Как выбрать солнечный коллектор и схемы его подключения

Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Как выбрать солнечный коллектор и схемы его подключения». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.

Содержание

1. Какой солнечный коллектор лучше выбрать

2. Требования к материалам для изготовления самодельного солнечного коллектора

3. Сборка и установка коллектора на крышу

4. Производительность солнечного коллектора

5. Способы использования солнечной энергии

6. Особенности выбора оборудования

7. Необходимые инструменты и материалы для монтажа солнечного коллектора

9. Отличие солнечных батарей от коллекторов

10. Устройство и принцип действия плоского гелиоколлектора

11. Солнечные и Геотермальные отопительные системы

12. Монтаж вакуумного солнечного коллектора с накопительным баком.

13. Интернет-магазин «Тепломатика»

14. Солнечный коллектор, описание, как выбрать, схемы подключения

15. Применение солнечных коллекторов: классические схемы подключения

Основное условие для работы коллектора – открытое пространство, куда в любое время года свободно попадают прямые солнечные лучи. Устройство устанавливают на территориях частных домов, где нет тени от других построек и деревьев. Чаще светочувствительные пластины крепятся на крыше здания.

Какой солнечный коллектор лучше выбрать

У каждого вида солнечных коллекторов имеется свой минимальный порог интенсивности солнечного излучения, при котором они начинают нагревать теплоноситель.

Плоский солнечный коллектор начинает греть при мощности солнечного излучения 70-90 Вт/м². Для сравнения — если плоский коллектор не закрыт стеклом, то он начнет греть при мощности излучения более 200 Вт/м².

Трубчатые солнечные коллекторы с вакуумными трубками начинают греть теплоноситель при мощности излучения более 20 Вт/м².

Солнечный коллектор поглощает как прямое, так и рассеяное излучение Солнца. Общая интенсивность и соотношение разных видов излучения меняется в зависимости от времени года и суток, состояния облачности.

Например, в наших южных широтах максимальная мощность излучения в декабре около 80 Вт/м², в апреле и сентябре 350 Вт/м², а в июне 600 Вт/м². Причем, летом доля прямого излучения составляет примерно 54%, а зимой только 30%.

Из приведенных выше данных можно сделать вывод, что для того, чтобы солнечный коллектор приносил в дом тепло круглый год, необходим трубчатый солнечный коллектор.

Требования к материалам для изготовления самодельного солнечного коллектора

Для изготовления каркаса солнечного коллектора для отопления своими руками применяется фанера, деревянный брус, плиты ОСП или другие подобные варианты. Как альтернативу можно использовать алюминиевый или стальной профиль со вставками из аналогичных материалов, что придаст конструкции прочность и надежность. Однако такой корпус будет иметь высокую стоимость.

Материалы должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к конструкциям, которые располагаются на открытом воздухе. Поскольку в среднем период эксплуатации солнечного коллектора составляет 20-30 лет, необходимо, чтобы материалы характеризовались высокими эксплуатационными характеристиками, которые будут оставаться неизменными на протяжении всего периода службы установки.

Древесина для корпуса должна обрабатываться водно-полимерными составами и покрываться лакокрасочными эмульсиями. Стальной профиль необходимо надежно защитить от коррозии.

Сборка и установка коллектора на крышу

Одно из главных отличий вакуумного коллектора в том, что он не требует подъёма на крышу и установки в сборе. Монтаж можно проводить отдельными узлами, что сильно облегчает самостоятельное выполнение работ.

Первоначально собирается несущая рама. Она достаточно объёмная, но при этом лёгкая, поэтому сборку проще провести на земле. Основным несущим элементом рамы являются боковые продольные рейлинги, которые имеют квадратный или П-образный профиль. В верхней части рейлинги крепятся к манифольду — сборному коллектору, к которому подключаются нагревательные колбы. Внизу профили соединяются распорной рейкой, на которой закреплена планка с углублениями — держатель вакуумных трубок. Дополнительно рейлинги соединяются в средней части одной или двумя распорками, которые могут иметь амортизирующие накладки сверху.

Производительность солнечного коллектора

Одним из главных факторов, влияющих на уровень производительности гелиосистем, является интенсивность солярной радиации, излучаемой Солнцем на протяжении светового дня. Кроме уровня инсоляции (количество полезного солнечного излучения на единицу площади), на производительность солнечного коллектора влияют и второстепенные факторы: номинальный объем теплоаккумулирующей емкости, материал теплообменника и площадь абсорберов. При выборе солнечного коллектора для дома обращайте внимание на технические характеристики: коэффициенты теплопотерь, параметры оптического КПД, а также апертурную и общую площадь гелиоустановки. Исходя из этих параметров, можно провести анализ эффективности работы и рассчитать максимально допустимую мощность. Если использовать тепловой насос и солнечный коллектор, то можно добиться высокой производительности круглый год.

Способы использования солнечной энергии

Методы применения энергии небесного светила не относятся к инновационным технологиям, солнечное тепло используют давно и весьма успешно. Однако это касается, в основном, Австралии, некоторых стран Европы, Америки и южных регионов, где альтернативную энергию можно получать в течение всего года.

Некоторые северные области испытывают дефицит естественного излучения, поэтому его применяют в качестве дополнительного или запасного варианта.

Посредниками между солнечными лучами и образующим энергию механизмом являются солнечные батареи или коллекторы, которые отличаются и назначением, и конструкцией.

Батареи аккумулируют энергию солнца и позволяют использовать ее для питания бытовых электрических приборов. Они представляют собой панели с фотоэлементами с одной стороны и фиксирующим механизмом с другой. Можно поэкспериментировать и собрать батарею самостоятельно, но проще купить готовые элементы – выбор достаточно широк.

Гелиосистемы (солнечные коллекторы) являются частью отопительной системы дома. Большие теплоизолированные короба с теплоносителем, как и батареи, крепят на приподнятых щитах, обращенных к солнцу, или скатах крыши.

Особенности выбора оборудования

Чтобы выбрать хороший солнечный коллектор для нагрева воды и обогрева, необходимо учесть такие параметры:

Плоские модели отличаются повышенной прочностью, но поломка может испортить всю адсорбционную систему. Нагревают воду на 30-40 градусов теплее среды.
Вакуумные модификации подвержены воздействию внешних факторов, а их полые трубки очень хрупкие. Отличаются эффективностью в зимний период.
Воздушные модели конструктивно просты, не требуют обслуживания, способны работать при низких температурах. Степень прогрева меньше по сравнению с другими моделями.
При покупке надо определиться с проектом системы и способом крепления.
Вертикальный монтаж выгоден в регионах с большим количеством снега, но КПД при этом будет снижаться.
Оптимальный способ монтажа – строго на юг или со смещением до 30 градусов.
Номинальная мощность устройства задает выработку тепла при расположении солнца в зените.
Для морозных периодов требуется оборудование с повышенным сохранением температурного режима.

Необходимые инструменты и материалы для монтажа солнечного коллектора

Установка солнечных коллекторов осуществляется под открытым небом. Следовательно, сама конструкция, трубопроводная система и все вспомогательные крепления со временем подвергаются разрушающему воздействию окружающей среды. На них могут появиться коррозии и деформации. Поэтому для установки используют только нержавеющие материалы.

Для монтажа солнечного коллектора используют следующие вспомогательные инструменты:

кран или подъемник;
строительные леса;
кровельная лестница;
страховочное оборудование – жилет, трос и т. д.;
строительный уровень;
вакуумный захват;
изоляционный материал для труб.

От качества установки зависит надежность, эффективность и долговечность оборудования.

Обзор 5 популярных моделей и цены на комплекты

Наиболее популярны плоские коллекторы. Причина этого кроется в относительно низких ценах, хотя и такие системы обходятся в немалые суммы. Рассмотрим некоторые варианты.

Отличие солнечных батарей от коллекторов

Прежде чем продолжить описание основных характеристик и сферы применения гелиосистем для нагрева воды, нужно разобраться, чем отличаются солнечные батареи от коллекторов.

1) Солнечная батарея — устройство, которое генерирует электричество из энергии Солнца при помощи высокочувствительных фотоэлементов, объединенных в единую автономную систему. Поскольку фотоэлектрические преобразователи производят постоянный ток, дополнительно используется инвертор, который позволяет получить переменный ток, пригодный для бытовых нужд: электроснабжения и освещения.

2) Солнечный коллектор — функциональная сплит-система, главной задачей которой является поглощение ближнего инфракрасного излучения и видимого солнечного света. Батареи генерируют ток, а коллекторы нагревают жидкость внутри трубок. В этом их главное отличие.

Устройство и принцип действия плоского гелиоколлектора

Самодельный солнечный водонагреватель состоит из плоской деревянной рамы (короба) с глухой задней стенкой. На дне размещается главный элемент устройства — абсорбер. Чаще всего он изготавливается из металлического листа, присоединённого к трубчатому коллектору. От контакта пластины абсорбера с трубами теплообменника зависит эффективность передачи энергии, поэтому эти детали приваривают или припаивают непрерывным швом.

Сам жидкостной контур представляет собой массив из вертикально установленных трубок. В верхней и нижней части они присоединяются к горизонтальным трубам увеличенного диаметра, которые предназначаются для подачи и отбора теплоносителя. Входное и выходное отверстие для жидкости располагают диагонально — за счёт этого обеспечивается полный отъём тепла от элементов теплообменника. В качестве теплоносителя используется антифриз для систем отопления или другие незамерзающие растворы.

Абсорбер покрывается светопоглощающей краской, сверху кладут стекло, а короб защищают слоем теплоизоляции. Для упрощения задачи площадь остекления делят на части, а чтобы увеличить производительность, применяют стеклопакеты. Закрытая конструкция создаёт в гелиоколлекторе эффект термоса и одновременно предотвращает потери тепла из-за ветра, дождя и других внешних факторов.

Солнечные и Геотермальные отопительные системы

С точки зрения эффективности и долговечности работы коллекторной системы нагрева воды определяющую роль играет качество бойлера косвенного нагрева. В связи с тем, что контур постоянно работает в жидкостной среде, в которой происходят регулярные температурные колебания, к материалам всех элементов системы предъявляются строгие требования. В случае с организацией контура горячего водоснабжения, внутренний трубчатый теплообменник должен в обязательном порядке соответствовать самым строгим санитарным нормам.

Ответ на вопрос о скорости окупаемости такой системы напрямую связан с ценами на энергоносители и во многом зависит от стоимости всех её элементов. Среднее количество горячей воды, которое потребляет один житель частного дома составляет 50-60 л в день. В месяц это составит примерно 1,5-2,0 м³ жидкости. Для нагрева такого объёма воды из скважины со средней температурой 10°С до необходимых 50°С потребуется затратить около 90 кВт энергии. Если пересчитать данный показатель на семью, допустим, из 4-х человек, то выйдет 360 кВт в месяц.

Стоимость оборудования такой производительности с установкой на сегодняшний день составляет в среднем 2,500 долларов или около 72 000 грн. Максимальная отдача от системы может составить до 2600 кВт*ч. По текущему дневному тарифу за электроэнергию 90 коп./кВт*ч годовая экономия будет на уровне 2 340 грн. Для подсчёта количества лет окупаемости системы остаётся разделить её стоимость на годовую выгоду от эксплуатации: 72000 / 2340 = 30,8. Данная цифра справедлива для наиболее оптимальных условий работы комплекса и не учитывает затраты на расходники и периодическое техобслуживание системы.

Как видно из приведённых выше цифр, сложно говорить о высокой экономической оправданности внедрения данного вида систем. Однако, у такого решения есть другие очевидные плюсы — это высокая степень автономности горячего водоснабжения. Минимальная зависимость от изменения стоимости энергоносителей, а также возможность получить частичную компенсацию стоимости установки оборудования в некоторых регионах Украины.

Кроме того, следует учитывать, что более мощные системы обходятся лишь немногим дороже и с экономической точки зрения гораздо выгоднее устанавливать коллекторы с большей производительностью. В частном доме они смогут обеспечивать не только нужды ГВС, но и частично потребности системы отопления в межсезонье. А на промышленных объектах с большим количеством потребляемой горячей воды в тёплое время года, высокопроизводительная коллекторная система окупиться в несколько раз быстрее.

Эффективная работа системы нагрева воды от солнечных лучей зависит не только от того, из чего изготовлен коллектор, но и насколько правильно он будет установлен и подключен. Вариантов схем подключения — достаточно много, но не стоит выискивать самые сложные, так как вполне можно воспользоваться базовыми, которые доступны и понятны.

Те, кто имеет частный дом с огородом или дачу, конечно же знают, что вода, оставшаяся во временных легких магистралях после полива грядок, быстро нагревается. Это положительное качество шлангов или гибких труб и использовали народные умельцы, создавая из них солнечные теплообменники. Нужно отметить, что такой коллектор обойдется во много раз дешевле купленного в магазине, но, чтобы процесс изготовления прошел успешно, нужно приложить некоторые усилия.

Монтаж вакуумного солнечного коллектора с накопительным баком.

Солнечный коллектор должен быть надежно закреплен на крыше, поскольку он обладает большой парусностью. Если установка производится на бетонной крыше — можно для закрепления использовать анкера. Если поверхность крыши выполнена из шифера, черепицы и т. д. — закрепление рамы необходимо производить в брус обрешетки мощными шурупами.

Рама коллектора рассчитана на установку на ровной поверхности либо с незначительным уклоном. Для монтажа на наклонной крыше необходимо предусмотреть дополнительные опоры для рамы, которые позволят компенсировать уклон. Места закрепления рамы на кровле необходимо герметизировать для предотвращения протекания.

Наиболее сложной задачей на этапе сборки солнечного водонагревателя является подъем накопительного бака на крышу, в виду его большого объема и веса. В бытовых условиях удобнее всего поднимать бак на тросе, обвязав его плотным материалом, для предотвращения механических повреждений. После подъема на крышу, бак закрепляется к раме гайками.

Перед подводом воды к коллектору необходимо смонтировать вспомогательные узлы. К ним относятся:

датчик температуры;
ТЭН;
автоматический воздухоотводчик.

Данные детали монтируются на прокладки, идущие в комплекте с водонагревателем. Для монтажа датчика температуры потребуется торцевой ключ.

После подключения водопровода к солнечному водонагревателю необходимо произвести заполнение накопительного бака водой и проверить его герметичность, а также просмотреть все соединения трубопроводов на предмет утечки воды. Для этого необходимо на несколько часов оставить бак под давлением. После этого производится внимательный осмотр и, при необходимости, устранение неисправностей.

Интернет-магазин «Тепломатика»

Чтобы в вашем доме всегда была дешевая горячая вода и тепло, необходимо в быту использовать солнечные установки. Сотрудники нашего магазина готовы предложить такую услугу, как монтаж и доставку выбранного вами товара, продажа которого осуществляется онлайн. На нашем сайте заказать коллекторы солнечной энергии очень просто: выберите товар и отправьте его в корзину.

Купить дешево оптом и в розницу по выгодной цене солнечные коллекторы сегодня стало доступно для каждого, кто ценит альтернативные источники тепла. Сертификаты качества вам предоставят наши менеджеры. А отзывы на продукцию можно почитать в специальном разделе. Забрать товар вы можете двумя способами: при помощи курьера или путем самовывоза с пункта выдачи. Мы ценим ваше время и работаем на результат!

Солнечный коллектор, описание, как выбрать, схемы подключения

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:

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

Солнечные водонагревательные установки способны компенсировать около 50% затрат тепла на нагрев воды. Экономия в года составляет около 300 м³ газа или 4 м³ дров. Даже несмотря на необходимость первоначальных вложений, накопительный водонагреватель, работающий от солнечных батарей крайне выгоден. При коммерческом применении окупаемость наступает спустя 2-3 года интенсивной эксплуатации, а срок службы коллекторов составляет от 30-50 лет.

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.

Применение солнечных коллекторов: классические схемы подключения

Распространенный способ – установка нескольких пластин, так называемых «геополей». Для монтажа подходят как скатные, так и плоские крыши. Из-за большого веса коллектора его закрепляют на несущих конструкциях – балках, стропилах и т. д.

Устройства устанавливают на балконах или горизонтальных поверхностях фасада. Чтобы оно работало эффективнее, светочувствительные элементы в России располагают строго на южной стороне. При их отклонении на запад или восток коэффициент поглощения солнечных лучей снизится.

Площадь рабочей поверхности системы рассчитывают, учитывая ее вид и особенности расположения. Следует помнить, что КПД коллектора зависит от температурного режима и количества солнечной энергии.

Примерные значения для лета в России на 1 м²: до 160 кВт*ч в месяц, в остальное время – от 20 до 80 кВт*ч.

Для горячего водоснабжения потребуется приблизительно 100*1,16*30=3,48 кВт*ч. При этом 1,16 Вт*ч – это та энергия, которая понадобится для нагрева 1 кг воды на 1 °C.

Для регулирования выработки энергии в жаркую погоду используют тепловые насосы. Также летом конструкции накрывают плотным тентом, если генерируют много энергии. План установки и площадь светочувствительных элементов определяются индивидуально.

Угол установки плоского солнечного коллектора зависит от следующих факторов:

Регион проживания. Для южных регионов – 30-35°, для средней полосы – от 40°.
Время года, когда планируется использовать установку (летний или зимний сезон, круглогодично). Для всесезонного применения выбирают угол, которые примерно равен географической широте региона. Летом это значение уменьшают на 15°. Зимой, наоборот, увеличивают.
Климатические условия и количество осадков. Если гелиосистема используется в зимой, угол наклона делают крутым, чтобы снег не скапливался на ее поверхности.