Солнечный водонагреватель для частного дома: устройство и принцип работы гелиоколлекторов

Солнечные гелиоколлекторы для нагрева воды и отопления

Солнечные гелиоколлекторы – это устройства, позволяющие с помощью солнечной энергии нагревать теплоноситель, тем самым отапливая помещение и/или нагревая воду для бытовых нужд. Использовать их можно в качестве основного источника тепла или дополнительного в комплекте с другим обогревателем. Они могут работать как в ясную, так и в пасмурную погоду.

Устройство солнечных гелиосистем

Гелиосистема – это полный комплект оборудования для преобразования из солнечного света тепловой энергии.

В неё входят следующие элементы:

  • солнечные коллекторы;
  • бак-аккумулятор;
  • насос;
  • контроллер управления.

Схема и принцип работы гелиоколлектора

Бак-аккумулятор содержит внутри себя теплообменник. Через него происходит передача тепла от теплоносителя воде, которая находится в бачке. Также во время монтажа бака-аккумулятора учитывается возможность дополнительно нагревания воды до нужной температуры, например с помощью газового котла. Это необходимо на тот случай, если погода пасмурная и холодная и не хватает мощности коллектора.

Насос используется для создания циркуляции теплоносителя от гелиоколлектора до бака и обратно. Контролер управления необходим для контроля над работой всех частей системы, в том числе для защиты от перегревания.

В конструкцию солнечного коллектора входит медная панель, которая покрыта высокоселективным материалом. Корпус чаще всего выполнен из алюминия. Стекло используется только ударопрочное и с малым содержанием металла.

Как работают

Панель солнечного коллектора преобразует инфракрасное излучение в тепловую энергию. Полученное тепло, передаётся теплоносителю, который по трубам протекает в бак-аккумулятор. Там он передаёт тепло воде, тем самым нагревая её. Остывший теплоноситель обратно возвращается в солнечный коллектор, и всё повторяется снова.

Виды солнечных коллекторов

Наиболее распространёнными считаются плоские и вакуумные гелиоколлекторы.

Вакуумные

Главным элементом вакуумного устройства является тепловая труба. Внешне представляет собой ряд, состоящий из стеклянных трубок, заключённых в алюминиевом каркасе. Каждая трубка состоит из двух трубок разных диаметров, а между ними находится вакуум. Благодаря нему теплоноситель внутри неё намного лучше защищён от воздействия температуры окружающей среды.

Устройство вакуумного гелиоколлектора

Медная труба с меньшим диаметром содержит внутри себя специальную нетоксичную жидкость. При нагревании она испаряется. Пар поднимается к самому верху трубки – к наконечнику. Там он отдаёт тепло теплоносителю, находящемуся в теплопроводе.

Конденсируясь на стенках трубы, жидкость обратно стекает вниз. Далее процесс снова повторяется. Все трубы расположены параллельно. Угол наклона зависит от места монтажа системы и географической широты объекта. Панель должна быть направлена на юг.

Устройство водонагревательной системы с использованием вакуумного гелиоколлектора

Солнечный гелиоколлектор отлично работает даже в пасмурную погоду, так как вакуумные трубки хорошо поглощают инфракрасное излучение, проходящее сквозь тучи. В отличие от плоских устройств на вакуумные оказывает меньшее влияние низкая температура на улице и ветер, благодаря изоляционным свойствам вакуума. Системы с солнечными гелиоколлекторами этого типа могут функционировать до -35°C.

Чтобы внутри трубок как можно дольше сохранялся вакуум, один их конец покрыт толстым слоем бария. Он поглощает различные газы, которые появляются во время эксплуатации и хранения устройства. Также барий является своеобразным индикатором. Если он изменил цвет с серебристого на белый, значит, вакуума в трубке уже нет и её следует заменить на новую.

Чтобы провести замену, не нужно останавливать всю систему. Также, если одна из трубок вышла из строя, то коллекторы всё равно продолжат работать как прежде. В случае необходимости в систему можно добавить трубки или снять лишние.

Преимущества вакуумных гелиоколлекторов:

  • удобный монтаж;
  • простое обслуживание;
  • низкие теплопотери;
  • длительный период работы.

К недостаткам относят невозможность самостоятельной очистки от снежных наносов, а также минимальный угол наклона должен быть не менее 20°.

Плоские

Внешне плоские солнечные гелиоколлектора представляют собой прямоугольную панель. Корпус выполнен из алюминия. Для подачи и вывода теплоносителя имеются 2 патрубка. Боковые стороны и одна стена утеплены теплоизолятором толщиной 3-4 см. Это позволяет значительно сократить теплопотери устройства.

Главная часть всего гелиоколлектора – это абсорбер, соединенный с теплопроводом. Именно он поглощает инфракрасное излучение. Сверху он закрыт закалённым стеклом с низким уровнем металла. Чаще всего поглощающий элемент делается из меди, так как она имеет высокую теплопроводность.

Устройство плоского солнечного гелиоколлектора

Принцип действия коллектора следующий: солнечные лучи проникают сквозь стекло и попадают на абсорбер. Он нагревается и передаёт тепло теплоносителю. В отличие от вакуумных систем, плоские коллектора могут самостоятельно очиститься от снега. Их монтаж можно провести под любым углом. Но по сравнению с вакуумными устройствами, у них больше теплопотери, и устанавливать их нужно только в полностью собранном виде. Еще один недостаток – в случае повреждения придётся менять всю панель. Но по сравнению с вакуумными, они более надёжные и простые.

Нюансы по использованию коллекторов для отопления или для нагрева воды

Количество устройств определяется в зависимости от потребностей. Солнечные гелиоколлектора можно объединять в группы. Объём и температура нагретой воды при этом зависят сразу от многих факторов, в том числе от температуры и погоды на улице, количества используемой воды и так далее. Поэтому температура нагрева воды будет разной каждый день.

Перед тем как купить коллектор, следует точно определить цель использования и где он будет расположен. Чтобы правильно подобрать модель и количество.

Как сделать своими руками

Перед тем как приступить к сборке солнечного коллектора, следует сделать расчёты, чтобы устройство получилось качественным.

Схема сборки

  1. Сначала собирается короб. Для этого используются доски толщиной 3 см и шириной 12 см. Дно делается из фанеры или текстолита. Для прочности устанавливаются ребра жёсткости. Чтобы древесина не гнила, её обрабатывают антисептиком.
  2. На дно укладывается слой теплоизоляции (минваты). После чего её закрывают оцинкованным металлом.
  3. Для создания теплообменника понадобятся 2 трубы с диаметром 1″ и длиной 70 см, 15 труб с диаметром 0,5″, длиной 160 см.
  4. В трубах большего диаметра с шагом до 4,5 см проделываются отверстия для труб меньшего размера.
  5. После чего всю конструкцию сваривают. При этом патрубки для входа и выхода теплоносителя должны находиться диагонально. Для входа внизу, для выхода сверху.
  6. Готовый радиатор монтируют внутрь ранее сделанного короба. Крепится ко дну короба с помощью хомутов или полосок металла. Для максимальной передачи тепла, нужно закрепить его как можно плотнее.
  7. Стыки тщательно заделываются герметиком. Дно короба и трубы окрашивается в чёрный цвет жаростойкой краской, тогда они будут поглощать больше тепла. Внешние детали окрашиваются белым, чтобы было меньше теплопотерь.
  8. После того как краска высохла, короб закрывается стеклом (4 мм), но так, чтобы расстояние между ним и радиатором было не менее 1,2 см. Можно использовать стеклопакет, это повысит эффективность устройства.

Цена и окупаемость

С финансовой точки зрения солнечные гелиоколлектора необходимо считать инвестициями. Срок окупаемости может быть разным – от нескольких месяцев до нескольких лет. Зависит он от того, когда и сколько раз будет использоваться система.Срок службы солнечных гелиоколлекторов может быть более 30 лет. Но они в любом случае окупятся, учитывая, что они практически не требуют обслуживания.

Работоспособность всей системы полностью зависит от качества каждого элемента и правильности монтажа. Солнечные гелиоколлектора не смогут работать в полную силу, если будет неправильно подобрано остальное оборудование. Установку и проектирование лучше доверить профессионалам.

Солнечный водонагреватель для частного дома — устройство и принцип работы гелиоколлекторов

    Содержимое:
  1. Виды солнечных коллекторов
    1. Коллекторы с встроенным баком
    2. Гелиосистемы с выносным баком
  2. Как работает система ГВС от гелиосистемы
    1. Принцип нагрева воды солнцем
    2. Сколько воды может нагреть солнечный коллектор
    3. Чем заправляют гелиосистемы
  3. Готовые решения нагрева воды солнцем и их цена
  4. Как установить солнечную систему нагрева воды

Гелиосистемы устанавливаются в частных домах, коттеджах, бассейнах, хостелах и других зданиях для обеспечения ГВС. Солнечные водонагреватели для частного дома способны обеспечить большим количеством горячей воды. Одна гелиоустановка производит до 200 л нагретой воды в день. Особенно выгодным считается коммерческое применение гелиоколлекторов, при котором полная окупаемость достигается уже через 2-3 года эксплуатации.

Существует несколько видов гелиоводонагревателей, отличающихся способом аккумуляции и хранения тепла, внутренним устройством и принципом работы. Различия влияют на теплоэффективность и технические характеристики оборудования.

Виды солнечных коллекторов

При выборе гелиосистемы в первую очередь обращают внимание на тип баков аккумуляторов солнечной тепловой энергии, так как отличия конструкции и устройства отражаются на особенностях эксплуатации и технических характеристиках.

Коллекторы с встроенным баком

Моноблочные гелиоколлекторы предназначены для работы в сезон весна-осень. Зимой оборудование отключают, сливают теплоноситель. Коллекторы со встроенным баком проще установить и обслуживать. Для использования требуется просто подключить гелиосистему к системе горячего водоснабжения или точке водоразбора.

Нагрев воды гелиоколлекторов со встроенным баком теплоаккумулятором происходит следующим образом:

  • солнечные лучи улавливаются абсорбером;
  • полученная энергия передается в змеевик, расположенный в встроенном баке теплоаккумуляторе;
  • происходит передача тепла, от нагретого теплоносителя воде, используемой для бытовых нужд.

В некоторых теплоаккумулирующих ёмкостях предусмотрен встроенный ТЭН, необходимый в случаях, если солнечный коллектор не смог обеспечить необходимым количеством горячей воды. Недогрев возможен в случае пасмурной или холодной погоды. Солнечный коллектор в нормальных условиях может нагреть объем воды до 200 л. в день.

Коллекторы с встроенным баком в основном работают без давления, c применением естественной циркуляции жидкости. Термосифонные гелиосистемы устанавливают в высшей точке ГВС, чтобы обеспечить необходимый напор воды, при открытии крана водоснабжения. Баки выдерживают максимальное давление не более 0,2 атм. После нагрева вода самотеком стекает к точке водоразбора.

Солнечные водонагреватели с встроенным баком отличаются несколькими преимуществами:

  • нагрев воды в солнечную погоду всего за 3-4 часа;
  • обеспечение потребности в ГВС от 3 человек и выше, в зависимости от площади абсорбирующей поверхности;
  • простой монтаж;
  • низкая цена.

Принцип термосифона широко используется в ГВС с солнечными коллекторами. Работа водонагревателя основывается на естественной конвекции, когда нагретая жидкость перемещается вверх, а остывшая опускается вниз. Непременное условие термосифонной схемы ГВС — резервуар для воды должен находится выше коллектора.

Гелиосистемы с выносным баком

Солнечные коллекторы, подключаемые к отдельно стоящему баку теплонакопителю, относятся к классу водонагревателей для круглогодичного использования. Нагрев воды продолжается в любое время года, при условии, что будет ярко светить солнце и температура воздуха не упадет ниже –50°С.

Для нагрева воды используется внешний бойлер косвенного нагрева, удаленный от источника тепла. В качестве теплоносителя используется антифриз. Нагрев ГВС коллектором с выносным баком осуществляется следующим образом:

  1. абсорбер аккумулирует тепло и передает его жидкостному теплоносителю;
  2. под давлением, нагретый антифриз поступает в теплообменник бака накопителя;
  3. при прохождении через змеевик бака, теплоноситель нагревает воду.

Для обеспечения нормальной работы, гелиоколлектор с выносным баком подключается к насосной группе. Циркуляция теплоносителя осуществляется принудительно. Процесс и интенсивность нагрева, и давление регулируются автоматикой.

Главное достоинство гелиосистем с выносной емкостью — возможность круглогодичного применения. Недостаток: необходимость в подключении дорогостоящего оборудования, необходимого для нормальной работы гелиосистемы. Водонагреватель работающий под давлением имеет еще один минус: при отключении электроэнергии насосы перестают работать, что приводит к перегреву теплоносителя и негативно сказывается на работоспособности гелиоколлектора (проблема решается установкой ИБП).

Как работает система ГВС от гелиосистемы

Чтобы понять насколько горячее водоснабжение на солнечных коллекторах выгодно, стоит рассмотреть, несколько важных вопросов:

  • как работает гелиосистема;
  • сколько воды сможет нагреть гелиоколлектор в течение дня.

Хорошее понимание перечисленных моментов поможет выбрать наиболее подходящую гелиосистему в каждом конкретном случае.

Принцип нагрева воды солнцем

Существует несколько разновидностей коллекторов, отличающихся по принципу абсорбции или аккумуляции тепла. Все оборудование делится на две группы:

  • Трубчатые вакуумные коллекторы — аккумуляция тепла осуществляется благодаря особым колбам. В процессе производства из стеклянных трубок выкачивают воздух, что приводит к созданию вакуума, играющего роль своеобразного теплоизолятора. Внутри колба покрыта высокоселективным слоем. Там же находится алюминиевая или медная пластина, контактирующая с трубками теплообменника, которые для солнечного водонагревателя изготавливаются из меди.
    Принцип действия трубчатых коллекторов следующий:
    1. в трубках, благодаря высокоселективному покрытию и внутреннему устройству (напоминает колбу термоса) воздух нагревается до 280-300°С;
    2. тепло передается через пластину к циркулирующей жидкости;
    3. теплоноситель поступает в отдельно стоящий или моноблочный накопительный бак, происходит нагрев воды.

    По своему устройству трубчатые вакуумные коллекторы делятся еще на несколько групп: с U-образными (коаксиальными) или прямоточными трубками.

Принцип работы солнечных водогрейных коллекторов трубчатого и панельного типа основан на обычных физических законах. Ультрафиолетовое излучение проходит сквозь атмосферу земли практически не теряя тепла. При попадании на твердую поверхность солнечные лучи прогревают ее. В свою очередь нагретые предметы отдают тепло окружающей среде. Подобным образом происходит нагрев и в гелиосистеме.

Солнечные лучи попадают на абсорбирующую поверхность, которая сильно разогревается благодаря тому, что окрашена в темный цвет. Тепло, аккумулируется при помощи абсорбера и направляется в накопительный бак. Описанный принцип работы остается одинаковым для всех гелиоколлекторов, независимо от внутреннего устройства.

Виды и способы аккумулирования солнечной тепловой энергии влияют на особенности эксплуатации солнечных водогрейных систем. Трубчатые водонагреватели отличаются большей теплоотдачей, способны работать при температуре до –50°. Хотя вакуумные колбы стоят дороже, их теплотехнические параметры: скорость и интенсивность нагрева лучше, по сравнению с панельными коллекторами.

Сколько воды может нагреть солнечный коллектор

Все зависит от нескольких факторов: способа нагрева и аккумуляции тепла, времени года, погоды. Отдельно учитывается то, какая система рециркуляции используется. Средним значением для гелиосистемы на 1 м² принято считать следующие возможности нагрева в час:

  • 100 литров на 7 °C;
  • 50 литров на 14 °C;
  • 25 литров на 28 °C;
  • 15 литров на 46 °C;
  • 10 литров на 70 °C.

В пасмурную погоду солнечный коллектор может снизить скорость нагрева ГВС, в ясную солнечную наоборот, увеличить, поэтому в списке приводятся средние значения.

В теплую летнюю погоду, при отсутствии облачности водонагреватель всего за час подогревает около ведра воды, что достаточно для экономного душа. В течение светового дня собирается около 200 л. горячей воды с температурой около 40°, при условии, что используется коллектор, имеющий более 1,5 м² абсорбирующей площади.

Зимой потребитель столкнется с тем, что получаемого тепла будет недостаточно, чтобы произвести необходимое количество горячей воды. Проблема решается установкой накопительной емкости.

Принцип работы коллектора при низких температурах окружающей среды несколько изменяется. Если летом можно было подключить бойлер и периодически, раз в час «сбрасывать» в него горячую воду, то зимой водонагреватель будет нормально функционировать только в системе косвенного нагрева. Суть такого подключения в следующем:

  • зимой, вода в солнечных коллекторах нагревается до температуры 30°С, чего будет недостаточно для мытья;
  • в систему ГВС подключают буферную емкость с двумя теплообменниками, для котла и гелиоколлектора;
  • водонагреватели от солнечной энергии подогревают воду до температуры 25-30°С;
  • основной нагрев осуществляет газовый, электрический или твердотопливный котел, доводя температуру до 60-70°;
  • при открытии крана ГВС пользователю подается горячая вода.

Солнечный водонагреватель работает зимой на компенсацию энергоресурсов, необходимых для работы системы ГВС. Автономное горячее водоснабжение при помощи одних только гелиоколлекторов невозможно. Требуется, чтобы в системе ГВС присутствовал водонагреватель, способный удовлетворить потребности водоснабжения на 100%.

Чем заправляют гелиосистемы

Теплоноситель для коллекторов выбирают в зависимости от условий эксплуатации. Так, для всесезонных систем используют специальный антифриз, не замерзающий в зимнее время года. Летом, водогрейный контур заправляют дистиллированной водой.

В связи с выбором теплоносителя существует несколько общих рекомендаций:

  • Эксплуатация зимой — состав незамерзающих жидкостей для солнечных водонагревателей — это смесь пропиленгликоля с водой и добавлением антикоррозионных веществ. Пропорции подбираются в зависимости от средней температуры промерзания окружающей среды:
    1. –20°С нужен 40% раствор: на 10 л теплоносителя / 6 л. пропиленгликоля;
    2. –30°С потребуется 50% раствор, пополам дистиллированная вода и пропиленгликоль.

    В готовый теплоноситель необходимо добавить щелочь NaOH. Пропиленгликоль под длительным воздействием перепадов температур превращается в кислоту. После добавления щелочи, кислотный баланс рН не должен превышать 7. В готовых антифризах все компоненты добавлены в оптимальных пропорциях.

  • Сезонная эксплуатация — коллектор будет использоваться с весны до ранней осени. В качестве теплоносителя следует применять дистиллированную воду, предотвращающую образование накипи внутри труб.
  • Целесообразность использования готовых незамерзающих жидкостей (стоящих приблизительно в 3 раза больше, чем подобный состав, приготовленный в домашних условиях), ставится под сомнение. Приобретать заводские антифризы следует в тех случаях, когда сделать их самостоятельно не представляется возможным.

    Готовые решения нагрева воды солнцем и их цена

    Экономическое обоснование приобретения гелиосистемы зависит от нескольких критериев:

    • полной стоимости, включая установку;
    • теплоотдачи;
    • периода окупаемости;
    • срока службы.

    Не все гелиосистемы одинаково эффективно работают. При использовании коллекторов, сделанных из дешевых и некачественных материалов можно столкнуться с проблемами во время эксплуатации: недостаточной производительностью и быстрым выходом оборудования из строя. Чтобы не испытать разочарования, следует покупать только проверенное временем оборудование.

    Ниже приводятся несколько моделей популярных солнечных водонагревателей, которые, судя по отзывам потребителей, сделаны качественно и считаются лучшим выбором в соотношении стоимость/теплоотдача:

    • Atmosfera — на базе украинской компании производителя, изготавливаются вакуумные и панельные коллекторы для всесезонного нагрева ГВС и поддержки систем отопления. Водонагреватели Атмосфера подходят для систем с принудительной циркуляцией, имеют улучшенную теплоизоляцию. В корпусе предусмотрено место для установки регулирующих датчиков.
      Особенность гелиоколлекторов Atmosfera в высокой производительности в пасмурную погоду и зимнее время года. Приобрести водонагреватель можно начиная от 20 тыс. руб.
    • Sidite — китайская компания, наладившая выпуск гелиосистем и всего, что необходимо для их обслуживания и подключения. Выпускаются трубчатые и панельные солнечные водонагреватели.
      В ассортименте продукции присутствует огромное количество готовых решений для оснащения: коммерческих зданий, бассейнов, хостелов, многоквартирных домов, больниц и др. Водонагреватели Sidite только приобретают популярность среди отечественного потребителя.
    • Vaillant auroSTEP plus — гелиоколлекторы с безупречным немецким качеством сборки и такой же традиционной ценой. За систему, достаточную чтобы обеспечить горячей водой семью на 2-3 человека, придется заплатить не меньше 200 тыс. руб. За эти деньги покупателю предоставляется полностью готовая система ГВС Vaillant auroSTEP plus, включая бойлер косвенного нагрева и контроллер.
    • SunRain — еще одна модель от китайского производителя. Согласно заявленным техническим характеристикам гелиоколлекторы смогут работать при снижении температуры до –50°С. Допускается горизонтальная и наклонная установка.
      Водонагреватели способны работать в течение всего года. Подключаются к выносному баку. Стоимость трубчатых гелиоколлекторов SunRain от 40 тыс. руб.
    • Viessmann Vitosol — линейка немецкого производителя, основная деятельность которого связана с производством водогрейного оборудования. Главные отличия от аналогичной продукции других изготовителей: безупречное качество сборки, полное соответствие заявленным характеристикам.
      В Viessmann Vitosol присутствует антивандальная и противоградовая системы. Поверхность стекла самоочищающаяся. Стоимость от 200 тыс. руб.
    • ЯSolar — российская компания, выпускающая системы горячего водоснабжения «под ключ». В комплектацию входит: накопительный бак, контроллер, датчики нагрева, насосная станция, воздухоотводчик.
      Выпускаемые солнечные коллекторы ЯSolar предназначены для подключения в системы с принудительной циркуляцией. Полная стоимость комплекта от 430 тыс. руб.

    Заявленный срок службы каждой из представленных моделей 35-50 лет. На первые 15 лет эксплуатации дается гарантия производителя. При всесезонной эксплуатации, в условиях коммерческого применения гелиосистема окупится за несколько лет. Если планируется использовать коллектор только летом, окупаемость наступит через 7-8 лет. Расчет экономической эффективности можно выполнить по следующему графику, показывающему зависимость теплоотдачи от времени года:

    Расчет солнечного коллектора для нагрева воды осуществляется по коэффициенту потребления ГВС, используемому в СНиП. Для обеспечения потребности одного человека в горячей воде требуется от 2-4 кВт/час. В технической документации на приобретаемую гелиосистему указывается предполагаемая мощность конвектора, по которой можно узнать подходит ли понравившееся оборудование под конкретные условия эксплуатации.

    Перед покупкой желательно изучить отзывы о солнечных коллекторах для нагрева воды. Из комментариев можно узнать о некоторых недостатках гелиосистем и их преимуществах, подобрать подходящую модель гелиоколлектора.

    Гелиоколлектор — как выбрать или сделать самому?

    Гелиоколлектор или солнечный коллектор – это основной элемент гелиосистемы, предназначенной для преобразования энергии солнечных лучей в тепло.

    Принцип работы гелиоколлектора

    В основу работы коллектора заложен принцип поглощения энергии солнечных лучей в видимом и инфракрасном диапазонах и передачи ее теплоносителю. В теплоносителе, в свою очередь, полученный объем энергии передается для дальнейшего преобразования.

    Виды и типы гелиоколлекторов

    Солнечные коллекторы бывают следующих видов.

    Плоские

    Наиболее распространенный тип элемента гелиосистемы. Это панель, как правило прямоугольной формы,
    основой которой служит несущий каркас с теплоизоляцией (боковые стороны и нижняя стенка) и абсорбер (устройство для поглощения солнечной энергии), соединенный с теплопроводом. Теплопровод выполняется из медных трубок, обусловлено это теплопроводностью металла. С наружной стороны абсорбер покрывается закаленным стеклом. Устройство оборудовано патрубками для входа и выхода теплоносителя.

    Лучевые потоки солнца (видимые и инфракрасные) попадают на абсорбер и нагревают его. Тепло, полученное абсорбером переходит в теплоноситель, который подаётся далее на элементы системы. Вода в данной системе является теплоносителем. В регионах, где температуры не бывают отрицательными, кроме воды используют и другие жидкости, которые способны не замерзать в сложных климатических условиях.

    Достоинства:

    • Универсальность применения;
    • Высокая степень надежности;
    • Эффективность в работе;
    • Неприхотливость к условиям эксплуатации;
    • Возможность эксплуатации круглый год;
    • Длительный срок эксплуатации.

    Недостатки:

    • Низкий КПД использования;
    • В случае повреждения требуется полная замена.

    Вакуумные

    Также распространенный тип солнечных коллекторов. Данный тип коллекторов различается по конструкции: бывают вакуумные коллекторы трубчатого вида и в виде плоских коллекторов.

    Главной составляющей вакуумных коллекторов является тепловая труба, которая состоит из двух трубок различного диаметра, помещенных одна в другую с вакуумным зазором между ними.

    Конструкция коллектора состоит из корпуса, в который помещено несколько вышеописанных трубок, которые соединены в верхней своей части с теплопроводом. Под воздействием солнечных лучей, попадающих на наружные трубки, являющиеся абсорбером, нагревается специальная жидкость, которая помещена в медные трубки меньшего диаметра. Нагреваясь до определённых параметров, жидкость начинает испаряться, парообразные массы при этом поднимаются вверх, где передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию, пар конденсируется и охлаждённая жидкость стекает вниз. Данный процесс циклически повторяется.

    Достоинства:

    1. Высокая эффективность работы в течение всего календарного года;
    2. Высокий КПД;
    3. Универсальность применения.

    Недостатки:

    1. Малый срок эксплуатации, требуется профилактическая замена трубок;
    2. Низкая надежность (подверженность разрушения под воздействием града, нарушение герметичности трубок);
    3. Большие габариты и вес агрегата;
    4. Невозможность эксплуатации в регионах с температурой окружающего воздуха ниже 0 градусов (образование инея, налипание снега на приемную поверхность).

    Воздушные

    Менее эффективные агрегаты, которые не могут в полном объеме осуществлять обогрев помещений. Принцип действия основан на том, что наружный воздух, проходя через отверстия (щели) в конструкции коллектора на поверхности абсорбера нагревается, и через отверстия (щели), с внутренней стороны корпуса попадает внутрь помещений. Нагрев абсорбера осуществляется за счет температуры окружающего воздуха.

    Достоинства:

    • Простота конструкции;
    • Не требует профилактических работ;
    • Долговечность.

    Недостатки:

    • Низкий КПД;
    • Большие габариты агрегатов.

    Установка вентилятора в систему подачи воздуха увеличивает оборот воздуха, что позволяет несколько увеличить КПД, но все равно устройства данного типа не могут обеспечить потребителя тепловой энергией в требуемом объеме.

    Пригоден ли гелиоколлектор для отопления дома?

    Существующие типы и конструкции гелиоколлекторов позволяют использовать гелио-системы круглый год. Однако мощность данных установок такова, что позволяет осуществлять отопление дома лишь в межсезонье, а в зимний период только дополнять традиционные способы получения тепла, как то: газ, уголь, печное топливо. Монтаж и использование гелиоколлекторов снижает расходы на потребление основных энергоносителей.

    С уверенностью можно сказать, что солнечные коллекторы могут решить задачу и наличия горячей воды дома в полном объеме.

    Как сделать гелиоколлектор своими руками

    Имея начальные знания о схеме устройства гелиосистемы и элементарные навыки обращения с ручным инструментом, можно сделать простой вариант гелиоколлектора, который не будет обладать показателями работы промышленно изготовленных агрегатов, но для нагрева воды вполне может быть использован.

    Для наиболее простого и дешевого варианта потребуются (в соответствии со схемой):

    • 1 – змеевик, можно использовать из старого холодильника;
    • 2 – подложка змеевика (может быть из резины или другого материала);
    • 3 – фольга;
    • 4 – несущая конструкция (может быть разнообразной по форме и материалам);
    • 5 — накопитель нагретой воды;
    • 6 – емкость для холодной воды.

    Каркаса, несущая конструкция, должна соответствовать размеру змеевика, и изготавливается из материалов, имеющихся в наличии. На дно основания каркаса укладывается подложка из резины, на нее настилается фольга, укладывается и закрепляется змеевик. На боковых стенках каркаса необходимо предусмотреть отверстия для подачи и выпуска воды, а также вырезать и установить на каркас защитное стекло, если такое есть в наличии. Если его нет, устройство работать будет, но снизится КПД установки.

    Емкость с холодной водой, солнечный коллектор и накопитель нагретой воды соединяются трубами, с таким расчетом, чтобы холодный резервуар располагался выше коллектора. Рекомендуется установить коллектор с южной стороны здания (помещения) и расположить его под наклоном к солнечным лучам, чтобы была возможность максимально поглощать солнечную энергию.

    Холодная вода, за счет атмосферного давления, будет поступать в гелиоколлектор, нагреваться и под естественным давлением поступать в емкость накопитель нагретой воды.

    Средние цены на гелиоколлекторы

    Гелиосистема в целом и гелиоколлектор в отдельности — это дорогое приобретение, при выборе которого необходимо определить целесообразность применения именно этого вида альтернативной энергии в конкретном случае. Рассчитать окупаемость установки. В среднем, окупаемость гелиосистем составляет 5-7 лет.

    На отечественном рынке альтернативных источников энергии гелиогнераторы представлены отечественными и зарубежными производителями. В России производством данного оборудования занимаются: ООО «СоларИннТех» и ЗАО «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград), ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», ООО «Солнечный ветер». За рубежом солнечные коллекторы разрабатывают и выпускают: «Suntech» и «Yingli Green Energy» Китай, «Hanwha Solar One» Корея, «Canadian Solar» Канада, «Solarworld» Германия.

    Рассмотрим некоторые отечественные и зарубежные образцы.

    Отечественные разработчики и изготовители

    Вакуумный солнечный коллектор Alista, выпускает компания «Алиста» г. Симферополь. Стоимость 37000 рублей.

    Основные характеристики:

    • бак-аккумулятор на 240 литров;
    • трубки вакуумные Simple;
    • металлоконструкция под углом 40°;
    • поплавковый клапан;
    • контроллер М8.

    Солнечный коллектор. Стоимость 22 000 рублей.

    • коллектор плоской конструкции;
    • возможность эксплуатации круглый год;
    • монтаж производится наклонно.

    Зарубежные производители

    Солнечный коллектор НР 12 Heat Pipe. Производитель «Solar», Германия. Стоимость 43 400 рублей.

    1. коллектор с вакуумным принципом работы;
    2. принцип его работы происходит без давления;
    3. возможность эксплуатации круглый год;
    4. количество трубок в устройстве равно 12;
    5. Толщина использованного стекла — 1.6;
    6. монтаж производят наклонно;
    7. КПД достигает 99.0%.

    Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-20. Выпускает компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 48 618 рублей.

    • Принцип вакуумной работы;
    • Относительно малый вес — 83.0 кг;
    • Изоляционным материалом является вата минеральная;
    • Медный материал в теплообменнике.

    Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-30. Производитель компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 74145 рублей.

    1. работа вакуумным принципом;
    2. вес равен 121.0 кг;
    3. в качестве изоляционного материала использована вата минеральная;
    4. медные материалы в изготовлении устройства теплообменника.

    Солнечный коллектор. Страна изготовитель – Швеция. Стоимость от 40000 рублей.

    • плоская конструкция коллектора;
    • возможность использования круглый год;
    • монтаж производят наклонно.

    Гелиосистема Атмосфера-Просто 150 литров. Страна изготовитель – Китай. Стоимость 93184 рубля.

    Технические параметры и комплектация:

    1. Область применения – горячее водоснабжение;
    2. Производитель – компания «Атмосфера®»;
    3. 150-литровый объем емкости;
    4. Круглогодичное использование;
    5. Солнечный коллектор «Сокол-Эффект М»;
    6. Ёмкость накопительная;
    7. Насосная группа;
    8. Контроллер;
    9. Теплоноситель пропиленгликоль.

    Особенности использования гелиоколлекторов

    Гелиоколлекторы используют в замкнутых и незамкнутых гелиосистемах для горячего водоснабжения и отопления помещений.

    Хотя стоимость установок достаточно высока, но тем не менее благодаря высокому КПД установок, низкой себестоимости получаемой энергии и экологической безопасности, гелиосистемы и соответственно гелиоколлекторы прочно вошли в нашу жизнь.

    Наиболее широкое распространение подобные системы получили в южных регионах страны, где они применяются на крупных предприятиях и в индивидуальных хозяйствах. При помощи гелиосистем обеспечиваются горячим водоснабжением производства и жилые дома, они включаются в производственные цепочки при сушке овощей и фруктов, применяются для обогрева промышленных зданий и частных домовладений.

    Еще одним из направлений использования стало применение гелиоколлекторов для подогрева воды в бассейнах.

    Как видно из приведенной выше информации, выбрать или изготовить гелиоколлектор может каждый по своему желанию, была бы поставлена цель, а ее достижение вполне реально в существующем мире.

    Как сделать солнечный водонагреватель своими руками

    На сегодняшний день современные технологии и материалы позволяют использовать альтернативные источники энергии максимально эффективно. Одним из таких источников является солнце. Преобразование его энергии в электричество и тепло является экономичным (практически бесплатным) способом обогрева помещений. А также таким образом можно защитить окружающую среду от загрязнений. Для подогрева воды можно сделать солнечный водонагреватель своими руками.

    Солнечный гелиоколлектор используется для нагрева воды в бассейнах, отопления помещений или горячего водоснабжения. Суть работы заключается в использовании энергии солнца для нагрева теплоносителя. Хотя солнце имеет разную интенсивность зимой и летом, обогрев воды таким способом возможен круглый год. Это и является предпосылками для использования такого способа.

    К примеру, на один квадратный метр зимой нужно от 1 до 3 кВт/час вырабатываемого электричества, а летом этот показатель возрастает до 6−8 кВт/час. В северных регионах все показатели можно увеличивать на 30% и более. Даже в северных регионах гелионагреватели активно применяются и помогают решить проблему с подачей горячей воды, отопления и тому подобного. В южных регионах и средней полосе такие устройства полностью обеспечат дом горячей водой и теплом, конечно, имеется в виду большие агрегаты на несколько квадратных метров. Они могут полностью заменить бойлер.

    К достоинствам системы можно отнести:

    • большая надёжность;
    • простая и понятная конструкция;
    • довольно большой срок службы;
    • простота монтажа;
    • маленький вес;
    • автономность работы;
    • эффективность в эксплуатации;
    • не нужно получать разрешения на установку от контролирующих органов;
    • экономия на газе и электричестве.

    Недостатками такой системы являются:

    • высокая цена при покупке заводского оборудования;
    • коэффициент полезного действия напрямую зависит от месторасположения и времени года;
    • зависимость эффективности от солнечного света и облачности;
    • несмотря на довольно высокую мощность панели подвержены градобитию;
    • необходимость в установке теплоаккумулирующей ёмкости.

    Солнечные коллекторы можно классифицировать по многим параметрам. В первую очередь следует упомянуть о температуре, при которой работают гетеронагреватели. Так, устройства разделяются на:

    • низкотемпературные — работают при 50 градусах;
    • среднетемпературные — температурный диапазон 80−90 градусов;
    • высокотемпературные — способны доводить теплоноситель до состояния кипения.

    Есть высокотемпературные устройства, которые могут работать при температуре 200−300 градусов, но такие применяются исключительно в производственных целях. Солнечный нагреватель воды своими руками можно сделать только первой и второй группы. Для производства высокотемпературных коллекторов понадобится дорогостоящее и профессиональное оборудование.

    Если разделять устройства по конструкции, то можно выделить три основных вида:

    • вакуумные устройства;
    • плоские водонагреватели;
    • гелиоконцентраторы.

    Вакуумные нагреватели воды работают по принципу термоса. Основой конструкции являются несколько десятков стеклянных колб с двумя камерами. Внешняя делается из высокопрочного стекла, которое «не боится» града и ветра. Внутренняя производится со специальным напилом для увеличения способности поглощать солнечные лучи. Между камерами создаётся вакуум для того, чтобы избежать теплопотерь.

    Во внутренней трубке находится медный контур, в котором циркулирует теплоноситель — низкокипящий фреон, нагревающий конструкцию вакуумного гелиоколлектора. Процесс нагревания реализуется благодаря испарению технологической жидкости и передачи тепла рабочей жидкости, которая находится в главном контуре. Как правило, для этих целей используется антифриз.

    Такая система может обеспечить работу при температуре до 50 градусов. Самостоятельно построить эту конструкцию достаточно сложно. В связи с этим самодельных устройств подобного типа существует очень мало.

    Плоский водонагреватель выглядит как невысокий изолированный короб. Панель для поглощения солнечной энергии имеет повышенную теплопроводность. Благодаря этому можно добиться максимального нагрева теплоносителя, который движется по трубчатому контуру.

    Принцип работы гелиоконцентратора заключается в нагреве определённой точки с помощью сферического зеркала. Непосредственный нагрев теплоносителя происходит в спиральном контуре из металла, который находится под фокусом зеркала. Главным преимуществом гелиоколлекторов с концентрацией солнечных лучей в одной точке является возможность нагрева теплоносителя до высокой температуры. Но у начинающих и опытных мастеров такая система не пользуется популярностью, поскольку есть необходимость слежения за местонахождением солнца.

    Для того чтобы сделать солнечный коллектор для летнего душа своими руками, идеально подходит плоская конструкция. Также нужно учесть наличие теплоизоляции, медных абсорберов и стекла, которое имеет большую пропускную способность света.

    Плоский водонагреватель состоит из деревянной рамы с плотно зашитой задней стенкой. На дно монтируется главный элемент нагрева — абсорбер. Зачастую он производится из металлического листа, на который крепится коллектор из трубок в виде змеевика или в параллельном положении. Трубки к металлической пластине привариваются или припаиваются тщательно, шов не должен быть прерывчатым. Это необходимо для того, чтобы теплопередача была максимальной.

    Жидкостный контур состоит из вертикально расположенных трубок. Они присоединяются к горизонтальному контуру с большим диаметром. Входные и выходные отверстия располагаются диагонально. Такая схема позволяет максимально эффективно отбирать тепло с теплообменника. Зачастую антифриз выступает основным теплоносителем. Но можно выбирать и другие незамерзающие вещества.

    Абсорбер необходимо покрасить светопоглощающей краской. Короб утепляется изоляционными материалами, а сверху устанавливается закалённое стекло или оргстекло. Упростить задачу можно с помощью деления площади остекления на две части. Для более высокой производительности применяются стеклопакеты.

    Такая конструкция создаёт эффект термоса, что позволяет уменьшить теплопотери от ветра, дождя и других погодных явлений.

    Принцип работы следующий:

    1. 1. Нагретый антифриз от солнечных лучей движется по трубкам и через ветку отбора попадает в аккумулирующую ёмкость.
    2. 2. Когда жидкость движется по теплообменнику, она передаёт тепло воде.
    3. 3. После охлаждения антифриз снова попадает в нижнюю часть контура для повторного нагрева.
    4. 4. Горячая вода поднимается в верхнюю часть ёмкости и отбирается для использования в различных направлениях (отопление дома, горячее водоснабжение и тому подобное). В ёмкости теплообмена пополнение количества воды происходит за счёт подключённого водопровода.
    5. 5. Если система используется для отопления дома, то для движения воды в замкнутом контуре применяется циркуляционный насос.

    Современные технологии позволяют использовать нагретый теплоноситель даже после того, как солнце скроется за тучами. Происходит это благодаря постоянному движению теплоносителя и наличию теплоаккумулирующей ёмкости.

    Подогрев воды от солнца своими руками можно сделать разными способами. Но все они имеют одну особенность: одинаковая конструкция теплоизоляции короба. Зачастую основу делают из дерева, ДСП и тому подобных материалов. Сверху конструкция покрывается антисептическими веществами, а потом лаком и светоотражающей пленкой. Утепление происходит за счёт монтажа минеральной ваты. Абсорбер делают из металлических и пластиковых трубок. Все остальные элементы изделия можно изготовить из ненужных подручных материалов.

    Одним из самых дешёвых вариантов гелиоколлектора для летнего душа является использование садового шланга или ПВХ-трубы. Они складываются в форме улитки на металлической или деревянной поверхности. Эффективность их применения заключается в большой площади нагрева. Обязательно нужно устанавливать теплоаккумулирующую ёмкость. Если этого не сделать, то очень жаркими летними днями абсорбер будет перегреваться. Сам шланг лучше брать чёрного цвета. Таким образом, солнечные лучи будут максимально нагревать теплоноситель. Использовать этот вариант можно не только для подогрева воды для летнего душа, но и для тёплого пола или бассейна.

    С целью постройки гелиоколлектора часто используется и конденсатор старого холодильника. Теплообменник с внешней стороны будет уже готовым абсорбером для солнечного коллектора. Придётся только установить его на теплопоглощающий лист металла, а также вмонтировать в корпус. Разумеется, что коэффициент полезного действия небольшой, но для удовлетворения потребностей в подаче тёплой воды в летнее время для небольшого загородного дома в самый раз.

    Использование старого радиатора — ещё один вариант самостоятельного производства гелиоколлектора. Он более удобен в изготовлении, поскольку здесь не требуется даже установка дополнительной теплоотражающей пластины. Достаточно вмонтировать его в кожух и предварительно покрыть жаростойкой краской. Один радиатор способен перекрыть потребность в горячем водоснабжении в летнее время. Если установить несколько единиц, то вполне возможно в холодную солнечную погоду обойтись без дополнительных источников нагрева воды.

    Также весьма популярны в последнее время медные, металлопластиковые, полиэтиленовые трубки для создания коллектора своими руками. Все они имеют свои плюсы и минусы. К примеру, медные трубки нуждаются в больших трудозатратах по установке, а также большом бюджете на их покупку.

    Для монтажа установки необходимо тщательно подбирать место. Оно не может быть затенённым, так как гелиоколлектор должен получать максимальное количество солнечных лучей на протяжении всего светового дня. Монтажные рейки, которые держат основу, делаются из деревянных планок или металла. Их расположение и длина должны рассчитываться таким образом, чтобы наклон плиты к солнцу мог регулироваться от 45 до 60 градусов.

    Для уменьшения теплопотери накопительная ёмкость следует размещать максимально близко к установке. Циркуляция теплоносителя может быть естественной или принудительной. Это зависит от определённых условий. Для последнего случая используется дополнительно циркуляционный насос и термодатчик, который будет контролировать температуру воды и включать двигатель, когда градус достигнет запрограммированного уровня.

    Солнечный водонагреватель: принцип действия- Инструкция +Видео

    Солнечный водонагреватель: принцип действия. Это специальное устройство технического типа, которое используют для того, чтобы нагревать воду и для этих целей используется солнечная энергия в инфракрасном и видимом диапазоне.

    Водонагреватель, работающий от солнца, является разновидности солнечного коллектора, но разница заключается лишь в том, что вода из нагревателя используют по прямому назначению, а не в качестве теплового носителя для системы теплового снабжения.

    Принцип действия солнечного водонагревателя основан на том, что устройство поглощает энергию солнечных лучей и передает ее воде для использования в дальнейшем.

    Разновидности устройств

    Нагреватели воды, работающие от солнечной энергии, можно разделить по таким критериям:

    • Способу нагревания воды – прямой нагрев (используется одноконтурная система) и косвенный нагрев, при котором используется двухконтурная система.
    • Водный нагреватель соединен с накопительным баком благодаря трубам, по которым посредством естественной циркуляции движется вода. Подпитка осуществляется холодной водой по мере того, как расходуется подогретая. В этом способе нагревания в системе циркулирует хладагент, а в накопительном баке есть конденсатор, на котором жидкость, которая циркулирует в закрытом контуре нагревателя, передает энергию воде. Жидкость, в свою же очередь, будет циркулировать в контуре потребителя.
    • Способу обеспечения циркуляции – естественная (в этом случае движение воды происходит благодаря разнице температур в водном нагревателе и у потребителя), принудительного типа (выполняется за счет установки циркулярного насоса).
    • По типам конструкции (плоские и вакуумные).

    Плоские

    Такие элементы используют в системе с косвенным и прямым нагревом воды. В таком случае установка будет состоять из несущего каркаса с обустройством тепловой изоляции, а также из устройства для поглощения солнечной энергии (абсорбера). В роли последнего используются трубки из меди, а снаружи каркас закрывают стеклом. Такой тип конструкции самый распространенный по сравнению со всеми остальными.

    К достоинствам такого солнечного водонагревателя для дачи отнесем:

    • Возможность использования для различных систем.
    • Надежность устройства.
    • Высокие показатели эффективности.
    • Неприхотливость к эксплуатации.
    • Длительный срок эксплуатации.

    К недостаткам отнесем:

    • При повреждении невозможен частичный ремонт, только полная замена.
    • Низкий коэффициент полезного действия установки.

    Вакуумные

    Такие устройства используют в системе с косвенным нагреванием воды. В качестве основы такой конструкции используется вакуумная труба, которая состоит из разных трубок разного диаметра, которые помещены одна в другую с зазором из вакуума между ними. Несколько трубочек помещают в один корпус, в верхней части устанавливают в единый блок, по которому и происходит циркуляция воды из внешнего источника.

    Лучи солнца попадают на трубки, расположенные снаружи, которые и играют роль абсорбера. В медных трубочках, которые меньше по диаметру, нагревается особая жидкость, которая при нагревании начинает испаряться. Пар поднимается наверх, и передает свою энергию воде, которая циркулирует, а после конденсируется и стекает вниз.

    К достоинствам можно отнести:

    • Возможность использования устройства на протяжении круглого года.
    • Высокий коэффициент полезного действия.
    • Универсальность в пользовании.

    К недостаткам отнесем:

    • Малый срок эксплуатации по сравнению с аналогами.
    • Подверженность разрушениям из-за воздействий внешних факторов.
    • Невозможно использовать в регионах, где наружный воздух имеет отрицательные температуры.

    Как видите, у каждого из видов свои достоинства и недостатки.

    Средняя стоимость

    Из-за того, что большинство жителей планеты пытается перейти на использование в повседневности альтернативных источников энергии для того, чтобы получать тепло, электричество и горячую воду, предлагаем ассортимент товаров достаточно большой. Солнечные нагреватели воды выпускают предприятия РФ и другие производства за пределами. На стоимость солнечного водонагревателя для дома и его установку будет влиять компания-производитель и страна изготовления, тип конструкции (вакуумный или плоский), а также комплектация поставки и регион, в котором будет осуществлена покупка.

    Самый дешевый вариант будет стоить 155 000 рублей, и за такую сумму у вас получится купить «Солнечный водонагреватель для бассейна» от Интекса (Китай), с такими техническими характеристиками – размер 1.2*1.2 метра, предназначается для использования с фильтр-насосом, производительность которого не больше 9400 л/час, а вес 3.7 кг.

    Водонагреватель, работающий от солнца под названием «ДАЧА-ЛЮКС» (производство Россия), имеет объем в 125 литров и будет стоить 29 000 рублей. В комплектации поставки есть накопительный бак, комплект трубок вакуумного типа (15 штук), а также контроллер. Площадь поглощения составляет 2.30 м 2 . Установка германского происхождения для снабжения горячей водой «АuroSTEP plus» можно купить за 195 000 рублей, а в полной комплектации за 455 000 рублей. За такую сумму вы получите системы снабжения горячей водой, которая полностью исключает возможность закипания, а также нагреватель для воды с емкостью от 150 до 350 литров и от 1 до 3 солнечных коллекторов.

    Установка имеет регулятор управления и дополнительный нагреватель электрического типа. Как видно из цифр, приведенных выше, разброс по стоимости достаточно большой, поэтому каждый покупатель (пусть даже и потенциальный) может выбрать такое устройство, которое будет отвечать предъявляемым требованиям и подходящим по стоимости.

    Как выбрать устройство для бассейна

    В системе нагревания воды для бассейна можно использовать любой вид и конструкцию солнечного водонагревателя. Для того чтобы перемешать воду в бассейне и обеспечить его нормальной циркуляцией, потребуется установка в систему циркулярный насос, что поможет повысить коэффициент полезного действия установки, а для владельца бассейна создаст наилучшие условия для того, чтобы использовать бассейн. Вы можете включить в систему накопительную емкость, а можете создать контур и без нее, но в таком случае в качестве накопителя воды будет сам бассейн.

    Основными критериями для подбора водного нагревателя в бассейн являются:

    1. Расположение нагревателя для воды, а также его ориентация в пространстве.
    2. Разновидность устройства (и его стоимость).
    3. Местоположение бассейна (на открытом пространстве, внутри помещения).
    4. Объем чаши бассейна (размеры геометрии и глубина).
    5. Активность пользования бассейном (насколько периодично и количество пользователей).
    6. Период пользования (периодически, по сезонам, круглый год).
    7. Нужный режим температуры воды внутри бассейна.
    8. Система снабжения бассейна водой (разновидность контура, пропускная способность и остальные характеристики технического характера).

    Работа подогревающей системы для бассейна будет по такой схеме – температурный датчик, который установлен внутри бассейна, будет определять заданные параметры воды. При температуре, которая ниже, нежели установленная потребителем, по сигналу датчика будет подключаться циркуляционный насос и вода из бассейна начнет поступать в тепловой обменник нагревателя, где температура будет повышаться. Когда вода внутри чаши достигнет требуемой температуры, контроллер автоматически отключает работу циркуляционного насоса и нагревание приостанавливается. Если водонагреватель солнечного типа остывает, то клапана перекрываются, и вода не будет поступать в тепловой обменник. Очень важно, чтобы устройство было расположено правильно, так как именно местоположение буде напрямую отражаться на эффективности его работоспособности.

    Во время работы водного нагревателя есть вероятность потерять тепловой энергии, которые могут произойти при:

    • Испарении жидкости на каждом участке системы.
    • Пользовании бассейном (купании людей).
    • Выполнении работ профилактического свойства, а также ремонте системных устройств.
    • Из-за теплопроводности ограждающей конструкции бассейна и разности температуры воды, воздуха и конструкцию

    Итак, если опираться на критерии подбора устройства, условия пользования и с учетом вероятности потерь во время работы нагревателя можно подобрать модель из любой ценовой категории, компании-производителя и на основании реальных отзывов пользователей, которых достаточно в Интернете и технических изданиях.

    Как сделать простой водонагреватель своими руками

    Из поликарбоната

    Одним из вариантов для создания солнечного водонагревателя для дачи своими руками предполагает использование для конструкции сотовый поликарбонат. Единственным требованием для такого элемента конструкции является светопропускная способность материала. Хотя прочность является одной из важнейших характеристик, она не является основой.

    Из тех материалов, что есть в наличии, могут быть использованы пиломатериалы или профильные легкие элементы из металла, которые потребуются для изготовления каркаса устройства. Из медных трубок делаем змеевик, причем желательно в одной плоскости – это и будет ваш абсорбер для водонагревателя, в котором будет происходить циркуляция воды. На концах трубок из меди установите штуцера для соединения подающей трубы и выхода нагретой воды. В роли змеевика можно использовать похожую конструкцию от ненужного холодильника, но лишь в том случае, если параметры змеевика от холодильного оборудования будут определять геометрические размеры устройства в целом.

    Змеевик следует уложить в корпус, а после утеплить всю конструкцию при помощи теплоизоляционного материала и закрыть с наружной стороны листом поликарбоната. После этого водонагреватель устанавливают на заранее подобранном участке и в соответствии с географическим расположением, а далее подключают к водной подаче и системе сбыта нагретой воды.

    Из пластика (бутылок)

    Такая очень простая система нагрева воды от солнечной энергии допускает ее самостоятельное изготовления из привычных для всех пластиковых бутылок с объемом в 1.5 литра (или любого другого размера, но чтобы се были одинаковыми).

    Также важным условием работы для такого устройства считается прочность соединений и герметичность бутылок между собой. Будет идеально, если на донышке бутылки будет просверлено отверстие, которое будет соответствовать диаметру горлышку от бутылки, чтобы получилось вставить одну бутылку в другую. Для крепления допустимо использовать крышки от тех же бутылок, в которых заранее должны быть просверлены отверстия.

    В зависимости от того, какое количество бутылок будет собрано для солнечного водонагревателя в виде батареи и количества батарей, получатся геометрические размеры устройства, и на основании них можно будет делать каркас. Как и в предыдущем случае, каркас можно сделать из материалов, которые есть под рукой. После укладывайте слой теплоизоляции и по возможности затемните приемную поверхность (внутреннюю часть нижней стенка каркаса).

    В готовый каркас остается уложить бутылочные батареи, которые будут соединены между собой так, что верхние части батарей будут подключены к подаче холодной жидкости от источника снабжения водой, а нижние к отводной трубе с нагретой водой. Сторона каркаса с «лица» должна быть зашита поликарбонатом, стеклом или любым другим прозрачным материалом, который хорошо пропускает солнечный свет и сохраняет тепло внутри устройства. Для приемлемого уровня нагрева воды требуется установить запорный вентиль на отводную и входную трубу.

    Как работает солнечный коллектор-водонагреватель?

    Принцип работы солнечного водонагревателя базируется на сборе тепловой энергии Солнца, которая переносится инфракрасным и видимым излучением. Это устройство используется непосредственно для нагрева теплоносителя (воды), а не выработки электрической энергии, как у солнечных батарей.

    Коллектор может использоваться для подогрева воды, отопления, а некоторые разновидности устройств – для опреснения соленой воды и производства электроэнергии.

    Принцип работы

    Существует несколько разновидностей солнечных коллекторов. Два основных вида – плоский и вакуумный. Особенности функционирования каждого из них описаны ниже. В целом же принцип работы устройства довольно простой – солнечные лучи разогревают воду, которая затем подается в накопительный бак или систему отопления.​

    Основные элементы устройства:

    • Поглощающая поверхность. Изготавливается из материалов, которые хорошо поглощают солнечную энергию с минимальными потерями. Современные материалы позволяют накапливать тепло даже в пасмурную погоду.
    • Трубки для передачи теплоносителя (горячая вода). Обычно изготавливаются из меди или сшитого полипропилена.
    • Теплоизоляционный материал. Им покрывают плоскую поглощающую поверхность, чтобы предотвратить охлаждение воды. В вакуумных коллекторах слой изоляции не требуется.
    • Накопительный бак для сбора горячей воды. Он также покрывается теплоизоляцией, иначе потери тепла будут очень большими. В бак может быть встроен дополнительный нагреватель. Если коллектор используется одновременно для нагрева воды и отопления, тепловая энергия распределяется равномерно между баком и системой отопления.
    • Контроллер. Устройство для управления всей системой. Контроллер автоматически включает дополнительный подогрев воды (если есть газовая горелка или электрический тэн) при ее охлаждении до определенного уровня, закрывает и открывает клапан бака, выбирает оптимальный режим работы для дня и ночи и т.д.

    Также в комплект могут входить различные дополнительные элементы:

    Плоский коллектор

    Представляет собой герметичную пластину, в которой размещены все детали. Главный элемент конструкции – плоский абсорбер (поглощающая поверхность для сбора солнечной энергии). С одной стороны пластина покрыта стеклом с пониженным содержанием металлов, а с другой – слоем теплоизоляции. Чтобы повысить эффективность абсорбции, пластину под стеклом покрывают черной краской или специальным покрытием на основе оксида титана.

    Внутри пластины находится система трубок из меди или сшитого полиэтилена. Про трубкам циркулирует теплоноситель, подводится холодная жидкость и отводится нагретая.

    Для повышения эффективности работы используются специальные дополнительные покрытия. Например, это алюминиевый экран или листовая медь. В России такие дополнительные покрытия необходимы даже в южных регионах.

    Если вода не движется по трубкам, она может нагреваться до 210 °C. Принцип работы такого устройства основан на парниковом эффекте. Солнечные лучи проникают через внешнее покрытие, нагревают теплоноситель и задерживаются в пластине. В результате излучать тепло начинает она сама.

    Основные преимущества плоского коллектора:

    • Легко самоочищаются от снега, инея, грязи.
    • Относительная дешевизна базового комплекта.
    • Отличное соотношение цены/количества энергии для регионов с теплым климатом.
    • Установка под любым углом.

    Вакуумный коллектор

    Представляет собой ряд вакуумных тепловых трубок, закрепленных на алюминиевой раме параллельно друг другу.

    Конструкция трубки похожа на термос. Во внутренней трубке находится теплоноситель. Между ней и внешней трубкой воздух откачан и создается вакуум. Именно он и препятствует охлаждению разогретой жидкости. Благодаря ему сохраняется до 95% аккумулированной энергии.

    Трубки расположены под наклоном. Под воздействием солнечных лучей нетоксичная жидкость в нижней части трубки нагревается и поднимается вверх. Там пар конденсируется, отдавая тепло антифризу. Он протекает дальше по системе трубок и нагревает воду. Охлажденная жидкость опускается в нижнюю часть трубки, где снова нагревается и цикл повторяется.

    Основные преимущества вакуумного коллектора:

    • Эффективная работа при температуре до -30 °C и в пасмурную погоду.
    • Отличное соотношение цены/количества энергии для холодных регионов.
    • Низкая парусность.
    • Низкие теплопотери.
    • Простой монтаж.

    Особенности установки

    Плоские коллекторы могут устанавливаться практически под любым углом, а вакуумные – под углом не менее 20 градусов. Принимается во внимание угол падения солнечных лучей. Для максимальной эффективности работы всей системы лучи должны падать на коллектор перпендикулярно.

    Советы по установке:

    1. Для северного полушария лучше всего ориентировать адсорбирующую поверхность на юг. Если нельзя этого сделать, нужно выбрать запад или восток.
    2. До заполнения системы теплоносителем необходимо затенять адсорбирующую поверхность, чтобы не допустить перегрева. Для предотвращения теплового удара теплоносителем заполняют только холодный коллектор.
    3. Для обвязки нельзя использовать стальные трубы с цинковым покрытием или обычные пластиковые. Солнечный коллектор работает постоянно, выключить его нельзя. При малом водоразборе жидкость может прогреваться до 200-300 °C. Для работы с настолько горячей жидкостью подходят трубы из нержавеющей стали или меди.
    4. Материал крепежа и теплоизоляции, которые будут соприкасаться с горячим контуром, также должен выдерживать перепады температур.
    5. На скатной крыше коллектор обычно устанавливают параллельно кровле. При этом место установки не должно закрываться тенью в любое время суток. На плоской крыше используются подпорки.
    6. Плоские коллекторы не устанавливают в горизонтальном положении. Они обязательно должны быть расположены под наклоном. Вакуумные коллекторы допустимо устанавливать горизонтально, если не предусматривается длительных фаз стагнации (отбора нагретой воды).
    7. Коллекторы, которые должны быть встроены в кровлю, не устанавливаются горизонтально на крыше, вертикально на стене или где-то еще.
    8. Плоский коллектор имеет высокую парусность, поэтому при монтаже необходимо учитывать силу и направление ветра.

    Читайте также:  Сарай для кур на зиму — строим и утепляем курятник самостоятельно
    Ссылка на основную публикацию