Какие бывают солнечные коллекторы для отопления дома

вакуумный солнечный коллектор для домаУсловия жизни современных людей немыслимы без наличия комфорта, к которому относятся тепло и наличие горячей воды в доме. Для обеспечения ими в загородном доме тратится большое количество топлива в виде дров, угля и газа. Кроме того, что такие ресурсы довольно дорогие, они еще и загрязняют атмосферу. Поэтому во всем мире все чаще начинают использовать альтернативные источники, в том числе энергию солнца. Одним из важных способов использования этой неиссякаемой энергии является применение солнечных коллекторов.

Назначение и принцип действия

Отопление с использованием солнечной энергии можно осуществить двумя путями:

  • с использованием солнечных батарей;
  • с использованием солнечных коллекторов.

В первом случае используются солнечные батареи, которые преобразуют солнечную энергию в электрическую. Эта энергия может быть использована для различных хозяйственных нужд, в том числе для отопления.

Система с солнечными коллекторами преобразует электрическую энергию в тепловую. Эта энергия может быть использована для отопления, подогрева бассейна, для принятия ванны или душа.

Солнечные батареи позволяют получить более удобный вид вторичной энергии, так как для передачи электроэнергии нет необходимости проводить трубы, а достаточно провести провода. К тому же электроэнергия позволяет отапливать дом с помощью электронагревателей и питать другие электроприборы. Однако стоимость солнечных батарей довольно велика. Кроме того, КПД солнечных батарей не очень большой и равен всего 18%.

Поэтому часто для отопления применяется менее дорогостоящая система отопления с солнечными коллекторами. Их КПД достигает 80−90%.

Стандартный состав системы обогрева с солнечным коллектором включает:

  • нагревательный коллектор;
  • контур теплообмена;
  • аккумулятор тепла.

Коллектор, внутри которого расположены трубы с теплоносителем, располагается под лучами солнца, нагревающими теплоноситель. Теплоноситель (вода или антифриз) движется по контуру теплообмена и передает полученное тепло в аккумулятор тепла, который представляет собой бак с водой. Для сохранения тепла бак имеет теплоизоляцию. Нагретая вода из бака распределяется по потребителям — в отопительную систему, ванную, душ, бассейн.

Для переноса тепла от коллектора к тепловому аккумулятору необходима постоянная циркуляция теплоносителя. Эта циркуляция может происходить естественным образом (самотеком) или с помощью электрического насоса.

Чтобы в плохую погоду или ночью вода в баке была горячей, в него монтируется дополнительный электрический подогреватель.

Виды солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы подразделяются на следующие виды:

  • плоские;
  • вакуумные;
  • воздушные.

плоский солнечный коллекторПлоский коллектор — это короб, внутри которого расположены трубы с теплоносителем, окруженные абсорбирующим слоем, собирающем солнечное тепло. Это тепло передается протекающему по трубам теплоносителю. Сверху короб накрыт прозрачным стеклом, хорошо пропускающим лучи солнца. Снизу и сбоку расположена теплоизоляция.

Например, в изделии ЯSolar отечественного производителя в качестве абсорбера используется медный лист, покрытый специальным составом. Трубки теплоносителя в этом изделии припаяны к медному листу.

Абсорбер в виде медного листа поглощает 95% падающей на него солнечной энергии и всего 5% энергии излучает. Защитное стекло толщиной в 3 мм в этом коллекторе имеет светопропускание более 92%.
В состав вакуумного коллектора входят стеклянные трубки, из которых откачан воздух. Внутри этих трубок расположены трубки меньшего диаметра с адсорбером. Трубки же с теплоносителем располагаются внутри этих адсорбирующих трубок. Лучи солнца свободно проходят через вакуумное пространство между трубками и поглощается адсорбером. В качестве адсорбирующего может использоваться многослойное покрытие из меди, алюминия и нержавеющей стали. При таком покрытии коллектор имеет большой КПД преобразования солнечной энергии в тепло. Он достигает 80%. Происходит нагревание теплоносителя, а благодаря вакуумной теплоизоляции тепло хорошо сохраняется в теплоносителе.

Воздушный коллектор — это конструкция, в которой солнечные лучи нагревают элементы, поглощающие солнечную энергию. Контактирующий с этими элементами теплый воздух с помощью воздушного насоса закачивается в помещение для его прогрева.

Достоинства и недостатки

Наиболее простым и дешевым является воздушный коллектор. Однако, такие коллекторы используются довольно редко из-за их низкого КПД. Это связано с тем, что используемый в коллекторе в качестве теплоносителя воздух имеет меньшую теплопроводность, чем жидкости, а поэтому КПД воздушных солнечных коллекторов значительно ниже КПД коллекторов с жидкими теплоносителями.

Наибольшее распространение имеют плоские и вакуумные коллекторы. Сравним их.

Плоские Вакуумные
Достоинства
  • низкая цена;
  • высокая эффективность летом.
  • высокая удельная эффективность;
  • эффективная работа как летом, так и зимой;
  • легкость ремонта и модернизации;
  • малые потери тепла и способность нагревания воды до высоких температур.
Недостатки
  • падение эффективности при пасмурной погоде и зимой;
  • трудности ремонта и модернизации;
  • неспособность нагревать воду до высоких температур.
  • высокая стоимость;
  • трудности при очистке от снега.

Плоские коллекторы хорошо греют только в случае солнечной погоды. Вакуумные коллекторы работают и в пасмурную погоду, так как могут использовать рассеянный свет. Плоские коллекторы могут нагревать воду только на 20−40 ºС выше температуры окружающей среды. Вакуумные коллекторы нагревают воду до гораздо большей температуры.

При повреждениях плоского коллектора необходимо производить замену всего короба, тогда как в вакуумном коллекторе достаточно заменить только поврежденные трубки. При модернизации системы плоский коллектор заменяется полностью, а в вакуумном коллекторе без демонтажа всего устройства можно только заменить устаревшие трубки на более современные.

Производители и цены

Рассмотрим ориентировочную стоимость солнечных коллекторов некоторых отечественных и зарубежных фирм.

Тип Компания Площадь, м² Мощность, Вт Цена Вид
Hi-min ООО «Твое Солнце» 2,2 1676 $ 1256 Вакуум
ЯSolar Новый полюс 2,0 9 кВт-ч/день 19 700 руб. Плоский
СР-II-15 АНДИ 2,0 - 40 000 руб. (комплект) 15 трубок
PK SL Sunsystem 1,25−2,7 - 296−611 евро Плоский
SСN-20 Dualex 1,86 - 31 200 руб. 20 трубок

Для того, чтобы более полно оценить затраты на установку солнечного коллектора, необходимо учитывать дополнительное оборудование и стоимость его установки. Естественно, что мощность системы и, соответственно, ее стоимость будет зависеть от необходимого количества потребляемой горячей воды. Это количество зависит от числа проживающих в доме людей.

В таблице приведены полные затраты на установку солнечного коллектора для двух случаев численности семьи.

Числолюдей Объембака, л Мощность, кВт-ч/год Типколлектора Ценаколлектора Ценамонтажа
2−3 150 1550 СВК-А20 $ 2330 $ 250
4−5 200 2330 СВК-А30 $ 3390 $ 350

Установка и подключение коллектора своими руками

как установить солнечный коллектор самостоятельноПосле приобретения солнечного коллектора требуется его установка. Для этого желательно пригласить специалистов, но можно выполнить эту установку и самостоятельно в соответствии с прилагаемой инструкцией.

Для проведения монтажа вакуумного коллектора необходимы следующие инструменты:

  • различные ключи;
  • паяльник;
  • дрель;
  • отвертки.

Монтаж коллектора состоит из следующих этапов:

  • правильный выбор ориентации и установка рамы ;
  • установка бака;
  • подвод водопровода;
  • наполнение бака водой и проверка герметичности узлов;
  • монтаж нагревательных трубок;
  • монтаж ТЭН;
  • подключение системы к электросети;
  • включение системы.

После подвода к системе водопровода и электричества производится программирование контроллера с установкой графика нагрева воды.

Преимущества солнечных коллекторов

При подключении солнечных коллекторов затраты идут только на приобретение прибора, его установку и поддержание его в рабочем состоянии. В дальнейшем используется бесплатная энергия солнца.

Как рассчитали специалисты РАН, даже в средней полосе России плотность мощности солнечного потока лежит в пределах от 100 до 250 Вт/м², а максимальная плотность — 1000 Вт/м².
Эта энергия может вполне обеспечить отопление и снабжение горячей водой и сэкономить за год 7,5 тонны угля.

Рекомендации и отзывы

Поскольку в средней полосе России зимой не так много солнечных дней, как на юге, то, как показывают расчеты, использование здесь коллекторов для отопления дома зимой не всегда рентабельно. Специалисты рекомендуют за счет солнечного коллектора компенсировать тепловые затраты на отопление зимой на 30%, а остальные получать за счет других источников энергии.

Выводы:

  1. Для обеспечения загородного дома горячей водой и отоплением можно использовать солнечные коллекторы.
  2. Наиболее распространены плоские и вакуумные модели коллекторов.
  3. Плоские коллекторы более дешевы, но малоэффективны в зимнее время и при пасмурной погоде. Вакуумные коллекторы дорогие, но могут работать зимой и при плохой погоде.
  4. Солнечные коллекторы не могут полностью обеспечить отопление дома зимой, но позволяют сэкономить 30−50% затрат на отопление.

4 комментария

Нажмите, чтобы оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.

  • В прошлом году приобрел плоский солнечный коллектор. Вполне доволен результатами

  • Вакуумные коллекторы засыпает снегом лишь в случае, если была изморозь. Иначе снег сдувается даже небольшим ветром

    • Если сравнивать окупаемость при отсутствии электросети, то окупают. Ведь чтобы провести электричество и использовать его для обогрева дома надо заплатить огромные деньги. С меня потребовали 400 000 рублей и 50 000 рублей за трансформатор. Так что затраты на коллектор несравнимо меньшие