных коллекторов по сторонам света

Отзывы потребителей свидетельствуют о трудоемкости установки и эксплуатации водного солнечного оборудования, необходимости постоянного контроля работы генератора. При низких температурах вода, наполняющая трубопровод, замерзает и расширяется, вызывая разрушение всей системы. Установить оборудование можно только в процессе постройки дома или его капитального ремонта.

Воздушное солнечное отопление и горячее водоснабжение обеспечивается теплым воздухом, нагнетаемым специальными вентиляторами. Отличие этой системы состоит в использовании не насосов, а мощных вентиляторов.

Воздушное солнечное отопление имеет высокий уровень КПД, поскольку в его схеме отсутствуют передаточные элементы. Отопительная система объединяется с климатической, что позволяет создавать и поддерживать комфортный микроклимат помещения.

Вследствие малой инерционности помещение обогревается очень быстро. Воздушное солнечное отопление доказало свою эффективность, а цена на него формируется в зависимости от объемов обогреваемых помещений, среднегодовых погодных условий и некоторых других факторов.

Воздушная система солнечного отопления.

Перед закупкой необходимого оборудования и его установкой требуется произвести расчет:

  1. Мощности нагревателя воздуха с учетом того, что помещение должно получить достаточный обогрев, а тепловые потери должны быть компенсированы.
  2. Скорости подачи воздуха, который нагревается.
  3. Неизбежных потерь тепла, которые осуществляются через стены помещения, окна, двери, вследствие сквозняков или иных причин.
  4. Диаметра воздуховода с учетом аэродинамических характеристик всей системы, что позволит определить объем потерь воздушного напора.

Если расчет оказался неправильным, возможны перегревы тепловых нагревателей, возникновение вибрации, дополнительных шумов, что создает дискомфорт, а впоследствии приводит к выходу системы из строя.

Отопление загородного дома солнечными батареями и коллекторами

Большинство современных людей, думающих о будущем, стремятся организовать автономное отопления загородных домов и коттеджей не на основе традиционного отопительного оборудования, а посредством альтернативных источников энергии и тепла.

В регионах, где световой день достаточно продолжителен и повышенная солнечная активность, все чаще применяются солнечные батареи и солнечные коллекторы, обеспечивающие достаточную мощность, для отапливания небольших помещений.

Преимущества

Современные солнечные водонагреватели для отопления обладают широким спектром преимуществ, выделяющих такое оборудование из широкой гаммы отопительных устройств:

  1. В процессе работы солнечных коллектором или солнечных батарей не происходит сжигание энергоносителей, соответственно выбросы, загрязняющие окружающую среду, отсутствуют.
  2. В зависимости от мощности, солнечные установки способны обеспечить полноценную систему отопления и снабдить объект электричеством.
  3. Минимальный риск того, что системы отопления на солнечных батареях могут стать причиной возгорания. В подобных установках не используется горючий энергоноситель, единственное, что может привести к бытовой катастрофе – это короткое замыкание электропроводки, подающей напряжение от солнечных батарей.
  4. Современные технологии позволили добиться работоспособности батарей круглый год и даже в ночное время. Это стало возможным после изобретения фотоэлементов работающих на инфракрасном излучении, пробивающееся даже сквозь плотную облачность.
  5. Использование такого оборудования обеспечивает полную независимость от поставок сторонних энергоносителей.
  6. Максимальная автоматизация всех рабочих процессов, получения электричества, отапливания дома, поддержания температуры.
  7. Установив оборудование один раз, не приходится вкладывать дополнительные средства для его работы на протяжении длительного времени.
  8. Отопление частного дома солнечными батареями не требует дополнительных затрат по причине длительных эксплуатационных сроков батарей – около 25-30 лет.

Отопление загородного дома солнечными батареями имеет и некоторые недостатки. Прежде всего, это небольшая мощность оборудования, не позволяющая организовывать полноценные системы отопления в странах, где зимние температуры очень низкие.

Принцип работы солнечной батареи основан на поглощении солнечных лучей панелями с множеством фотоэлементов, в которых происходят электрохимические реакции при попадании на них света. Минимально образующийся ток в каждом отдельном фотоэлементе собирается в один поток и выводится из панели.

Одна панель способна выдавать до 250 Вт, по этой причине необходимо собирать несколько отдельных панелей в солнечную станцию, для обеспечения достаточной мощности. По средним подсчетам достаточно установить панели площадью от 20 до 30 кв.м. для полноценного обеспечения электричеством обычную семью.

Получаемый в результате фотосинтеза ток, через контроллер подается на аккумуляторы, а из них через инвертор в электросеть дома. Объем внешних аккумуляторов напрямую зависит на продолжительность работоспособности солнечной станции в темное время суток, когда сами батареи практически не вырабатывают напряжение.

Инвертор необходим для изменения постоянного тока в переменный потребляемый всеми современными электроприборами. В том числе и электрокотлами использующимися для отопления загородного дома солнечными батареями.

Для обеспечения отоплением частного дома при помощи солнечных батарей, обычно используют системы теплый пол, основанные на электрических или инфракрасных Тэнах. Реже используется в совокупности с водяной системой отопления.

Принцип работы солнечных коллекторов несколько отличается от принципа работы солнечных батарей. Коллекторы представляют собой ряд вакуумных труб соединенных в одну систему. Каждая отдельная трубка состоит из нескольких элементов.

  1. Наружная трубка из ударопрочного стекла выдерживающая сильные физические и механические нагрузки.
  2. Внутренняя трубка меньшего диаметра с покрытием из селективного слоя, в разы увеличивающего поглощение солнечной энергии.
  3. Световой рефлектор из алюминиевой фольги, устанавливается на тыльную сторону трубок для улучшения фокусировки рассеянного света.
  4. Медный теплообменник, встроенный во внутреннюю малую трубку, заполняется теплоносителем с минимальной температурой вскипания.

Для сохранения максимума тепла внутри коллектора использующегося в системах отопления загородного дома солнечными батареями-коллекторами, пространство между внешней и внутренней стеклянной трубкой герметично закрыто создавая тепло сберегающий вакуум, по принципу колбы в термосе.

В процессе нагрева коллектора, жидкость в медных трубках вскипает и, поднимаясь в виде горячего газа, отдает тепло общему тепловому контуру заполненному антифризом, остывая, пар превращается в конденсат и возвращается в коллекторные трубы обратно в жидком состоянии.

устройство гелиотрубок

Теплообменный процесс внутри коллектора начинается, как только температура отдельных труб достигает 20-30˚ градусов. Учитывая их особенную конструкцию, даже в морозный, но солнечный день добиться этого совсем не сложно.

Для обеспечения горячей водой и теплом система солнечного отопления загородного дома комплектуется накопительным резервуаром, объем которого зависит от мощности самого коллектора. Во внешнем баке устанавливается спиральный теплообменник, присоединяемый к тепловому контуру коллектора заполненного антифризом.

Идеальным решением будет объединять солнечные коллекторы с тепловыми насосами, получая солнечно-воздушное отопление, с системами теплый пол, или дополнительным источником питания, поддерживающим систему отопления в особо холодные периоды.

По сути, элементы отопления загородного дома солнечными батареями или коллекторами обладают практически безграничными сроками эксплуатации. Единственное в чем они нуждаются – это в регулярном очищении от оседающей пыли и грязи.

Классические гелиосистемы используют принцип преобразования тепла в электричество (солнечные батареи). Вакуумные солнечные коллекторы работают как обычные водонагреватели.

При поглощении ультрафиолетового излучения продуцируется достаточное количество тепла, чтобы обеспечить потребности ГВС. Можно подогреть воду для бассейна, душа. В зимнее время года коллекторы обеспечат некоторым количеством тепловой энергии для обогрева дома.

Существует два типа вакуумных трубок. Устройства отличаются принципом нагрева и хранения воды:

  • «Мокрая трубка» — особенность внутреннего устройства в том, что накопительный бак установлен непосредственно на краях блока. Вода нагреваясь поступает в бак, холодная стекает в трубки. Второе название — солнечный коллектор на вакуумных трубках прямого нагрева.
  • Конструкция U-образного типа, heat-pipe — в этом случае накопительная емкость не соединена непосредственно с ёмкостью. Бак может устанавливаться в любом месте дома, подключаясь к системам водоснабжения и отопления.
    В последнее время получили распространение перьевые солнечные водонагревательные коллекторы с вакуумными трубками, своеобразный гибрид системы heat-pipe и плоского абсорбера. Все перечисленные типы водонагревателей используют режим косвенного нагрева.

Независимо от принципа теплопередачи устройство вакуумных трубок остается практически без изменений. Используется идентичный способ абсорбции.

Внутренняя конструкция схожа для всех типов гелиоколлекторов. Трубка вакуумного солнечного водонагревателя устроена следующим образом:

  • прозрачная стеклянная колба, из которой полностью выкачан воздух;
  • медная трубка, расположенная внутри коллектора, с газообразным или жидким теплоносителем;
  • один или два сборных распределителя;
  • отражатели, фокусирующие излучение на колбы.

Вакуумные трубки солнечного коллектора изготавливают из прочного боросиликата. Дополнительно внутренняя поверхность обработана специальным поглощающим слоем. Покрытие трубок выполнено с использованием бариевого газопоглотителя.

В исправном состоянии цвет колбы серый, при разгерметизации становится белым. Трехслойное покрытие обеспечивает максимальную абсорбцию и моментальную теплопередачу. Эффективность поглощения тепла не менее 70%.

принцип работы вакуумной трубки солнечного водонагревателя

Солнечный коллектор на вакуумных трубках работает следующим образом:

  • при попадании прямых солнечных лучей происходит абсорбция тепла и передача его медной сердцевине;
  • теплоноситель в трубке закипает и испаряясь поднимается вверх к конденсатору;
  • пар отдает энергию возвращаясь в первоначальное состояние;
  • жидкость стекает обратно в медную трубку, играющую роль теплообменника.

В устройстве вакуумных коллекторов обязательно присутствует накопительная емкость. В режиме косвенной теплопередачи конденсатор соединен с магистралью, отводящей энергию в буферный бак, установленный внутри дома.

https://www.youtube.com/video/oNGRxR1qTuw

Система водоснабжения работает:

  • Под давлением — при открытии крана ГВС горячую воду из емкости вытесняет холодная. В систему обязательно устанавливают циркуляционный насос. Рабочее давление 0,6 Мпа. Решение применяется в коммерческих целях. Оптимальный вариант для нагрева воды в кемпингах, гостиницах и пансионатах.
  • Без давления — вода к точкам разбора сбегает самотеком. Второе название гелиосистемы: термосифонная или работающая с использованием естественной конвекции.


Об авторе: admin4ik

Ваш комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Adblock detector