Идеи о том, как сэкономить, но при этом иметь все блага цивилизации на приусадебном участке без централизованного электро- и водообеспечения, не дают «самоделкиным» покоя. Но зачастую, когда речь заходит об инженерном оборудовании, работающем на «зелёной» энергии, то застройщики от него отмахиваются. Мол, всё это не подходит для наших широт и суровых природных условий с коротким летом, частыми дождями и небольшим количеством по-настоящему жарких дней. Однако опыт пользователей FORUMHOUSE говорит об обратном.
Из этой статьи вы узнаете:
- Как своими руками собрать недорогой гелиоколлектор.
- Есть ли экономическая выгода от солнечного коллектора, установленного в Подмосковье.
Принцип работы солнечного коллектора
Он очень прост. Панели аккумулируют солнечное тепло и передают их теплоносителю. Он циркулирует через змеевик в накопительном резервуаре и отдает тепло воде, которую можно использовать для любых нужд. Весь процесс контролируется контроллером, который запускает насосную группу если теплообменник набрал необходимую температуру.
Как устроен солнечный коллектор в целом
. Все система состоит из следующих элементов:
- сами панели в необходимом количестве согласно расчетов,
- контроллер управления (включая датчики),
- насосная группа,
- накопительная емкость (как правило это бак на 300-3000 литров),
- монтажные элементы, трубы и фитинги.
Убрать какой либо элемент из этой схемы нельзя, она не будет работать. Исключение только коллекторы с проточными нагревателями. О них немного позже.
Производительность, на что можно рассчитывать
Прежде чем устанавливать такое оборудование стоит учесть такой фактор как окупаемость. Ведь плох тот предприниматель, который не получает прибыль со своих инвестиций. Окупаемость коллектора зависит напрямую от его производительности.
Абсорбер, самая важная часть системы
Часть солнечного коллектора, которая принимает, аккумулирует и передает тепло теплоносителю называется абсорбером. Именно от этого элемента зависит КПД всей системы.
Изготавливают этот элемент из меди, алюминия или стекла, с последующим покрытием. Как раз от покрытия больше зависит эффективность работы абсорбера, чем от материала, из которого он изготовлен. Ниже, на фото, вы можете посмотреть какие покрытия бывают и как эффективно они могут поглощать тепло.
В описании системы указано максимально возможное поглощение солнечной энергии попадающей на абсорбер. «α» — это максимально возможный процент поглощения. «ε» — это процент отражающегося тепла.
По типу строения
Абсорберы отличаются и по типу устройства, сейчас их всего два вида:
Перьевые
— устроены следующим образом. Пластины соединяют между собой трубки с теплоносителем. Сами трубки могут быть соединены между собой в одну систему несколькими способами. Это простой тип абсорбера, который можно сделать своими руками.
Цилиндрические
— в этом случае покрытие наносится на стеклянную поверхность колбы и применяется в вакуумных коллекторах. Благодаря этому устройству тепла концентрируется больше как раз в центре трубки где расположен тепло съемник, или стержень. Работает эта система с более высоким КПД, нежели перьевая.
Плюсы и минусы
Как у любого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по возможности использования и эксплуатации, так и по иным параметрам и показателям. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, поэтому необходимо их рассмотреть в отдельности друг от друга.
Плоские солнечные коллекторы.
Достоинства использования:
- При использовании в южных регионах с теплым климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
- При осадках в виде снега, имеют способность к самоочищению;
- Обладают высоким КПД, при использовании в летний период;
- Относительно низкая стоимость, в сравнении с аналогами другой конструкции.
Недостатками являются:
- Значительные тепловые потери, вызванные конструктивными особенностями устройства;
- Низкий КПД при работе в осенне-весенний период;
- Сложность транспортировки и монтажа готовых изделий;
- Высокая парусность конструкции, создает опасность повреждения ее элементов, в процессе эксплуатации;
- Сложность и трудозатратность выполнения ремонтных работ.
Вакуумные солнечные коллекторы.
Достоинства использования:
- При использовании в регионах с холодным и умеренным климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
- Незначительные тепловые потери, в процессе эксплуатации, в сравнении с аналогами другой конструкции;
- Способность работать при низких и отрицательных температурах окружающего воздуха;
- Способность работать при низкой солнечной активности в утренние и вечерние часы, а также при отсутствии прямых солнечных лучей (пасмурная погода);
- Легкий и удобный монтаж, транспортабельность конструкций;
- Надежность в процессе эксплуатации.
Недостатками являются:
- Относительно высокая стоимость;
- Жесткие требования к монтажу, определяющие расположение коллектора в пространстве по отношению к поверхности земли.
Какие типы солнечных коллекторов существуют
Такие системы бывают двух видов: плоские и вакуумные. Но, по своей сути, их принцип работы схож. Они используют солнечное тепло для нагрева воды. Отличаются только устройством. Давайте рассмотрим принципы работы этих видов гелиосистем подробнее.
Плоские
Это самый простой и самый дешевый вид коллектора. Работает он следующим образом: В металлическом корпусе, который изнутри обработан высокоэффективным перьевым абсорбером для поглощения тепла, расположены медные трубки. По ним циркулирует теплоноситель (вода или антифриз), который поглощает тепло. Далее, этот теплоноситель проходит через теплообменник в накопительном баке, где передаю тепло уже непосредственно той воде, которую мы можем использовать, например для отопления дома.
Верхняя часть системы закрыты высокопрочным стеклом. Все остальные стороны корпуса утеплены изоляцией для уменьшения теплопотерь.
| Достоинства | Недостатки |
| Низкая стоимость панелей | Низкой КПД, примерно на 20% ниже вакуумных |
| Несложная конструкция | Большой количество теплопотерь через корпус |
Из за своей простоты в изготовлении такими системы часто делают даже своими руками. Приобрести необходимые материалы можно строительных магазинах.
Вакуумные
Эти системы работают немного по другому, это обусловлено их конструкцией. Панель состоит из двойных трубок. Наружная трубка играет защитную роль. Они изготовлена из высокопрочного стекла. Внутренняя труба имеет меньший диаметр и покрыта абсорбером, который аккумулирует солнечное тепло.
Плоская модель
В специальном ящике из алюминия смонтированы медные трубки. В нижней части устанавливается теплоизоляционная защита. Верхнюю поверхность конструкции представляет полотно из закаленного стекла и пропилен-гликоля. Оно обеспечивает поглощение лучей солнца для последующего преобразования устройством в тепловую энергию. Это бюджетный вариант оборудования, которое работает круглогодично.
Дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией
Использование этого не подразумевает какого либо ухода или обслуживания, кроме как периодической чистки от загрязнения и снега зимой (если сам не оттает). Однако будут и некоторые попутные расходы:
- Ремонт, все что можно поменять по гарантии, производитель без проблем заменить, важно покупать официального дилера и иметь гарантийные документы.
- Электричество, его расходуется совсем немного на насос и контроллер. Для первого можно поставить всего 1 солнечную панель на 300 Вт и ее вполне будет достаточно (подойдет даже без аккумуляторная система).
- Промывка змеевиков, ее нужно будет делать один раз в 5-7 несколько лет. Все зависит от качества воды (если она используется как теплоноситель).
Как установить солнечный коллектор
Установить эту систему можно и самостоятельно. Для этого необходимо понимать главный принцип установки — максимум солнечного света.
- Выбираем место
. Оно должно быть с солнечной стороны. Для этого достаточно понаблюдать несколько дней какой место на участке солнце освещает максимально долго (нужно избегать попадания тени от деревьев или построек). Выбрать начальную точку и конечную, солнечный коллектор направить по центру этих точек. Так мы получим максимальный охват теплового излучения. - Угол наклона
. Это важный этап установки, от которого зависит ее эффективность. Как правило такие данные дает производитель систем, но, в среднем это 45 градусов. Нельзя устанавливать под большим или меньшим углом, так как тогда снизится поглощающая площадь. - Подключаем остальное оборудование
. Это насосная группа с контроллером, накопительный бак и соединительные трубки. Это все подключается согласно инструкции. Ничего сложно здесь нет, так как принцип устройства достаточно простой.
Подробное видео установки
Посмотреть все строительные мифы
Разновидности оборудования
В южных солнечных регионах КПД использования может достигать 95%, хотя в северных районах эффективность значительно снижается. Для тех, кто интересуется, какие бывают солнечные коллекторы, целесообразно рассмотреть основные виды солнечных коллекторов.
Немного из использование систем на практике
Решил добавить этот раздел так как появились данные реального использования. Мой хороший знакомый установил ее 3 года назад (Украина, Киевская область).
Используется гелиосистема для отопления дома 100 кв м и горячей воды на 6 человек. Расходы на газ составляли для отопления и горячей воды 33 400 грн
в год. Было принято решение приобрести солнечный коллектор.
В комплекте собраны 6 плоских коллекторов и накопительный бак на 1000 литров. Результат:
- — 100%
в течение 6 «теплых» месяцев по нагрузке на ГВС (температура 55 градусов), - — 50%
в течение 6 «холодных» месяцев по нагрузке на ГВС, - — 25%
в течение 6 «холодных» месяцев по нагрузке на отопление в поддерживающем режиме.
Итоговая сумма экономии за год составила 11 300 грн
(в пересчете на рубли сумму нужно умножить на 2.2).
Вся система стояла 94000 грн
. При такой стоимости газа она окупится за 8.4 года. Производители дают гарантию 15 лет, так что 7 лет минимум будет идти чистая прибыль.
Эффективность системы можно было значительно увеличить, купив вакуумные модели. Также, низкотемпературные системы отопления, такие как теплые полы, которые работают на температуре 30-40 градусов, будут более производительные.
