Солнечный коллектор для гвс и отопления частного дома

Обновлено: 04.07.2024

Солнечный коллектор — горячее водоснабжение и отопление

Основная часть расходов на содержание дома приходится на отопление и горячее водоснабжение. Любая возможность сократить эти вложения рассматривается владельцами с большим интересом, а самым оптимальным вариантом становится переход на полностью автономную, независимую систему обогрева и ГВС. С появлением солнечных коллекторов такой вариант стал вполне возможным и доступным.

Солнечные коллекторы для отопления дома

Солнечные коллекторы внешне очень похожи на солнечные панели (или солнечные батареи). Они выглядят как черные прямоугольные пластины, уложенные на скатах кровли дома. Внешнее сходство обманчиво, коллекторы и панели объединяет только использование энергии солнца.

Если панели используют фотоэлектрический принцип выработки тока, то коллекторы являются модификацией теплиц, производящих нагрев теплоносителя (воды) для подачи в систему отопления и обеспечения горячего водоснабжения дома. Кроме панелей систему образуют и другие элементы.

Общий состав такой:

солнечные коллекторы
аккумулирующая емкость. Проще говоря, это бак с водой, в который поступает нагретая вода, а из нижней части вводится охлажденная для подачи в коллекторы
обменный контур. Передает нагретый носитель от коллекторов к аккумулятору

Указанный состав системы включает только наиболее важные элементы, на практике используются различные дополнительные устройства, стабилизирующие и улучшающие работу комплекса.

Горячее водоснабжение и отопление от солнечного коллектора

Конструкция солнечного коллектора состоит их пластины черного цвета, установленной под стеклянную (чаще используется поликарбонат) крышку. Под пластинами расположены трубопроводы, по которым циркулирует вода. Поверхность черной пластины нагревается солнцем, после чего тепловая энергия передается воде. Нагретая вода циркулирует по системе, используя принцип теплового изменения плотности жидкостей, при котором более теплые потоки имеют меньшую плотность и выталкиваются вверх.

Для обеспечения более устойчивой циркуляции, не зависящей от внешних факторов, в системах обычно используется циркуляционный насос. Нагрев воды в системе ГВС производится в теплообменнике. Таким образом, горячая вода в доме не проходит через систему циркуляции солнечного коллектора. Для подачи в систему отопления нагретая вода может подаваться напрямую из аккумулятора, который при этом играет роль расширительного бака.

Эффективность работы

Типы солнечных коллекторов

Наиболее распространенный вариант для организации системы отопления дома. Конструкция коллектора состоит из прозрачного кожуха из ребристого поликарбоната, под которым находится абсорбирующий слой. Он принимает тепловую энергию солнца и передает ее теплоносителю, циркулирующему по системе труб, плотно примыкающей к нему. Вариант самый дешевый, но потери тепла на нем выше, чем на других видах коллекторов. Кроме того, плоские конструкции имеют большую площадь, увеличивающую ветровые нагрузки на опорные конструкции.

Вакуумный

Вакуумные коллекторы представляют собой систему двойных трубок, расположенных одна внутри другой. По внутренним трубопроводам с наименьшим диаметром циркулирует вода, а внешние трубки служат вакуумными теплоизоляторами (по принципу термоса). В режиме ограничения отбора тепла такие коллекторы способны поднимать температуру носителя до 250-300°С, хотя на практике таких показателей добиться можно только в некоторых регионах планеты и при соответствующих условиях. Тем не менее, вакуумные устройства способны нагревать воду до кипения даже в холодное время года при минусовых температурах. Недостатками вакуумных систем считаются неспособность к самоочистке от снега, требовательность к углу установки и высокая цена.

Воздушный

Теплоносителем в таких устройствах служит воздух. Он нагревается от солнечного тепла, подается в систему воздушного отопления дома и выводится наружу системами вытяжной вентиляции. Для экономии тепловой энергии используется рекуперация, т.е. частичное использование тепла выводимого воздушного потока в теплообменниках или методом подмешивания отработанного теплого воздуха в свежий приточный поток.

Устройство воздушного коллектора представляет собой плоскую камеру большой площади с прозрачной защитной стенкой. Солнечные лучи, проникая сквозь нее, нагревают пластину со слоев абсорбера, которая передает тепловую энергию потоку воздуха, проходящего сквозь коллектор. Возможна как естественная, так и принудительная циркуляция, позволяющая стабилизировать работу системы и получить равномерный и управляемый результат. Разница между температурой входящего и выходящего воздуха может составлять около 50°С, в зависимости от внешних условий.

Критерии выбора

На выбор солнечных коллекторов главным образом влияют два фактора:

рабочие показатели устройства
цена коллектора

Соотношение этих факторов определяет, подходит данный образец для условий и нужд пользователя, или нет. Проще всего подсчитать потребности семьи (2-4 кВт тепловой энергии на человека ежедневно) и сравнить полученное значение с производительностью коллектора. После этого останется лишь подобрать наиболее подходящие по рабочим характеристиками устройства. Рекомендуется предварительно узнать нормы инсоляции для данного региона, чтобы иметь возможность скорректировать паспортные данные применительно к собственным условиям.

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.

Малая система от компании «Свет-ДВ»

Предназначена для отопления и обогрева маленьких (до 50 м2) домов, или для горячего водоснабжения более крупных помещений. Состоит из 1 солнечного коллектора, бака на 250 л (объем бака выбран с запасом на случай ночного времени или плохой погоды). Тепловая мощность составляет 2 кВт, цена комплекта — 160 тыс. руб.

Солнечный водонагреватель «Спектр»

Солнечный водонагреватель «Спектр» можно приобрести отдельно, что позволяет создать недостающие компоненты системы своими руками и значительно сэкономить деньги. Цена одного коллектора «Спектр 850-С» составляет 24 000 руб. Выходная мощность составляет 1-1,6 кВт, в зависимости от погодных условий.

Комплект «Зима-500»

Комплект «Зима-500» состоит из 500-литрового бака, одного коллектора на 30 вакуумных трубок, опорной рамы для монтажа на крыше. Цена комплекта составит 330 000-430 000 руб., в зависимости от места приобретения.

Вакуумный солнечный коллектор СВК-40

Вакуумный солнечный коллектор СВК-40 обойдется в 90 000 рублей. Он предназначен для двухконтурной системы с принудительной циркуляцией и способен обеспечить теплом и горячей водой дом средних размеров. Дополнительное оборудование можно приобрести или изготовить самостоятельно, сэкономив деньги.

Приведенные примеры выбраны намеренно из разных типов и комплектов, чтобы предоставить максимально разнообразную информацию о стоимости и составе предлагаемого оборудования. Существуют более крупные системы, можно найти совсем небольшие коллекторы, но в среднем используются устройства такого уровня.

Солнечный коллектор для подогрева воды

Схемы подключения солнечного водяного коллектора

Солнечный коллектор может быть использован в разных конфигурациях, в зависимости от назначения дома, режима проживания в нем людей, климатических условий и прочих факторов. Обычно используется либо сезонная, «летняя» схема подключения, либо круглогодичный, или «зимний» вариант.

«Летний» вариант горячего водоснабжения от солнечного коллектора

Летний вариант используется, в основном, на дачных участках или в частных домах при сезонном отключении сетевого горячего водоснабжения. Схема простая, к солнечному коллектору подключается бак, расположенный выше уровнем. Подача нагретой воды производится естественным образом, за счет естественной циркуляции, или при помощи вспомогательного оборудования (насоса). Верхний патрубок коллектора (выпускной) является питающим для бака, нижний патрубок принимает охлажденную воду для подогрева. Из бака горячая вода подается на приборы потребления (душ, смесители и т.п.) с подмешиванием холодной воды или без него, если в этом нет необходимости.

Способ прост, но имеет некоторые недостатки. Малая инерционность системы снижает эффективность работы. Для увеличения функционала бак следует утеплить, чтобы горячая вода сохраняла температуру после захода солнца.

«Зимняя» схема подключения солнечного подогрева воды

Зимняя схема предусматривает нагрев воды в баке косвенным образом. По сути, создается теплообменник, в котором горячая вода из коллектора циркулирует по замкнутой схеме, не смешиваясь с водой в баке. Внутри емкости расположен змеевик, нагревающий воду при прохождении горячего потока. Циркуляционный насос обеспечивает постоянное движение теплоносителя (рекомендуется во избежание замерзания использовать антифриз). В обязательном порядке в контур должен быть установлен расширительный бак. При такой схеме особых требований к расположению бака относительно коллектора нет, но змеевик в емкости следует устанавливать в нижней части, чтобы активно прогревался весь объем воды.

Солнечный коллектор своими руками

Материалы для изготовления

Для изготовления простой конструкции понадобятся:

доски толщиной 30 мм и шириной 120 мм (для создания короба)
лист фанеры, утеплитель, оцинкованная сталь (днище короба)
2 дюймовых трубы длиной 700 мм и 15 полудюймовых по 1600 мм. В дюймовых трубах необходимо просверлить соосные отверстия во одной линии, чтобы присоединить полудюймовые отрезки
хомуты или металлические полоски для монтажа труб к днищу короба
черная и белая краска для внутренних и наружных элементов коллектора
лист стекла (оптимально — монолитного поликарбоната) для изготовления прозрачной крышки
герметик для крышки и всех частей корпуса коллектора
шурупы, гвозди, клей для короба
сварочный аппарат, газовый или электрический
линейка, рулетка
электродрель, молоток, пассатижи, отвертка

Во время работы могут пригодиться и другие инструменты, перечислены только самые необходимые материалы и приспособления.

Монтаж батареи

Трубы свариваются между собой. По размерам собирается короб, днище которого тщательно утепляется и покрывается слоем оцинковки. Трубы укладываются на нее, тщательно прикрепляются с помощью хомутов или металлических полосок. Все внутренние элементы — стенки, днище, трубки — окрашиваются в черный цвет. Затем укладывается прозрачный лист поликарбоната или стекла и тщательно герметизируется, чтобы не было доступа наружного воздуха внутрь корпуса. Внешние части (кроме стекла) окрашиваются в белый цвет.

Все элементы собираются между собой. Присоединения производятся на сварку, или на соответствующие фитинги, имеющие собственные способы монтажа. Расположение коллектора в обязательном порядке выбирается таким образом, чтобы в период максимального падения солнечной энергии он находился повернут лицевой (фронтальной) плоскостью к солнцу под прямым углом.

Важно! В течение года положение коллектора требует регулировки, поэтому следует предусмотреть такую возможность.

Усиливаем эффект с помощью пластиковых бутылок

Если на полудюймовые трубки натянуть прозрачные пластиковые бутылки, эффективность нагрева заметно увеличится. Необходимо подобрать нужное количество бутылок, просверлить днища, снять крышки и одну за другой надеть на трубки. Они будут работать как термосы, создавая дополнительную отсечку от внешнего пространства и обеспечивая парниковый эффект в небольшом объеме. Как вариант, используют не стальные, а пластиковые трубы для полива, обязательно черного цвета. Этот способ позволит обойтись без сварки, а вода, циркулируя по шлангу, успеет хорошо прогреться и получить достаточно высокую температуру.

Монтаж солнечного коллектора

Оптимальным местом для установки системы является солнечная сторона дома. Коллектор устанавливается на основание, желательно как можно ближе к стенам дома. Накопительная емкость располагается внутри, за стеной, соединительные трубопроводы проводятся сквозь отверстия в стене. Сложность заключается в необходимости обеспечить правильные перепады высот и расстояния между узлами системы, чтобы исключить потери тепловой энергии при перемещении потоков. Если все величины удается обеспечить, то работа системы станет наиболее эффективной. Вода в накопительной емкости не будет остывать так быстро, как на улице, для чего можно ее дополнительно утеплить. Для разводки труб внутри дома понадобится меньшее количество трубопроводов, потери тепла снизятся до минимума.

Менее удачный вариант — установка накопительной емкости на улице. При этом температура воды будет быстро падать, снижая эффективность системы. Такой способ можно рассматривать только как временный, рассчитанный на пользование до тех пор, когда завершится монтаж системы, расположенной внутри дома.

Солнечный водонагреватель для частного дома — устройство и принцип работы гелиоколлекторов

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

Гелиосистемы делятся на два класса по: принципу нагрева и способу хранения теплоносителя. Первые используют встроенный бак теплоаккумулятор. Вторые подключаются к выносной накопительной емкости, устанавливаемой в непосредственной близости от коллектора или внутри здания.

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:

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.

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

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.

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:

в трубках, благодаря высокоселективному покрытию и внутреннему устройству (напоминает колбу термоса) воздух нагревается до 280-300°С;
тепло передается через пластину к циркулирующей жидкости;
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.

Панельные коллекторы — нагреватели используют парниковый эффект. Солнечные лучи проходят сквозь прозрачную поверхность, попадают на абсорбер, аккумулирующий тепло. Солнечный водонагреватель устроен так:
1. обычное или закаленное стекло, с различными дополнительными функциями (антивандальное, противоградовое, самоочищающееся и т.д.)
2. корпус, изготовленный из адонированного алюминия;
3. абсорбер — роль теплообменника выполняет медная пластина, помещенная между двух стекол. Селективная поверхность состоит из металла, обработанного специальной теплопоглощающей краской. К теплообменнику припаян проточный трубопровод, по которому вовнутрь панели подается жидкость, отбирающая излишки тепла.
  Абсорбер, важнейшая часть солнечного водонагревателя. От качества абсорбирующего покрытия зависит теплоэффективность панельного коллектора.

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:

–20°С нужен 40% раствор: на 10 л теплоносителя / 6 л. пропиленгликоля;
–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.

Как установить солнечную систему нагрева воды

Гелиосистема устанавливается на скатной кровле, специальных наклонных площадках или стенах здания. Место для водогрейной установки с солнечными коллекторами выбирается индивидуально с учетом следующих рекомендаций:

южная сторона здания;
отсутствие видимых препятствий, загораживающих солнечные лучи: деревьев, близлежащих домов и т.д.;
место должно быть удобным для дальнейшего обслуживания и ремонта системы.

Перед монтажом и регулировкой трубчатых или панельных водонагревателей определяют оптимальный угол наклона установки. В этом отношении руководствуются следующей формулой:

Угол наклона будет меняться в зависимости от времени года. В связи с этим перед началом зимнего или летнего сезона будет необходимо заново отрегулировать гелиостанцию. Набирает популярность автоматика слежения за солнцем, самостоятельно подстраивающая угол наклона и расположение гелиопанели. В движение конструкцию приводит электромотор, подключенный к бытовой сети на 220 В.

Подключение солнечного коллектора к системе горячего водоснабжения осуществляется следующим образом:

Установка водонагревателя — коллектор монтируется с помощью специальной рамы, при необходимости меняющей угол наклона. Можно встроить гелиопанель в кровлю или поставить на ровной площадке. Допускается одновременное подключение нескольких модулей в единую сеть, посредством гидравлических переходников. При установке моноблока учитывают, что вес наполненного бака достигает 300 кг. В месте монтажа потребуется укрепить конструкцию крыши.
БКН — бойлер косвенного нагрева необходим для всесезонных гелиосистем. В баке присутствует отдельный змеевик (располагается внизу) к которому, с помощью труб, подсоединяется солнечный коллектор. Ко второму теплообменнику подключается котел. Системы безопасности — в схеме монтажа солнечного водонагревателя трубчатого и панельного типа предусматривается:
- Устройство для сброса давления — узел, предназначенный защитить от закипания систему ГВС. Модуль подключен к канализации, через трубопровод. При перегреве теплоносителя срабатывает датчик, сбрасывающий горячую воду. Открывается клапан подпитки. В систему ГВС добавляется холодная вода.
- Защитить солнечную систему от закипания можно при помощи шторок, автоматически закрывающих абсорбер при достижении определенной температуры теплоносителя.
- Устройство для сброса давления входит в принципиальную схему монтажа солнечного водонагревателя трубчатого типа. Особенность работы этой гелиосистемы в высокотемпературном режиме нагрева. Вода греется до рекордных 60-80°C и может быстро достигнуть точки кипения. Чтобы не допустить перегрева используют группу безопасности.
Основные правила техники безопасности при эксплуатации гелиоустановок описаны в СниП III-4-80. Отдельные рекомендации указываются производителями оборудования:
- монтаж на высоте свыше 5 м выполняет персонал, имеющий допуск к высотным работам;
- во время составления проектной документации, производят расчет опорных конструкций с учетом возможных ветровых и других нагрузок.
- для компенсации тепловой нагрузки, расширительный бак выбирается с вместительностью не менее 15% от общего объема теплоносителя.
- используется предохранительный клапан, с пограничным значением не более 3 атм.
Применение правил техники безопасности и рекомендаций по подключению гелиоколлекторов, непременное условие для ввода системы в эксплуатацию. При нарушении условий подключения стабильная работа солнечных водонагревателей не гарантируется.

Вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома и ГВС

Альтернативные источники энергии пользуются огромной популярностью. Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения позволяют снизить затраты на оплату коммунальных услуг, обеспечивают достаточным количеством дополнительного дешёвого тепла.

Чтобы определить теплоэффективность гелиосистем, следует разобраться как работают солнечные водонагреватели, а также правильно рассчитать их мощность.

Как работает вакуумный коллектор

Классические гелиосистемы используют принцип преобразования тепла в электричество (солнечные батареи). Вакуумные солнечные коллекторы работают как обычные водонагреватели.

При поглощении ультрафиолетового излучения продуцируется достаточное количество тепла, чтобы обеспечить потребности ГВС. Можно подогреть воду для бассейна, душа. В зимнее время года коллекторы обеспечат некоторым количеством тепловой энергии для обогрева дома.

Существует два типа вакуумных трубок. Устройства отличаются принципом нагрева и хранения воды:
Независимо от принципа теплопередачи устройство вакуумных трубок остается практически без изменений. Используется идентичный способ абсорбции.

Устройство вакуумных трубок

Внутренняя конструкция схожа для всех типов гелиоколлекторов. Трубка вакуумного солнечного водонагревателя устроена следующим образом:
Вакуумные трубки солнечного коллектора изготавливают из прочного боросиликата. Дополнительно внутренняя поверхность обработана специальным поглощающим слоем. Покрытие трубок выполнено с использованием бариевого газопоглотителя. В исправном состоянии цвет колбы серый, при разгерметизации становится белым. Трехслойное покрытие обеспечивает максимальную абсорбцию и моментальную теплопередачу. Эффективность поглощения тепла не менее 70%.

Солнечный коллектор на вакуумных трубках работает следующим образом:
В устройстве вакуумных коллекторов обязательно присутствует накопительная емкость. В режиме косвенной теплопередачи конденсатор соединен с магистралью, отводящей энергию в буферный бак, установленный внутри дома. В режиме прямой теплоотдачи вакуумные трубки соединены с накопительным баком, подключаемым непосредственно к точке водоразбора.

Система водоснабжения работает:
Технические характеристики коллекторов во многом зависят от принципа передачи тепловой энергии конечному потребителю.

Работа в режиме прямой теплоотдачи
Циркуляция осуществляется при помощи естественной конвекции. Баки с прямой теплопередачей способны разогреть до 300 л. воды в сутки, с номинальной температурой до 60°C. Система предназначена исключительно для сезонного использования, с апреля до сентября (период зависит от территориального расположения вакуумного коллектора).

Режим косвенной теплопередачи

Преимущество систем с БКН в том, что их можно использовать вне зависимости от времени года. Зимой солнечный водонагреватель продолжает работать, абсорбируя дополнительную тепловую энергию, направляемую в систему отопления дома. Максимальная температура нагрева теплоносителя в вакуумных трубках достигает 250-300°, чего более чем достаточно для подогрева воды.

Медный теплообменник расположенный в вакуумных колбах заполняют антифризом, что дает возможность коллектору работать даже при температуре до –50°C.

Работа системы в зимний период

Для зимы используется всесезонная гелиосистема с косвенной теплопередачей. Интенсивность солнечного излучения снижается в течении зимы. Для отопления дома зимой одних только коллекторов будет недостаточно. Гелиосистемы используют исключительно в качестве дополнительного источника тепла, подключая их через буферную емкость к системе отопления. При условии правильных расчетов вакуумные гелиоколлекторы способны компенсировать до 53% всех теплозатрат здания.

Для зимы, как видно из графиков, способны удовлетворить около 15-20% тепловых затрат:

Плюсы и минусы коллекторов с вакуумными трубками

Опыт использования гелиоустановок на территории РФ достаточно продолжительный, что позволяет увидеть реальную картину теплоэффективности систем. При описании достоинств и недостатков учитывают возможности работы в режиме отопления и горячего водоснабжения, технические характеристики и реальные отзывы о вакуумных коллекторах.

Для определения рентабельности важно принимать в расчет сроки окупаемости гелиоустановок, с учетом существующих законов, действующих на территории Российской Федерации.

Об эффективности в режиме отопления

Важно помнить, что коллекторы не используются в качестве основного источника тепла в доме. Цель подключения компенсировать определенные энергозатраты. Причем изначально в отапливаемом здании должен быть установлен котел, способный полностью обогреть здание.

Эффективность гелиоустановки определяется тем, на сколько процентов система с солнечными вакуумными коллекторами способна компенсировать затраты на отопление дома. Максимальные показатели достигают 40-50%.

За время эксплуатации в регионах с холодным и средним климатом были выявлены следующие преимущества вакуумного коллектора, по сравнению с плоскими гелиоколлекторами:
Практика показывает, что в зимнее время года аккумулируемого тепла достаточно для полноценного отопления системой теплых полов. Даже при низкой солнечной активности теплоноситель будет прогреваться до температуры 30-40°C. Водяные полы соответственно будут нагреваться до комфортных 26-35°C.

Отопление частного дома солнечными вакуумными коллекторами имеет несколько недостатков:
В зимнее время года работают исключительно коллекторы с выносным баком. Буферная емкость к которой подключаются вакуумные трубки, используется для обеспечения многовалентных систем отопления.

Использование для горячей воды

Зимой для нагрева воды мощности может быть недостаточно. В внешних накопительных баках дополнительно устанавливают электроТЭН, предназначенный компенсировать недостаток нагрева. Существуют решения, в которых для подогрева воды гелиосистемы работают одновременно с бойлером.

Горячее водоснабжение от солнечных вакуумных коллекторов, также, как и аналогичная система отопления, требует значительных первоначальных вложений, что и остается главным недостатком. Рентабельность применения достигается при коммерческом использовании гелиоводонагревателей. В гостиницах, кемпингах, отелях окупаемость систем достигается через 3-4 года.

Как выбрать коллектор вакуумного типа

Для начала следует определиться для какой цели выбирается гелиосистема. Для удовлетворения потребностей в ГВС в течение дачного сезона, подойдет моноблочный водонагреватель. Объем накопительного бака до 200 л.

Чтобы отапливать помещение используются исключительно вакуумные коллекторы с внешним баком косвенного нагрева. Следует ознакомиться со следующими техническими характеристиками:
По указанным параметрам можно определить производительность вакуумного коллектора и в конечном счете высчитать окупаемость системы.

Как рассчитать мощность гелиоколлектора

Подбор гелиосистемы по производительности осуществляется в индивидуальном порядке. Во время расчетов вакуумных солнечных коллекторов учитывают: территориальное размещение, количество необходимой нагретой воды и т.д. Точные вычисления требуют наличия инженерных навыков.

Для приблизительных расчетов потребуется:
Имея перечисленные данные можно высчитать мощность одной вакуумной трубки. Для этого умножаем все числители между собой. В итоге получаем, что в течение года одна колба способна произвести 117,95 кВт/час, что равняется 0,325 кВт/час в течение одного дня. Дальнейшие расчеты не представляют сложности. Умножаем полученную производительность на количество вакуумных колб:
Оптимальный расход теплоносителя высчитывается в согласии с средней нормой тепловой энергии для обеспечения потребностей ГВС в день. Для удовлетворения нужд в горячем водоснабжении, на одного человека требуется от 2 до 4 кВт.

Годовая инсоляция одного квадратного метра горизонтальной площадки в разных городах России в мегаваттах

Читайте также: