Сонячний колектор, опис, як вибрати, схеми підключення

1. Види сонячних колекторів
2. трубчаста конструкція
3. теплові трубки
4. Скільки є сонячної енергії і як її перетворювати
5. Які системи вибрати
6. як встановлювати
7. Схеми підключення сонячних колекторів

Сонячний колектор - масивний прилад, який використовує дармову енергію сонця для розігріву теплоносія (рідини). Застосовується для приготування теплої води і для опалювання.

У Європі заборонено будувати нові будинки без сонячних колекторів. А як краще вчинити у нас, який сонячний колектор вибрати і чи варто застосовувати взагалі? - розглянемо далі ....

Сонячний колектор не дешевий сам по собі. Енергія отримується безкоштовно, але вартість обладнання може і не окупитися з плином часу. Чому це залежить, і як правильно вчинити, розглядаючи можливість застосування сонячних колекторів?

Види сонячних колекторів

Призначення сонячного колектора - нагріти рідину від енергії Сонця.

По конструкції розрізняють три види сонячних колекторів.

Теплоносій може рухатися через пластинчастий колектор за двома схемами:

• паралельна, може застосовуватися і для схем, де рідина рухається самопливом;
• змійкою одна трубка - тільки для насосних схем подачі теплоносія, але вона ефективніше.

Щоб тепло від розігріву сонцем тут же не втрачалося (розігрів може бути 150 - 180 град С) вся конструкція поміщається в Термоізольований короб з склінням частіше двокамерний склопакетом. Застосовується самоочищаються і ударостійке скло.

Для літнього нагрівання води в басейнах, для душа, можуть застосовуватися зовсім дешеві сонячні колектори з пластиною з пластику без скління і термоізоляції зовсім. Починають гріти воду при енергії сонця від 200 Вт / м2. Але їх ефективність все одно на порядок вище, ніж у бочки річного душа. Такі рішення популярні, так як обладнання швидко окупається, хоч воно має і досить вузьке призначення.

трубчаста конструкція

Тут трубки з теплоносієм поміщені в труби зі скла, з яких вилучено повітря (вакуум). Відсутність повітря потрібно для теплоізоляції - щоб тепло не втікало назовні. Також на скло труб нанесені:

• з нижньої сторони світловідбиваюче покриття, воно фокусує сонячне світло на трубці з теплоносієм;
• зверху - особливе металізоване покриття, що пропускає світло від сонця, але не випускає відображену знизу енергію.

Ряди таких скляних трубок приєднуються паралельно до збірних трубках в теплоізоляції, від яких по теплоізольованих трубопроводів розігрітий теплоносій надходить в будинок.

теплові трубки

Зовні схожі на трубчасті колектора, але процес перетворення енергії інший. У трубах з вакуумом знаходяться ще одні прозорі трубки - теплові трубки. У них міститься особлива легко випаровується рідина. Розігрітий пар піднімається у верхню частину труби, де розташований теплообмінник. На ньому пара конденсується, при цьому виділяється енергія і теплоносій всередині теплообмінника розігрівається.

Сконденсованих рідина стікає вниз по трубці і випаровується знову від розігріву сонцем. Процес випаровування і конденсації йде постійно.

Скільки є сонячної енергії і як її перетворювати

Сонячне світло розрізняють:
- прямий - сонце не закрите хмарами і не посередньо світить на сонячний колектор;
- розсіяний - сонце за хмарами, але його тепло все одно можна використовувати.

У південній частині Россі і країн СНД (на південь від 52 паралелі) частка прямого сонячного світла становить:
- 54% влітку;
- 30% взимку.

Для південних регіонів Росії і країн СНД максимальна потужність випромінювання сонця може досягати:
- в грудні - 80 Вт / м2;
- у вересні та квітні - 350 Вт / м2;
- в червні - 600 20Вт / м2.

При цьому потрібно враховувати, що:
- трубчастий колектор починає працювати при 20 Вт / м2,
- плоский - при 70 -90 Вт / м2.
Тому трубчастий вакуумний колектор здатний працювати цілий рік.

Сонячні колектори для південних регіонів доцільно застосовувати тільки для розігріву води в системі гарячого водопостачання. Тоді вони окупляться.

Якщо застосувати їх для опалення, вони в більшості випадків не окупаються.
Чому?
Справа в тому, що опалення необхідно в основному взимку і зовсім не потрібно влітку. А взимку енергія сонця зовсім не велика ....

Гаряча ж вода потрібна круглий рік. Для її приготування можна використовувати сонячну енергію і в міжсезоння і влітку. На приготування води для ГВС в теплий період року сонячний колектор віддасть в рази більше енергії, ніж для опалення в холодний, і тому може окупитися.

Але окупність - річ відносна. Якщо в будинку використовується дорогі енергоносії, що не магістральний газ і не тверде паливо, то сонячний колектора на тлі таких витрат можуть виглядати і як окупає вкладення.

В цілому ж на території Россі і країн СНД енергія сонця південніше 52 паралелі становить 1000 - 1400 кВт * год / м2 / рік.
Читайте на сайті - забезпечення будинку гарячою водою (ГВС)

Які системи вибрати

Пластинчасті колектора дешевше трубчастих, особливо недорогі бюджетні моделі з пластиною з пластику.

Але потрібно враховувати їх ККД в залежності від кількості сонячного світла і здатність перетворювати розсіяне сонячне світло.

Якщо не заглиблюватися в складні розрахунки з температурами, то можна навести такі висновки (на малюнку вказані ККД різних конструкцій сонячних колекторів, в залежності від наведеної температури (інтенсивності освітлення).

• Чим нижче температура теплоносія, тим вище ККД колектора. Дайте в першу чергу попрацювати сонячного колектора, а потім включайте підігрів.
• Плоский колектор влітку при прямому сонячному світлі має більший ККД, ніж трубчастий. Тому для ГВП влітку і в міжсезоння краще використовувати більш не дорогі, літні колектора. Як вказувалося, для тільки річного підігріву, підходять апарати дешеві без теплоізоляції.
• Коли енергії сонця мало, то ефективніше трубчасті колектори. Вони краще підходять для використання цілий рік в системі опалення. Але таке обладнання може і не окупитися за час його експлуатації в наших умовах.

Для ГВП рекомендується вибирати такий колектор, щоб отримувати від нього не більше 70% від енергії необхідної на нагрів. Якщо збільшувати площу колектора і таким чином домагатися більш високої температури, то через падіння ККД колектор не окупиться.

• Для приготування гарячої води краще підійде колектор площею 1,0 - 1,4 метра кв. на одного человека.Расчет сонячного колектора дуже простий. Наприклад, для ГВП на п'ять осіб - не менше 5 - 7 м кв.
• Для системи опалення від сонячного колектора має надходити максимум 20 - 30% енергії. Тоді в середньому площа колектора - 0,4 м кв. на 1 м кв. будинки.
  Розрахунок сонячного колектора для системи опалення, - для будинку 200 м кв. - площа близько 70 м кв.

як встановлювати

Оптимально встановлювати сонячний колектор на даху, тоді він не займає місце на ділянці. Але доступ для обслуговування повинен бути забезпечений - необхідний лаз, сходи. Конструкція даху і вдома, повинні витримувати важкий колектор, в тому числі і можливі вітрові навантаження.

Поверхня приладу повинна бути перпендикулярній сонячним променям. Тоді буде максимум енергії. Найчастіше вибирають певний кут, який дозволяє отримувати найбільшу середньодобова кількість енергії. Цей напрямок на південь з можливим розкидом в 15 градусів в кожну сторону.

Передбачається можливість регулювання нахилу по сезону - змінюється кут нахилу слідом за сонцем.

Кут нахилу дорівнює приблизно географічній широті місцевості. Взимку кут збільшують на 15 градусів. Влітку навпаки зменшують на 15 градусів.

Схеми підключення сонячних колекторів

Наведено типові схеми підключення сонячних колекторів без вказівки всього обладнання. Основне правило: сонячний колектор повинен передавати енергію теплоаккумулятор - бойлеру ГВП або буферної ємності опалення, які обладнуються теплообмінником для підключення сонячного колектора.

Акумулятор обов'язково обладнується додатковим підігрівом від електрики або від котла. Адже в похмуру погоду енергії можна і не дочекатися.

Краще схема з самопливним рухом рідини. Але щоб теплоносій рухався сам, охолоджувач повинен знаходитися вище, ніж нагрівач. Тому низ бака повинен знаходитися не менше ніж на 0,5 метра вище, ніж верхня точка колектора.

У цій схемі колектор можна розташувати і на даху, якщо бойлер розмістити у верхній частині горища. Трубопроводи повинні добре теплоізольовані - не менше 100 мм товщини утеплювача. Гідравлічний опір системи зменшують - застосовують труби більшого діаметру і колектора для самопливу. Можна ознайомитись детальніше - системи з самопливних рухом рідини

Наступна схема - сонячний колектор нагріває бойлер непрямого нагріву (в нагріванні якого бере участь і котел). Використовується насос, так як доцільніше встановлювати бойлер в котельні біля котла.
Зробити водопостачання будинку - докладний опис

Схема підключення сонячного колектора на буферну теплоаакумулірующую ємність. Ця схема для цілорічного використання і підігріву сонцем системи опалення в будинку.

Сонячний колектор підключений на окремий бак-акумулятор, для нагріву опалення або ГВП. Ця схема часто застосовується, коли отримання тепла від сонця вбудовується у вже працюючі системи в будинку, щоб не міняти наявне обладнання.

Найдешевша і проста схема з сонячним колектором для застосування тільки влітку на дачах. Бак застосовується без теплообмінника, а колектор може бути дешевим літнім. У контурі колектора рухається та ж вода, що використовується для побутових потреб. Нагріта вода накопичується у верхній частині бака, звідки і забирається для потреб.

Також в контур обігріву сонячним колектором обов'язково включаються;
- аварійний клапан підвищеного тиску - рідина може сильно розігріватися і кипіти;
- розширювальний бак закритого типу об'ємом не менше 1/10 даного контуру;
- автоматичний;

Вживаються заходи щодо контролю і недопущенню догляду води з бойлера, адже контур сонячного колектора може швидко перегрітися. Ставиться зворотний клапан на холодний трубопровід.

Також обладнуються засоби автоматики, які керують циркуляційними насосами по командам з датчиків температури, наприклад, щоб відключити контур, коли нагрівання від сонця немає. Обов'язкова автоматика призводить до подорожчання всієї системи.

Для системи, яка повинна працювати цілий рік в якості теплоносія потрібно застосувати незамерзайку. Для літньої роботи краще використовувати воду, а потім зливати восени.

Ми розглянули, як сонячний колектор вибрати і як підключити. Енергоносії (вуглеводні) зараз недорогі, тому, популярніший дешеві літні колектора. А що буде далі ....