Сонячні колектори для опалення будинку, принцип роботи геліосистеми, особливості підключення колекторів
Будь сонячний колектор — це особливий вид кліматичної техніки. Вона використовується для виробництва гарячої води, щоб надалі використовувати її для різних потреб. Можливість впровадження відновлюваних безкоштовних джерел енергії в виробничий цикл стає головною відмінністю колекторів від іншої подібної техніки. Принцип зміни щільності води під час її нагрівання — ось на чому заснована робота таких пристроїв. Це означає, що здійснюється рух води вгору, для подальшого підігріву виштовхуються більш холодні ділянки води. Так що немає необхідності використовувати яке-небудь додаткове насосне обладнання.
Як працює колектор в системі опалення
Найчастіше геліосистеми використовують для своєї роботи звичайну воду, а так само антифриз. Якщо порівняно з колектором температура води в нижній частині нижче, включається обігрів. Вода переміщується по системі завдяки вбудованому насосу. Нагрівання води в накопичувачі відбувається через теплообмінник, зазвичай колектори нагріваються до певної температури.
При необхідності направлення води в системі змінюється завдяки змішувача. Таким чином, остигає і тепла вода час від часу змінюють один одного. За рахунок розширення теплої води відбувається заміна рідини в системах з природною циркуляцією. При нагріванні тепла вода піднімається вгору, холодна виштовхується в нагрівальний бак.
Обов'язково наявність теплоізоляційного шару товщиною як мінімум 25-30 сантиметрів, інакше система не зможе працювати стабільно. Що стосується резервуара, то краще всього використовувати прямокутну форму. При дотриманні цієї умови вода буде рівномірно розподілятися за всіма наявними ділянок. Так що робота системи в цілому стане більш повноцінним.
Опалення будинків сонячними колекторами
Витрати на обігрів приватного будинку можуть знизитися до 50-90 відсотків, якщо правильно змонтувати сонячні колектори. Весна-осінь — період, коли обігрів відбувається особливо активно, хоча в принципі система працює в будь-який час року.
Головні параметри які потрібно розраховувати при виборі колектора:
- площа геліосистеми
- кількість теплової енергії
Якщо система буде використовуватися в зимовий період, то розрахунки проводяться відповідно. Адже в зимові морози потрібно набагато більше енергії і витрат для того, щоб приміщення було комфортним для проживання.
Досить часто сонячні колектори виступають лише додатковими джерелами тепла. Автономне використання геліосистеми теж можливо, якщо теплоізоляція будинку виконана правильно.
Природна циркуляція води за рахунок конвекційних потоків — лише один з принципів, за яким може бути організована геліосистема. З-за пасивної циркуляції води цей варіант менш ефективний, ніж всі інші. Бак обов'язково примикає до колектора, але в той же час знаходиться вище нього.
Додаткові електричні циркуляційні насоси використовуються в системах з примусовою циркуляцією. В даному випадку самі колектори стають більш ефективними, оскільки більш ефективно використовується вода. Але до обслуговування такі пристрої більш вимогливі, все залежить від електричної енергії, за рахунок якої все працює.
Підключення колекторів до системи опалення
Від того, який тип циркуляції використовується в тій або іншій системі, залежить те, як буде здійснюватися підключення до опалювальної системи. Підключення до системи з природною циркуляцією — один з найбільш простих способів. Тут головним принципом стає тільки нагрівання води в системі опалення.
Вище рівня колектора підключається накопичувальний бак. Верхній висновок, таким чином, повинен підключатися до входу гарячої води в систему опалення, а нижній до обратку. На вході в сонячний колектор для опалення в такому випадку можуть виникнути повітряні пробки. Тому такі системи коштують дешевше, ніж варіант з використанням насосів.
З використанням автоматики можна підключити сонячний колектор до системи з примусовою циркуляцією. Ці системи володіють своїми особливостями:
- Контролер управляє насосом на основі показань спеціальних датчиків.
- Коли за цим датчикам температура досягає заданого значення, обігрів припиняється
- Бак-накопичувач, обратка і вихід колектора — місця, де обов'язково встановлюються такі датчики
- Разом з такою системою краще використовувати додаткові джерела тепла. Наприклад, твердопаливні або газові котли.
На ступінь нагрівання води в системі в таких випадках впливає місце розташування колектора по відношенню до сонця, а так само рівень його нахилу. Краще з самого початку встановлювати колектори так, щоб під прямими сонячними променями вони перебували більшу частину дня. Обсяг бака в морозний період краще вибирати близько 40 см3, якщо не планується підключати додаткові джерела тепла. Інакше в похмурі дні система буде працювати не зовсім ефективно.
Досить складно розрахувати кількість квадратних метрів, які необхідні для тієї чи іншої системи колекторів. Тут важливі не тільки нахил даху і сторона, значення набувають рівень сонячної радіації в даному регіоні, об'єм накопичувача. Тому всі розрахунки краще довірити кваліфікованим фахівцям.
Зараз виробництвом сонячних колекторів займаються різні виробники. Вибираючи ту чи іншу марку, треба обов'язково звернути увагу на її продуктивність. У перерахунку на м2 у кожної торгової марки вона може бути своя. І в деяких випадках різниця стає дійсно помітною.
Колектори з полікарбонату
Листи ніздрюватого полікарбонату або поліпропілену — головні елементи, з яких складаються такі колектори. До торців листів кріпиться безпосередньо сам колектор. Тільки в спеціальному бляшаному критому коробі необхідно здійснювати монтаж такої системи. В якості кришки слід використовувати додатковий аркуш з полікарбонату. Можна зробити і скляну кришку, але, якщо світлопроникність буде зайвий, полікарбонат створить парниковий ефект, так що все буде схоже на подвійне скління. Так що краще все робити повністю з полікарбонату, так система буде працювати стабільніше.
Додаткова інформація про структуру
Сам сонячний колектор стає головним елементом у системі нагріву води. Ця конструкція може бути віднесена до однієї з трьох груп:
- плоскі колектори
- вакуумні колектори
- водяні колектори
Алюмінієва рама стає основою для плоских колекторів. Всередині неї розташовуються мідні трубки, зверху їх покриває спеціальний поглинаючий матеріал. Знизу знаходиться теплоізоляція. Загартоване скло практично повністю закриває цю конструкцію, саме скло завжди відрізняється великою пропускною здатністю щодо світла. Такі системи можна включати тільки в певну пору року, а можна користуватися ними цілий рік.
Рама з вакуумними трубками з боросилікатного скла — ось що використовується для виготовлення вакуумних колекторів. Ще одна колба зі спеціальним поглинаючим покриттям є при цьому усередині кожної окремої трубки. Мідна трубка з теплоносієм під низьким тиском розташовується в самих колбах. В теплообмінник з рідиною поміщається кінець мідної трубки, саме туди виділяється теплова енергія, яка акумулюється в системі.
Конструкція типу «морська трубка» теж є окремим різновидом вакуумних колекторів. Бак для води і трубки в цьому випадку знаходяться на рамі. Всередині кожної трубки знаходиться ще одна трубка, між ними обов'язково влаштовується спеціальний вакуумний простір. Шаром абсорбенту покриті вакуумні трубки, більш того, вони заповнені водою. Коли відбувається нагрівання, вода піднімається в бак. Холодна опускається до трубок для нагріву. Такі системи ще називають водяними сонячними колекторами.
Бак-акумулятор виступає другим елементом, який обов'язково присутній в будь-якій системі. Саме він використовується для зберігання води, в подальшому споживаної для різних потреб. Зовнішню частину бака краще утеплити окремим шаром товщиною мінімум в 3 сантиметри, інакше в холодну пору року він не зможе зберегти тепло. Бойлер для сонячного колектора теж почекає.
На що слід звернути увагу
Будь геліоустановки характеризуються номінальною потужністю, яка позначається в кіловатах. Це кількість енергії, що виробляється при яскравому сонце в зеніті. Це означає, що ефективність системи буде знижуватися вранці і ввечері. Вночі, швидше за все, можна буде використовувати гарячу воду тільки з бойлера, де вода накопилася протягом цілого дня.
Вибираючи модель колектора, зверніть увагу на те, можна використовувати в зимовий період. І на те, яка потужність повинна бути у системи, до якої колектор підключається. Встановлення колекторів зазвичай здійснюється на дах або на каркас, який монтується окремо.
