Использование солнечного коллектора для обогрева жилья

Солнце – единственная звезда нашей планетной системы. Она в 109 раз больше Земли и в 330000 раз ее тяжелее. Несмотря на такие показатели, наша звезда является одной самой малой из изученных астрономами солнечных систем. Свет, испускаемый солнцем, доходит до земли чуть более восьми минут. Благодаря солнцу продолжается существование жизни на нашей планете.

Если вкратце, то наша звезда – это, по сути, огромный реактор, в котором протекают различные процессы. Лучи солнца — это даровая энергия, которая пока недостаточно изучена человеком. Она является неиссякаемой и постоянной. Подтверждено, что за одну секунду солнце вырабатывает больше энергии, чем все человечество за всю свою деятельность.

Причина появления альтернативных источников энергии

Проблема истощения природных ресурсов привела к появлению несколько странного направления в энергетике, которая изучает и совершенствует технологию получения тепловой и электрической энергии из возобновляемых ресурсов нашей планеты. Таких направлений существует несколько:

Альтернативные источники энергии

Альтернативные источники энергии

  • ветровая энергетика;
  • солнечная энергетика;
  • энергия приливов и отливов;
  • гидроэнергетика;
  • использование геотермальной активности земной коры.

Из перечисленных направлений самую перспективную можно выделить только солнечную энергетику, поскольку она не требует энергоемкого оборудования и наукоёмких технологий. К тому же она самая безопасная и не повержена атмосферным аномалиям.

Солнечная энергетика используется вот уже много веков. Как гласит легенда, Архимед при помощи солнечных лучей поджигал вражеские корабли. А сегодня создана солнечная электрическая печь, которая за несколько секунд нагревает тело до трех тысяч градусов по Цельсию. К тому же, мы всеми благами природы, также обязаны солнечному свету. Не зря древние люди обожествляли и поклонялись небесному светилу.

Углеводородные запасы неизбежно подходят к концу, их стоимость с каждым годом растет, применение солнечной энергии поможет ограничить потребление полезных ресурсов, и сократить вредные выбросы в атмосферу нашей земли.

Солнечная энергия

Солнечная энергия

Способы использования солнечной энергии

Человечеством эффективно используется только два способа солнечной энергии:

  • превращение солнечных лучей в тепловую энергию (прямое преобразование);
  • превращение энергии солнечного излучения в электрическую энергию.

Оба эти способа могут использоваться для обогрева дома в зимний период.

Самым простым и дешевым способом использования даровой солнечной энергии является применение солнечных коллекторов. Для сравнения приведем параметры обеих систем. У солнечных электрических элемента КПД редко превышает 20 %, в то время как у тепловых конвекторов оно составляет порядка 80%, что в несколько раз больше.

Принцип работы солнечного коллектора

Вода поступает в нижний патрубок абсорбера, нагреваясь, она начинает подниматься, под действием сил, вызванных расширением при нагреве. Чем выше она поднимается, тем больше нагревается. Такой метод движения тела называется конвекционный.

Солнечный коллектор

Солнечный коллектор

На выходе из верхнего патрубка теплоноситель, в частности вода, имеет температуру порядка ста — ста пятидесяти градусов по Цельсию.

Данные показатели являются приличными. Такие показатели достигаются только за счет применения селективного поглощающей поверхности.

Преимущества солнечного обогрева

  • Бесплатная тепловая энергия для вашего дома;
  • большой эксплуатационный срок работы;
  • возможность работы круглый год.

Недостатки солнечного обогрева

  • Для работы солнечного коллектора не требуется применения сторонних воздействий, только само устройство и солнечное светило;
  • сильно зависит от географической широты использования;
  • при пасмурной погоде мощность сильно снижается;
  • в летнее время, если не снимать тепло с коллекторов, возможен перегрев абсорбера и выход его из строя;
  • не может использоваться как основной источник тепла в доме.

Изготовление и конструкция коллектора

Абсорбер собирают из труб малого сечения, которые герметично свариваются змейкой. Для повышения коэффициента полезного действия привариваются пластины, которые значительно увеличивают площадь поперечного сечения абсорбера. Кстати, абсорбер в переводе с латинского языка означает поглощать.

Далее готовую конструкцию проверяют избыточным давлением, на возможность протечек. Как правило, давление в рабочем режиме не превышает семи атмосфер.

Изготовление солнечного коллектора

Изготовление солнечного коллектора

Затем абсорбер покрывают специальным селективным покрытием, которое хорошо поглощает солнечное излучение. Покрытие наносится в специальном устройстве, в абсолютном безвоздушном пространстве. Технология напыления называется ионно-плазменным напылением.

Таким образом, получается тонкая пленка, которая состоит из множества слоев и имеет слегка радужные оттенки. Это позволяет пленке иметь разный коэффициент преломления, что дает ей такое физическое свойство, как интерференция.

В общем и целом, это означает, что поглощающие волны солнечной радиации и собственные излучающие волны тела складываются. Данное явление минимизирует отражающий эффект абсорбера, что значительно повышает его поглощение солнечных лучей.

Готовый абсорбер устанавливают в защитный кожух – кофр, который будет защищать его от атмосферных явлений. Кофр состоит из ящика прямоугольной формы, и изготавливается из высокопрочного пластика или металла. Для снижения веса, возможно применение полимерных материалов. Для минимизации теплового рассеивания, венчает конструкцию прозрачное стекло.

Интеграция с системой отопления

С устройством самого коллектора мы разобрались. Теперь настало время узнать, как система работает при обогреве частного дома.

солнечный коллектор принцип действия

солнечный коллектор принцип действия

Коллектор, как правило, устанавливают на крыше. Оттуда утепленным трубопроводам рабочая жидкость поступает в буферный бак. Он служит для концентрации накопленного тепла от нескольких коллекторов, а также для компенсации разности в давлении системы.

Буферная емкость несет в себе еще одну функцию, она аккумулирует тепловую энергию, схожа с работой автомобильного аккумулятора.

Отбор из буферной зоны можно проводить несколькими путями, как для собственного отопления дома, так и для нагрева водопроводной воды. Это зависит от вида применяемого бойлера.

Они могут быть одноконтурными и многоконтурными. Некоторые модели позволяют подключать трубопровод к системе теплый пол. Остывшая вода из системы отопления поступает в обратный контур отопления, и через систему теплообменников попадает обратно в коллектор, где происходит дальнейшее ее нагревание. Отметим, что цикл замкнутый, и приток дополнительной жидкости минимальный, что позволяет экономить на водных ресурсах.

Установка солнечных коллекторов своими руками

Получение тепла от солнечного излучения — это непостоянный процесс, и зависит он от суточного и годового циклов. Для сглаживания этих перепадов следует зарезервировать мощность, как самого абсорбера, так и аккумуляторного бака.

Как и любая другая отопительная система, она зависит от циркуляции теплоносителя. При отоплении большого количества комнат придется устанавливать циркуляционный насос. Его придется так же резервировать, ставить источник бесперебойного питания. Так как в случае кратковременного отключения питания возможен перегрев абсорбера и, соответственно, его поломка.

В обвязке коллектора, бака расширителя, бойлера и других систем, нет ничего сложного. Трубопроводы такие же, как и при монтаже любой сантехники, это позволит все сделать своими руками и сэкономить на установке да 20 % общей стоимости системы.

При размещении теплообменников, нужно учесть угол при ориентировании его по солнцу. Для этого потребуется вычесть угол среднегодового горизонта солнца.

Для этого в интернете есть специальные справочники. Также при планировании места установки приборов нужно учесть факторы, которые могут его затенить, что негативно скажутся на выходной мощности всей системы.

Обслуживание

Система полностью неприхотлива, и требует лишь периодического осмотра на предмет утечки рабочей жидкости. К тому же, раз в два года потребуется сменить теплоноситель. При этом желательно капитально промыть все трубопроводы. При правильном устройстве и обслуживании, солнечные нагреватели вполне могут прослужить не менее пятнадцати лет.

You may also like...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.