Солнечные батареи – гелиосистема

Содержание

Солнечные коллекторы

Солнечные батареи - гелиосистема

Номером один в списке лучших вариантов альтернативной энергетики являет система отбора солнечной радиации. В народе этот агрегат называется солнечным коллектором или же гелиосистемой, данные названия являются синонимами. В этом обзоре будет рассказано все про солнечные коллекторы для отопления.

Суть и смысл солнечного коллектора заключается в том, что рабочая поверхность гелиосистемы производит отбор солнечной радиации и осуществляет ее перевод в тепловую энергию. Солнечный свет обладает колоссальным потенциалом. Это неиссякаемый и вечный источник энергии, а самое главнее, что он бесплатный для человека. Применение солнечной энергии ничем не ограничено.

Как отмечают специалисты, большая часть солнечной радиации остается неиспользованной. Но если задействовать гелиосистему, то эту колоссальную энергию можно собирать, аккумулировать и использовать ее по назначению.

Сферы применения солнечной энергии

Излучение небесного светила можно использовать в нескольких направлениях:

  • Получение электроэнергии
  • Получение тепла

Разумеется, существуют и комбинированные агрегаты, которые вырабатывают и электричество, и тепло.

Установки для получения электроэнергии называются солнечными батареями. Электрические модули в корни отличаются от тепловых. Рассматривать в рамках одной статьи и солнечные батареи, и гелиосистемы не получится. Данный обзор будет посвящен только  тепловым солнечным коллекторам. Поговорим про использование гелиосистемы.

Такое тепло чаще всего применяется для отопления и организации ГВС.

Гелиосистемы получили необычайно широкое распространение и в промышленности, и в коммерческой сфере, и даже в быту. Тепловым гелиосистемам отводится роль вспомогательного источника тепла. Думаю, понятно почему.

Ведь до конечного потребителя может доходить разное количество солнечной радиации. Банальная облачность может поставить под угрозу всю систему жизнеобеспечения объекта.

То есть солнечные коллекторы для отопления используются только в паре с каким-то основным источником тепла (например, газовым котлом).

Потенциал солнечного тепла

Среднестатистический показатель солнечной радиации в перерасчете на кВт электрической энергии равен 1500-2000 (кВт*ч) с каждого метра квадратного рабочей площади гелиосистемы.

Самый стандартный и рядовой солнечный коллектор для дома имеет площадь на уровне 2,5 (м2). Такая установка способна вырабатывать в пределах 3750-5000 (кВт*ч) тепловой энергии в год.

Этот показатель можно прировнять к объему газа, который будет затрачен на нагрев воды. Примерно получится 400-550 (м3) газа.

Разумеется, в учет нужно брать и стоимость гелиосистемы. Классический домашний солнечный коллектор обойдется конечному потребителю где-то в 1500 американских долларов.

Это без учета стоимости гидроаккумулятора и цены пуско-наладочных/монтажных работ.

Установка полного комплекта гелиосистемы под ключ, например, гелиосистемы с суточной аккумуляцией тепловой энергии, обойдется в 2000-2500 долларов.

Всецело и полностью гелиосистема окупается за 7-10 лет. Срок службы солнечного коллектора составляет 15-20 лет.

Владельцы солнечных коллекторов наблюдают ощутимую экономию энергоресурсов. Далеко не в лучшем случае гелиосистема позволяет сократить 50% расходов на газ (электроэнергию).

Типы и разновидности гелиосистем

Солнечные коллекторы представлены громадным множеством модификаций. Но все их разнообразие можно свести к двум основным технологиям:

  • Плоские поверхности
  • Вакуумные трубки

Несмотря на неутихающие споры в кругу специалистов, по сей день не удалось установить, что лучше, а что хуже. В нашем регионе наибольшую популярность получили солнечные коллекторы для отопления на вакуумных трубках.

Технология отбора солнечной радиации вакуумными трубками так же не однозначна. На сегодняшний день гелиосистемы предлагают десятки компаний из различных стран. И практически у каждой торговой марки есть свой собственный взгляд на то, какой должна быть технология вакуумных трубок.

Можно встретить гелиосистемы с различным диаметром и профилем трубок. Разниться может и принцип размещения коммуникаций на рабочей поверхности. Также, не нужно забывать и про тип абсорбента. Существует десяток наименований абсорбирующей части.

При таком разнообразии технологий даже подкованный специалист не сможет на 100% сказать, какой из вариантов гелиосистем является самым эффективным. В процессе консультации продавцы отталкиваются от финансовых возможностей покупателя, его запросов относительно мощности нагрева и на какое конкретно применение солнечной энергии он претендует.

Гелиосистемы можно классифицировать по времени действия:

Сезонные коллекторы стоят на порядок дешевле, но их необходимо ежегодно консервировать на неиспользуемый период года. Всесезонные же гелиосистемы куда более практичней. Они не нуждаются в каком-то специальном сервисе или обслуживании. Использование гелиосистемы такого плана более рационально. Но цена всесезонных моделей значительно превосходит сезонные аналоги.

Конструкция гелиосистемы

Любой солнечный коллектор состоит из:

  • Абсорбирующей поверхности
  • Трубопровода

Сами по себе гелиосистемы являются полностью автономными. То есть отбор тепла осуществляется природным и естественны способом. Электричество для этого процесса не нужно.

Подключение к электросети необходимо лишь в тех случаях, когда циркуляция теплоносителя осуществляется принудительно. Существуют и такие модели, в которых циркуляция происходит естественным образом. Правда стоят подобные агрегаты на прядок дороже электрических аналогов, да и их монтаж является не всегда рациональным.

Можно встретить и гелиосистемы с суточной аккумуляцией тепловой энергии. Такая техника способна заготавливать тепло впрок.

Коммуникации солнечного коллектора соединяются с тепловым оборудованием. В роли главной нагревательной техники может использоваться бойлер или котел с дополнительным контуром косвенного нагрева.

Источник: http://promvesti.com/solnechnye-kollektory/

Отопление дома с помощью гелиосистемы

Солнечные батареи - гелиосистема

Этот вид отопления позволяет использовать в качестве источника тепла дармовую энергию солнца. Гелиосистемы или гелиоустановки позволяют превращать эту энергию в тепловую и нагревать таким образом теплоноситель в системе водяного отопления дома или обеспечивать его горячей водой.

Принцип работы и виды гелиосистем

Принцип их работы основан на нагревании солнечными лучами теплоносителя, который циркулирует в солнечном коллекторе с последующей подачей его в бак-аккумулятор, откуда тепло подается в систему отопления или горячего водоснабжения дома.

Солнечный коллектор представляет собой панель с теплообменными элементами в виде пластин или вакуумных трубок. Попадая на их поверхность, солнечная энергия поглощается ими, тем самым нагревая теплоноситель до 90-110°С, который подается в накопительный бак емкостью 250-300 литров.

Он по своей конструкции очень похож на бойлер, также имеет внутренний теплообменник (один или два – в зависимости от количества контуров).

Иногда в него дополнительно монтируют электрический нагревательный элемент, который включается, если количества тепловой энергии, получаемой от солнца, недостаточно.

Количество контуров и способы циркуляции теплоносителя

—————————————————————– —————————————————————–

Гелиосистемы могут быть:

  • одно- или двухконтурными;
  • с естественной или принудительной циркуляцией.

В одноконтурных установках (рис. 1) вода в систему водоснабжения или отопления подается непосредственно из бака-аккумулятора. Она же нагревается и циркулирует в солнечном коллекторе. Такая система достаточно проста и имеет высокий КПД. Но имеет и существенные недостатки.

Для нормальной ее работы необходима качественная мягкая вода, если в систему подается жесткая вода, а она очень часто бывает именно такой в скважинах и колодцах, то это значительно сокращает эффективность и срок службы оборудования.

Кроме того, если в коллекторе циркулирует обычная вода, то в холодное время года она может просто замерзнуть.

Рис. 1 Одноконтурная гелиоустановка с естественной циркуляцией теплоносителя

Двухконтурные гелиосистемы (рис. 2) предполагают наличие двух контуров.

Рис. 2 Двухконтурная гелиоустановка с принудительной циркуляцией для отопления и горячего водоснабжения дома

В одном циркулирует теплоноситель, получающий энергию в коллекторе (это обычно незамерзающая жидкость) и, через теплообменник в накопительном баке, отдающий ее воде, которая нагреваясь таким образом поступает в систему горячего водоснабжения или отопления дома.

Такие системы имеют несколько меньший КПД, но зато могут эксплуатироваться при отрицательных температурах наружного воздуха, да и специальный теплоноситель не будет вызывать коррозии коллектора и не происходит отложение солей жесткости, как в случае использования в качестве теплоносителя воды из колодца или скважины.

Естественная и принудительная циркуляция теплоносителя

В гелиосистемах с естественной циркуляцией (рис. 1), она осуществляется за счет конвекции, то есть за счет того, что более теплая вода имеет меньшую плотность и поднимается вверх, а на место ее поступает более плотная – холодная. Чаще всего по такой схеме работают одноконтурные системы. Преимуществом таких систем является их независимость от наличия электроэнергии.

В системах с принудительной циркуляцией (рис.

2), для ее поддержания используется циркуляционный насос или, чаще всего — насосная станция, которая кроме самого насоса включает автоматику, регулирующую и запорную арматуру, воздушный клапан и расширительный бак.

Двухконтурные гелиосистемы, чаще всего, используют именно этот способ циркуляции. Хотя принудительная циркуляция является более эффективной по сравнению с естественной, но требует наличия электроэнергии для работы насоса.

Как выбрать гелиоустановку

Выбор вида гелиоустановки и ее мощности зависит от того назначения, для которого она предназначена и района проживания: количество солнечных дней в году и минимальная температура воздуха зимой. Так как в наших широтах зимой имеют место отрицательные температуры, то лучшим выбором будут двухконтурные установки с теплоносителем в виде незамерзающей жидкости.

Если с помощью гелиосистемы будет осуществляться только горячее водоснабжение дома, тогда потребуется установка меньшей мощности и соответственно меньшая площадь солнечного коллектора.

Если же с помощью солнечной энергии предполагается и отапливать дом, то здесь мощность установки и площадь коллекторов должна быть значительно большей. Так площади солнечного коллектора 4-6 м2 будет достаточно, чтобы обеспечить на 50-70% горячее водоснабжение в доме.

Площади 10-12 м2 уже должно полностью хватать для горячего водоснабжения и частично – для отопления.

Полное обеспечение дома тепловой энергией возможно только при площади солнечного коллектора больше 12 м2 . Хотя это зависит еще и от размеров самого дома и насколько эффективно он утеплен.

Если же солнечной энергии, в какой-то период для отопления будет недостаточно, например при значительном похолодании или отсутствии солнечной погоды, то для этого в отопительный контур параллельно подключают резервный котел: электрический, газовый или другой, в зависимости от доступности того или иного вида топлива.

Установка и ориентация

Солнечные коллекторы на крыше дома и перед бассейном

Солнечные коллекторы, в зависимости от их вида и площади, можно установить как на крыше дома, так и на открытой площадке возле дома, обязательно с южной стороны. Очень важное значение имеет и угол их наклона.

Чем он ближе к значению 90° по отношению к солнечным лучам, тем лучше будет нагреваться теплоноситель в них. Наилучшим вариантом здесь были бы системы с автоматическим регулированием угла наклона. Но такие гелиосистемы имеют большую стоимость.

Если же коллекторы закрепляются неподвижно, то они должны быть ориентированы на юг или максимально близко к этому направлению.

Срок окупаемости

Окупаемость гелиосистем зависит, как от самой их стоимости, так и он цены на традиционный виды энергии, которые используются для отопления в той или иной местности. Для Европы, где гелиоустановки пользуются наибольшей популярностью, срок окупаемости, в среднем, составляет до 5 лет.

Для средней полосы России, а также сопредельных стран он будет, как минимум, в два раза больше. Хотя, учитывая постоянный рост цен на энергоносители, со временем, он будет сокращаться.

При этом, необходимо учитывать, что даже используя гелиоустановки, как дополнительное отопление или для горячего водоснабжения можно экономить от 40 до 70% топлива других, традиционных видов.

по теме:

Источник: https://v-teple.com/gelioustanovki/otoplenie-doma-s-pomoshhyu-geliosistemy.html

Солнечные батареи для отопления дома: нагрев воды гелиосистемой

Солнечные батареи - гелиосистема

Солнечные батареи для отопления дома — реальный и эффективно работающий вариант. Это прекрасная возможность не только приобрести экономичную систему, но и позаботиться об охране окружающей среды.

Солнечная энергия уже давно успешно используется в разных сферах человеческой жизни. Безусловно, здесь существуют определенные тонкости, и без сложностей и нюансов не обойтись.

Однако если подойти ко всему разумно, можно обустроить хорошую систему отопления для дома или для дачи. Попробуем разобраться в том, насколько это выгодно и целесообразно.

Целесообразность использования

Солнечная батарея и сопутствующие ей элементы гелиосистемы не являются новейшим изобретением. Использование энергии нашего светила практикуется уже длительное время. Новаторами в этой области стали южные континенты (например, Америка или Австралия), а также некоторые европейские страны.

Что же касается северных регионов, по причине меньшего количества света эффективность работы гелиоустановок там значительно ниже. Поэтому их целесообразнее будет применять в качестве альтернативного варианта.

Независимо от того, в каких целях используются солнечные панели, принцип работы у них один и тот же.

Солнечные батареи для отопления дома будут функционировать в качестве накопителей энергии (или коллекторов), в состав которых входят светособирающие фотоэлементы.

Отопление дома обычно обустраивается с помощью применения специальных коробов с надежной теплоизоляцией. Внутри них имеется носитель тепла, а сами они прикреплены на щиты, приподнятые над поверхностью и обращенные к Солнцу.

Чтобы обогрев был более стабильным, и тепло в дом поступало с минимальными перебоями, такие системы часто оборудуют специальными трекерами — устройствами слежения за Солнцем. Благодаря специальным датчикам, установленным в сервоприводы, трекер поворачивает панели вслед за движением светила. Далее энергия преобразуется с помощью трубок, которые обустроены в коробах.

Случае следует делать различие между понятием солнечной панели и гелиосистемы в целом.

Гелиосистемы обеспечивают нагрев любого теплоносителя, а собственно панели с фотоэлементами предназначены для накопления солнечной энергии.

При проживании в тех регионах, где количество ясных дней на протяжении года менее 200, придется обзавестись именно гелиосистемой. Только тогда отопление на солнечных батареях сможет себя оправдать.

Преимущества и недостатки

Для начала следует подробно разобрать плюсы и минусы. Преимуществ отопление от солнечных батарей имеет не так уж много (часто из-за «суровых реалий» нашего климата). Но они вполне очевидны:

  • Это экологически чистый отопительный источник, для которого не понадобятся другие виды топлива.
  • При разумном использовании владельцы частных домов (даже если это небольшой дачный домик, оборудованный гелиоустановкой), получают определенную степень независимости от цен на тепло.
  • Если сохранить традиционные батареи и не отказываться от центрального отопления совсем, затраты на горячее водоснабжение будут значительно ниже.
  • Установка гелиосистемы не требует получения никаких разрешений.

Однако есть и ряд сложностей, которые также следует учитывать. Например, чтобы определить, насколько эффективно работает система для нагрева воды, понадобится, как минимум, три года. При этом энергия от солнечных батарей должна поступать в достаточном количестве и постоянно применяться.

Само оборудование стоит недешево. КПД, вырабатываемый солнечными батареями, всегда будет зависеть от погодных и климатических условий. Коллекторы придется регулярно чистить от накопившихся загрязнений. Нужно своевременно убирать с них лед, снег в холодное время года. Иначе они быстро выйдут из строя и не смогут полноценно работать.

При проживании в холодных регионах гелиосистеме обязательно будет нужна дополнительная теплоизоляция.

Как работает для отопления энергия Солнца

Фотоэлементы солнечных панелей накапливают энергию светила и в более простых случаях применяются с целью получения электричества. Для их включения в «цепь» системы отопления понадобится установить специальный водонагреватель. Он будет исполнять роль накопительного бака. Бойлер греет воду, заполняющую радиаторы и системы труб в помещениях, которые требуют подогрева.

Как известно, существует несколько разновидностей солнечных панелей (поликристаллические, монокристаллические и аморфные). В целях оборудования гелиосистемы для отопления помещений целесообразно применение монокристаллических панелей. Аморфные модули тоже могут стать подходящей альтернативой. Установить их будет гораздо проще, а стоят они на порядок меньше.

Панели с фотоэлементами аккумулируют энергию Солнца, преобразовывая ее в электрическую. Большая установка, собранная из нескольких панелей, будет уже в состоянии обеспечить энергией небольшой дом. Обычно, общая площадь подобной установки составляет от 25 до 30 м².

Понадобится инвертор. Это устройство, которое преобразовывает постоянный ток в переменный. Именно такой ток необходим для работы всех электрических приборов. Инвертор обязательно нужен и при установке отопительной «цепочки». Ведь котел, нагревающий воду, также работает исключительно на переменном токе.

Полезные советы

Можно купить любой солнечный коллектор и попытаться использовать какую-либо из привычных схем подключения. Но как поступить в том случае, если гелиосистема в доме уже есть? Конечно, не стоит ее демонтировать и срочно покупать новую.

Будет достаточно немного увеличить показатель ее мощности, докупив еще несколько панелей и подключить бойлер (котел), к которому подсоединяется разводка.

При разумном применении тех или иных элементов схемы и включении новых ее будет вполне достаточно и для электричества, и для тепла.

Предугадать процент эффективности такой отопительной системы сложно. Ведь она целиком и полностью зависит от условий погоды и климата. Но если не отказываться от обычного энергопотребления, она всегда сыграет свою положительную роль и со временем обязательно себя оправдает.

Источник: https://batteryk.com/solnechnyje-batarei-dlya-otopleniya-doma

5 важных моментов, которые следует учесть во время монтажа гелиосистемы

Солнечные батареи - гелиосистема

Наряду с грамотным проектированием и выбором качественного оборудования, квалифицированный монтаж гелиостемы является ключевым фактором для безупречной и долгой эксплуатации.

В этой статье мы рассмотрим 5 важных моментов,  которые следует учесть во время монтажа, чтобы не только повысить эффективность, но и увеличить срок  службы всех компонентов солнечной системы.

1.Термостатический клапан для защиты от ошпаривания

Основной функцией термостатического клапана является защита от ошпаривания и ожога. В системах теплоснабжения, где не применяется солнечная энергия, этот клапан устанавливают редко, поскольку температуру горячей воды можно отрегулировать на основном теплогенераторе. Поэтому иногда во время проектирования и монтажа гелиосистемы об этом элементе забывают.

Конечно и в регуляторе солнечной системе так же можно ограничить температуру воды до безопасного уровня.  Однако для повышения производительности солнечных коллекторов лучше нагревать бак аккумулятор до максимально возможной температуры. Это позволит аккумулировать больше тепла и даст возможность использовать энергию солнца даже в последующие пасмурные дни.

Пример обвязки термостатического клапана и системы рециркуляции ГВС

Так же краткосрочный нагрев аккумулирующей ёмкости  до предельных температур может применяться в качестве защиты от стагнации. Это в свою очередь продлевает срок службы основных компонентов гелиосистемы.

Подробнее о стагнации и методах борьбы с ней читайте по ссылке: стагнация гелиосистемы

Если установить клапан слишком близко к водонагревателю, он перегревается и перекрывать поток со стороны горячей воды. Вследствие чего в течение некоторого времени  в кран поступает холодная вода. Клапан следует устанавливать немного дальше от водонагревателя, так как показано на рисунке. В таком варианте он будет работать правильно.

Установка термостатического клапана для защиты от ошпаривания

2. Монтаж бака аккумулятора ГВС

Бак аккумулятор должен быть установлен в легкодоступном месте. Это даст возможность беспрепятственно провести необходимое обслуживание или ремонт. Часто бывает так, что оборудование гелиосистемы устанавливается под лестницей или в подвале. В связи с этим, особое внимание следует уделить высоте помещения.

Недостаточная высота помещения при монтаже водонагревателя

Проблема заключается в том, что обычно в верхней части водонагревателя вмонтирован магниевый анод. И чтобы его заменить в будущем, то необходимо иметь соответствующее пространство над баком. Обычно анод имеет длину не менее 0,6 м.

Замена магниевого анода

Если же высота помещения меньше, то необходимо позаботится об установке активного электрического анода уже на этапе монтажа гелистемы.

3. Монтаж расширительного бака гелиосистемы

Расширительный бачёк должен компенсировать весь теплоноситель, вытесняемый из солнечных коллекторов во время стагнации с учетом температурного расширения жидкости.

Воздействие температуры на мембрану расширительного бачка

Во время монтажа бака следует учитывать его положение. Если подключение будет снизу, а сам бачёк будет находиться выше насосной группы, то мембрана будет подвергаться воздействию высоких температур.

Так же, при такой установке на мембране может образоваться воздушный пузырь. Этот пузырь будет подсушивать резину и приведет к ухудшению эластических свойств.

Вследствие чего мембрана может лопнуть значительно раньше предполагаемого срока.

Примеры монтажа расширительного бака гелиосистемы

Для того чтобы продлить срок службы расширительного бачка гелиосистемы следует устанавливать его ниже уровня насосной группы, как показано на фотографии.

4. Подключение гелиоконтура к баку аккумулятору

Так же как в случае с термостатическим клапаном и подключением расширительного бака рекомендуется  организовать петлю при подключении труб гелиосистемы к водонагревателю. Такой вид подключения труб еще называют «термопетлей». Поскольку тепло всегда устремляется вверх, то необходимо производить подключение снизу, тем самым создавая препятствие на пути теплового потока.

Термопетля в гелиосистеме

Если не соблюдать данную рекомендацию, то бак аккумулятор может остывать за ночь на несколько градусов. Этот способ подключения так же подойдет и для обвязки любых других теплогенераторов с баками косвенного нагрева и теплоаккумулирующими ёмкостями.

Пример реализации термоптели гелиоконтура

5. Обратный клапан в гелиоконтуре

В некоторых случаях неправильное подключение труб может вызвать обратную естественную циркуляцию теплоносителя в гелиосистеме.

Применение обратного клапана в гелиосистеме

При отсутствии обратного клапана в гелиоконтуре все накопленное за день тепло в баке аккумуляторе может быть рассеяно через солнечные коллекторы в ночное  время.

Придерживаясь инструкций производителей, а так же вышеперечисленным рекомендациям при монтаже гелиосистемы, вы сможете в полной мере ощутить выгоды от использования солнечной энергии.

Источник: http://SolarSoul.net/montazh-geliosistemy-5-vazhnyx-momentov

Гелиосистемы для отопления и ГВС

Солнечные батареи - гелиосистема

Альтернативные источники тепла, такие как гелиосистема для нагрева воды, в нашей стране используются не очень часто, но популярность их растет.

Главным камнем преткновения является высокая стоимость установки.

Кроме покупки самой гелиосистемы, в контуре отопления должен быть установлен бойлер косвенного нагрева или буферная емкость (теплоаккумулятор), без которых солнечный коллектор работать не может.

Что такое гелиосистема, принцип работы

Гелиосистема с трубчатым абсорбером.

Гелиосистемы – это специальные теплообменники, которые позволяют энергию солнца направить на отопление дома или подогрев воды ГВС. В принципе, это такие солнечные батареи, по которым циркулирует жидкость. Конфигурация коллектора и материал для его изготовления может отличаться, но принцип работы остается неизменным:

  • жидкость попадает в коллектор и нагревается за счет солнца;
  • из гелиосистемы теплоноситель перекачивается в бак аккумулятор или бойлер косвенного нагрева и отдает свое тепло;
  • остывшая жидкость опять направляется в солнечную батарею.

Важно понимать, что гелиосистема для нагрева воды может полностью обеспечить дом только в летнее время. Зимой эффективность системы низкая.

Для отопления это может быть только вспомогательной мерой в помощь к основному обогреву помещения. Гелиосистемы устанавливаются чаще всего на крыше дома, при этом допускается размещение на земле. Главное, чтобы на теплообменник попадало как можно больше солнечных лучей.

Такие установки работают только в тандеме с буферными емкостями (теплоаккумуляторами) и бойлерами косвенного нагрева. Разница заключается в принципе работы этих резервуаров.

В теплоаккумулятор теплоноситель попадает прямо из подачи котла, а оттуда вода идет прямо в контур. То же самое касается и гелиосистем. Отбор теплоносителя осуществляется в нижней части, так как вода там холоднее.

Буферная ёмкость предназначена для системы отопления.

Эффективность газовых каминов для отопления ниже, чем котлов на том же виде энергоносителя.

Использовать камины для отопления нескольких комнат можно только в тандеме с водяным отоплением. Продолжение тут.

Бойлер косвенного нагрева используется для ГВС. Нагрев воды осуществляется не напрямую котлом, а через встроенный змеевик. В котлах есть специальный патрубок, куда подключаются трубы от змеевика.

Таким образом, получается отдельная петля. Змеевиков может быть несколько: для котла, для гелиосистемы, для тепловых насосов.

При этом теплоноситель и нагреваемая вода в баке никак не пересекаются, теплообмен осуществляется исключительно через медные змеевики.

Виды гелиосистем

Есть сезонные и круглогодичные гелиосистемы для отопления дома. Цена на круглогодичные выше. Из названия можно понять, что сезонные могут использоваться только в теплое время года, так как в качестве теплоносителя выступает вода. Во всесезонных циркулирует незамерзающая жидкость.

Циркуляция в сезонных гелиосистемах может проходить без давления и под давлением. В первом случае теплоноситель приводится в движение исключительно благодаря гравитации, а во втором – за счет

Гелиосистема с плоским абсорбером.

электрического насоса. Гравитационные агрегаты устанавливаются только на крыше, чтобы создавалось необходимое давление. В то время как солнечные коллекторы с принудительной циркуляцией могут ставиться куда угодно, в том числе на землю.

Круглогодичные гелиосистемы отопления бывают трех видов:

  • плоские;
  • вакуумные трубчатые;
  • гибридные.

Основной элемент солнечной батареи абсорбер. Это металлический коллектор из медных труб. Площадь теплообмена увеличивается за счет медных листов. Чтобы прибор лучше притягивал солнечный свет, его красят в черный цвет.

Абсорбер своими руками

Сделать плоский абсорбер для гелиосистемы своими руками можно в домашних условиях. Для начала из медной трубы нужно сделать коллектор, по которому будет циркулировать жидкость. Можно согнуть трубу змейкой или же спаять коллектор в виде лестницы.

По цене стальные трубчатые радиаторы отопления дешевле биметаллических и чугунных.

О том, какое должно быть расстояние между кронштейнами радиатора читайте здесь.

Затем нужно вырезать из жести лист необходимых размеров. На этот лист кладется коллектор и припаивается. Таких элементов нужно изготовить несколько (3-4 штуки) и соединить их между собой.

Получается, что в абсорбере будет 4 патрубка для подачи теплоносителя и 4 для обратки. Собрать все слои абсорбера в единую конструкцию, можно соединив патрубки последовательно или параллельно.

При последовательном соединении вода будет больше времени проводить в коллекторе, соответственно, лучше нагреется.

Абсорбер нужно покрасить черной матовой краской и поместить в корпус. Чтобы уменьшить теплопотери на дно корпуса укладывается пенопласт. Все стыки должны быть герметичными, а материалы устойчивы к влаге. Не стоит забывать, что гелиосистема всегда будет находиться на улице.

Обвязка гелиосистемы

Стоимость солнечного коллектора далеко не единственная расходная статья при покупке гелиосистемы. Общая цена включает в себя затраты на бойлер косвенного нагрева, трубы и трубопроводную арматуру. Рассмотрим метод обвязки для системы с принудительной циркуляцией.

Схема подключения гелиосистемы.

Основные элементы схемы:

  • циркуляционный насос – устанавливается на обратке сразу за бойлером косвенного нагрева;
  • грязевик – устанавливается на обратке перед абсорбером;
  • расходомер – ставится за грязевиком;
  • запорная арматура – устанавливается в ключевых точках, чтобы можно было отсечь часть контура для ремонта или замены элементов.

Не стоит пренебрегать установкой расходомера перед гелиосистемой для отопления. Он позволит вам контролировать количество пропущенной через коллектор воды за единицу времени.

Оптимальная скорость теплоносителя в абсорбере составляет 25 л/ч на каждый квадратный метр площади гелиосистемы. Например, если у вас есть солнечный коллектор на 5 м.

кв, то через него должно проходить 125 л/час или 2,08 л/мин.

Источник: https://utepleniedoma.com/otoplenie/geliosistemy-dlya-otopleniya-i-gvs

Солнечный коллектор для отопления дома: виды, состав гелиосистем, расчет и особенности монтажа

Солнечные батареи - гелиосистема

Техногенная цивилизация требует все большего количества энергии для удовлетворения нужд промышленности и быта. Но современные способы её получения не дают полной гарантии благополучной перспективы. Природные месторождения углеводородного сырья постепенно исчерпываются.

К атомной энергетике после Чернобыля и Фукусимы возникло много вопросов по безопасности. Растиражированная тема термоядерного синтеза до сих пор не решена.

В качестве временного выхода из кризиса ученые предлагают использовать возобновляемые средства в виде солнечной, ветровой, геотермальной стихии, а также силу морских приливов и отливов.

Солнце как энергетический «вечный двигатель»

Звезда нашей планетной системы – Солнце, по современным оценкам еще просветит не один миллиард лет. Кроме света, она дает бесплатное тепло, которое можно использовать для отопления домов солнечными коллекторами. Эту технологию уже не один десяток лет успешно внедряют в странах Западной Европы, США, Японии.

  Там до 50% от общего количества вырабатываемой энергии для частного сектора приходится на долю фотоэлектрических устройств. Следует понимать, что они являются альтернативным источником энергопотребления.

Их задача – выполнять поддерживающую функцию и экономить традиционные ресурсы в форме электричества, газа или угля.

https://www.youtube.com/watch?v=ZqRf9Q-QeeY

От природного светила получают два вида энергии – тепловую и электрическую. Преобразователями тепла являются водяные коллекторы. Электроэнергию производят путем трансформации видимого спектра излучения с помощью фотоэлементов. Солнечные батареи для отопления дома можно использовать даже в зимнее время в отличие от водяной системы.

Принцип работы обеих конструкций в корне отличается, но они могут дополнять друг друга, увеличивая общую эффективность обогрева и снижая затраты на приобретение дорогого оборудования фотоэлектрического модуля.

Коллектор – это система металлических трубок, заполненных водой. Она нагревается и самотёком или с помощью циркуляционного насоса подается в систему отопления.

Электрическая гелиосистема представляет собой комплекс фотоэлектрических преобразователей (полупроводников), вырабатывающих постоянный электрический ток.

Поток солнечного света, доходящий до Земли в безоблачную погоду, составляет по мощности до 1400 Вт/м2. Через облака тепла проникает в 14 раз меньше. КПД современных преобразователей достигает 24%. Флексо-фотовольтаический эффект увеличил время жизни «горячих» электронов и позволил поднять энергоэффективность панелей до 66%.

Перспективной разработкой стали наноантенны. Они функционируют на прямом выпрямлении электротока под действием высокочастотного электромагнитного излучения с частотой до 500 ТГц в фотоприёмниках с диаметром до 300 нм. КПД такой термодинамической системы возрастает до 85%.

Но стоимость комплекта солнечных батарей для отопления дома для большинства населения слишком высока.

Виды, состав водяной гелиосистемы для частного пользования

Промышленность выпускает несколько типов солнечных коллекторов для установки в личном хозяйстве. Они отличаются по:

  • назначению;
  • внешнему виду;
  • конструкции;
  • принципу работы;
  • сезонности эксплуатации.

В зависимости от назначения конструкцию можно использовать для обогрева дома, воды в бассейне, горячего водоснабжения. Внешне конструкция выполняется в виде радиаторов с плоским или круглым сечением.

Самотечный принцип работы позволяет экономить электроэнергию. Введение в состав оборудования циркуляционного насоса дает возможность ускорить прогрев воды в контуре прямой и обратной подачи.

Разрешается производить отопление дома солнечным коллектором зимой.

Наиболее популярным видом оборудования является гелиосистема с суточным аккумулированием тепла. Существенный ее недостаток – невозможность применения излишков накопленной энергии в летнюю пору.

Реализация сезонной концентрации тепла для частного домовладения не реальна, поскольку в землю нужно устанавливать и закапывать большие накопительные резервуары в объеме до 10 м3.

Такое количество воды (до 10 тонн) можно использовать разве что на приусадебном участке, и то не всегда.

В состав отопительной гелиосистемы входят:

  • накопительный и теплообменный бак расширения;
  • контроллёры солнечных систем;
  • бойлер;
  • насосы;
  • блоки управления насосами;
  • трубы.

Еще одним видом гелиосистемы являются вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома. У них вместо металлических трубок устанавливаются стеклянные конструкции.

Особенностью является монтаж на крыше стеклянной трубчатой системы, внутри которой проходит теплоноситель. Он изолирован от внешней среды вакуумной прослойкой, которая не даст промерзнуть воде.

Герметичность достигается установкой уплотнителей. Обслуживание заключается в своевременной замене прокладок.

Монтаж, расчет и цена солнечных коллекторов для отопления дома

Солнечный коллектор крепится на предварительной собранной раме. На скатной крыше основанием является крепежная консоль из алюминиевого анодированного профиля, которую фиксируют сквозь покрытие кровли в стропильной балке на глубину до 10 см. Место выхода анкера через крышу герметизируется силиконовой резиной.  Встраиваемая в кровлю система позволяет сэкономить на черепице или шифере.

Установка производится на специальных браслетах, которые имеют изгиб, повторяющий форму черепицы. Такое огибание позволяет не делать отверстия в самой кровле и одновременно надежно фиксировать систему. Монтаж остальных элементов отопления выполняется в соответствии с законами гидродинамики, соблюдением уклонов для того, чтобы вода могла свободно циркулировать в случае отсутствия электроэнергии.

Важно! Запрещено монтировать крупногабаритные гелиоколлекторы, предназначенные для встраивания в крышу, на земле или плоской кровле. Следует строго выдерживать угол наклона к горизонту в диапазоне от 35 до 45°. Это обеспечит максимальную производительность оборудования.

Наиболее эффективные солнечные коллекторы находятся в южных областях. Устройство с рабочей площадью 1 м2 за год вырабатывает такое количество тепла, которое сопоставимо при сгорании 300 м3 природного газа.

При цене последнего в среднем по 6 рублей за 1 м3 сумма экономии составит 1800 рублей. Устанавливают три бойлера с рабочей площадью нагрева 2,5 м2.

Сэкономленной суммы вполне хватит, чтобы зимой полностью отказаться от газа.

Стоимость солнечного коллектора для отопления дома зимой меньше, чем цена проектирования, монтажа и подключения к уличному распределительному газопроводу. Если учесть стоимость газа, то это разница становится еще больше.

Расходная часть бюджета по обслуживанию гелиосистемы идет только на электроэнергию, необходимую для работы циркуляционного насоса.

Преимуществом солнечного радиатора является отсутствие сложных систем, безопасность и повышенный срок эксплуатации по сравнению с газовыми приборами.

Недостатком агрегата является его большая стартовая стоимость. Цена солнечного коллектора для отопления дома может достигать 1000 евро, а вместе с монтажными работами – больше 2000. Окупается система в течение 5-7 лет. Другой минус – непостоянство работы. Она зависит от солнечных дней. Поэтому такой обогрев является только дополнением к основному.

Сколько нужно солнечных батарей для отопления дома?

Устройство выгодно использовать для обогрева помещений в районах, где солнечных дней в году не меньше 200. Фотопанели вырабатывают электроэнергию и выдают её в домашнюю сеть на отопительные элементы. Для синхронизации с движением солнца по небосводу панели перемещаются вслед за светилом благодаря системе отслеживания.  Существует несколько типов солнечных батарей:

  • монокристаллические;
  • поликристаллические;
  • аморфные.

Монокристаллические преобразователи представляют собой пластины из кристаллов кремния. Они имеют энергоэффективность в пределах 18%, температуру эксплуатации – 5-25°С.

Фотоэлементы их поликристаллов изготавливаются из вязкой кремниевой массы, постепенно отвердевающей до заданного состояния. Максимальное значение КПД -12%.

Аморфные или пленочные панели получают методом испарительной фазы кремния, оседающего на полимерной пленке. Имеет самую небольшую производительность – 7%.

Внешние элементы поглощают и трансформируют энергию фотонов в упорядоченное движение электронов (отрицательная проводимость n-типа). Их энергия концентрируется в аккумуляторе. Один элемент создаёт мощность, достаточную для работы одной лампочки от 100 до 250 Вт.

Панель площадью 30 м2 обеспечит светом небольшой дом. Но для отопления необходимо в разы больше энергии и преобразователь переменного тока — инвертор. Без него обогревательные ТЭНы  с распределительной разводкой работать не будут.

Купить солнечные батареи для отопления дома можно в специализированных магазинах.

Важно! Собрать домашнюю мини-электростанцию под силу только подготовленному мастеру. Он поставит систему на обслуживание и даст гарантию. Самостоятельный монтаж приведет к поломке дорогостоящего оборудования.

 Самая эффективная солнечная панель та, которая работает по гибридной схеме. Например, фотоэлементы параллельно подключены к ветрогенератору или общей электросети. Тогда гарантирована безотказная работа системы при отключении одного из элементов.

После монтажа всех компонентов инвертор подключается к водонагревателю. Мощность инвертора находится в пределах 250-6000 Вт. Увеличения мощности добиваются параллельным подключением нескольких инверторов.

В качестве накопителя энергии используются автомобильные или специальные аккумуляторы.

Для отопления дома и обеспечения его электричеством необходимо установить панели общей мощностью до 20 КВт. Цена комплекта солнечных батарей для отопления дома составляет от 1040600 рублей.

  Стоимость панелей с оборудованием, включающим инвертор, аккумуляторы в 10 и 15 КВт колеблется от 522 и от 847 тысяч рублей.

  Солнечные батареи для отопления загородного дома обойдутся чуть меньше – 484 тысяч рублей.

Как самостоятельно изготовить накопитель энергии солнца?

 Основной деталью устройства является абсорбер, состоящий из металлического листа, приваренного к трубкам. Они соединены с трубами подачи горячей воды и «обратки», которые устанавливаются горизонтально. Схема их подсоединения – диагональная. Это делается для увеличения мощности.

Абсорбер помещается в деревянный каркас и закрывается стеклом толщиной не менее 4 мм. Если стекол больше, то производительность увеличивается, но возрастает масса. Конструкцию нужно покрасить специальным жаростойким веществом.

Обычные лакокрасочные материалы вскоре начнут отставать от поверхности под действием высокой температуры. Абсорбер утепляется минеральным стекловолокном, так как температура нагрева достигает до 200°С.

Все деревянные конструкции изолируются от соприкосновения с металлом.

Накопительный бак, где хранится горячая вода, помещается в абсорбере и тоже защищается от температурного влияния внешней среды. В нем находится теплообменник из нержавеющей стали, меди. Входной патрубок соединяется с горячей водой, а выходной – с холодной.

Третий элемент конструкции – расширительный бак. Он соединен с накопителем и имеет контакт с наружным воздухом. Его задача состоит в регуляции уровня воды в системе и недопущения превышения объема и давления теплоносителя при нагревании.

Все емкости утепляются, в том числе, и расширительный бачок.

Принцип работы солнечного коллектора для отопления дома своими руками не отличается от промышленных установок. Нагретая в абсорбере солнцем вода поступает в теплообменник, а затем в систему отопления дома. Отдавая тепло, она остывает и возвращается в бак. На практике установлено, что для южных широт больше всего подходят коллекторы с плоскими элементами, а для северных – с трубчатыми.

Отзывы о солнечных коллекторах и батареях для отопления домов

Большинство пользователей альтернативными системами обогрева отмечают возросшую независимость от сетевых энергоисточников.

  Особенно это заметно при запланированных отключениях и аварийных остановках подачи света или газа.  В случае самостоятельного монтажа коллектора расходы были только на приобретение материалов.

Заметно снизились финансовые затраты в перерасчете на ежедневное потребление.

Например, пользователь гелиосистемы в Судаке отмечает, что применяет её для нагрева бассейна объемом 170 м3 и дежурного отопления в зимнее время. Он смонтировал 18 коллекторов, через год добавил еще 14 единиц. Зимой приходится прогревать дом, включая основную сеть. Поскольку температуры воды падает до 12°.

Летом возникает другая проблема – некуда девать воду, нагретую до 70°С. За семь лет эксплуатации владелец дважды менял контролер. Первый раз из-за неисправности, второй – по причине установки более современной модели.  Конструкция окупила себя за 4 года.

В перспективе вместо котла планирует подключить более выгодный тепловой насос.

Другой пользователь ГВС из Сум отмечает, что летние расходы покрыл на 100%. По его мнению, солнечные панели сегодня являются неотъемлемой частью инженерных систем домов.

Независимо от отрицательной температуры фотоэлектрические батареи компенсируют 4 часа теплопотерь. Если теплоноситель прогревается недостаточно (облачность, вечер), то он поступает в грунтовый накопитель, повышая температуру почвы до 20-25°С.

Летом гелиосистема играет главную роль при нагреве воды. Излишки снова поступают в подземный теплообменник.

Посмотрите видео «Как выбрать солнечный коллектор для дома»

  

Источник: https://nastroike.com/dom-i-dacha/solnechnyj-kollektor-dlya-otopleniya-doma-vidy-sostav-geliosistem-raschet-i-osobennosti-montazha

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть