Солнечные коллекторы для отопления дома — приемущества и типы

В современных условиях гелиосистемы, использующие солнечные коллекторы, обеспечивают едва ли не 50% от суммы энергии, в которой нуждается отопление дома ежегодно. Подобное оборудование сегодня дополняется высокоточной автоматикой, что позволяет использовать 3/4 всей улавливаемой солнечной энергии. Однако для этого монтаж оборудования и его последующая корректная настройка должна выполняться специалистами.

фото: Солнечные коллекторыСолнечный коллектор для отопления — это возможность эффективной круглогодичной работы, абсолютная безопасность в эксплуатации и простота обслуживания. Кроме того, такие отопительные панели обеспечат вашему дому и дополнительную эстетичность. Однако такие гелиосистемы не используют в качестве основных отопительных, а потому они хороши в качестве «поддерживающих» и таких, что обеспечивают энергоресурса. Такая их выраженная особенность обусловлена тем, что в отопительный период теплопотребление будет существенно превышать выработку системы от солнечной энергии. А системы сезонного аккумулирования, решающие эту проблему, до сих пор являются дорогостоящими, а также считаются технически сложными в реализации.

Основные преимущества

Проводимые технические и экономические расчеты демонстрируют, что солнечные коллекторы для отопления дома будут окупаться на протяжении 2-5 лет, а общий срок их службы может доходить до тридцати лет. Соответственно, после периода окупаемости вся энергия, вырабатываемая солнечной установкой, будет получаться совершенно бесплатно. С помощью таких установок решается целый ряд проблем:

  •  круглогодичное либо сезонное автономное горячее водоснабжение,
  •  поддержка дежурного или общего отопления для любых помещений (и это вне зависимости от их площади),
  •  оптимизация и энергосбережение для уже действующих систем отопления и снабжения горячей водой,
  •  подогрев воды для бассейнов открытого и закрытого типов,
  •  обогрев теплиц и других хозяйственных помещений,
  •  нагрев воды для технологических нужд.

Что же касается преимуществ, которыми обладают солнечные установки, то они таковы:

  •  значительное сокращение затрат на обогрев здания или нагрев воды (до 30% и 60% соответственно),
  •  оптимизация существующих затрат,
  •  автономность системы позволяет использовать ее в случае перебоев с газо- и электроснабжением,
  •  увеличение срока эксплуатации основной отопительной или водонагревательной системы, поскольку суммарное снижение нагрузки на это оборудование превосходит 97%,
  •  солнечную систему можно интегрировать в уже существующие,
  •  экологичность и полное отсутствие загрязнений в процессе работы.

Типы коллекторов

Самые распространенные типы коллекторов — это плоский, а также вакуумный солнечный коллектор. Последние используются для преобразования солнечной энергии в любое время года. Главными его достоинствами являются удобство в эксплуатации, долговечность и эффективность, но существуют и другие:

  •  даже в осенне-зимний сезон такая система способна обеспечить высокую производительность. Это обеспечивается следующим: вакуум, использующийся в производстве коллектора, является лучшим теплоизолятором, а потому общие потери тепла здесь будут минимальны,
  •  коэффициент полезного действия такого коллектора будет сохранена стабильной и высокой даже в том случае, если погодные условия будут неблагоприятны (рассеянный солнечный свет, температура окружающего воздуха до -45),
  •  производительность этого типа оборудования на 40% выше по сравнению с остальными,
  •  абсорбер здесь выполнен в форме цилиндра, а значит, каждый луч Солнца от восхода до заката будет использован здесь с максимальной эффективностью,
  •  долговечность и надежность коллектора обеспечивается современными материалами: для деталей, контактирующих с теплоносителем, применяется высококачественная медь, а для трубок — боросиликатное ударопрочное стекло, устойчивое даже к граду,
  •  вакуумный коллектор быстрее освобождается от оледенения и снега,
  •  благодаря вакууму и высокотемпературному нагреву в таких системах происходит обеззараживание воды.

Составляющие гелиосистем

Система отопления солнечными коллекторами — это достаточно сложный механизм. В нем коллектор, улавливающий солнечный свет и производящий его трансформацию в кинетическую энергию, является базовым элементом. Площадь коллектора может находиться в пределах 30-70 м кв. и зависит от нескольких факторов. Что касается монтажа, то для этого применяется специальная техника, причем отдельные пластины дополнительно связываются металлической окантовкой.

Для отопления дома нужен и второй важный элемент — накопительный бойлер, с помощью которого аккумулируется кинетическая энергия, что впоследствии трансформируется в тепло. Объем такого водоподогревателя может составлять 100-300 литров. Нередко гелиоустановки дополняются и котлами на биотопливе. Кроме того, непременно присутствуют специальные напольные и стенные панели — они состоят из медных труб, равномерно распределяемых по поверхности, что позволяет обеспечивать высокую эффективность в отопительной системе. Для таких панелей характерна низкая температура запуска, а также равномерное излучение, за счет чего помещение прогревается очень быстро. Подобные солнечные панели подключаются к накопителю.

Нюансы работы данного типа отопления

Отопление солнечными батареями работает за счет разницы температур в системе «накопитель-коллектор». По этой причине антифриз с водой, представляющие собой специальный теплоноситель, в жидком виде перемещаются по системе. Следствием этого перемещения и является кинетическая энергия, которая благодаря многослойной конструкции накопителя трансформируется в тепловую энергию, а затем — активно применяется для нагревательных процессов. Такие кросс-обменные процессы протекают внутри системы достаточно длительное время, а значит, тепло будет храниться очень долго и работа отопления станет беспрерывной вне зависимости от сезона либо времени суток.

Для солнечного нагрева активно используются два типа систем:

  • - пассивная: на крыше устанавливается один блок, состоящий из бака с водой и солнечного коллектора. Такая система считается меньше и дешевле, но хуже справляются со своими «обязанностями». Некоторые из данных систем и вовсе не подходят для круглогодичного использования, поскольку не оборудованы защитой от перемерзания и не имеет встроенного электронагрева, компенсирующего потери,
  • - активная: является более дорогостоящей, но пригодны для использования зимой и более функциональны. Здесь также встречается воздушный, а не только водный нагреватели. В активной системе присутствует электроподогрев – он обеспечивает требуемую температуру воды либо теплоносителя тогда, когда энергии мало. В течение года такое оборудование расходует не слишком много электричества, потому что бак помещается внутри здания и нет необходимости компенсировать его теплопотери.

Активная солнечная система хороша и тем, что их мощность можно изменять (в определенных рамках) путем установки дополнительных солнечных коллекторов. Подобный комплект оснащения будет включать в себя:

  •  солнечные коллекторы в необходимом количестве,
  •  циркуляционный насос,
  •  контроллер,
  •  расширительный бак,
  •  соединительные трубы,
  •  основной бак-аккумулятор.

Что касается срока эксплуатации каждой составляющей, то для солнечного коллектора этот период будет 15-30 лет, а остальные компоненты – в среднем, не менее 5 лет. При использовании для целей отопления система комбинируется с электрической, жидко- или твердотопливной. Мощность каждого элемента системы особым образом рассчитывается в зависимости от конкретных нужд.

Как рассчитать коллекторы

Параметры солнечных коллекторов обязательно определяют при выборе оптимального типа всей системы и водонагревающего устройства в частности. Подбор коллектора может осуществляться как эмпирически, так и расчетным путем.фото: Солнечные коллекторы для отопления дома

В первом случае оборудование, необходимое для функционирования гелиосистемы, выбирается путем сопоставления рекомендаций производителя и суммарных объемов потребления горячей воды. Такая методика считается ориентировочной, но в быту применяется достаточно часто, что связано с малыми площадями коллекторов, использующихся в жилых массивах.

Если же необходим расчет солнечного коллектора для отопления, то он выполняется по следующему алгоритму:

  •  находится количество энергии, которое в будущем станет затрачиваться на работу систем снабжения горячей водой и отопления,
  •  вычисляется требуемая площадь коллектора. По результатам выбирается ближайшее значение из стандартных типоразмеров,

- определяется диаметр трубопровода, который необходим, чтобы подключить солнечный коллектор. Для этого в первую очередь находят расход теплоносителя для всего контура отопительной установки. Для соединительных трубопроводов применяют медные элементы либо трубы из нержавеющей стали. Пластиковые, металлопластиковые и оцинкованные трубы использовать нет смысла, поскольку они недостаточно долговечны и надежны, а также не обеспечивают требуемую температурную прочность,

  •  вычисляется необходимый объем расширительного бака.

Правила расположения коллекторов

Для того, чтобы система была эффективной, солнечные коллекторы необходимо правильно располагать. По возможности их следует ориентировать на юг, однако можно на 30º отклониться от южного направления (это не приведет к существенному падению производительности). Если системы планируется использовать круглогодично, то угол установки коллектора должен примерно соответствовать широте местности.

Солнечный коллектор также можно располагать вертикально – такой способ установки одновременно решает проблему с удалением снега. Под коллекторами также необходимо обеспечить свободное пространство, куда зимой будет падать лед и снег.