Улаштування автономного опалення приватного будинку сонячними колекторами

  • Вы строите свой дом.?

    Показать результаты

    Loading ... Loading ...
  • Улаштування автономного опалення приватного будинку сонячними колекторами

    Автор: Человек Труда vk fb eye 1 670
    Опубликовано 9.2.2016
    1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars

     

    Для сучасного приватного заміського будинку, в якому проживає переважно середній клас, існують різні системи опалення, які в якості сировини для переробки на теплову енергію використовують паливо (вугілля, дрова, газ рідке пальне) або електрику. Одні важко обслуговуються й експлуатуються (на вугіллі, дровах і рідкому пальному), інші – дорого утримувати (на газу і електриці).

     

    Але з появою альтернативних джерел видобутку енергії – сонячних і вітрових, а також біореативних (переробка відходів, поки не отримала розповсюдження в заміському приватному господарстві), з’явилася можливість автономно забезпечувати опаленням і гарячим водопостачанням весь будинок. І як найцікавіший варіант, розглянемо опалення будинку сонячними колекторами – спеціальними приладами, які концентрують світлове сонячне випромінювання на теплообмінниках, нагріваючи, таким чином, теплоносій, що протікає в них (воду або інші рідини).

     

    Обігрів будинку взимку за допомогою сонячних колекторів

     

    Багато залежить від місця розташування, так як кількість сонячного випромінювання для різних регіонів планети значно відрізняється. Але кількість батарей і загальна потужність системи сонячного опалення грає ключову роль. Звичайно, системи, які в повному обсязі змогли б виробляти достатню кількість тепла в регіонах з суворими зимами і поганою прохідністю сонячних променів, практично не існують.

     

    Але у таких випадках все одно є вигода, так як теплоносій з допомогою сонячних колекторів підігрівається до певної температури, і котел використовує набагато менше сировини, щоб довести до потрібного значення, чим би він грів з нуля. Це може стосуватися не тільки до опалення, а й підігріву господарської та питної води, наприклад.

     

    Улаштування сонячного колектора для опалення приватного будинку

     

    Насамперед, варто сказати, що сонячні колектори бувають різними в плані потужності, тобто нагрівання теплоносія. Найпростіші з них – побутові, розраховані на нагрів до температури не більше 50 градусів, далі – трохи більш потужні, які здатні нагрівати теплоносій до 80 градусів. Є ще більш потужні, але вони в побуті не застосовуються, це, як правило, промислового призначення системи.

     

    Крім того, системи можуть бути проточного типу та накопичувальні. Проточні – це ті, в яких теплоносій нагрівається і відразу подається в опалювальну мережу, а в накопичувальних системах є вбудований бак, чим вони відрізняються за зовнішнім виглядом. У баку відбувається нагрів теплоносія, а також підтримання його температури.

     

    Ще один критерій відмінності цих приладів – їх конструкція, від якої залежить улаштування, відмінність у більш дрібних деталях. Загалом, всі вони являють собою плоскі вироби, що займають певну площу, на якій і відбувається процес збору сонячної енергії, але вони діляться на:

     

    • плоскі;
    • трубчасті.

     

    Плоский колектор являє собою пластину, лицьова поверхня якої може бути покрита захисним склом (надпрозорим, з пропускною здатністю до 95%) або ж не бути покрита. У першому випадку, прилади називають покритими, і часто вони можуть бути вакуумними, тобто, весь корпус і скло герметизировано і зсередини викачано повітря – це ще більше підвищує ККД вироблення тепла і зменшує тепловтрати. Не вкриті ще називаються колекторами відкритого типу тому, як захисного, або ще і герметизуючого скла над ними немає.

     

    Пристрій плоского сонячного колектора з абсорбером меандрової форми

     

    Далі, під склом розташовується пластина, що поглинає сонячні промені – темний матеріал (найпростіший – чорний хром), який відрізняється високою здатністю поглинати світло на 90%, завдяки чому досягається високий ККД нагріву сонцем; це покриття називають також високоселективним. Якщо мова йде про не накритий – відкритий колектор, то поглинаючим матеріалом є спеціальна модифікована гума або особливий пластик, властивості яких ще вміщують в собі ударостійкість, зносостійкість.

     

    Пристрій плоского сонячного колектора з абсорбером лірообразної форми

     

    Впритул під цією пластиною розташовується абсорбер – решетування з мідних трубок, які мають високий ступінь теплопровідності. Ці трубки передають тепло від високоселективного покриття і передають його теплоносію. При цьому буває кілька схем обрешітки: лирообразної (у т. ч. подвійної) і меандрової форми.

     

    Лірообразне решетування має подачу холодного теплоносія знизу через поперечну трубку, до якої врізані вертикальні трубки, приєднані верхніми кінцями до другої верхньої поперечної, по якій уже тече нагрітий теплоносій: поки він проходить знизу вгору, йому віддається тепло. Меандрове решетування являє собою одну трубку, яка розташовується у формі змійовика. Поки рідина-теплоносій протікає по її звивистому контуру, вона набирає температуру.

     

    Пристрій плоского сонячного колектора з абсорбером подвійний лирообразной форми

     

    Після решетування йде теплоізоляційний шар, як правило двокомпонентний: верхній – тепловідбивна фольга, нижній – мінеральна вата. Цей шар необхідний для збереження в просторі приладу тих залишків тепла, які не встиг поглинути абсорбер.

     

    Трубчастий колектор не має цілісного захисного скла, і виконаний в конструкції ряд упорядкованих трубок з високоміцного скла. Цей прилад, на відміну від плоского його виду, може бути одноконтурним і двоконтурним. В одноконтурному приладі сонячна система опалення має один теплоносій, який надходить в трубки і виходить з них, проходячи далі в магістральну трубу. У двоконтурному колекторі є легкокип’ячий теплоносій, який скипаючи, піднімається в теплообмінник і віддає температуру основного теплоносія, який надходить в опалювальні прилади.

     

    Пристрій трубчастого сонячного колектора одноконтурного типу

     

    У трубці знаходиться друга скляна трубка, на якій нанесено теплопоглинальне покриття, а простір між ними є вакуумом, тому трубчасті колектори називають вакуумними. У другій у свою чергу, розташована мідна трубка одинарна, запаяна знизу (у двоконтурних) або подвійна, з вигином в нижній частині трубки (в одноконтурних системах). У першому випадку, високоякісні прилади мають мідні трубки зі сппічиним порошковим покриттям на внутрішній поверхні, які ще називають гнотами. Вони мають найкращий ККД поглинання і віддачі тепла теплоносієві.

     

    Двоконтурні колекторні прилади сонячного обігрівання в трубці містять подібні спирту, швидковипаровуючі склади, які при нагріванні піднімаються вгору по трубці, де передають тепло, осідаючи назад вниз у вигляді крапельного конденсату. Вгорі ж трубки приварені до мідної труби, по якій тече вже магістральний теплоносій, формуючи теплообмінник.

     

    Пристрій трубчастого сонячного колектора двоконтурного типу

     

    В одноконтурних системах мідна трубка має гладку поверхню, вона має вхід зверху, в який надходить теплоносій, опускаючись по ній вниз і, подолавши вигин труби внизу, рухаючись у зворотному напрямку вгору, він набирає температуру і потрапляє в опалювальну мережу.

     

    Улаштування трубчастих колекторів також доповнює тепловідбивний матеріал, який розташовується під трубками у вигляді ребристо-желобовидної пластини. Коли сонячне світло потрапляє на трубки, то вони поглинають його з лицьового боку, а ті промені, які між трубками, потрапляють на жолоба відбивача і відбиваються в напрямку трубок. Таким чином, трубки отримують сонячне освітлення з усіх сторін.

     

    Улаштування системи опалення приватного будинку з сонячними колекторами

     

    Сонячні колектори побутових потужностей, які здатні нагріти воду до 50 градусів, застосовуються у системах опалення з трьома контурами, які поєднуються в баку акумуляторі. Перший контур (колекторний) в баку є мідною спіраллю, яка передає зібране тепло теплоносію третього контуру. За законами фізики, нагріта рідина третього контуру піднімається вгору і опиняється, таким чином, в зоні бака, де розташована спіраль другого контуру, теплоносій якого має більш високу температуру, так як нагрівається котлом (газовим, електричним – не важливо).

     

    Схема отопление частного дома с устройством солнечного коллектора

     

    Вгорі бака знаходиться температурний датчик, показниками якого керується електронна система котла, збільшуючи/зменшуючи нагрівання теплоносія свого другого контуру. Таким чином, при проходженні рідини через ділянку з другою спіраллю, на виході з котла вона набуває необхідну для опалення температуру і надходить у батарею. Користуючись нагодою, рекомендую статтю «Види і улаштування сучасних радіаторів водяного опалення», в якій ви знайдете корисну інформацію по вибору підходящого.

     

    В принципі, теплі підлоги, які вважаються системами низькотемпературного опалення, можуть бути підключені без участі котла. Проте схеми з водяними радіаторами, які вміщують в собі сонячні батареї для опалення будинку, вважаються трохи більш складними, ніж суто котельного, або тим більше – централізованого опалення. Адже сонячні колектори не замінюють котел, якщо мова йде про високі температури, а лише зменшують час його роботи, злегка нагріваючи теплоносій, в чому і проявляється економія.

     

    Переваги і недоліки, вибір сонячних колекторів для дому та дачі

     

    Як і всі прилади, колектори сонячного тепла мають свої технічні характеристики, якими керуються при виборі того або іншого виду. До таких відноситься коефіцієнт поглинання (абсорбції), випромінювання (емісії), і селективності. Коефіцієнт поглинання залежить від абсорбенту, тобто, якості і кількості мідних трубок в конструкції панелі – вище сказано, що найкращу абсорбцію демонструють двоконтурні системи з мідними трубками з порошковим напиленням на внутрішній стороні.

     

    Коефіцієнт випромінювання – це характеристика, що визначається різницею поглинання до випромінювання тепла; він варіюється в межах від 0,95 до 0,02. Коефіцієнт селективності визначається якістю матеріалу, що збирає тепло. Найбільш високе значення цього показника демонструє найкращий ККД, який спостерігається у вакуумних трубчастих колекторах.

     

    Абсорбція, приломление променів світла в трубчастих колекторів сонячного опалення

     

    Переваги трубчастих колекторів – найвищий ККД протягом зимового періоду та високий ККД протягом усього року. Конструкція має особливість – змінні трубки, завдяки чому ремонт і обслуговування значно полегшується. Більш висока стійкість до пошкоджень від ударів граду, знову-таки, в силу трубчастої форми.

     

    Переваги плоских колекторів – висока ефективність, яка спостерігається, якщо сонячне опалення приватного будинку встановлено на добре освітлюваній ділянці, або в моменти найкращої освітленості. Багато варіантів конструкції, що дозволяють вибрати оптимальний за ціною і для визначених умов. Такі колектори вважаються надійними і довговічними.

     

    Переваги відкритих колекторів – дешевизна і простота конструкції. А також – простота в монтажі та легка вага. Ці прилади вважаються ударостійкими до граду та деяким іншим впливам, так як поверхня виконана з пластику або гуми зі спеціальними теплопоглинальними характеристиками.

     

    Недоліки трубчастих колекторів – висока вартість. Це внаслідок складного виробництва – видув трубок, монтаж елементів теплопоглинання і теплообміну, викачування повітря. Також спостерігається висока громіздкість приладів: велика вага і габаритні розміри.

     

    Недоліки плоских колекторів – Більш низький ККД у порівнянні з трубчастими конструкціями в холодну пору року, особливо при сніжній зимі. Складний ремонт при ушкодженнях, особливо теплообмінного трубчастого каркаса. Часто при поломці доводиться міняти цілу частину пристрою, повністю високоселективну пластину, або скло, або, щонайменше, відрізок трубки абсорбера.

     

    Недоліки відкритого типу колекторів – вразливість до негативних температур і обмежене застосування. Щодо останнього – застосовуються для підігріву води в басейнах. Також термін гарантійного обслуговування, відповідно і термін експлуатації вважається меншим, ніж в інших видах. Цим колектором сонячне опалення взимку зробити не вдасться, так як він практично не працює при мінусових температурах.

     

    Сподіваємося, що Вам допомогла ця інформація, а також пропонуємо інші матеріали по будівництву і не тільки. З повагою, команда Mastery of building: порталу загальнобудівельною тематики.

     

    Залишити відповідь

    Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *