Путеводитель по отоплению

Устройство и виды солнечных коллекторов для отопления дома

Сегодня очень активно разрабатываются и усовершенствуются установки для использования альтернативной энергии. Наиболее популярной являются гелиоустановка, то есть солнечный коллектор. Новые модернизированные установки (для обогрева зимой) выпускают сегодня много производителей.

Солнечные коллекторы для отопления дома – это специальный агрегат, задача которого заключается в сборе энергии Солнца, и превращение ее в тепловую энергию. Далее эта энергия передается на теплоноситель в системе отопления. А также следует отметить, что кроме отопления (зимой) эта установка может обеспечить частный дом горячим водоснабжением, обеспечивать подогрев бассейна и теплый пол. Главным преимуществом солнечного коллектора является, то, что он не наносит вред окружающей среде.

Отопление частного дома солнечными коллекторами может быть резервным вариантом или дополнительным к основному оборудованию, например, зимой. Если установка работает дополнительно к основному котлу, то таким образом можно не только сэкономить на топливе, но и продлить срок службы отопительного оборудования.

Принцип работы и конструкция

Конструкция солнечного коллектора включает в себя:

  • Солнечные панели (абсорберы);
  • Накопительный бак;
  • Регулятор;
  • Циркуляционный насос;
  • Разнообразные датчики, которые находятся как в накопителе, так и в самом коллекторе, в том числе и датчики температуры;
  • Узел, подключающий установку к подаче холодной воды;
  • Узел, подключающийся для водостока горячей воды.

Коллектор улавливает и поглощает солнечные лучи своей поверхностью. Далее эта установка преобразовывает лучи в тепловую энергию. Тепловая энергия, в свою очередь, накапливается в отопительной системе, то есть воздействует на теплоноситель. Как и в каждом отопительном оборудовании, тут есть тепловые потери, но для того чтобы минимизировать эти потери, есть специальные термоизолирующие ящики, которые состоят из прозрачных стенок.

Конструкция плоской гелиоустановки
Рис. 1 Конструкция плоской
гелиоустановки

Через абсорбер, который собственно и собирает энергию, протекает теплоноситель. Теплоноситель в данной системе может состоять из воды и антифриза (или др. зависимо от вида гелиоустановки). Циркулирует эта смесь от солнечного коллектора, до резервуара с водой. В комплектации есть специальный регулятор, благодаря которому установка запускается. Циркуляционный насос начинает действовать, когда в гелиоустановке температурный режим выше, чем температура содержимого системы отопления.

Конструкционные особенности абсорбера могут быть разные. Например, он может состоять из специальных металлических пластин, которых достаточно много. Также возможен вариант с абсорбером в виде двух листов алюминия и меди, которые соединены между собой, так что теплоноситель циркулирует между ними.

Виды солнечных установок

К основным видам солнечных коллекторов можно отнести:

  • Воздушный;
  • Плоский;
  • Вакуумный.

Воздушная установка – этот вид коллектора, применяют реже остальных. Причина этому – низкий процент КПД, так как воздух плохо проводит тепло. Жидкости в роли теплоносителя намного эффективнее. Воздух в такой конструкции нагревается, поглощая тепловую энергию от абсорбера, а далее циркулирует по системе. Отопление дома солнечными коллекторами этого вида, то есть циркуляция воздуха, может происходить как естественно, так и с помощью вентилятора.

Плоская гелиоустановка – в таком виде установки в качестве теплоносителя используется пропилен-гликоль. Выглядит установка как плоский агрегат, который закрыт в короб с прозрачными стенками (рис. 1). В комплектации абсорбер сделан в виде слоя из специального материала, к которому присоединены трубки из системы циркуляции теплоносителя. Плоская установка имеет алюминиевую раму, в которой есть медные трубы со специальным поглощающим материалом.

Вакуумный солнечный коллектор для отопления. Конструкция этой установки состоит из стеклянных полых трубок, габаритных по размеру (рис 2, 3). Вакуумные трубы изготовлены из специального боросиликатного стекла. А внутри этих труб располагается еще одна трубка. В трубе меньшего диаметра (внутренней) встроен абсорбер. Вакуумные конструкции расположены, так что каждый элемент абсорбера расположен в отдельной трубе. При этом элемент может быть и круглым, и плоским.

Конструкция вакуумной гелиоустановки
Рис. 2 Конструкция вакуумной
гелиоустановки

Этот коллектор для отопления называется «вакуумным», собственно из-за вакуума, который образуется в пространстве между трубками. Вакуум нужен для большей теплоизоляции.

В вакуумной установке система отопления дома подводится до внутренней трубки. Количество тепловой энергии, которую вырабатывает солнечный коллектор, напрямую зависит от размера трубок (как внутренней, так и внешней). То есть чем меньше трубки, тем меньше тепла.

Нормальный расчет трубок составляет около 5,8 см, если их длина составляет от 1,2 до 2,1 м. Иногда в комплектации вакуумной установки могут быть медные трубки нагревательного типа и U-образные трубки. Медная трубка вакуумного солнечного коллектора подключается к теплообменнику, что дает возможность энергии, которая выделяется попадать в систему отопления частного дома.

Труба вакуумной гелиоустановки в разрезе
Рис. 3 Труба вакуумной гелиоустановки в разрезе

Вакуумная гелиоустановка может быть 2 видов:

  • Прямоточный – это модель вакуумной установки, которая отличается тем, что теплоноситель попадает непосредственно в трубки абсорбера. Преимуществом этого вида является возможность его установки в любом положении;
  • С тепловой трубкой – эта конструкция вакуумной установки заключается в образовании испарения, которое приводит к конденсации и передаче тепла через теплоноситель. Этот вид конструкции должен быть установлен под определенным углом.

Расчет

Многие не хотят устанавливать отопление от солнечных коллекторов, по причине больших затрат на саму установку. Но следует учитывать, что в дальнейшем затрат не будет так как за солнечную энергию платить не нужно. Затраты на установку в дальнейшем заключаются в работе циркуляционного насоса, если он есть, но это очень маленькие затраты.

Расчет солнечного коллектора для отопления должен составляться по следующим факторам:

  • Площадь дома;
  • Климатические условия региона, где устанавливается отопление на солнечных коллекторах (особенно зимой);
  • Теплопотери здания, а именно расчет толщины стен и материала из которого они утеплены;
  • Количество людей, которые живут в доме. Этот фактор важен при расчете, если солнечный коллектор будет обеспечивать еще горячее водоснабжение в доме (рис. 4).
  • Учитывается место, где размещен теплообменник.
Схема горячего водоснабжения с помощью гелиоустановки
Рис. 4 Схема горячего водоснабжения с помощью
гелиоустановки

Первый этап при установке солнечного коллектора – это расчет количества элементов.

Например, статистика показывает, что расчет для плоского коллектора такой: на 1 м2 вырабатывается 900 Вт тепловой энергии. Но это в случае солнечной погоды.

Чтобы сделать расчет площади солнечного коллектора, следует определить площадь апертуры. Это площадь оптического прибора, через которую собственно и поступают солнечные лучи. Например, у плоской установки это площадь всего защитного стекла. А в вакуумной установке этот расчет делается по боковому сечению всех трубок. Вакуумный коллектор всегда будет иметь большую площадь абсорбера, благодаря особенностям их расположения.

Статьи по теме:
Порядовка отопительного щитка своими рукамиПорядовка отопительного щитка своими руками
Воздушно-отопительный агрегатВоздушно-отопительный агрегат
Инфракрасные отопительные панелиИнфракрасные отопительные панели