Солнечный коллектор зимой. Эффективность использования плоского и вакуумного коллектора зимой.

В этой статье: Работает ли зимой солнечный коллектор? Сравнение эффективности работы зимой вакуумного и плоского солнечного коллектора. Плюсы и минусы гелиосистемы. Отзыв владельца. Видео по теме.

Солнечный коллектор зимой.

Эффективность использования плоского и вакуумного коллектора зимой.

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников. Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика. Данная статья поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Работает ли зимой солнечный коллектор?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Столь значительную разницу нельзя объяснить одними только климатическими условиями. Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

1. Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает её не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.

2. Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

3. Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.

Устройство и область применения в быту.

На сегодняшний день наибольшее распространение нашли плоские и вакуумные солнечные коллекторы.

Плоские солнечные коллекторы

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя.

Абсорбер связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрной краской либо специальным селективным покрытием (обычно чёрный никель или напыление оксида титана) для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом (например, полиизоцианурат). Трубки, по которым распространяется теплоноситель, изготавливаются из сшитого полиэтилена либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой, для чего отверстия в ней заделываются силиконовым герметикой.

При отсутствии забора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагреть теплоноситель до 190—210°C. Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре, эффективность которого может составлять около 95%. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности, поскольку применение меди против алюминия даёт выигрыш 4 % (хотя теплопроводность алюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение «запаса мощности» по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой). Также высокая эффективность достигается увеличением площади контакта трубки и медного листа: у формованного листа и паянного соединение она максимальна, у соединения ультразвуковой сваркой — меньше. Используется также алюминиевый экран.

Вакуумные солнечные коллекторы.

Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

Фактически солнечная вакуумная труба имеет устройство, схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие, улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95 % улавливаемой тепловой энергии.

Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение медные тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При воздействии на коллектор солнечным светом жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь, превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору.

Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

Видео сравнение работы плоского и вакуумного коллектора зимой

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления.

В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Эффективность зимой

Эффективно ли отопление дома солнечными коллекторами зимой? Ну что же, теперь посмотрим, как различные виды солнечных коллекторов работают в условиях зимы. Напомним, что противники внедрения таких установок выдвигают следующие аргументы:

Засыпание панели снегом: данная проблема актуальна только для плоско-пластинчатых коллекторов. На трубках вакуумных установок, как показала практика, снег задерживается только в тех редких случаях, когда в силу особых погодных условий на их поверхности образуется изморозь. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер (от 3 м/с), панель точно останется чистой.

Из-за того, что коллектор окружен холодным воздухом, все тепло с коллектора улетучивается: этот аргумент опять же справедлив только в отношении плоско-пластинчатых коллекторов. Действительно, зимой производительность такой установки в сравнении с летней уменьшается пятикратно. В более совершенных вакуумных моделях прослойка вакуума позволяет сберечь до 95% усвоенного тепла. Самые современные модели даже в сильный мороз способны довести воду до кипения.

Коллектор легко может быть поврежден градом: в заводских условиях коллекторы изготавливаются из высокопрочных материалов. Посмотрите видеоролик, снятый во время испытаний вакуумной трубки на ударную прочность.

Видео. Испытание солнечного коллектора на прочность.

Трубка выполнена из чрезвычайно крепкого боросиликатного стекла которое выдерживает удары града который падает со скоростью 18 м/с и имеет 35 мм диаметре.

  Как видно, солнечные коллекторы зимой вполне работоспособны. Хотя, конечно, производительность их в сравнении с летним периодом ощутимо снижается.  

Плюсы и минусы гелиосистемы

 Им присущ более высокий КПД по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами.

 Усваиваемая с их помощью энергия является абсолютно бесплатной.

 Работа солнечного коллектора полностью безвредна для экологии: используемый ресурс – солнечное тепло — является неисчерпаемым и усваивается напрямую, без сжигания чего-либо и загрязнения окружающей среды.

 Теперь укажем слабые места гелиоустановок:

• Коллекторы стоят пока сравнительно дорого

• Из-за переменчивости погодных условий производительность коллектора не стабильна.

• Систему приходится оснащать довольно вместительным баком-накопителем с хорошей теплоизоляцией.

Отзыв владельца о работе солнечного коллектора зимой.

Видео о работе солнечной сплит-системы SH-200-24 торговой марки «АНДИ Групп»

Предлагаем Вашему вниманию всесезонные солнечные коллекторы торговой марки АНДИ Групп

Солнечная сплит-система ЭЛИТ

Система на основе вакумного солнечного коллектора: (объём бака от 200 до 1000л)

 

Солнечная сплит-система СТАНДАРТ

Система на основе вакумного солнечного коллектора: (объём бака от 100 до 500л)

 

Солнечный вакуумный коллектор ПАНЕЛЬ

Количество трубок в коллекторе: 12,15,18,20,24,30 (в зависимости о модели)

 

Солнечный коллектор УНИВЕРСАЛ

Количество трубок в коллекторе: 15,20,24,30 (в зависимости о модели)

   Остались вопросы? Напишите нам!

Солнечные коллекторы зимой: исследуем целесообразность установки

Бесперебойная подача горячей воды для отопления помещения или общего пользования  независимость от коммунальных служб и сезонности, а главное – резкое сокращение ощутимых затрат в бюджете семьи на коммунальные платежи– всё это доступно каждому с установкой солнечного коллектора.

Жарким летом, когда уровень солнечного излучения наиболее высокий, полученную тепловую энергию можно расходовать на ГВС, полностью (и бесплатно!) покрывая потребность в горячей воде. Избыток тепловой энергии легко направить на обогрев воды в бассейне открытого или закрытого типа. В более прохладные сезоны, кроме традиционного отопления здания и ГВС, с помощью солнечного коллектора можно поддерживать нужный климат в теплицах, отапливать бани и коттеджи. Справляется со своими функциями солнечный коллектор и зимой.

Эффективность гелиосистем зимой

В холодное время года счета за коммунальные услуги возрастают, как минимум, в два раза. Больше энергии, и соответственно, денежных средств, уходит на поддержание тепла в квартире, доме, офисе и любом промышленном помещении. При этом батареи часто оказываются еле теплыми, а температура в помещении не обеспечивает комфорт и безопасное для здоровья проживание. Работа установки зимой позволяет значительно снизить расходы на отопление и использование горячей воды.
Количество тепла, которое вырабатывается в холодное время года, зависит от множества факторов, например:
— общая эффективная площадь поглощения коллекторов;

— угол наклона коллекторов;
— географическое расположение и особенности климата.
Количество осадков и число пасмурных дней непосредственно влияют на работу и эффективность солнечных коллекторов зимой. Только учитывая вышеуказанные факторы, можно собрать необходимую гелиоколлекторную установку, которая максимально удовлетворит потребность в тепле и горячей воде. Изучая отзывы на солнечные коллекторы зимой, можно с уверенностью сказать, что подбор и расчет оборудования стоит доверить профессионалам DUALEX.

Особенность эксплуатации солнечных коллекторов зимой

Чудес не бывает — в холодное время года, когда температура окружающей среды падает ниже 0°C, а погода не так часто радует солнечными деньками, снижается и производительность коллекторов. Поэтому подбирая такую установку необходимо сразу учитывать возможность эксплуатации и отопления дома солнечными коллекторами зимой в период минимальной активности солнца.

При отрицательной температуре вакуумные коллектора продолжают успешно работать. Это объясняется следующими факторами:
1. Цилиндрическая форма трубок позволяет улавливать лучи под разным градусом. Это означает, что коллектор работает и с утра, и на закате дня, независимо от того, попадают ли прямые солнечные лучи на него под 90^о или нет. Работают они и в пасмурную погоду – коллектор улавливает рассеянные лучи Солнца.
2. Значительно меньшие теплопотери (по сравнению с плоскими коллекторами). Более 92% полученной энергии преобразовывается и направляется в контур отопительной системы. При этом работать солнечный коллектор зимой может в условиях до -35°C.
3. Установка под оптимальным углом наклона способствует как повышению КПД, так и, при значительных осадках зимой, влияет на самоочищение коллектора. Снег буквально сползает с трубок, оставляя их поверхность чистой.
Чтобы солнечный коллектор зимой работал максимально эффективно, все расчеты, подбор оборудования, установку и подключение системы стоит доверить специалистам DUALEX.

Бесплатное тепло зимой: миф или реальность?

Вакуумные солнечные системы, обладающие наиболее высоким КПД, позволяют пользоваться горячей водой и теплом круглогодично, не тратя на это семейный бюджет. В холодное время года, если мощности установки недостаточно для полного обеспечения потребности в горячей воде, на помощь такой системе приходит возможность подогревать воду в баках ТЭНами. Однако и в таком случае использование гелиосистемы дает существенную экономию средств.
Приобретение качественной установки – отличная инвестиция в собственное будущее. Главное – правильно рассчитать мощность и учитывать особенности при монтаже системы, зная, как работает солнечный коллектор зимой.
Установки других типов (к примеру, достаточно распространенные плоские панели), являясь более бюджетными вариантами, не обеспечивают нормальную подачу тепла в холодное время. Особенно обманчиво использование самодельного солнечного коллектора зимой. Его мощности недостаточно для работы в пасмурные дни, не говоря уже об отрицательных температурах.

Отсутствие вакуума (в отличие от качественных заводских установок) вызывает значительные теплопотери, снижая эффективность работы такого устройства зимой. При отрицательной температуре вода, используемая в качестве теплоносителя, в самодельных коллекторах замерзает, делая дальнейшее использование установки невозможным. Солнечный коллектор зимой, созданный своими руками, обеспечивает невысокую эффективность и в случае, когда вместо воды используется антифриз.

Изучить поведение такой установки в течение определенного времени можно, исследуя солнечный коллектор на видео зимой. Такой инструмент позволяет точно понять, как быстро с гелиосистемы сходит снег, посчитать количество дней в сезон, когда работа коллектора практически невозможна из-за осадков, что в сочетании с исследованием колебания температуры позволит оценить эффективность и возможность использования в холодную пору.
Таким образом, эксплуатация гелиоустановки зимой позволяет снизить нагрузку на отопительную систему, уменьшить расход газа, электричества и других источников энергии, дает возможность обогревать помещение и пользоваться горячей водой без значительных затрат на оплату коммунальных платежей. Солнечный коллектор зимой – экономное и экологичное средство отопления!

Работа солнечных коллекторов ЯSolar зимой!

   Акт теплового испытания системы автономного отопления на эффект действия.

11 Февраля 2016г.

   Представитель лица, осуществляющего строительство, выполнившего работы, подлежащие освидетельствованию Ген. директор ООО «Спецэнергомонтаж-ДВ» А.В. Перевалов составили настоящий акт о том, что произведено испытание системы автономного отопления «на базе гидрологической станции г. Чугуевка ФГБУ «Приморское УГМС» на эффект действия.
   «В состав системы отопления входят Электрокотел ZOTA -18 «Lux», теплые полы 140 кв. м, Солнечная установка из 12 плоских коллекторов «ЯSolar» поставщик ООО «Новый Полюс», бак аккумулятор на 300 и 500 л. Приоритет на бак ГВС 300 л., затем нагрев бака 500 л. При температуре воды в баке 500 л. свыше 40 градусов идет отбор тепловой энергии на отопление. При нагреве теплоносителя в баке аккумуляторе автоматически отключаются ТЭНы котла Причем установили, что в 11 час. 50 мин.:

ЗАМЕРЫ В 11 часов 50 минут
  
1. При температуре наружного воздуха -13°C, температура воды в котле 54°C, в узле управления 38°C, температура в обратной магистрали 32°C
2. Температура воздуха в отапливаемых помещениях, замеренная на высоте 1 м от пола и на расстоянии 1 м от наружных стен, составила на 1-ом этаже 22°C, на 2-ом этаже 20°C
3. Температура пола 1-го этажа 28°C, 2-го этажа 25°C
4. Все обратные трубопроводы нагревательных контуров системы отопления нагреваются равномерно.
5. Температура теплоносителя на входе в солнечный коллектор t0=42°C, на выходе t1=57°C
6. Температура бака ГВС t4=55°C, низ бака аккумулятора t2=41°C, верх t3=49°C
7. Температура теплоносителя на входе в бак аккумулятор t5=32°C, на выходе 45°C

ЗАМЕРЫ В 13 часов 00 минут

ЗАМЕРЫ В 14 часов 30 минут
  

 
Повторные замеры были произведены в 14 час. 30 мин.:
1. При температуре наружного воздуха +1°C, температура воды в котле 59°C в узле управления 38°C, температура в обратной магистрали 33°C

2. Температура воздуха в отапливаемых помещениях, замеренная на высоте 1 м от пола и на расстоянии 1 м от наружных стен, составила на 1-ом этаже 23,5°C, на 2 этаже 21°C
3. Температура пола 1-го этажа 28°C, 2-го этажа 25°C
4. Все обратные трубопроводы нагревательных контуров системы отопления нагреваются равномерно.
5. Температура теплоносителя на входе в солнечный коллектор t0=56°C, на выходе t1=74°C
6. Температура бака ГВС t4=56°C, низ бака аккумулятора t2=55°C, верх t3=59°C
7. Температура теплоносителя на входе в бак аккумулятор t5=33°C, на выходе 59°C

Представитель лица, осуществляющего строительство, выполнившего работы, подлежащие освидетельствованию производитель работ Перевалов А.В.
(должность, фамилия, инициалы, подпись)

   Съемка тепловизором солнечных коллекторов ЯSolar в 12.28: при температуре на улице -12°C средняя температура поверхности коллектора 3..5°C градусов, при том что стена здания нагрелась до 25°C и температуре абсорбера 59°С.

   Данные тепловой выработки солнечных коллекторов ЯSolar в г.Агидель.

  

Положительные. Ситсема используется для помощи системе отопления, собираются статистические данные. С отчетом по работе системы зимой можно ознакомиться здесь …

   Работа плоских солнечных коллекторов зимой в г.Пскове.

23 марта 2013, восход солнца в 7:58
Время	t в СК	t на улице	Фото
09:00	-19,3	-18,0
09:30	-16,9	-17,6
09:41	-13,8	-16,7	1
10:11	+2,1	-14,6	без движений
10:31	+15,9	-13,8	2, начал таять
11:00	+32,2	-12	3, осталось совсем чуть-чуть
11:06	первый за сегодня запуск системы, в бочке было +33, коллектор соответственно около +40
Время	t в СК	t в бочке
11:31	36,7	33,9
11:33	36,6	34,1
11:52	38,5	36,1
11:56	36,8	36,6
началась переменная облачность
12:12	36,5	36,7
12:41	41,1	37,1
14:20	50,2	46,3
15:36	52,2	50,5
16:26	54,1	53,5
17:03	54,3	53,6

Систему запустил, все работает, я доволен [19 марта 2013г., г.Псков]. Отработала система 2 дня, 160 литровую бочку нагревает до 58-60 градусов. Работать начинает часов с 11 до 17.15-17.30.
По поводу инея на СК – в приложенном файле время+температура в СК+температура на улице (на датчик температуры СК светит солнце, датчик температуры воздуха висит на западе и сейчас не освещен солнцем) + фото как начал оттаивать СК и в течении дня изменения температур. День был не самый солнечный – иногда набегали облака, да и день был выходной – соответственно был водоразбор, поэтому на фото контроллера всего +53,6 В будние дни вода в баке поднималась до 64 градусов. [Температура окружающего воздуха -12°C]

   
       К примеру 21 февраля поступило 0,01995 Гкал тепла = 19.661 кВ в г.Магнитогорске. Теперь по коллекторам. Собственно они работают замечательно. Теплосчётчик считает у меня количество поступившего тепла. Вот данные по пяти дням февраля с поправками на теплоноситель:
20 февр. = 0,02131 гКал\час [21,1 кВт]
21 февр. = 0,01995 гКал\час [19,7 кВт]
22 февр. = 0,01166 гКал\час [11,2 кВт]
23 февр. = 0,01693 гКал\час [16,7 кВт]
24 февр. = 0,02376 гКал\час [23,5 кВт]
Коллекторы расположены на стене дома — вертикально. Есть небольшое затенение, с юго-востока нижних двух, от стоящей невдалеке бани. Периода монтажа их осенью прошлого года [2012 года] — по ним всё видно. Да — выход сверху. Там получается, поскольку — всё экспериментальное, то — подача в коллекторы — с нижнего, потом теплоноситель поднимается вверх, заходит в дом и снова опускается на первый этаж в бойлер. Так, что — магистраль длинная, но — по другому — никак. Воздуходоводчики в доме.»

Замеры производились комплексом измерительным ЭЛЬФ, была учтена теплоемкость теплоносителя и значения приведены с поправками

Как работает солнечный коллектор зимой

Обновлено: 8 декабря 2020.

Как работает солнечный коллектор зимой – этот вопрос интересует любого, кто собирается установить гелиосистему. И он действительно важен. Ведь вкладывая свои средства вы должны знать, чего ожидать от купленного оборудования.

В этой статье мы рассмотрим особенности работы вакуумных и плоских коллекторов, их производительность и нюансы эксплуатации.

Осадки и наморозь

Когда у коллектора нет доступа к прямому солнечному свету, он перестает работать. Вакуумные коллекторы могут нагревать воду или теплоноситель от рассеянного света, но их эффективность при этом снижается. Плоским панелям нужно прямое солнечное излучение, иначе они нагревают воду намного хуже вакуумных трубок. Плоские солнечные панели лучше работают летом, а принцип работы вакуумного трубчатого коллектора позволяет более эффективно греть воду зимой.

Когда поверхность панели или трубок засыпает снегом, эффективность вакуумного солнечного коллектора падает до 10-15% от номинальной, а плоских панелей – до 0%. То же самое касается инея.

В случае, если на коллекторе появляется наледь, он продолжает работать, так как она почти прозрачная и свет проникает на принимающую поверхность.

Еще одно отличие двух типов коллекторов в том, насколько они удерживают снег. С плоских панелей он легко сползает, а на вакуумных трубках задерживается, так как площадь сцепления с поверхностью больше и сама их форма этому способствует.

На вакуумные трубки часто намерзает иней и налипает снег, поэтому они нуждаются в регулярной очистке.

Температурные колебания

Качественные вакуумные трубки с напылением не отдают тепло, верхний слой не нагревается, поэтому от температуры воздуха их эффективность не зависит. Плоский солнечный коллектор отдает небольшое количество тепла в атмосферу, но оно не превышает 5% для качественных изделий.

Теплопотери обоих типов гелиосистем настолько малы, что ими можно пренебречь. Поэтому эффективность работы коллекторов не зависит от температуры.

У обоих типов коллекторов есть вероятность повреждения при сильных перепадах температуры. У некачественных плоских панелей есть вероятность появления трещин. Это приводит к небольшим теплопотерям. У плоских солнечных коллекторов хороших производителей такой риск отсутствует – их покрытие сделано из гибкого полимерного стекла.

Вакуумные трубки более подвержены колебаниям температур. При быстром нагреве стекло расширяется и не всегда равномерно. Особенно если часть трубок занесены снегом. За счет этого могут появиться трещины и разгерметизация стеклянных колб. В таком случае поврежденная трубка перестает работать.

Защититься от перепадов температур практически невозможно. Единственный вариант – покупать солнечные коллекторы у проверенных производителей и поставщиков. Важно отметить, что даже китайские производители без собственных торговых марок часто изготавливают качественную продукцию.

Обслуживание солнечных коллекторов зимой.

Плоские солнечные панели

Чтобы солнечный коллектор работал эффективно, его нужно чистить от снега, инея и наледи. С плоским коллектором все просто – его можно очистить специальным скребком или пролить теплой водой.

Некоторые производители предлагают панели с системой оттаивания. Она может быть реализована по-разному, но чаще всего это дополнительный контур, через который при необходимости прокачивается горячая вода. Это небольшие энергозатраты, но с помощью такой системы нет отпадет нужда вручную чистить панели.

Вакуумный коллектор

Снег забивается между трубок, поэтому очистить их сложнее, чем поверхность плоского коллектора. На боковые стенки приходится до 20% поглощения солнечного света, а если коллектор с отражателем (рефлектором), то до 50%.

Вручную чистить вакуумные трубки сложнее чем плоскую поверхность. Чтобы облегчить этот процесс, можно закрыть коллектор корпусом с прочным стеклом – так можно упростить его очистку не потеряв производительность. Можно проливать его теплой водой, но стоит помнить что из-за перепада температур трубка может треснуть.

Как работает солнечный коллектор зимой с точки зрения эффективности?

По сравнению с летом, зимой эффективность работы вакуумного солнечного коллектора падает на 10-15%. Плоские панели работают хуже на 25-40%. Для наглядности приводим сравнительный график, на котором показано как работает солнечный коллектор зимой и летом в зависимости от его типа.

Сравнительный график, на котором показана эффективность плоских панелей и трубчатых вакуумных коллекторов в зависимости от времени года.

КПД работы солнечного коллектора зависит от уровня облачности. Если на улице солнечная погода, уровень инсоляции составляет 0,5-1 кВт/кв.м., при легкой облачности он падает до 0,1-0,2 кВт/кв.м., когда на небе темные тучи, до поверхности доходит 0,01-0,05 кВт/кв.м.

Большую роль играет продолжительность дня – зимой она в два раза меньше, чем летом. Соответственно, при самой хорошей погоде любой коллектор сможет только 50% того тепла, какое дал бы в летний сезон.

Чтобы улучшить коэффициент энергоэффективности солнечного коллектора, пожно оиспользовать его в паре с дополнительным оборудованием:

• Тепловые насосы;
• Газовые котлы;
• Твердотопливные котлы;
• Электрические обогреватели.

А для энергетической независимости нелишним будет установить альтернативные источники электроэнергии — солнечные батареи и ветрогенератор.

Как видим, эксплуатация солнечных коллекторов зимой связана с определенными сложностями. Но это не значит что они неэффективны. Просто, чтобы обеспечить отопление дома вакуумными коллекторами или солнечными панелями, нужно правильно подойти к расчету системы.

Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Хотите получить помощь мастера, специалиста в этой сфере? Переходите на портал поиска мастеров Профи. Это полностью бесплатный сервис, на котором вы найдете профессионала, который решит вашу проблему. Вы не платите за размещение объявления, просмотры, выбор подрядчика.

Если вы сами мастер своего дела, то зарегистрируйтесь на Профи и получайте поток клиентов. Ваша прибыль в одном клике!

Отопление от солнца зимой

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников.

Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика.

Данная статья познакомит читателя с их разновидностями, а также поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Работает ли зимой солнечный коллектор?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

1. Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает ее не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.
2. Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.

Существует масса причин соорудить солнечный водонагреватель своими руками. Самая главная из них – это то, что энергия полученная таким способом, совершенно бесплатная.

Альтернативные источники энергии для частного дома рассмотрены в этом обзоре.

А в этой теме https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/alternativnoe-otoplenie/solnechnye-kollektory-dlya-doma.html все об отоплении дома солнечной энергией и способы изготовления солнечных батарей своими руками.

Устройство и область применения в быту

На сегодняшний день применяются такие типы гелиоустановок: плоскопластинчатые и вакуумные

Плоскопластинчатые

Это самые простые и дешевые устройства. Они состоят из улавливающей солнечное излучение пластины (абсорбера), прозрачного покрытия и закрывающей нижнюю поверхность теплоизоляции. На обращенную к солнцу поверхность пластины наносят черную краску или особое покрытие, например, из оксида титана или черного никеля. Оно называется селективным. Наиболее эффективными являются абсорберы, изготовленные из меди.

Светопропускающее покрытие выполняют из специального профильного поликарбонатного листа (с рифлением) или закаленного стекла, почти полностью очищенного от металлических примесей.

Все зазоры между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что способствует уменьшению теплопотерь вследствие конвекции.

Плоский пластинчатый коллектор

В воздушных коллекторах используемый в качестве теплоносителя воздух омывает непосредственно абсорбер – с одной или с двух сторон. В устройствах, ориентированных на применение жидкостного теплоносителя (вода, масло или антифриз), к абсорберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

Если не отбирать накапливаемое плоско-пластинчатым коллектором тепло, он сможет нагреть воду до температуры в 190 – 210 градусов.

Вакуумные

Роль абсорбера в таком коллекторе играет поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она заключена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Таким образом, каждая трубка с теплоносителем окружена, подобно колбе термоса, вакуумом.

Вакуумный коллектор стоит дороже, но зато является более эффективным: с его помощью воду можно нагреть уже до 250 – 300 градусов.

Значительно повысить производительность вакуумного коллектора можно при помощи параболоцилиндрических отражателей. Это продолговатые элементы с вогнутой зеркальной поверхностью, которая в поперечном сечении образует параболу. Такие отражатели устанавливаются в коллекторе за трубками, фокусируя на них весь неусвоенный солнечный свет.

Оснащенная такими элементами установка может нагревать теплоноситель (применяется масло) до температуры в 300 – 390 градусов. Чтобы еще больше увеличить производительность коллектора, его оснащают системой слежения за солнцем.

Прочие элементы системы

Помимо собственно коллектора в гелиоустановке имеется накопительный бак с водой, которой при помощи встроенного теплообменника передается накопленная теплоносителем энергия.

Существуют системы как с естественной циркуляцией теплоносителя (накопительный бак устанавливается выше коллектора), так и с принудительной – при помощи насоса (бак можно устанавливать на любом уровне).

Гелиоколлекторы в системе отопления

Применение

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления. В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Эффективность зимой

Эффективно ли отопление дома солнечными коллекторами зимой?

Ну что же, теперь посмотрим, как различные виды солнечных коллекторов работают в условиях зимы. Напомним, что противники внедрения таких установок выдвигают следующие аргументы:

1. Засыпка панели снегом: данная проблема актуальна только для плоско-пластинчатых коллекторов. На трубках вакуумных установок, как показала практика, снег задерживается только в тех редких случаях, когда в силу особых погодных условий на их поверхности образуется изморозь. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер (от 3 м/с), панель точно останется чистой.
2. Из-за того, что коллектор окружен холодным воздухом, все тепло с коллектора улетучивается: этот аргумент опять же справедлив только в отношении плоско-пластинчатых коллекторов. Действительно, зимой производительность такой установки в сравнении с летней уменьшается пятикратно. В более совершенных вакуумных моделях прослойка вакуума позволяет сберечь до 95% усвоенного тепла. Самые современные модели даже в сильный мороз способны довести воду до кипения.
3. Коллектор легко может быть поврежден градом: в заводских условиях коллекторы изготавливаются из высокопрочных материалов. В Сети можно найти видеоролики, снятые во время испытаний панелей на ударную прочность. Коллекторы обстреливают стальными шариками и нетрудно заметить, что удар они держат очень хорошо.

Плюсы и минусы гелиосистемы

Говоря о солнечных коллекторах в целом, можно выделить следующие их достоинства:

1. Им присущ более высокий КПД по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами.
2. Усваиваемая с их помощью энергия является абсолютно бесплатной.
3. Работа солнечного коллектора полностью безвредна для экологии: используемый ресурс – солнечное тепло – является неисчерпаемым и усваивается напрямую, без сжигания чего-либо и загрязнения окружающей среды.

Теперь укажем слабые места гелиоустановок:

1. Коллекторы заводского изготовления стоят пока сравнительно дорого – от 500 до 1000 дол. Таким образом, стоимость системы из 2-х коллекторов с монтажом может достигать 2,5 тыс. дол.
2. Из-за переменчивости погодных условий производительность коллектора не является стабильной.

Отзывы

По свидетельствам владельцев гелиосистем, подобная установка окупается примерно за 7 – 10 лет. У одного из пользователей, проживающего в Московской области, 3 вакуумных солнечных коллектора (в каждом по 15 трубок) обеспечивают подогрев воды для бани.

Система оснащена баком накопителем объемом 300 л, в котором вода летом даже при переменной облачности закипает за 2 – 3 часа (без отбора тепла). Во время простоя бани производимое коллекторами тепло направляется на подогрев бассейна.

Те, кто пока не готов тратить значительную сумму на покупку фирменного коллектора, изготавливают такие устройства своими руками. Одному из пользователей, проживающему в Подмосковье, удается летом снимать с 1 кв. м самодельного коллектора до 500 Вт энергии. Зимой этот показатель падает до 100 Вт.

Поиски альтернативных источников энергии – вопрос вполне рациональный. В наше время некоторые люди успешно применяют солнечную энергию для отопления домов. Солнечные батареи своими руками изготовить гораздо дешевле, чем купить готовые.

Обзор типов солнечных батарей и отзывы реальных людей об их применении читайте в этом материале.

Видео на тему

С ростом цен на энергоносители все актуальнее становится использование альтернативных источников энергии. А так как отопление у многих основная статья расходов, то об отоплении речь в первую очередь: платить приходится практически круглый год и немалые суммы. При желании сэкономить, первым на ум приходит солнечное тепло: мощный и совершенно бесплатный источник энергии. И использовать его вполне реально. Причем оборудование стоит хоть и дорого, но в разы дешевле, чем тепловые насосы. О том, как может быть использована энергия солнца для отопления дома, поговорим подробнее.

Отопление от солнца: за и против

Если говорить об использовании солнечной энергии для отопления, то нужно иметь в виду, что существуют два разных устройства для преобразования солнечной энергии:

• Солнечные батареи. Они вырабатывают исключительно электрический ток. А вот его уже вы можете использовать для обеспечения работоспособности любого электрооборудования, в том числе и не работу отопительных приборов.
• Солнечные коллекторы. Эти устройства нагревают жидкость (теплоноситель) и их можно напрямую подключать к системе отопления, а также с их помощью греть воду для бытовых нужд.

Так можно обеспечить дом горячей водой и частично отоплением при помощи солнечной энергии

Оба варианта имеют свои особенности. Хотя сразу нужно сказать, какой бы из их вы ни выбрали, не спешите отказываться от той системы отопления, которая у вас есть. Солнце встает, конечно, каждое утро, но вот не всегда на ваши солнечные элементы будет попадать достаточно света. Самое разумное решение — сделать комбинированную систему. Когда энергии солнца достаточно, второй источник тепла работать не будет. Этим вы и обезопасите себя, и жить будете в комфортных условиях, и сэкономите.

Если желания или возможности ставить две системы нет, ваше солнечное отопление должно иметь, как минимум, двукратный запас по мощности. Тогда точно можно сказать, что тепло у вас будет в любом случае.

Достоинства использования солнечной энергии для отопления:

• Безопасный и абсолютно «чистый» источник энергии.
• Снижение затрат на отопление и ГВС.
• Вы независимы от состояния экономики: солнце светит всегда, и в кризис, и в период расцвета.
• Денег солнце за свою энергию не требует. Другое дело, что государство может обложить налогами владельцев гелиоустановок. Но пока такого не случилось — солнечная энергия бесплатна.

Солнце постоянно посылает на землю тепло. И им можно воспользоваться для обогрева дома

• Зависимость количества поступающего тепла от погоды и региона.
• Для гарантированного отопления потребуется система, которая может работать параллельно с гелиосистемой отопления. Многие производители отопительного оборудования предусматривают такую возможность. В частности европейские производители настенных газовых котлов предусматривают совместную работу с солнечным отоплением (например, котлы Baxi). Даже если у вас установлено оборудование, у которого такой возможности нет, можно согласовать работу отопительной системы при помощи контролера.
• Солидные финансовые вложения на стартовом.
• Периодичное обслуживание: трубки и панели нужно очищать от налипшего мусора и мыть от пыли.
• Некоторые из жидкостных солнечных коллекторов не могут работать при очень низких температурах. В преддверии сильных морозов жидкость приходится сливать. Но это касается не всех моделей и не всех жидкостей.

Теперь рассмотрим подробнее каждый из типов солнечных нагревательных элементов.

Солнечные коллекторы

Для солнечного отопления используют именно гелиоколлекторы. Эти установки при помощи тепла солнца нагревают жидкость-теплоноситель, которую потом можно использовать в системе водяного отопления. Специфика в том, что солнечный водонагреватель для отопления дома выдает только температуру 45-60 о С, а самую высокую эффективность показывает при 35 о С на выходе. Потому рекомендованы такие системы для использования в паре с теплыми водяными полами. Если отказываться от радиаторов вам не хочется, или увеличивайте количество секций (раза в два примерно) или подогревайте теплоноситель.

Для обеспечения дома теплой водой и для водяного отопления можно использовать солнечные коллекторы (плоские и трубчатые)

Теперь о видах солнечных коллекторов. Конструктивно есть две модификации:

В каждой из групп есть вариации и по материалам, и по конструкции, но принцип действия у них один: по трубкам бежит теплоноситель, который нагревается от солнца. Вот только конструкции абсолютно разные.

Плоские солнечные коллекторы

Эти гелиоустановки для отопления имеют простую конструкцию и потому именно их можно при желании изготовить своими руками. На металлической раме закреплено прочное дно. Сверху уложен слой теплоизоляции. Изолируются для уменьшения потерь и стенки корпуса. Затем идет слой адсорбера — материала, который хорошо поглощает солнечное излучение, превращая его в тепло. Этот слой обычно имеет черный цвет. На адсорбере закреплены трубы, по которым течет теплоноситель. Сверху вся эта конструкция закрывается прозрачной крышкой. Материалом для крышки может быть закаленное стекло или один из пластиков (чаще всего это поликарбонат). В некоторых моделях светопропускающий материал крышки может проходить специальную обработку: для уменьшения отражающей способности его делают не гладким, а чуть матовым.

Конструкция плоского солнечного коллектора

Трубы в плоском солнечном коллекторе обычно уложены змейкой, имеется два отверстия — впускное и выпускное. Может быть реализовано однотрубное и двухтрубное подключение. Это кому как нравится. Но для нормального теплообмена необходим насос. Возможна и самотечная система, но она будет очень неэффективной из-за небольшой скорости движения теплоносителя. Именно этого типа солнечный коллектор и используют для отопления, хотя с его помощью можно эффективно греть воду для ГВС.

Есть вариант самотечного коллектора, но его применяют в основном для подогрева воды. Называют такую конструкцию еще пластиковым солнечным коллектором. Это две пластины из прозрачного пластика, герметично закрепленные на корпусе. Внутри устроен лабиринт для продвижения воды. Иногда нижняя панель бывает окрашена в черный цвет. Имеется два отверстия — впускное и выпускное. Вода подается внутрь, по мере продвижения по лабиринту греется солнцем, и выходит уже теплой. Такая схема хорошо работает с резервуаром для воды и легко нагревает воду для ГВС. Это современная замена обычной бочке, установленной на летнем душе. Причем более эффективная замена.

Пластиковый коллектор используют для нагрева воды

Насколько эффективны солнечные коллекторы? Среди всех бытовых гелиоустановок на сегодня они показывают лучшие результаты: их КПД 72-75%. Но не все так хорошо:

• 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.

Тем не менее, часто отопление частного дома от солнца делают именно при помощи этих гелиоустановок. Такие установки популярны в южных странах с активным излучением и положительными температурами в зимний период. Для наших зим они не подходят, но в летний сезон показывают хорошие результаты.

Воздушный коллектор

Эта установка может быть использована для воздушного отопления дома. Конструктивно она очень напоминает описанный выше пластиковый коллектор, но циркулирует и нагревается в нем воздух. Такие устройства навешиваются на стены. Действовать они могут двумя способами: если воздушный гелионагреватель герметичен, воздух забирается из помещения, нагревается и возвращается в то же помещение.

Воздушный коллектор устанавливается на южной стене

Есть другой вариант. В нем обогрев совмещен с вентиляцией. В наружном корпусе воздушного коллектора имеются отверстия. Через них внутрь конструкции поступает холодный воздух. Проходя через лабиринт, от солнечных лучей он нагревается, а затем подогретым попадает в помещение.

Такое отопление дома будет более-менее эффективным, если установка будет занимать всю южную стену, и при этом тени на этой стене не будет.

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)

Трубчатые коллекторы имеют два типа трубок: коаксиальные и перьевые. Коаксиальные — труба в трубе — вложены одна в другую и их края запаяны. Внутри между двумя стенками создается разреженная безвоздушная среда. Потому такие трубки называют еще вакуумными. Перьевые трубки — это обычная трубка, запаянная с одной стороны. А перьевыми их называют потому, что для повышения теплоотдачи в них вставляется пластина адсорберная, которая имеет изогнутые края и чем-то напоминает перо.

Кроме того в разные корпуса могут быть вставлены теплообменники разного типа. Первые — это тепловые каналы Heat-pipe (Хит пайп). Это целая система преобразования солнечного света в тепловую энергию. Heat-pipe — это полая медная трубка небольшого диаметра, запаянная на одном конце. На втором находится массивный наконечник. В трубку залито вещество с низкой температурой кипения. При нагревании вещество начинает кипеть, часть его переходит в газообразное состояние и поднимается по трубке вверх. По пути от нагретых стенок трубки оно все больше нагревается. Попадает в верхнюю часть, где находится некоторое время. За это время часть тепла газ передает массивному наконечнику, постепенно охлаждается, конденсируется и оседает вниз, где процесс снова повторяется.

Схема работы теплового канала Heat-pipe

Второй способ — U-type — это традиционная трубка, заполненная теплоносителем. Тут никаких новостей или сюрпризов. Все как обычно: с одной стороны входит теплоноситель, проходя по трубке, нагревается от солнечного света. Несмотря на свою простоту этот вид теплообменников эффективнее. Но используется он реже. А все потому, что солнечные водонагреватели такого типа составляют собой единое целое. При повреждении одной трубки приходится менять вся секцию.

Трубчатые коллекторы с системой Heat-pipe стоят дороже, показывают меньшую эффективность, но используются чаще. А все потому, что поврежденную трубку поменять можно за пару минут. Причем, если колба использована коаксиальная, то трубка тоже может быть отремонтирована. Просто она разбирается (снимается верхняя заглушка) и поврежденный элемент (тепловой канал или сама колба) заменяется на исправный. Затем трубка вставляется на место.

Обычная U-образная трубка самый эффективный тепловой канал

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.

Для России больше подходят трубчатые гелиосистемы

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.

Солнечные батареи

Слыша слова «солнечная энергетика» мы в первую очередь думаем именно о батареях, которые преобразуют свет в электричество. И делают это специальные фотоэлектрические преобразователи. Они выпускаются промышленностью из разных полупроводников. Чаще всего для бытового использования мы применяем кремниевые фотоэлементы. Они имеют самую низкую цену и показывают достаточно приличную производительность: 20-25%.

Солнечные батареи для частного дома в некоторых странах — обычное явление

Напрямую использовать солнечные батареи для отопления можно лишь в том случае, если котел или другой отопительный прибор на электричестве вы подключите к этому источнику тока. Также солнечные панели в совокупности с электро-аккумуляторами можно интегрировать в систему снабжения дома электричеством и таким образом уменьшать приходящие ежемесячно счета за использованную электроэнергию. В принципе, вполне реально полностью обеспечить потребности семьи от этих установок. Просто средств и площадей потребуется много. В среднем с квадратного метра панели можно получить 120-150Вт. Вот и считайте, сколько квадратов кровли или придомовой территории должно быть занято такими панелями.

Особенности отопления солнечным теплом

Целесообразность устройства системы солнечного отопления у многих вызывает сомнения. Основной довод — это дорого и никогда себя не окупит. С тем, что это дорого, приходится согласиться: цены на оборудование немаленькие. Но никто не мешает вам начать с малого. Например, для оценки эффективности и практичности идеи сделать подобную установку самому. Затрат минимум, а представление будете иметь из первых рук. Потом уже будете решать стоит со всем этим связываться или нет. Вот только в чем дело: все негативные сообщения от теоретиков. От практиков не встречалось ни одного. Идет активное выяснение способов улучшения, переделок, но никто не сказал, что затея бесполезна. Это о чем-то говорит.

Теперь о том, что установка системы солнечного отопления никогда не окупится. Пока срок окупае

Если включить гелиосистему параллельно с централизованным энергоснабжением, можно сэкономить приличную сумму

мости в нашей стране большой. Он сравним со сроком эксплуатации солнечных коллекторов или батарей. Но если посмотреть динамику роста цен на все энергоносители, то можно предположить, что вскоре он сократится до вполне приемлемых сроков.

Теперь собственно о том, как сделать систему. Прежде всего, нужно определить потребность вашего дома и семи в тепле и горячей воде. Общая методика расчета системы солнечного отопления следующая:

• Зная, в каком регионе находится дом, вы можете узнать, сколько солнечного света приходится на 1м 2 площади в каждом месяце года. Специалисты это называют инсоляцией. Исходя из этих данных, вы затем сможете прикинуть, сколько солнечных панелей вам необходимо. Но сначала нужно определить, сколько тепла понадобится на подготовку ГВС и отопление.
• Если счетчик горячей воды у вас есть, то вы знаете объемы горячей воды, которые вы тратите ежемесячно. Выведите средние данные расхода за месяц или считайте по максимальному расходу — это кто как хочет. Также у вас должны иметься данные о тепловых потерях дома.
• Присмотрите солнечные нагреватели, которые хотели бы поставить. Имея данные по их производительности, вы сможете примерно определить количество элементов, необходимое на покрытие ваших потребностей.

Кроме определения количества составляющих гелиосистемы, понадобится определить объем бака, в котором будет накапливаться горячая вода для ГВС. Это легко можно сделать, зная фактический расход вашей семьи. Если у вас установлен счетчик на ГВС, и вы имеете данные за несколько лет, можно вывести среднюю норму потребления в день (средний расход в месяц поделить на количество дней). Вот примерно такой объем бака вам нужен. Но бак нужно брать с запасом в 20% или около того. На всякий случай.

Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами

Если ГВС или счетчика нет, можно воспользоваться нормами потребления. Один человек в сутки в среднем расходует 100-150 литров воды. Зная, сколько человек постоянно проживают в доме, вы рассчитаете требуемый объем бака: норма умножается на количество жильцов.

Сразу нужно сказать, что рациональной (с точки зрения окупаемости) для средней полосы России является система солнечного отопления, которая покрывает порядка 30% потребности в тепле и полностью снабжает горячей водой. Это усредненный результат: в какие-то месяцы отопление будет на 70-80% обеспечиваться гелиосистемой, а в какие-то (декабрь-январь) всего на 10%. И снова-таки многое зависит от типа солнечных батарей и от региона проживания.

Причем дело не только в «севернее» или «южнее». Дело в количестве солнечных дней. Например, на очень холодной Чукотке солнечное отопление будет очень эффективным: там почти всегда светит солнце. В гораздо более мягком климате Англии, с вечными туманами, его эффективность крайне низка.
;

Итоги

Несмотря на множество критиков, которые говорят о неэффективности солнечной энергетики и слишком большом сроке окупаемости, все больше людей хоть частично переходят на альтернативные источники. Кроме экономии многих привлекает независимость от государства и его ценовой политики. Чтобы не жалеть о напрасно вложенных суммах, можно сначала провести эксперимент: изготовить одну из солнечных установок своими руками и решить для себя насколько это вас привлекает (или нет).

У альтернативного отопления частного загородного дома существуют свои недостатки и преимущества. Перед покупкой и подключением требуется изготовление грамотного проекта и проведение теплотехнических расчетов.

Можно ли обогреть дом солнцем

Несмотря на передовые технологии и инновации, до сих пор полноценное отопление гелиосистемами не представляется возможным. Причина проста. Солнце светит только днем. Ночью солнечное излучение отсутствует. Соответственно солнечные коллекторы для отопления будут работать исключительно в светлое время суток. Хотя в пасмурную погоду гелиопанели продолжат работать, теплоотдача существенно уменьшится.

На теплоэффективность во многом влияет интенсивность ультрафиолетового излучения. В районах крайнего севера мощность и теплоотдача солнечного коллектора будет меньшей, чем в регионах с умеренным климатом.

Отопление на солнечных батареях используется исключительно как дополнительный источник тепла. Принцип работы коллектора основан на преобразовании ультрафиолетового излучения в тепловую энергию.

Получаемое тепло направляется в аккумулирующий бак, буферную емкость, установленную внутри здания. В воздушных системах жидкостный теплоноситель отсутствует. В помещение, при помощи вентиляторов нагнетаются разогретые воздушные массы.

Если учесть, что эффективность гелиоколлекторов зимой существенно снижается, автономное отопление дома требует правильных расчетов. Специалисты рекомендуют на этапе планирования установить в здание источник тепла на традиционных энергоносителях (газ, дрова, пеллеты, уголь, дизтопливо, электричество), способный удовлетворить потребность здания в обогреве и ГВС на 100%. Гелиосистема будет использовать солнечную энергию и частично компенсировать затраты с разной эффективностью, в зависимости от месяца года.

Чтобы определить стоит ли устанавливать альтернативное отопление частного дома, стоит обратить внимание на существующие преимущества и недостатки солнечных коллекторов. При составлении таблицы плюсов и минусов, нужно учитывать реальные отзывы о гелиосистемах оставленные пользователями:

• Недостатки — главным минусом остается высокая стоимость (стоит отметить, что с появлением коллекторов российского производства, солнечные системы отопления стали экономически доступнее). Существует еще несколько минусов:
  1. сезонность — солнечные коллекторы с вакуумными термотрубками эффективны до температуры окружающей среды –50°С. Вакуумный гелиоколлекторы продолжат работать до тех пор, пока антифриз в теплообменнике не замерзнет. Солнечные панельные коллекторы работают при температуре до –25°С.
  2. зависимость от электричества — всесезонные системы работают с принудительной циркуляцией теплоносителя. При отключении напряжения теплоноситель может закипеть.
  3. долгая окупаемость — в случае отопления, работа коллектора большую часть осуществляется при отрицательных температурах. Теплоэффективность гелиосистемы снижается. Время окупаемости увеличивается до 6-7 лет.

• Преимущества — рекордно низкие температуры в средних широтах редки. На весь отопительный сезон приходится не более недельного периода, когда коллекторы перестают работать. При правильном подборе оборудования и расчетах удастся подобрать готовое решение, способное по максимуму компенсировать потребности жилого здания в тепле. Для средних широт компенсация энергозатрат достигает 20-30%. Дополнительные плюсы:
  1. срок эксплуатации от 30 до 50 лет;
  2. присутствует антивандальная и противоградовая защита;
  3. гелиопанели выдерживают шквалы ветра.

Выше описаны общие преимущества и недостатки для любой системы отопления частного дома от солнечной энергии. У каждого типа гелиоколлекторов, воздушных и жидкостных, есть присущие им особенности, влияющие на окупаемость автономного обогрева.

Виды отопления от солнца

Принцип работы влияет на теплоэффективность, особенности эксплуатации и подключения. Гелиопанели отличаются внутренним устройством, обвязкой, функциональными возможностями.

Отопление на водяных коллекторах

В основе работы лежит принудительная циркуляция теплоносителя. Отопление частного дома солнечными панелями происходит в следующем порядке:

1. абсорбер аккумулирует тепло;
2. полученная тепловая энергия нагревает теплоноситель, циркулирующий в трубопроводе от гелиоколлектора до теплообменника бака накопителя;
3. змеевик внутри бойлера косвенного нагрева отдает тепло окружающей жидкости;
4. происходит теплообмен, вода для бытовых нужд и отопления нагревается, остывший теплоноситель возвращается обратно к абсорберу.

В описанной схеме через буферную емкость закольцовано отопление и ГВС, и солнечный водонагреватель. Гелиоколлектор не сможет работать без накопительного бака. Для автоматизации отопления используется блок управления, регулирующий скорость циркуляции теплоносителя в зависимости от интенсивности нагрева.

Обогрев осуществляется гелиосистемами двух типов. Каждая отличается особенностями эксплуатации и техническими характеристиками:

Использование солнечных трубчатых коллекторов в системах отопления — оптимальный всесезонный вариант в условиях холодного климата, подходят для водяного радиаторного отопления и систем теплых полов, удовлетворения потребностей в ГВС. Теплопотери снижены за счет того, что теплопередающие элементы находятся в вакуумных трубках.
Отопление дома солнечными вакуумными коллекторами зимой более эффективно, чем обогрев с использованием гелиопанелей. Внутри колбы коллектора, при условии отсутствия съема тепла, максимальная температура достигает 280-300°С, контролируемая модулем, предотвращающим закипание теплоносителя.

Отопление частного дома солнечными панелями — решение больше подходит для средних и южных широт. В этих регионах гелиопанели быстрее окупаются и отличаются большей теплоэффективностью. Принцип нагрева идентичен вакуумным коллекторам, только вместо колб в солнечных нагревателях для нагрева воды используется панель. Абсорбирующая поверхность прогревает соприкасающуюся с ней медную или алюминиевую пластину. Тепло передается циркулирующей жидкости. Интенсивность нагрева теплоносителя существенно ниже, чем у вакуумных гелиоколлекторов.
При помощи теплоаккумулятора, солнечные панели подключают к низкотемпературным системам отопления загородных домов (тёплым полам). Средняя температура нагрева 40-60°С. Для радиаторного обогрева «незакипающие» солнечные системы не подходят.

Неотъемлемая часть гелиоколлекторов панельного и трубчатого типа — бойлер косвенного нагрева. Внутри емкости расположено два змеевика. Основной теплообменник подключен к котлу. Второй змеевик накопительного бака теплоаккумулятора предназначен для системы солнечного отопления.

В БКН или теплоаккумуляторе используется принцип косвенного нагрева. Основной источник нагрева воды, находящейся в буферной емкости, это отопительный котел. Гелиоколлекторы дополняют определенный запас тепла. При достижении заданной температуры в баке подача теплоносителя на нагрев прекращается.

Обогрев воздушными гелиосистемами

Принцип работы отличается тем, что в качестве теплоносителя используется горячий воздух. Внутреннее устройство воздушного коллектора во многом напоминает гелиосистемы панельного типа. Исключение составляет то, что абсорбер не соединяется с контуром отопления. Фактически, это обычный воздухонагреватель или конвектор. Воздух в помещение направляется посредством вентиляторов и гофрированных каналов.

Отопление в частном доме от воздушных коллекторов отличается быстрой окупаемостью и высокой теплоэффективностью. Единственный минус в том, что от системы воздухогрейного типа нельзя обеспечить потребности ГВС. Хотя существует несколько технических решений этого вопроса, но все они с низким КПД.

Одна из современных разработок: дом с пассивным обогревом или «солнечная стена». Абсорбером в этом случае выступает наружная стена здания, защищенная от внешней среды стеклом. Стена в течение всего дня аккумулирует тепло и затем ночью отдает его в отапливаемые помещения. Смотрится такая гелиоустановка современно и отличается хорошей теплоотдачей.

Тепловое аккумулирование используется не только для обогрева, но и охлаждения помещений. В летнее время года за счет солнечных батарей вентиляторы работают в режиме кондиционирования.

Что эффективнее — воздушный коллектор или водяной

Все зависит от того, какие цели ставит перед собой владелец частного дома. Сравнение солнечных водонагревателей с воздухогрейными конвекторами покажет следующее:

Эффективность зимой — панельные и вакуумные гелиосистемы предназначены для нагрева воды ГВС и отопления. После наступления холодов теплоэффективность коллекторов падает.
Панельные системы прекращают аккумуляцию тепла при –25°С. Трубчатые , хотя и с минимальной эффективностью, продолжают работать до –50°С.

Воздушный коллектор в первую очередь предназначен для обогрева помещений. Зимой гелиосистема воздушного типа продолжает отапливать здание. Отсутствие жидкостного теплоносителя позволяет коллектору работать при любой температуре.

Стоимость — солнечные воздухогрейные гелиосистемы обходятся дешевле, установка не требует больших затрат и использования дополнительного дорогого оборудования. Трубчатые и панельные коллекторы стоят дорого. В обвязке используется накопительный бак, контроллер и другое дорогостоящее оборудование.

Эффективность солнечного воздушного отопления можно увидеть в том, что полная окупаемость наступает уже через 1-2 года эксплуатации. При этом коллекторы работают на отопление, кондиционирование и поддержание необходимого микроклимата в доме.

Как сделать солнечный обогрев в своем доме

Для начала следует учесть, что гелиосистема не устанавливается одна по себе. Для нормального обогрева здания потребуется ее одновременная работа с отопительным котлом.

Необходимо изначально установить основной источник тепла — котел, из расчёта 100% покрытия всех теплозатрат здания. Только после этого приступают к расчету коллекторов.

Расчет гелиосистемы

Теплоотдача у водогрейных вакуумных и панельных коллекторов, а также воздухонагревателей, использующих энергию солнца разная. Соответственно нет единой системы расчетов. Для удобства можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами.

Примеры самостоятельных расчетов:

• Воздушные гелиосистемы — дадут 1,5 кВт тепловой энергии на каждый 1 м² поверхности коллектора. Дом на 100 м² будет полноценно отапливаться при помощи 4 воздухонагревателей, общей площадью 8 м².
• Вакуумный трубчатый коллектор — 15 трубок дадут в общей сложности 4,8 кВт/час. Для комфортного проживания одного человека потребуется от 2-4 кВт/час тепла. Дальнейшие расчеты выполняются по количеству проживающих в одном доме.

Таблица выбора бойлера косвенного нагрева и площади солнечного коллектора:

Солнечный коллектор зимой

Как себя ведёт солнечный коллектор зимой, есть ли в нём смысл?

В одной из первых наших статей мы уже упоминали о работе гелиосистемы в зимнее время. Но то скорее был краткий обзор, а данная статья будет полностью посвящена специфике эксплуатации солнечных водонагревателей зимой.

Изначально коллекторы, поглощающие солнечную энергию, задумывались, как агрегаты для нагрева воды для бытовых целей, таких как: принятие душа, мытьё посуды или стирка. Позже, с развитием прогресса и усовершенствования технологий, их стали также применять для отопления, подогрева бассейна, а также дополнительного нагрева различных технологических жидкостей чаще всего в комбинированном режиме, как исключение — в моно режиме.

Почему крайне проблематично использовать солнечный коллектор для отопления зимой как единственный источник тепла? Никаких секретов в этом нет, вся «соль» состоит в том, что в отопительный сезон количество солнечных дней уменьшается в разы. К примеру, в ноябре 2017 года их число составило всего 8 дней. То есть всё остальное время было либо пасмурно, либо облачно, либо шёл дождь.

Возможно кто-то знает, а возможно нет, на Землю, а в частности на территорию Украины, в час поступает около 1200 кВт солнечной энергии на метр квадратный, но эта мощность постоянно изменяется в зависимости от наличия тумана, осадков, облачности. С наступлением осенне-зимнего периода, количество дней с осадками и повышенной облачностью увеличивается в 2 иногда 3 раза по сравнению с весенне-летним периодом. В связи с этим значительно сокращается объём поступающей солнечной энергии на поверхность земли. Соответственно, производительность или КПД таких устройств как  солнечные коллекторы, солнечные батареи или воздушные тепловые насосы значительно снижается. К примеру, чтобы нагреть 100 литров воды летом до 55 градусов нам потребуется всего один плоский коллектор качественного производства, зимой же (особенно в декабре и январе) для того, чтобы достичь таких же результатов, нам потребуется от 4 до 5 солнечных коллекторов. И всё это происходит по одной простой причине — количество солнечной радиации поступающей на поверхность нашей планеты в зимние месяцы уменьшается до 5 раз.

Может ли обеспечить солнечный коллектор отопление зимой?

В мире всё чаще встречаются подобные проекты, но это пока не тенденция, а скорее наглядные примеры того, как должно работать солнечное отопление. Во всемирной паутине есть такие решения, например «Haus der Zunkuft» — это жилой дом в местечке Brutten, Швейцария. Такие решения, как правило, подробно описаны либо же проиллюстрированы видео обзором. Речь идёт, в первую очередь, о хорошо утеплённых домах, в которых на этапе строительства в сам каркас дома были вмонтированы одна или несколько буферных ёмкостей большого объёма для аккумуляции тепла, и кровельная, а иногда и фасадная, части покрыты солнечными преобразователями тепловой или электрической энергии. В так называемое межсезонье, когда дом мы ещё не отапливаем, а количество солнечной энергии велико, начинается процесс накапливания тепла в буферных ёмкостях. Такой пример представлен в Германии возле городка Kappelrodeck: в самой конструкции дома вмонтирована аккумулирующая ёмкость на 48 тон воды, на крыше установлены 112 м квадратных плоских солнечных коллекторов, которые отвечают за автономное отопление и горячее водоснабжение в доме. Примерно в конце августа, солнечные коллекторы начинают греть тепловой аккумулятор до максимальной температуры, для того, чтобы накопить достаточное количества тепла, которое будет израсходовано в зимние малосолнечные дни. Что интересно, городок в котором реализован этот проект находиться примерно на той же широте, что и наш город Днепр, то есть в Украине можно также реализовывать подобные проекты.

Вывод напрашивается простой — солнечный тепловой коллектор ведёт себя зимой точно также как и летом, но так как солнца мало, он собирает гораздо меньше тепла.  А в случае с плоским коллектором, он ещё и часть тепла теряет со своей поверхности, так как попадающий солнечный свет нагревает его поверхность, а при морозах поверхность охлаждается.

виды, плюсы и минусы, подключение

В настоящее время все большей популярностью начинают пользоваться альтернативные источники энергии. Одними из наиболее простых считаются солнечные коллекторы.

В этой статье мы расскажем, что представляет собой солнечный коллектор для отопления дома, отметим его ключевые особенности и рассмотрим разновидности.

Принцип работы

Обычно гелиосистемы функционируют на обычной воде или антифризе. Если температура в нижней части ниже, чем в коллекторе, то включается обогрев. Вода циркулирует по системе посредством циркуляционного насоса.

Нагрев воды в накопителе осуществляется через теплообменник, коллекторы обычно нагреваются только до определенного температурного режима. При необходимости, направление воды в системе меняется благодаря смесителю.

В итоге, теплая и холодная вода время от времени сменяют друг друга. Из-за расширения теплой воды жидкость в системах с естественной циркуляцией заменяется.

В процессе нагрева теплая вода поднимается вверх, а холодная вытесняется в нагревательный бак. Важно, чтобы был обеспечен теплоизоляционный слой, толщиной 25-30 см.

Если не соблюсти это требование, систем будет функционировать нестабильно. Резервуар лучше использовать прямоугольной формы, это поспособствует равномерному распределению воды по всем имеющимся участкам.

Солнечный коллектор для отопления дома

Отопление зимой

По статистике на 1 тысячу россиян приходится около 0,2 м² используемых у нас солнечных коллекторов, в то время как в Германии этот показатель равен 140 м², а в Австрии — 450 м² на 1 тысячу жителей.

Некоторое отставание России в этом плане обусловлено сравнительно низкими доходами жителей, наличием собственных крупных газовых месторождений, что способствует доступности голубого топлива.

Немаловажную роль отыгрывает и то, что многие потенциальные пользователи с недоверием относятся к отоплению с помощью солнечных коллекторов, полагая, что установка подобного оборудования будет нецелесообразной.

В любом случае, каждый для себя решает сам, И для того, чтобы определиться в том, подходит ли такой источник обогрева для вас, необходимо узнать об устройстве и разновидностях солнечных коллекторов.

Что представляет собой солнечный коллектор и как осуществляется его подключение к отопительной системе

Очень часто владельцы отдают предпочтение солнечным коллекторам, выбирая их как вспомогательный источник обогрева. В качестве автономного отопления они также выступают, однако, здесь важно, чтобы теплоизоляция помещения была выполнена верно, согласно требованиям.

Естественная циркуляция воды посредством конвекционных потоков — это один из принципов, согласно которому может быть организована гелиосистема. Из-за пассивного движения воды такой вариант считается наименее эффективным в сравнении с другими. Бак обязательно соединен с коллектором, но располагается выше его.

Вспомогательные электрические циркуляционные насосы нашли свое применение в системах с принудительной циркуляцией. Здесь коллекторы становятся наиболее эффективными, т.к.вода используется более эффективно. Однако стоит сказать, что и в обслуживании такие агрегаты более требовательны, все зависит от электроэнергии, благодаря которой все функционирует.

В зависимости от типа циркуляции, используемой в системе, будет и зависеть то, каким образом осуществляется подключение к системе отопления. Наиболее доступным и нетрудоемким способом считается подсоединение к системе с естественной циркуляцией. Здесь ключевой принцип — нагрев воды в отопительной системе.

Выше уровня коллектора подсоединяется накопительный бак. Верхний вывод должен подсоединяться ко входу горячей воды в систему, а нижний — к обратке. Используя такой вариант подключения, нужно быть готовым к тому, что на входе в солнечный коллектор могут возникнуть воздушные пробки. Этим обусловлена более низкая стоимость таких систем, по сравнению с теми, где применяются насосы.

Применяя автоматику можно подсоединить солнечный коллектор к системе с принудительной циркуляцией, которая имеет свои характерные черты:

1. Контроллер управляет насосом исходя из показаний, появляющихся на специальных датчиках.
2. В момент, когда по датчикам температурный режим доходит до заданного значения, обогрев прекратится.
3. Бак-накопитель, обратка и выход коллектора — это участки, где обязательно монтируется данные датчики.
4. Совместно с такой системой лучше применять вспомогательные источники тепла. Например, можно установить твердотопливный и газовый котел.

На степень нагрева воды оказывает влияние то, в каком месте размещен коллектор по отношению к солнцу, а также уровень его наклона. Оптимально изначально устанавливать коллекторы таким образом, чтобы под прямыми лучами солнца они располагались как можно дольше на протяжении дня. Если вы не собираетесь подключать вспомогательные источники обогрева, то объем бака в зимний период следует выбирать около 40 м³.

Выполнить расчет солнечного коллектора для отопления достаточно трудно. Чтобы выявить сколько квадратных метров требуется нужно для конкретной коллекторной системы, важно учесть не только наклон крыши и сторону, также следует принимать во внимание на уровень солнечной радиации в конкретном регионе, объем накопителя.

Чтобы не допустить погрешностей, лучше расчет доверить специалистам.

Схема подключения вакуумного коллектора к системе отопления дома

Разновидности

Сегодня используются плоскопластинчатые и вакуумные типы гелиоустановок.

Плоскопластинчатые

Такие приборы отличаются простой конструкцией и дешевизной. Конструкция их следующая: пластина, которая улавливает солнечное излучение (абсорбера), прозрачное покрытие, теплоизоляция. На ту поверхность, которая находится на солнечной стороне, наносится черная краска или особое покрытие, например из оксида титана или черного никеля. Такой вид покрытия называется селективным.

Светопропускающее покрытие изготавливается из специального профильного поликарбонатного листа или закаленного стекла, которое практически полностью очищено от примесей из металла. Все зазоры и просветы между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что приводит к снижению теплопотерь вследствие конвекции.

В воздушных коллекторах воздух, выступающий в качестве теплоносителя, омывает непосредственно абсорбер — с одной или двух сторон. В приборах, которые работают на жидкостном теплоносителе (воде, масле, антифризе), к абсоберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

Если не отбирать накапливаемое плоскопластинчатым коллектором тепло, то он сможет осуществить нагрев воды до температуры 190-210°С.

Для того, чтобы эффективность таких установок была выше, используются покрытия из особых материалов, не излучающих тепло в виде инфракрасных волн.

Вакуумные

В качестве абсорбера в таком коллекторе отыгрывает поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она помещена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Получается, что каждая трубка с теплоносителем окружена вакуумом.

По цене вакуумные коллекторы дороже, но и эффективность их выше. Посредством такого устройства можно осуществить нагрев воды до 250-300°С.

Достоинства и недостатки

У солнечных коллекторов имеется ряд плюсов:

• высокая производительность, их КПД намного выше по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами;
• энергия, которую они усваивают — полностью бесплатна;
• функционируют они без вреда для окружающей среды.

Минусы:

• высокая стоимость;
• из-за переменчивости погоды, производительность солнечного коллектора не может похвастаться стабильностью.

Отзывы пользователей, установивших у себя в доме солнечные коллекторы, свидетельствуют о высокой эффективности таких приборов. Одни считают, что цена для них — завышена, другие же считают ее абсолютно оправданной. В среднем, стоимость такого оборудования окупается за 7-10 лет.

Работают ли солнечные водонагреватели зимой на Северо-Востоке?

Солнечные водонагреватели не производят столько горячей воды зимой. Системы, установленные на северо-востоке, будут иметь защиту от замерзания, и снег будет таять с вашего солнечного водонагревательного коллектора задолго до того, как он соскользнет с вашей крыши.

Один из наиболее распространенных (и важных) вопросов, которые задают о любой солнечной технологии на Северо-Востоке: насколько хорошо она будет работать в середине зимы, когда на улице ниже нуля и мало солнечного света?

Первое, что следует помнить, это то, что солнечные водонагреватели не предназначены для полной замены вашего водонагревателя.Обычный солнечный водонагреватель сможет нагреть 60-80% воды, которую вы используете в течение этого года. С апреля по сентябрь почти вся ваша горячая вода будет подогреваться солнечными батареями. Зимой процент горячей воды, нагретой солнцем, снижается до 10-20% — как и следовало ожидать при коротких днях и слабом солнце в декабре. Вот почему практически каждая солнечная система водоснабжения, установленная в США, будет подключена к резервному обычному водонагревателю, чтобы обеспечить удовлетворение ваших потребностей в горячей воде даже в январе.

Что касается риска замерзания, любая активная солнечная система нагрева воды (см. Здесь объяснение различных типов водонагревателей) должна быть спроектирована так, чтобы не замерзать зимой. В холодном климате есть несколько способов предотвратить замерзание: первый — это заставить солнечный водонагреватель циркулировать нетоксичную антифризную смесь через коллектор и нагревать воду в вашем баке косвенно (через теплообменник), а не циркулирующую воду. что может привести к замерзанию и повреждению коллектора.Другой — использовать так называемую систему обратного слива, в которой циркулирует вода или смесь антифриза, с использованием датчика температуры в сочетании с насосом для слива жидкости из системы, когда она слишком холодная или когда солнце перестает нагреваться. вода. Любая солнечная система водонагревателя, установленная авторитетным установщиком в Новой Англии, будет защищена от замерзания.

Несмотря на долгие зимы, Массачусетс фактически входит в число лучших штатов США по количеству солнечных водонагревателей — уступая только обычным, солнечным подозреваемым (Калифорния, Гавайи, Флорида и Аризона).

Как работает солнечный водонагреватель зимой

Солнечный водонагреватель работает зимой. Многие люди обеспокоены этой проблемой, а также тем, можно ли использовать солнечные водонагреватели в ночное время и в сезон дождей. На самом деле это частая проблема достоинств и недостатков водонагревателей. В этой статье будет подробно описан принцип работы солнечной системы водонагревателя, диапазон температур и другие подробные инструкции.

солнечный водонагреватель зимой

Даже если температура наружного воздуха зимой низкая, влияет ли это на солнечный водонагреватель?

При хорошей теплоизоляции солнечный свет сможет достаточно хорошо нагреть воду в солнечном водонагревателе зимой.Резервуар для горячей воды создается за счет солнечной энергии, которая может проходить через стекло и нагревать помещения, даже если наружная температура значительно ниже точки замерзания — хорошая изоляция может обеспечить очень небольшие потери тепла.

Однако рассеянный солнечный свет, который иногда бывает в пасмурные дни, снижает теплопроизводительность большинства солнечных водонагревателей. Не существует специальной технологии, позволяющей, так сказать, «высасывать» больше тепла от солнечных лучей зимой.

Однако я подозреваю, что можно увеличить количество света, попадающего в нужную область, с помощью зеркал, особенно вогнутых, чтобы можно было лучше использовать меньшее количество часов прямого солнечного света, доступного зимой.

Это все еще сводится к качеству изоляции и тому, сколько тепла можно сохранить в системе, не теряя его в окружающей среде, на всем пути от зоны обогрева до зоны утилизации.

Идеальный солнечный водонагреватель зимой

Работают ли солнечные водонагреватели зимой

Солнечные водонагреватели не производят столько горячей воды зимой. Работают ли солнечные водонагреватели зимой Установленные системы будут иметь защиту от замерзания и снега растает с вашего солнечного водонагревательного коллектора задолго до того, как он соскользнет с вашей крыши.

Солнечный водонагреватель зимой, солнечная система нагрева воды может быть эффективной благодаря эффективной изоляции. Когда зимой холодно, в солнечных водонагревателях используется технология радиаторной жидкости.

В этой системе жидкий катализатор или радиаторная жидкость нагревается солнечной энергией и перекачивается в резервуар теплообмена.

Теплообменный бак обменивается теплом жидкости с водой и нагревает воду в накопительном баке. Перед началом зимы необходимо проверить жидкость в радиаторе, чтобы обеспечить надлежащий нагрев воды.

Зимний солнечный водонагреватель рекомендуется

Плоский солнечный водонагреватель Раздельная солнечная система нагрева воды

Электрический накопительный водонагреватель Тепловой коллектор Солнечный водонагреватель

Воздушный водонагреватель

Солнечный водонагреватель зимой

Каждое звено может зимой стать узким местом солнечного водонагревателя. Вакуумные лампы, производимые некоторыми небольшими производителями, имеют низкое качество и небольшие технические характеристики, что приводит к низкой тепловой эффективности системы производства горячей воды.

Плохая антифризная способность всей машины, например, плохой изоляционный эффект резервуара для воды, горячая вода не может сохранять тепло, трубопровод заморожен, циркуляция горячей воды не плавная, или частичная установка солнечного водонагревателя не стандартный.

Зимнее решение для солнечного водонагревателя

При хорошей теплоизоляции солнечный свет сможет достаточно хорошо нагреть воду зимой, когда солнечный водонагреватель. Нагревание вызывается солнечной энергией, которая может проходить через стекло и нагревать помещения, даже если наружная температура значительно ниже точки замерзания — хорошая изоляция может обеспечить очень небольшие потери тепла.

Насколько хорошо он будет работать в середине зимы, когда на улице ниже нуля и мало солнечного света?

Первое, что нужно помнить, это то, что солнечные водонагреватели не предназначены для полной замены вашего водонагревателя. Обычный солнечный водонагреватель сможет нагреть 60-80% воды, которую вы используете в течение этого года.

С апреля по сентябрь почти вся ваша горячая вода будет нагреваться за счет солнечной энергии. Зимой процент горячей воды, нагретой солнцем, снижается до 10-20% — как и следовало ожидать при коротких днях и слабом солнце в декабре.Вот почему практически каждая солнечная система водоснабжения, установленная в США, будет подключена к резервному обычному водонагревателю, чтобы обеспечить удовлетворение ваших потребностей в горячей воде даже в январе.

Солнечная теплопередача

Два способа сбора солнечные водонагреватели

вакуумные трубчатые коллекторы являются наиболее эффективными из имеющихся коллекторов. Каждая откачиваемая трубка в принципе похожа на термос. Стеклянная или металлическая трубка, содержащая воду или теплоноситель, окружена стеклянной трубкой большего размера.

Пространство между ними представляет собой вакуум, поэтому жидкость теряет очень мало тепла.
Эти коллекторы могут работать даже в пасмурную погоду и при температурах до -40 ° F. Отдельные трубки заменяются по мере необходимости. Вакуумные трубчатые коллекторы могут стоить в два раза дороже за квадратный фут, чем плоские пластинчатые коллекторы.

вакуумные трубчатые коллекторы

Плоские коллекторы обычно состоят из медных трубок, установленных на плоских пластинах поглотителя. Наиболее распространенная конфигурация представляет собой серию параллельных трубок, соединенных на каждом конце двумя трубами, входным и выходным коллекторами.Узел плоской пластины находится в изолированной коробке и покрыт закаленным стеклом.
Плоские коллекторы обычно рассчитаны на 40 галлонов воды. Два коллектора обеспечивают примерно половину горячей воды, необходимой для обслуживания семьи из четырех человек.

Плоские коллекторы вакуумные трубчатые коллекторы

Установка электрического нагревателя отлично решает метод низкой температуры воды зимой.

Солнечный водонагреватель, дополнительный электрический обогреватель

Водонагреватель, дополнительный электрический обогреватель, принцип работы

:

Это нагревание и ненагревание термостата посредством включения и выключения.Общее понятие утеплителя — кратковременный обогрев. При нагреве все равно используется номинальная мощность водонагревателя.

После подключения контура, если температура воды ниже 50 ° C, автоматически включается регулятор температуры, водонагреватель сначала нагревается, а температура воды достигает заданной температуры водонагревателя (75 ° C до 85 ° C), термостат отключается, и водонагреватель перестает нагреваться.

Энергия солнца, свет солнца, состоит из тепла и солнечного света.Оба могут быть собраны, преобразованы и использованы дома для добавления горячей воды. Термосифонный солнечный водонагреватель состоит из бака (аккумулятора) и солнечного коллектора, подключенного к баку.

Вот несколько способов улучшить температуру воды в солнечных водонагревателях зимой:

1. Добавление дополнительного электрического обогрева
2. Добавление устройства сохранения тепла к трубе подачи воды
3. Выберите разумный угол при установке водонагревателя
4. Установка отражающего светового устройства в нижней части вакуумной трубки

Вот видео на YouTube о руководстве по зимнему водонагревателю

Дождливый сезон и вечернее решение для горячей воды с помощью солнечной энергии

Если у вас закончилась солнечная энергия нагретая вода или вода недостаточно горячая, ваш резервуар для хранения солнечной энергии имеет один электрический элемент быстрого восстановления, расположенный в верхней части резервуара.Если в пасмурную погоду или идет дождь, и у вас закончилась горячая вода, этот элемент нагреет верхние 20 галлонов воды до желаемой температуры.

В пасмурный день, когда вода, нагретая солнечными батареями, недостаточно горячая, возможно, до ста градусов, верхний элемент работает как гибридный нагреватель и нагревает верхние двадцать галлонов до желаемой температуры.

Итак, когда у вас заканчивается горячая вода, срабатывает резервный электрический нагревательный элемент. Он нагревает только верхние двадцать галлонов, а не весь резервуар.Когда возвращается солнце, коллектор нагревает холодную воду.

Работают ли солнечные водонагреватели ночью?

Солнечный резервуар для горячей воды Иногда системы идут с резервным блоком ， Солнечный водонагреватель иногда сочетается с резервным газовым или электрическим резервуаром для горячей воды, подогрев воды в дни, когда дневного света недостаточно (или нет) .
Увеличивает нагрев воды на случай, если она недостаточно горячая. Так что, если вода недостаточно горячая после того, как вы хотите ее в темноте, вам поможет резервный блок.Вы будете постоянно находиться в затруднительном положении, независимо от того, каково это на улице.

Каков принцип работы солнечного водонагревателя?

Энергия, излучаемая солнцем, солнечные лучи образуются из тепла и дневного света. каждый из них часто улавливается, реконструируется и используется в вашем доме для нагрева воды.

Термосифонный резервуар для хранения солнечной энергии состоит из резервуара (аккумулятора) и отражателя, который соединен с резервуаром.

Передача между резервуаром и коллектором осуществляется под действием силы тяжести (плотность горячей воды ниже плотности холодной воды).вместо насоса, в качестве энергии движения используется перепад давления между горячим и холодным. часто это «принцип термосифона». Для работы коллектор (теплогенератор) следует разместить под баком.

Теплоноситель нагревается внутри отражателя. свежая жидкость в нижнем коллекторе легче, чем холодная жидкость в резервуаре выше коллектора. Как только более легкая горячая жидкость поднимается, начинается гравитационная циркуляция.

Похожие Запросы: Плоский солнечный водонагреватель | Водонагреватель накопительный электрический | Водонагреватель с источником воздуха

Хотите узнать больше? (Солнечный водонагреватель)

Электронная почта: [адрес электронной почты защищен]

WhatsApp ： +86 157 2077 3477

Skype ： +86 157 2077 3477

Работает ли солнечная тепловая энергия зимой ?

Да, зимой работает солнечная тепловая система.Однако это будет намного менее эффективно, чем летом. По этой причине вам, вероятно, придется больше полагаться на свой бойлер, погружной нагреватель или другую резервную систему водяного отопления, поскольку солнечная тепловая установка не будет обеспечивать такое же соотношение горячей воды в вашем доме.

Почему солнечная энергия зимой менее эффективна?

Солнечные тепловые системы используют энергию солнца для нагрева воды в вашем доме. В зимние месяцы меньше солнечного света, чтобы использовать солнечную энергию, особенно в местах, где дни короче или небо очень пасмурно.

Сильный снегопад также может привести к снижению производительности. Плоские коллекторы обычно лучше справляются с заснеженными условиями, поскольку свет, который может проходить сквозь снег, нагревает пластину поглотителя, что приводит к более быстрому соскальзыванию снега. К сожалению, это не относится к вакуумным трубчатым коллекторам, поскольку они имеют форму вакуумной изоляции, предназначенную для уменьшения потерь тепла, поэтому они не будут выделять тепло для растапливания снега таким же образом.

Узнайте больше о солнечном тепловом или солнечном нагреве воды.

---

---

Могут ли солнечные тепловые панели замерзнуть?

Солнечная тепловая система не должна замерзать зимой. Это связано с тем, что системы с непрямым или замкнутым контуром (которые являются наиболее распространенным выбором в Великобритании) работают путем перекачивания раствора, содержащего антифриз, через коллектор. Затем этот раствор проходит через змеевик в вашем водонагревателе для нагрева воды для использования в вашем доме, поэтому на самом деле холодная вода не течет через сами коллекторы и рискует замерзнуть.

Как работают солнечные водонагреватели в сезон дождей?

Ваша солнечная система отопления будет на 100% водонепроницаемой, что означает, что она будет отлично работать даже в самую влажную погоду. Для того, чтобы солнечный водонагреватель работал и обеспечивал вас бесперебойной водой при приличной температуре, которую вы можете использовать, вам нужны две вещи — постоянная подача воды и немного солнца. Вы будете удивлены, как мало солнца нужно, чтобы вода нагрелась — современные системы чрезвычайно эффективны.

Стоит ли по-прежнему устанавливать солнечные батареи в Великобритании?

Да. Хотя тепло, производимое вашей солнечной тепловой системой, уменьшается в зимние месяцы, в течение года это может значительно снизить ваши счета за отопление. По данным TheGreenAge, солнечная тепловая система Viesmann может обеспечивать 60% вашей горячей воды в среднем в течение года, при этом она производит около 90% в разгар лета и 25% зимой. Это может быть огромной экономией и является отличной возобновляемой альтернативой нагреванию всей воды с помощью газа или электричества.

---

---

Солнечные коллекторы своими руками

Разве вы не хотели бы отапливать дом с помощью бесплатной энергии солнца? Существуют простые, недорогие, самостоятельные солнечные проекты, которые могут снизить ваши счета за отопление.

Солнечная энергия может улавливаться самодельными солнечными коллекторами горячего воздуха и термосифонными панелями для обеспечения бесплатного тепла. Установки направляют нагретый солнцем воздух через окно или проем в стене в соседнюю комнату.

Если вы серьезно относитесь к сокращению счетов за отопление дома этой зимой, вам поможет один из этих недорогих самостоятельных проектов:

Захват солнечного тепла
Постройте этот простой солнечный обогреватель, который висит за окном и посылает в комнату бесплатное солнечное тепло.

План здания для захвата солнечного тепла
Из этого подробного крупномасштабного плана можно построить теплоотвод.

План строительства солнечного коллектора горячего воздуха
Этот коллектор горячего воздуха навесного типа поможет отапливать ваш дом зимой и предоставит место для хранения летом.

Солнечный коллектор горячей линии
Он похож на обычный плоский солнечный коллектор, но уникальность этой панели заключается в том, что она содержит специально изогнутый отражатель, который концентрирует падающий солнечный свет на клиновидной абсорбционной трубке.

Панели солнечного обогрева штормового окна
В этой статье подробно рассказывается, как использовать переработанные штормовые окна для создания солнечного коллектора горячего воздуха, который доставляет тепло в дом через вентиляционное отверстие, установленное в южной стене или окне.

Солнечная панель горячего воздуха
Постройте эту настенную воздушную панель с термосифонированием (TAP), чтобы обогревать комнату в вашем доме силой солнца.

Ультра-простой солнечный настенный обогреватель горячего воздуха
Это устройство сделано путем покрытия каркаса 9 на 14 футов из досок 1 на 6 дюймов прозрачным пластиком, установки панели на южной стене и установки верхних и нижних вентиляционных отверстий в доме.

Солнечный нагреватель горячего воздуха для банок из вторичного сырья
Алюминиевые банки, разрезанные пополам, используются для изготовления абсорбирующей пластины для этого солнечного коллектора горячего воздуха с двойным остеклением. Температура в коллекторе достигает более 200 градусов, а первоначальный блок снизил расходы на отопление церкви в Новой Англии более чем на 60 процентов.

Супер легкий, супер недорогой гофрированный коллектор горячего воздуха на солнечных батареях
Вы можете построить этот настенный коллектор горячего воздуха размером 8 на 12 футов из гофрированного стекловолокна, чтобы обогревать ваш дом.

Автоматический контроль коллектора
Гофрированный коллектор для горячих волос (вверху) будет более эффективным с этим автоматическим термостатом.

Недорогой солнечный коллектор горячего воздуха
Вы можете обогреть здание размером 30 на 40 футов с помощью этого настенного солнечного коллектора.

---

Первоначально опубликовано: февраль / март 2006 г.

Защита от перегрева для солнечных коллекторов | | Теплый пол своими руками

В долгие жаркие летние дни солнечная система водяного отопления вырабатывает огромное количество тепла.В то же время спрос на горячую воду часто находится на самом низком уровне. Комбинация этих двух факторов представляет собой состояние, обычно называемое «стагнацией».

Обычно застой происходит, когда солнечный накопительный бак нагревается до максимальной температуры в начале дня; движение через солнечный коллектор прекращается, и жидкость в системе остается под солнцем, становясь все горячее и горячее. Результатом являются условия высокого давления и высокой температуры, которые могут со временем повредить систему, подвергая ее экстремальному расширению и сжатию.Кроме того, когда антифриз перегревается каждый день в течение нескольких недель, он имеет тенденцию разрушаться и становиться кислым, тем самым превращаясь в коррозионное вещество, которое циркулирует по вашей системе, медленно повреждая его компоненты.

Чтобы предотвратить это, требуется какой-либо метод защиты от перегрева в тех случаях, когда мощности горячей воды просто больше, чем вам нужно. Решения охватывают весь спектр от простых и дешевых, но (возможно) громоздких до полностью автоматизированных, но немного дорогих.

В основной, но (возможно) неуклюжей категории мы предлагаем:

Закройте панели

В зависимости от того, насколько доступны ваши плоские панели, вы можете покрыть все или некоторые из ваших панелей предварительно нарезанными листами фанеры. Очевидно, это проще всего сделать с помощью наземного монтажа или установки на плоской крыше. Фанеру необходимо не только обрезать, чтобы она точно соответствовала панели, но и как-то прикрепить к ней, чтобы ветер не унес ее или не повредил панель.

Другой вариант (особенно в случае солнечных коллекторов с вакуумной трубкой ) мог бы заключаться в изготовлении индивидуального затененного экрана (или брезента), который плотно прилегал бы к плоским пластинчатым панелям или массиву трубок.

Этот подход может быть далеко не неудобным, если «брезент» не из тех синих или коричневых полиэтиленовых брезентов, которые вы можете найти в хозяйственном магазине. С полиэтиленовым брезентом вы ограничены связкой эластичных шнуров, продетых через тонкие втулки, чтобы плотно прижать брезент, а также есть вероятность повреждения во время сильного ветра.Это может быть хорошо для временного покрытия, но спорно для долгосрочного использования.

Более элегантная, изготовленная на заказ штора ниже стоит ок. 40 долларов США за комплект из 16 трубок, включая твердые, как показано на следующих фотографиях.

Вакуумные шейдеры массива трубок

Полностью затемненная солнечная тепловая система отопления. Эти экраны блокируют 90% солнечных лучей.

В некоторых регионах с более низкими широтами, например, примерно ниже Северной Каролины, и особенно в юго-западных штатах, таких как Аризона, Нью-Мексико, Колорадо и т. Д., солнечные ресурсы отличные. Хорошо утепленный дом вполне можно отапливать с помощью солнечной системы отопления подходящего размера.

Этот массив из 64 трубок, например, нагревает излучающую плиту площадью 2500 кв. Футов даже во время зимы в высокогорной пустыне в Аризоне, когда температура часто бывает подростковой и однозначной. Ночи холодные, но солнце светит практически каждый день в безоблачном западном небе.

Но с апреля по ноябрь та же самая солнечная батарея может генерировать больше горячей воды, чем могло бы использовать обычное домашнее хозяйство.Даже у тепловыделяющего блока (см. Ниже) могут возникнуть проблемы с вытеснением избыточной тепловой энергии.

Частично затемненный набор вакуумных трубок

За счет того, что некоторые из откачиваемых трубок остаются открытыми, массив обеспечивает горячее водоснабжение в период отсутствия отопления помещений.

Шторка убранная

Аккуратно свернутый убранный плафон.

Рым-болты и шплинты крепят нижний стержень шторы (общий электрический канал) к монтажному узлу массива.И хотя на фотографии это нелегко увидеть, резиновую втулку надевают поверх кабелепровода в том месте, где он проходит через рым-болт. Это предотвращает удары кабелепровода о рым-болт и создание шума в периоды сильного ветра.

Конечно, и метод фанерных панелей, и неуклюжий метод «синего брезента» предполагают, что после того, как вы накроете определенное количество панелей, вам не придется открывать их в течение нескольких месяцев. В основном потому, что с обоими этими подходами так сложно справляться.

Но в реальном мире периоды солнечных дней сменяются периодами облачных дней, за которыми следует больше солнца, затем облака, затем солнце. Вы можете увидеть, как вы можете оказаться на кровельном покрытии и открытии панелей намного больше, чем вам хотелось бы. Или, что еще хуже, если бы вы не забыли открывать панели, стоя под очень теплым душем.

Настраиваемая шторка позволяет легко закрывать и открывать крышку, если в этом возникнет необходимость.

Список запчастей в сборе для шторки

Из следующего можно сделать (1) экран для (1) набора из 16 вакуумных трубок Siedo:

(2) L-образные кронштейны 4 ″ x 4 ″ с одним отверстием 5/16 ″, просверленным на одном конце (они прикрепляются к верхней части вертикальной распорки, где стойка прикрепляется к заголовку),
(1) Шторка 72 ″ x 90 ″, плюс 2 ″ длиной для 2 ″ загнутого рукава (для стержня EMT / кабелепровода) Примечание: Попробуйте непревзойденные продажи.com по хорошей цене на теневом экране. Если у вас есть швейная машина, которая способна прошивать двухслойную сетку, вы можете изготовить свои собственные сетки. Тем не менее, вам может понадобиться или вы предпочтете воспользоваться услугами местного магазина седел, обивки или магазина навесов.
(2) 1/2 ″ x 76 ″ стержня EMT / кабелепровода (наружный диаметр 11/16 ″)
(2) болта с проушиной 3/8 ″ x 6 ″
(4) 3 / 8 ″ гаек
(2) стопорные шайбы 3/8 ″
(2) шпильки сцепного устройства
(2) резиновый шланг 5/8 ″ x 2 ″ (сделайте надрез в рукаве и поместите его на концы EMT, чтобы он не дребезжал внутри рым-болтов).

Теперь в категории полностью автоматизированных у нас есть следующие варианты:

Установка системы обратного слива

Солнечная система с обратным сливом — это объем воды в замкнутом контуре без давления, который, как следует из названия, сливается обратно с панелей в накопительный бак в конце каждого цикла нагрева.

Преимущество системы обратного слива — встроенная защита от замерзания и перегрева. Поскольку вода поступает в панели только после того, как они нагреются, а затем стекает обратно, когда панели остывают, замерзание невозможно.Летом, когда резервуар для хранения солнечной энергии полностью нагревается, вода не будет подаваться на панели для «застаивания», поэтому перегрев не может причинить вреда.

Однако у этого типа системы есть некоторые недостатки. Одним из них является потребность в высоконапорном насосе (а также более высоких начальных затратах и ​​более высоких ежедневных эксплуатационных расходах, связанных с этим), потому что, в отличие от системы с замкнутым контуром под давлением, насос должен быть достаточно мощным, чтобы выталкивать воду из солнечного резервуара для хранения воды. гравитация, вплоть до панелей.Насосу такого размера во время работы требуется 245 Вт. Для сравнения: стандартный солнечный циркуляционный насос в системе с замкнутым контуром под давлением потребляет всего 45 Вт.

Кроме того, солнечный коллектор должен быть установлен под небольшим углом . Минимальный уклон в ”на фут должен быть выполнен в опорной конструкции, чтобы гарантировать, что вся жидкость из коллектора стекает обратно в резервуар для хранения. Если ваша солнечная батарея хорошо видна снизу, это может придать вашей системе вид «не на уровне», потому что, попросту говоря, панели находятся на не на уровне.Кроме того, если вы устанавливаете панели для наземного монтажа, дренажная система может не иметь достаточного падения, если только ваш накопительный резервуар не находится значительно ниже уровня земли.

Еще одно ограничение, о котором стоит упомянуть в отношении метода обратного стока, связано с его полезностью в периоды предельного увеличения солнечной энергии.

При стандартной солнечной установке без дренажа холодная подпиточная вода для домашнего горячего водоснабжения подается непосредственно в резервуар для хранения солнечной энергии. Это связано с тем, что резервуар для хранения солнечной энергии и основной резервуар водонагревателя являются частью одной системы горячего водоснабжения под давлением.«Горячий выход» из солнечного накопительного бака идет на «холодный вход» основного водонагревателя (помните, что основной водонагреватель действует как резервная система в периоды небольшого или нулевого солнечного излучения). Этот водопровод между солнечным накопителем и основным водонагревателем гарантирует, что даже в предельные солнечные дни теплая вода или, по крайней мере, вода комнатной температуры поступает из солнечного бака в основной водонагреватель … вместо, скажем, 45 градусов вода прямо из колодца. Таким образом, будет использовано любого тепла, доступного от вашей солнечной батареи.

При использовании системы обратного слива тепло от солнечного резервуара без давления должно передаваться через внешний теплообменник в основной резервуар под давлением только тогда, когда в солнечном резервуаре имеется достаточно тепла, чтобы сделать передачу целесообразной.

Другими словами, только когда вода в солнечном резервуаре на горячее , тепло будет передаваться через воду в основном водонагревателе (т. Е. Резервном нагревателе). В результате будут времена (особенно в пасмурную зиму), когда солнечный резервуар будет заполнен потенциально полезной, но только полутёплой водой.

В этом случае, если предположить, что резервуар хорошо изолирован и может удерживать тепло в течение ночи, потребуется еще один солнечный день, чтобы еще больше повысить температуру воды и вызвать теплопередачу. На практике это означает, что некоторые дни пройдут без какого-либо вклада солнечной энергии, поскольку коллекторы изо всех сил пытаются довести резервуар до полезной температуры.

Конечно, есть способ решить эту проблему, но это дорого.

Дорогой солнечный накопительный бак с одним или несколькими внутренними теплообменниками можно использовать вместо гораздо менее дорогостоящего простого накопительного бака с внешним теплообменником.

При таком подходе холодная вода, пополняющая основной водонагреватель (т. Е. Когда горячая вода поступает в дом, ее заменяет свежая холодная вода), проходит через внутренний (SS или медный) теплообменник и нагревается полностью или частично перед тем, как уйти. солнечный бак и входит в основной водонагреватель. В результате любое тепло , имеющееся в резервуаре для хранения солнечной энергии, передается поступающей холодной воде вместо того, чтобы оставаться в резервуаре, ожидая достаточного количества солнечного света, чтобы вызвать передачу в основной водонагреватель.Благодаря этому тепло, получаемое в тусклые солнечные дни, просто бездействует в резервуаре и со временем бесполезно излучается в окружающий воздух (потеря режима ожидания).

Схема дренажной солнечной системы

Установите теплоотвод

Комплект теплового отвода — это полностью автоматический метод отвода избыточного тепла от коллектора в… куда угодно.

Тепловой отвал компании Radiant

Строго говоря, Heat Dump Package разработан для защиты системы от перегрева, но дополнительное тепло также можно использовать для обогрева бассейна, гидромассажной ванны или изолированной подземной термальной массы для хранения тепла для последующего использования. .

Но обычно избыточное тепло просто отводится в атмосферу через 60-футовый змеевик из мягкой меди толщиной ¾ дюйма. Мы используем змеевик из меди в качестве «теплообменника» по нескольким причинам:

1. Медь очень хорошо проводит тепло.
2. 60 футов трубы — это довольно большая площадь поверхности, излучающая достаточное количество БТЕ.
3. Змеевик стоит намного дешевле, чем «настоящий» пластинчатый теплообменник из нержавеющей стали.
4. В отличие от стандартного теплообменника, для питания теплового отвала требуется только один насос.Обычно один насос забирает тепло в теплообменник, второй — куда-то его отправляет.
5. Змеевик устойчив к атмосферным воздействиям и может быть размещен где угодно… в воздухе, под землей или под водой.

Сам пакет представляет собой тип конфигурации водопровода, называемый вторичным контуром . Он подключается к контуру первичного коллектора в соответствии с очень конкретными техническими рекомендациями. В результате вторичный контур (т.е. тепловой сброс) не вызывает проблем с падением давления в главном коллекторном контуре.

Пакет продается в собранном виде (см. Фото выше), поэтому установщик просто припаяет несколько соединений, включит реле и подключит датчик к резервуару для хранения, чтобы завершить установку.

Установленный на место отвод тепла защищает солнечную батарею, автоматически активируясь, когда накопитель солнечной энергии достигает установленной предельной температуры. В периоды избыточного производства тепла небольшой циркуляционный насос в пакете сброса тепла будет оставаться включенным до тех пор, пока температура в солнечном накопителе не упадет на по крайней мере на один градус (на сколько градусов клиент может точно решить) ниже температуры уставка верхнего предела.Затем, когда резервуар для хранения солнечной энергии будет готов принять больше тепла, сброс тепла отключается, и солнечные панели возвращаются к задаче нагрева резервуара для хранения до заданного верхнего предела.

Схема теплового отвода

Как работает отвод тепла

Важно помнить, что Heat Dump Package работает в соединении с главным солнечным контуром. Другими словами, отвод тепла не работает независимо и активируется ПОСЛЕ того, как резервуар для хранения солнечной энергии достигает предельной температуры.Он активирует , в то время как солнечный бак нагревается. Солнечный контур и контур теплового сброса работают вместе, но только когда достигается температура активации теплового сброса (часто около 160 градусов). В этот момент циркулятор теплового сброса отводит тепло к змеевику «теплообменника» из мягкой меди, и гораздо более холодная жидкость возвращается в главный коллекторный контур.

Это замедляет повышение температуры в солнечном накопителе.

Итак, при какой температуре должен активироваться отвал тепла?

Ответ зависит от вашего местоположения.Если у вас отличная солнечная экспозиция и вы ожидаете долгие часы безоблачной погоды (юго-западная пустыня), установка 140 градусов может иметь смысл. Помните, что отвод тепла по-прежнему позволяет некоторому количеству тепла достигать солнечного теплообменника. Если потребление горячей воды низкое, а солнечная энергия высока, и у вас небольшой накопительный бак, 140 градусов могут быть хорошим моментом для начала сброса избыточного тепла.

С другой стороны, непостоянное солнце, плохая экспозиция и т. Д. Могут потребовать подхода «загорать, пока можно». Не начинайте сбрасывать тепло, пока не получите все необходимое.Может быть, уставка 160 или даже 180 градусов имеет смысл.

Лучше всего поэкспериментировать с вашими конкретными параметрами и использовать заданное значение, которое вам подходит. Пока выбранная вами температура обеспечивает вас большим количеством горячей воды, не позволяет вашему солнечному накопителю перегреваться, или отключать главный насос системы (застой), или, что еще хуже, запускать клапан сброса давления, это подходит вам .

Урок 3: Солнечные водонагревательные системы; Размещение и калибровка

Введение

Видимый свет ( инсоляция ) — основной источник энергии, собираемый системами, которые обеспечивают тепло помещений, тепло воды и электричество для домов.Из-за наклона оси Земли количество солнечной инсоляции, падающей на любую точку на поверхности Земли, меняется в течение года. Ежедневно и сезонно количество световой энергии, падающей на поверхность, изменяется от восхода до захода солнца. Атмосферные условия и высота над уровнем моря также являются факторами, влияющими на количество света, достигающего поверхности Земли.

Для участков выше и ниже экватора сезонные колебания обычно отмечаются весенним и осенним равноденствиями, а также летним и зимним солнцестоянием.Равноденствия определяются как время года, когда солнце пересекает экватор (март и 21/22 сентября). В это время наблюдается равное количество часов светового дня и ночи. Летнее и зимнее солнцестояние определяются как время, когда солнце достигает своей самой высокой / самой низкой широты. В северных широтах летнее солнцестояние приходится на 21/22 июня, а зимнее солнцестояние — 21/22 декабря. Летнее солнцестояние — это дата, когда количество световых часов самое длинное, а зимнее солнцестояние — самое короткое количество световых часов.В южном полушарии солнцестояние как раз наоборот.

Перед установкой солнечной водонагревательной системы вы должны сначала рассмотреть солнечный ресурс участка, так как эффективность и конструкция солнечной водонагревательной системы зависят от того, сколько солнечной энергии достигает строительной площадки. Вам также необходимо правильно подобрать размер системы, чтобы обеспечить потребности дома в горячей воде. В этом уроке вы узнаете, как разместить и определить размер солнечной водонагревательной системы.

Энергетические расчеты и единицы

Мы должны уметь измерять и сравнивать энергию и другие величины, чтобы иметь возможность оценить размер солнечных водонагревательных и солнечных электрических систем.Следовательно, нам необходимо понять, какие энергетические расчеты и единицы измерения энергии мы используем для этих оценок.

Таблица преобразования

Определения:

Тепло:
Британская тепловая единица (БТЕ): количество энергии для подъема 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта

Therm: 100 000 британских тепловых единиц

DekaTherm (DKT) : 1 000 000 британских тепловых единиц
Природный газ содержит около 1 датской тонны энергии на 1000 кубических футов газа.

Электроэнергия и энергия
1 Вт = 1 В * 1 А в чисто резистивных цепях

1000 Вт = 1 киловатт (кВт) (это мощность)

1 кВт * 1 час = 1 киловатт-час (это энергия)

В начало

Размещение солнечной водонагревательной системы

Географическая ориентация и наклон коллектора могут влиять на количество солнечного излучения, которое получает система.

Солнечные водонагревательные системы используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Несмотря на более холодный северный климат, Пенсильвания по-прежнему предлагает адекватные солнечные ресурсы. Как правило, если место установки не затемнено с 9 до 15 часов. и выходит на юг, это хороший кандидат на установку солнечной водонагревательной системы.

PVWatts (www.pvwatts.org) — полезный онлайн-калькулятор, который помогает понять солнечный ресурс в данном месте. В таблице ниже показаны средние летние, зимние и годовые значения солнечной радиации для Уилкс-Барре, штат Пенсильвания.PVWatts может помочь вам определить солнечный ресурс, доступный на вашем конкретном участке, а также помочь вам оценить размер солнечной системы, необходимой для обеспечения необходимой солнечной энергии для солнечных водонагревательных или солнечных электрических систем. ( Совет: чтобы преобразовать киловатт-часы в британские тепловые единицы, умножьте на 3413. Чтобы преобразовать квадратные метры в квадратные футы, умножьте на 10,76 ).

Среднесуточная солнечная радиация за январь и июль и ежегодно для различных углов наклона и азимута в Уилкс-Барре, штат Пенсильвания (кВтч / м2 / день) Источник: веб-сайт PV Watts www.pvwatts.org
Угол наклона	Азимутальный угол	Январь	июль	Ежегодно
25	180	2,50	5,58	4,19
25	210	2.40	5,81	4,12
25	270	1,72	5,52	3,59
40	180	2,81	5,47	4,19
40	210	2,66	5,45	4.09
40	270	1,69	5,08	3,37
55	180	2,89	4,82	3,98
55	210	2,79	4,85	3,88
55	270	1.62	4,55	3,09

Ориентация коллектора
Ориентация коллектора имеет решающее значение для достижения максимальной производительности от солнечной энергетической системы. В целом, оптимальная ориентация солнечного коллектора в северном полушарии — истинный юг (азимут 1800). Однако недавние исследования показали, что, в зависимости от местоположения и наклона коллектора, коллектор может быть повернут до 90 к востоку или западу от истинного юга без значительного снижения его производительности.

Местные климатические условия могут сыграть значительную роль в выборе ориентации коллекторов на восток или запад от истинного юга, а также при определении правильного угла наклона коллекторов. Ориентация и наклон крыши зданий, факторы затенения, эстетика и местные условия также играют важную роль в установке оборудования для сбора солнечных систем.

Вы также должны учитывать такие факторы, как ориентация крыши (если вы планируете установить коллектор на крыше), особенности местного ландшафта, которые затеняют коллектор ежедневно или сезонно, и местные погодные условия (например, туманное утро или облачный день), как эти факторы также могут повлиять на оптимальную ориентацию коллектора.

Наклон коллектора
Большинство жилых солнечных коллекторов представляют собой плоские панели, которые можно установить на крыше или на земле. Называемые плоскими коллекторами , они обычно фиксируются в наклонном положении, соответствующем широте местоположения. Это позволяет коллекционеру лучше всего улавливать солнце. Эти коллекторы могут использовать как прямые солнечные лучи, так и отраженный свет, проходящий через облака или от земли. Поскольку они используют весь доступный солнечный свет, плоские коллекторы — лучший выбор для многих северных штатов.

Оптимальный угол наклона солнечного коллектора — это угол, равный широте.

Хотя оптимальным углом наклона коллектора является угол, равный широте, плоская установка коллектора на наклонной крыше не приведет к значительному снижению производительности системы и часто желательна по эстетическим соображениям. Однако вы захотите принять во внимание угол наклона крыши при определении размеров системы.

Затенение
Как упоминалось ранее, солнечные коллекторы следует устанавливать на участке, не затененном от 9 а.м. до 15:00 и смотрит на юг. Затенение от гор, деревьев, зданий и других географических объектов может значительно снизить производительность коллектора. Перед установкой солнечной энергетической системы вы должны сначала составить схему движения солнца, чтобы оценить влияние затенения на годовую производительность системы.

В начало

Расчет солнечной водонагревательной системы

Чтобы правильно определить размер солнечной водонагревательной системы, вам необходимо определить общую площадь коллектора и объем хранилища, необходимые для удовлетворения от 90 до 100 процентов потребностей домашнего хозяйства в горячей воде в летний период.Одним из доступных программных средств для расчета размеров солнечной системы водяного отопления является RetScreen (www.retscreen.net/ang/home.php). Если вы планируете проектировать несколько систем солнечного нагрева воды, вы можете загрузить программное обеспечение для горячего водоснабжения с сайта www.retscreen.net/ang/t_software.php. Это программное обеспечение можно использовать для определения размеров солнечных водонагревательных систем, и мы будем использовать его для проверки приведенного ниже примера расчета практических правил.

Размер площади коллектора
Хорошее практическое правило для определения размера площади коллектора в северных климатических условиях, например в Пенсильвании, состоит в том, чтобы оставить 20 квадратных футов (2 квадратных метра) площади коллектора для каждого из первых двух членов семьи и от 12 до 14 квадратных метров. футов для каждого дополнительного человека.

Определение объема хранения
Небольшого (от 50 до 60 галлонов) резервуара для хранения обычно достаточно для одного-двух человек. Средний (80 галлонов) резервуар для хранения хорошо подходит для трех-четырех человек. Большой бак (120 галлонов) подходит для четырех-шести человек.

Для активных солнечных водонагревательных систем размер солнечного накопителя увеличивается с размером коллектора, обычно 1,5 галлона на квадратный фут коллектора. Это помогает предотвратить перегрев системы при низкой потребности в горячей воде.

На веб-сайте Solar Rating and Certification Corporation результаты тепловых характеристик протестированных солнечных коллекторов можно найти по адресу www.fsec.ucf.edu/solar/testcert/collectr/tprdhw.htm. На сайте представлены данные о производительности в диапазоне температур, который подходит для выбора коллектора для нагрева потребности в горячей воде. Ниже приводится страница с этого сайта. Имейте в виду, что эти коллекционеры сертифицированы в соответствии с условиями Флориды. Чтобы выбрать правильный размер коллектора для Пенсильвании, необходима процедура проб и ошибок.

Сертификат коллектора (A) Коллектор Остекление Абсорбер Площадь брутто Тепловые характеристики Промежуточная номинальная температура Производитель Модель ФСЭК № № Тип Материал Покрытие кв. Ft БТЕ / день БТЕ / фут² ACR Solar International Corp Skyline 20-01 00030 1 Прозрачный жесткий пластик Медные трубы и ребра Селективный 20.07 14800 736 ACR Solar International Corp Skyline 10-01 00212C 1 Прозрачный жесткий пластик Медные трубы и ребра Селективный 10.00 7500 747 AMK-Collectra AG OPC 10 MK-III 00083 1 Вакуумная стеклянная трубка Медные трубы и алюминиевые ребра Селективный 15.67 12500 800 Alfa Casting Corp * AC-419 83128 1 Стекло Медные трубы и алюминиевые ребра Неселективный 18.41 14200 770 Alfa Casting Corp * ACC-419 83129 1 Стекло Медные трубы и ребра Неселективный 18.41 16400 893 ООО «Альтернативные энергетические технологии» AE-21 00081N 1 Стекло Медные трубы и ребра Селективный 20.77 17600 849 ООО «Альтернативные энергетические технологии» AE-26 00088N 1 Стекло Медные трубы и ребра Селективный 25.35 21700 856 ООО «Альтернативные энергетические технологии» AE-32 00089N 1 Стекло Медные трубы и ребра Селективный 31.91 27500 862 ООО «Альтернативные энергетические технологии» AE-40 00090N 1 Стекло Медные трубы и ребра Селективный 39.79 34400 866 ООО «Альтернативные энергетические технологии» AE-32-E 00036C 1 Стекло Медные трубы и ребра Умеренно селективный 31.85 22300 701 ООО «Альтернативные энергетические технологии» AE-40-E 00037C 1 Стекло Медные трубы и ребра Умеренно селективный 39.71 27900 704 ООО «Альтернативные энергетические технологии» ST-32E 00119C 1 Стекло Медные трубы и ребра Умеренно селективный 30.91 22900 742 ООО «Альтернативные энергетические технологии» ST-40E 00120C 1 Стекло Медные трубы и ребра Умеренно селективный 38.62 28400 735 ООО «Альтернативные энергетические технологии» МСК-21 00213N 1 Стекло Медные трубы и ребра Селективный 21.50 17400 810 ООО «Альтернативные энергетические технологии» МСК-32 00214N 1 Стекло Медные трубы и ребра Селективный 32.67 27200 833 ООО «Альтернативные энергетические технологии» МСК-40 00215N 1 Стекло Медные трубы и ребра Селективный 42.15 35100 833 American Solar Network, Ltd. ASN30A 89011 1 Прозрачный жесткий пластик EPDM, стабилизированный УФ-излучением Нет 31.17 21100 676 American Solar Network, Ltd. ASN45A 89018C 1 Прозрачный жесткий пластик EPDM, стабилизированный УФ-излучением Нет 46.50 31600 680 American Solar Network, Ltd. ASN60A C 1 Прозрачный жесткий пластик EPDM, стабилизированный УФ-излучением Нет 61.83 41600 673 Apricus Solar Co., Ltd. АП-10 00202N 1 Вакуумная стеклянная трубка Стеклянный цилиндр Селективный 14.45 8500 589 Apricus Solar Co., Ltd. АП-20 00106N 1 Вакуумная стеклянная трубка Стеклянный цилиндр Селективный 29.16 17300 594 Apricus Solar Co., Ltd. АП-22 00203N 1 Вакуумная стеклянная трубка Стеклянный цилиндр Селективный 32.11 19100 594 Apricus Solar Co., Ltd. АП-30 00204N 1 Вакуумная стеклянная трубка Стеклянный цилиндр Селективный 43.63 27600 636 Aqua Sol Components Ltd. 6536 00068 1 Стекло Медные трубы и алюминиевые ребра Неселективный 36.46 Термосифонная система Поставленная полезная энергия: 27,300 БТЕ Коэффициент тепловых потерь: 3,7 БТЕ / ч ° F * Скорость потока через солнечный коллектор влияет на его производительность, но может или не может влиять на производительность системы, в которой он установлен. Некоторые из перечисленных здесь коллекторов были протестированы при расходах, отличных от указанных в стандартах тестирования.Эти модели коллектора помечены звездочкой (*), непосредственно перед номером модели.

Сравнивая суточную потребность в тепле для горячей воды с тестируемыми показателями тепловой производительности коллектора, мы хотим выбрать солнечные коллекторы, которые будут производить 45 081 БТЕ / день. Глядя в столбец БТЕ / день, мы видим, что нам потребуются два коллектора, чтобы соответствовать нашей нагрузке, каждый из которых может обеспечить около 22 541 БТЕ / день.Коллектор AE-32 от компании Alternate Energy Technologies рассчитан на 27 500 БТЕ / день. Каждый из этих коллекторов имеет площадь около 32 квадратных футов. Этот пример выгодно отличается от представленных ранее общих рекомендаций по количеству солнечных коллекторов для установки 20 квадратных футов площади коллектора для первых двух человек и 12 квадратных футов для каждого дополнительного жильца.

Для Пенсильвании резервуар для хранения воды, соединяющий с солнечным коллектором площадью 64 квадратных фута, должен иметь размер не менее 80 галлонов, но лучше использовать резервуар емкостью более 90 галлонов.

В начало

вопросов

1. При использовании программного обеспечения RETScreen коллекторы AET AE-32 будут производить 0,98 МВтч с июня по август, или 36 347 БТЕ в сутки. Это не соответствует нашей расчетной нагрузке на нагрев воды, поэтому нам нужно выбрать другой коллектор. Поскольку у нас дефицит около 8 734 БТЕ в день, или 24%, нам нужно выбрать коллекционеров примерно на 24% больше, чем наша первоначальная оценка. Мы попробуем коллектор AET AE-40 площадью 40 квадратных футов. Используя программу RET Screen, мы видим, что коллекторы AE-40 произведут 1.08 МВтч с июня по август или около 40 055. Что случилось? Почему мы увеличиваем площадь солнечного коллектора на 25% и получаем только на 10% больше горячей воды? Ответ заключается в том, что, когда количество произведенной энергии приближается к количеству используемой энергии, эффективность системы падает, потому что более высокие температуры системы приводят к большим потерям тепла. Система с двумя коллекторами AE-32 имеет КПД системы 35 процентов, обеспечивая при этом 86% энергии, необходимой в летнее время (86% называется солнечной фракцией).Система с двумя коллекторами AE-40 имеет КПД 31%, обеспечивая при этом 95% энергии, необходимой в летнее время. Помните, мы начали с того, что рассчитали систему, чтобы обеспечить 100% энергии для нагрева воды в летнее время.

   Другой параметр конструкции системы, на который нам нужно обратить внимание, — это размер солнечного резервуара для хранения воды. Предыдущий анализ был выполнен с использованием RETScreen с учетом резервуара на 120 галлонов. Каковы были бы КПД и доля солнечной энергии, если бы мы установили резервуар для хранения на 80 галлонов? Модель RETScreen предсказывает, что при использовании резервуара для хранения емкостью 80 галлонов доля солнечной энергии снижается до 93%, а эффективность в летнее время остается на уровне 31%.Таким образом, резервуар меньшего размера снижает долю солнечной энергии в системе.

   Как работает наша система на годовой основе?

   Среднесуточная солнечная радиация за январь и июль и ежегодно для различных углов наклона и азимута в Уилкс-Барре, Пенсильвания (кВтч / м2 / день) Источник: веб-сайт PV Watts www.pvwatts. орг
   Угол наклона	Азимутальный угол	Январь	июль	Ежегодно
   25	180	2.50	5,58	4,19
   25	210	2,40	5,81	4,12
   25	270	1,72	5,52	3,59
   40	180	2,81	5,47	4.19
   40	210	2,66	5,45	4,09
   40	270	1,69	5,08	3,37
   55	180	2,89	4,82	3,98
   55	210	2.79	4,85	3,88
   55	270	1,62	4,55	3,09

2. Используя данные для Уилкс-Барре в приведенной выше таблице, какова разница в процентах между среднегодовой дневной солнечной инсоляцией, падающей на поверхность, обращенную на истинный юг (азимутальный угол 1800) с наклоном 25 градусов по сравнению с наклоном 55 градусов? Для наклона на 25 градусов по сравнению с поверхностью, наклоненной на 40 градусов?
3. Какова разница в процентах между среднегодовым значением для поверхности, наклоненной на 25 градусов и обращенной на истинный юг, и той же поверхности, с таким же наклоном, но с азимутальным углом 210 градусов?
4. Какова разница в процентах между среднегодовым значением для поверхности, наклоненной на 25 градусов и обращенной на истинный юг, и той же поверхности, такого же наклона с азимутальным углом 270 градусов? Для поверхностей с уклоном 40 и 55 градусов?
5. Учитывая процентные различия, указанные в вопросе 3, какой угол наклона более разумно принять, если у вас не было другого выбора, кроме как установить солнечную систему с азимутальным углом 270 градусов? Пожалуйста, объясните свой ответ.
6. Если бы вы жили в Уилкс-Барре и хотели максимально улавливать солнечную инсоляцию зимой, с какими углами наклона и азимута вы бы установили солнечные коллекторы? И наоборот, если вы хотите максимизировать летний сбор солнечной энергии, под каким углом наклона и азимута вы бы установили солнечные коллекторы?
7. В примере определения размеров солнечной системы общая суточная потребность в тепловой энергии для 80 галлонов горячей воды была рассчитана на уровне 45 081 британских тепловых единиц. Какова будет общая потребность в тепловой энергии для 80 галлонов при температуре горячей воды 1400F и той же температуре холодной воды?
8. Какова будет потребность в дополнительной энергии для 80 галлонов горячей воды с температурой горячей воды, установленной на 1200F, и солнечной системой нагрева воды, подающей воду 1000F на вход холодной воды обычного водонагревателя для бытового горячего водонагревателя? При расчете принимайте тепловые потери для установленной температуры 120 градусов от обычного нагревателя.

В начало

ответов

Это хорошая идея?

В солнечных системах отопления нет ничего нового: мы, люди, применяем эту концепцию на протяжении тысячелетий. У древних греков, например, были «солярии», внутренние помещения поддерживались теплом за счет эффективного улавливания и хранения солнечной энергии.

Сегодня каждая третья американская семья борется с оплатой счетов за электроэнергию. Самая большая часть счетов — 45% — идет на оплату отопления.С учетом сказанного, домохозяйства могут получить огромную выгоду, изучив различные способы использования солнечных панелей или систем, чтобы согреться и резко сократить эти непомерные счета.

Существуют различные способы использования солнечной энергии для выработки тепла, в том числе:

В этой статье мы сосредоточимся на солнечном обогреве помещений. Вот краткий обзор потенциальных преимуществ использования солнечных панелей для обогрева вашего дома:

Если вы не знаете, какие у вас варианты солнечного отопления, это подробное руководство для вас.

Содержание

Что такое активные и пассивные солнечные системы отопления?

Использование энергии солнца — лучший способ сохранить тепло в доме зимой. Существует два метода солнечного нагрева — пассивное солнечное отопление и активное солнечное отопление.

Пассивное солнечное отопление

Пассивное солнечное отопление — это метод использования имеющейся в изобилии энергии для поддержания тепла в доме зимой. При таком подходе стены, окна и полы дома должны быть продуманно спроектированы так, чтобы собирать и хранить тепло от солнца в дневное время и постепенно распределять его по каждой комнате.

При пассивном солнечном отоплении не используются активные механизмы для сбора или распределения солнечного тепла по жилым помещениям. Скорее, это включает:

• Строительство комнат с большими окнами, выходящими на солнце, чтобы солнечная энергия проникала в комнаты
• Использование бетонных полов и тепломассы для улавливания и хранения тепла
• Нанесение толстой воздухонепроницаемой изоляции на наружные стены для защиты от жары
• Открытие и закрытие окон и вентиляционных отверстий для регулирования температуры и
• Использование изолированных жалюзи, штор или ставен для улавливания тепла в холодных погодных условиях

Если вы используете пассивные методы солнечного отопления при строительстве нового дома, вы можете сэкономить до 30-70 процентов на счетах за отопление, в зависимости от вашего местоположения и климата.

Активное солнечное отопление

Активные системы солнечного отопления (в отличие от пассивных систем солнечного отопления) используют механические устройства, такие как насосы, коллекторы и резервуары для хранения, для циркуляции тепла по всему дому.

В активной системе солнечного отопления коллектор (состоящий из плоских фотоэлектрических панелей) собирает солнечную энергию от солнца. Воздух или вода (или антифриз) внутри трубы нагреваются теплом, передаваемым коллектором. Это тепло либо передается непосредственно во внутреннее пространство с помощью насоса или вентиляционного механизма, либо сохраняется в системе хранения.

Вот короткое видео, объясняющее, как работают активные системы солнечного отопления:

Как активные, так и пассивные солнечные системы отопления дополняют систему отопления вашего дома, доставляя тепло именно туда, где оно вам нужно. С солнечным обогревом помещения вы можете избежать оплаты огромных счетов за электричество, которые идут с обычными обогревателями. Естественная энергия солнца действует как экономичное дополнение к вашей нынешней системе отопления.

Основные отличия активного и пассивного солнечного отопления

• В активном солнечном обогреве помещений для циркуляции тепла в домах используются насосы, коллекторы, резервуары для хранения и другие механизмы
• В пассивных системах солнечного отопления коллекторы используются для сбора энергии, а тепло улавливается и циркулирует естественным путем, без использования механических устройств
• Активные системы сложнее пассивных систем отопления
• Пассивные системы обычно дешевле, чем активные системы отопления помещений
• Пассивные системы лучше всего подходят для новых зданий, тогда как активные системы можно использовать как в новых, так и в модернизированных домах

Пассивные системы отопления могут быть внедрены только в новых домах, поэтому они актуальны только для тех, кто собирается строить новый дом.Напротив, активное отопление может быть модернизировано в существующих домах с использованием традиционных систем отопления многими различными способами.

Поскольку активное солнечное отопление является более практичным вариантом для большинства из нас, давайте подробнее рассмотрим, как мы можем использовать его в своих домах.

Получите котировки в реальном времени от лучших установщиков в вашем районе

Какие существуют способы использования активного солнечного отопления в домах?

Существуют 2 основных типа активных систем солнечного отопления — солнечное отопление воздуха и солнечные водонагревательные системы (гидронные системы).

# 1 Солнечное отопление воздуха

Солнечное отопление воздуха напрямую нагревает ваше жилое пространство с помощью комнатных воздухонагревателей. Установленный на крыше или на стене воздухонагреватель втягивает холодный воздух в солнечный коллектор, где он нагревается, а затем теплый воздух выдувается обратно в комнату.

В обогревателях, установленных на крыше, воздуховоды используются для подачи нагретого воздуха в комнату. А в настенных комнатных обогревателях, размещенных на южных стенах, в стене проделываются отверстия, чтобы воздух мог проходить в комнату.

С 2010 года в США было произведено несколько рекордных солнечных установок для нагрева воздуха с системами площадью до 10 000–50 000 футов², установленными на одной стене.

# 2 Солнечные водонагревательные системы

Солнечные водонагревательные системы (гидронные системы) имеют солнечные коллекторы, которые поглощают солнечное излучение и преобразуют его в тепло. Либо нетоксичный антифриз на основе гликоля, либо вода протекает через солнечные коллекторы, так что тепловая энергия от коллекторов передается жидкости.

Поскольку жидкость быстро проходит через солнечный коллектор, ее температура повышается до 10–20 ° F (5,6–11 ° C). Затем теплая жидкость поступает в теплообменник или резервуар для хранения воды.

Существует 3 основных типа жидкостных систем солнечного отопления помещений — системы лучистого пола, плинтусы с подогревом воды и центральные системы принудительной вентиляции. Давайте узнаем, как работают эти системы.

A) Солнечное водяное отопление: теплые полы

В системе лучистого отопления нагретая жидкость движется по системе труб, встроенных в тонкий бетонный пол.Жидкость, нагретая солнечными батареями из труб, затем излучает тепло в каждую из комнат.

При использовании лучистого теплого пола следует учитывать следующие факторы: Эффективность системы лучистого пола может быть снижена, если пол покрыт толстыми ковриками или ковровым покрытием. Пол в идеале должен быть отделан плиткой.

Если излучающий пол тщательно спроектирован, необходимость в отдельном резервуаре для хранения тепла может быть устранена.

Обычный бойлер или даже стандартный водонагреватель для бытового потребления можно использовать для подачи резервного тепла.

Для обогрева помещения из холодного пуска системам излучающих плит требуется больше времени, чем другим системам распределения тепла. Однако после включения они обеспечивают постоянное отопление во всем доме.

Система солнечного отопления «теплый пол». Источник изображения: bobvila

B) Солнечное водяное отопление: плинтусы на горячей воде

Плинтусные системы горячего водоснабжения устанавливаются на плинтусе или, как правило, в точке, близкой к земле, позволяя теплу подниматься естественным образом и для равномерного распределения тепла в пространстве.

Система труб, установленных в плинтусе, перекачивает горячую воду, передавая тепло от нагретой воды в комнату. Холодная вода возвращается в котельную для повторного нагрева и быстрого поступления горячей воды. Ребристые трубы в плинтусе обычно изготавливаются из меди, чтобы обеспечить более быстрый отвод тепла от их поверхности.

Для эффективного обогрева комнаты плинтусы / радиаторы с горячей водой требуют, чтобы температура воды находилась в пределах 71–82 ° C (160–180 ° F). Поскольку плоские пластинчатые коллекторы могут нагревать жидкость до 90–120 ° F (32–49 ° C), используется резервная система нагрева (или вакуумные трубчатые коллекторы) для повышения температуры жидкости, нагреваемой солнечными батареями.

C) Солнечное водяное отопление: центральные системы приточного воздуха

Система жидкостного отопления преобразуется в систему воздушного отопления путем размещения нагревательного змеевика (жидкостно-воздушного теплообменника) в канале возврата воздуха помещения. Когда воздух втягивается в воздуховод из комнаты, он нагревается за счет нагреваемой солнечными батареями жидкости в теплообменнике. Дополнительное тепло, если требуется, подается от печи. Нагревательный змеевик должен быть достаточно большим, чтобы передавать необходимое количество тепла в комнату даже при самой низкой рабочей температуре коллектора.Системы жидкой солнечной тепловой энергии лучше всего подходят для центрального отопления в домах.

Заключение: Подходят ли солнечные отопительные панели для вашего дома?

Есть несколько причин полагать, что активные и пассивные солнечные системы отопления подходят для вашего дома:

• Как активные, так и пассивные солнечные системы отопления помещений значительно сокращают ваши счета за электроэнергию в холодную погоду
• Они заменяют вредные ископаемые виды топлива, такие как пропан, уголь, нефть и другие
• Они помогают устранить загрязнение воздуха и обеспечивают чистую среду обитания
• Вы можете требовать налоговые льготы на солнечную энергию для ваших активных солнечных систем и, возможно, другие финансовые гранты, льготы и субсидии на ваши солнечные энергетические системы

Если вы считаете, что активные или пассивные системы отопления не подходят для вашего дома, есть способ значительно сократить счета за электроэнергию.