Использование в отоплении солнечных коллекторов
Все больше людей ищут альтернативные способы отопления своих домов. Таковых методов много – есть теплонасосные установки, электрокотлы, и многое другое, но наиболее распространенными считаются солнечные коллекторы для отопления. Почему это так? Да все просто: солнце – это «вечная» батарейка, и использовать его можно бесконечно.
Экологически коллектор полностью безопасен. Изготовители, используя современные материалы и новые технологии, разработали большой ассортимент качественных моделей, применяемых не только для обогрева, но и для подачи горячей воды.
Чтобы пользоваться такими коллекторами, необходимо, чтобы регион был солнечным. Без выполнения этого условия работа оборудования вряд ли возможно. К тому же, чтобы солнечный коллектор работал более эффективно, учитывают, где именно он будет находиться, какой там климат, ландшафт и т.д. и т.п.
В случае, когда владелец частного дома желает приобрести этот аппарат, но не может этого сделать по ряду причин, то вполне можно изготовить его самостоятельно. При этом материалы, нужные для коллектора, вовсе не являются экзотическими.
Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы, как сделать самому
- Взять змеевик. Очистить от оставшегося на нем фреона.
- Затем смастерить из реек каркас – под размеры змеевика.
- Исходя из каркаса, коврик обрезают или увеличивают.
- Прикрепляют его к дну каркаса и покрывают фольгой.
- Змеевик фиксируется над слоем фольги болтами и хомутами.
- Когда делают каркас, то размечают в нем отверстия, необходимые для трубок. Если заранее этого не сделать, то потом этот процесс будет более затруднительный.
- Теперь необходимо закрыть стеклом каркас в верхней части и прикрепить как можно лучше.
- Как только коллектор готов, его размещают на крыше.
- Если же там нельзя, то делают опоры и размещают его на некотором расстоянии от земли.
- Стоит учитывать, что рекомендуется расположить коллектор на стороне юга.
- При подсчете угла падения лучей было выяснено, что самый оптимальный 30-350.
- Далее коллектор и бочка соединяются трубами.
- Одни из них идет от источника холодной воды, которая нагревается и переливается в бочку.
- На устройстве следует установить вентиль, чтобы можно было самостоятельно следить за уровнем давления.
- Также есть труба и внизу бочки. По ней вода, остывая, идет в коллектор, где она снова нагревается.
Принцип работы
- Воздушный. Этот солнечный коллектор, применяемый для отопления, концентрирует энергию по принципу «парникового эффекта». Имеется покрытие – стекло, пленка, поликарбонат. Ультрафиолет проходит через него, и его поглощает окрашенный в черный цвет теплоприемник. Эта деталь нагревает воздух, находящийся под поверхностью, а от него идет и обогрев помещения.
- Подвижные. Свет по небу распространяется неравномерно во все стороны. Чтобы уловить его максимальное количество, в системах встроен датчик. Он будет поворачивать поверхность — аккумулятор вслед за солнцем. Коллекторы могут быть ориентированы следующими способами: поворот зеркал, поворот коллектора, поворот зеркала и нагревателя. Такая система очень эффективна, но и стоит она гораздо дороже.
- Плоские. Такой коллектор состоит из ящика черного цвета, небольшого и неподвижного, имеющего поверхность из стекла. Если день солнечный, то система будет работать около 8 часов. Цена на нее недорогая, поэтому прибор очень распространен.
- Трубчатые. Состоит из черной трубки, заполненной теплоносителем. Таких трубок может быть много, и лежать они будут рядами. Циркуляция носителя тепла происходит за счет различия температур трубок. Поглощающая поверхность обладает большой площадью, что улучшает КПД коллектора.
- Вакуумные. Аналогичны предыдущим. Но есть отличие: одна трубка вставлена в другую, а между ними находится вакуум. Во внутреннюю трубку налита вода.
- Концентраторы. Технически сложная система, состоящая из множества рефлекторов, которыми могут быть отражатели либо зеркала. Собирая лучи солнца с больших элементов, они передают их на элемент – поглотитель. Таким образом мощность солнечного света, направленного к поглотителю. Система оснащена датчиками, следящими за движением солнца, что позволяет увеличить эффективность работы гелиоуловителя.
- Распределительные. Применяются для отопления полов. Коллектор оснащен вентильной вставкой, предназначенной для гидравлической настройки. Снабжен концевыми заглушками, термометром, шаровым краном. Главный плюс распределителей в том, что они выравнивают давление в случае перепад.
Как делают солнечные коллекторы и как они работают – детали устройства
Фактически, конструкция коллектора представляет собой достаточно сложное устройство и включает в себя:
- поверхность для поглощения солнечных лучей (плоская панель или специальные трубки);
- система тонких трубок (змеевик), по которому циркулирует теплоноситель;
- накопительный или расширительный бак для теплоносителя, где он доводится для нужной температуры; для большей эффективности бак желательно утеплить минеральной ватой или другим теплозащитным слоем (утеплителем);
- теплообменный контур, через который теплоноситель обогревает бак с водой;
- станция управления – автоматика для контроля подачи и циркуляции воды (контроллер, датчики температуры и давления, насос и запорные элементы);
- электронагревательный элемент на случай подогрева воды при недостаточной интенсивности солнечной энергии.
Нужно понимать, что солнечный коллектор – это полностью автономное и независимое устройство, производящее экологически чистую энергию и позволяющее экономить средства при правильном его устройстве и функционировании. Устанавливать его предпочтительно в самом высоком месте, например, на крыше. Это позволит обеспечить надлежащую циркуляцию теплоносителя, не прибегая к помощи насоса.
Воздушный солнечный коллектор для отопления дома: пошаговая инструкция по изготовлению отопительного коллектора своими руками
Трубчатые коллекторы
Тут тоже циркулирует теплоноситель по трубам, но каждая из таких теплообменных труб вставлена в стеклянную колбу. Все они соединяются в манифолде (manifold), который, по сути, является гребенкой.
Схема трубчатого коллектора (кликните для увеличения размера картинки)
Обычная U-образная трубка самый эффективный тепловой канал
Как делают солнечные коллекторы и как они работают – детали устройства
- они не работают ночью и плохо работают в пасмурную погоду;
- большие потери тепла, особенно при ветре;
- низкая ремонтопригодность: если что-то выходит из строя, то менять нужно значительную часть, или всю панель полностью.
Какой коллектор лучше для отопления
Для южных регионов с мягкой зимой и большим количеством солнечных дней в году лучший вариант — плоский коллектор. При таком климате он показывает высшую продуктивность.
Для регионов с более суровым климатом подходят трубчатые коллекторы. Причем для суровых зим больше подходят именно системы с Heat-pipe: они греют даже ночью и даже в пасмурную погоду, собирая большую часть спектра солнечного излучения. Они не боятся низких температур, но точный диапазон температур нужно уточнять: он зависит от вещества, находящегося в тепловом канале.
Эти системы при грамотном расчете могут быть основными, но чаще они просто экономят затраты на отопление от другого, платного источника энергии.
Еще одним вспомогательным отоплением может быть воздушный коллектор. Его можно сделать во всю стену, причем он легко реализуется своими руками. Он отлично подойдет для отопления гаража или дачи. Причем проблемы с недостаточным нагревом могут возникнуть не зимой, как вы ожидаете, а осенью. При морозе и снеге энергии солнца в разы больше, чем в пасмурную дождливую погоду.
