Нагреть воду солнечной батареей

Солнечная батарея для воды, выгоден ли солнечный коллектор горячей воды

Солнечный коллектор горячей воды – это современный и экологичный способ получения тепла из возобновляемых источников энергии. Это хорошо отработанные технологии, которые позволяют значительно экономить затраты на эксплуатацию дома. Ниже мы покажем, что такое солнечная батарея для воды и в чем принцип ее работы, расскажем об их типах, а также монтажных возможностях.

Принцип работы солнечных коллекторов

Принцип работы солнечных коллекторов является относительно простым.

Абсорбер

Первым элементом, «захватывающим» солнечные лучи является коллектор, а если точнее, то установленный в нем абсорбер.

Устройство поглощает излучение и преобразует его в тепло. Производительность системы зависит, главным образом, от типа абсорбера.

Часто используются батареи, оборудованные следующими типами поглотителей или абсорберов:

• Нормальный – мы его узнаем по характерному черному цвету. Этот тип поглотителя является не самым эффективным и имеет не очень хорошую обратную связь. Он может поглощать до 80% солнечного света.
• Селективный – устройство гораздо лучшего качества, которое гарантирует более высокую эффективность. Эффективно принимает лучи, его эффективность может достигать 95%.

Теплоноситель

Затем абсорбер нагревает теплоноситель, протекающий через батареи или панели. Чаще всего это обычная вода, которая может быть использована с весны до поздней осени. В зимнее время теплоносителем может быть только незамерзающая жидкость, которая защищает всю систему от возможного повреждения.

Теплоноситель работает в замкнутой системе и при нагревании поступает в бак. В баке он отдает свое тепло воде.

Охлажденный теплоноситель снова проходит через поглотитель и нагревается вновь с помощью солнечного света.

Солнечные коллекторы – цена

К сожалению, солнечные панели – это все еще довольно дорогая инвестиция. Стоимость системы и ее установка зависит от сложности конструкции. Минимальная стоимость коллектора для теплого сезона с баком на 100 л может составлять около 35000 руб. Круглогодичный водонагреватель с баком на 200 л будет стоить около 80000 руб. Это цена только комплекта без стоимости установки.

Более продвинутые системы с селективными поглотителями и вакуумные коллекторы могут стоить дороже. Каждое расширение функциональности системы и возможностей интеграции с другими системами водоснабжения и отопления будет влиять на увеличение затрат. Верхний предел цен сложно определить.

Основные типы коллекторов

В предложениях магазинов мы найдем несколько различных панелей, которые отличаются по структуре, производительности, методу установки и расходам на покупку.

Наиболее часто используются:

Плоские коллекторы – на них приходится около 70% устройств, установленных в домах. Их конструкция проста, а стоимость покупки доступна.

Этот тип панелей хорошо работает при наличии сильного солнечного света, но не очень эффективен в получении рассеянных лучей. Их большим недостатком является большой расход тепла при низких температурах. Поэтому плоские панели работают лучше всего в летнее время.

Вакуумные трубчатые коллекторы – они работают по тому же принципу, что и плоские панели. Тем не менее поглотитель в них дополнительно окружен вакуумом.

Поэтому эффективность устройства не так сильно зависит от температуры наружного воздуха. Вакуумный коллектор эффективно нагревает воду, как летом, так и безоблачной зимой. Тепло поглощается абсорбером и почти полностью используется на нагрев воды. В результате, панель является более эффективной и может нагревать большее количество воды.

Вакуумные трубчатые коллекторы с тепловой трубкой – этот тип панелей, снабжен специальными трубками, заполненными жидкостью. Промежуточная жидкость находится в нижней части трубы.

В результате, солнечные панели эффективно могут справляться при работе при низких температурах и малом количестве солнечного света. К сожалению, этот тип имеет очень высокую цену. Устройства имеют хорошие отзывы, но высокая стоимость по-прежнему делает их редким видом батарей в наших домах.

Установка солнечного коллектора для воды

Следует обратить особое внимание на установку системы, поскольку это сильно влияет на эффективность подогрева воды.

Мы можем найти панели, которые могут быть установлены:

• на крышах домов,
• в крышах,
• отдельно стоящие единицы.

Вариантов установки очень много. Тем не менее, вы должны придерживаться основного принципа, который гласит, что панели должны быть размещены в местах с высоким уровнем света. Все затененные участки противопоказаны, они снижают эффективность такого оборудования.

Установка солнечных коллекторов на крыше домов своими руками

Установка коллекторов, как правило, осуществляется на крышах домов. Это относится ко всем видам панелей, имеющимся в продаже. Батареи могут быть установлены на существующих зданиях.

Установка солнечных панелей своими руками относительно проста. Просто установите кронштейны для панелей и подключите к ним трубы.

Установка панелей на крышах не сложная, но гораздо лучшее решение – это монтаж их в крыше.

В результате, мы уменьшим потери тепла и сделаем систему более эффективной. В крышу можно встроить только плоские коллекторы. Такое решение должно быть рассмотрено на этапе строительства, так как вмешательство в существующую кровлю будет довольно дорогим.

Солнечный коллектор на балконе

Интересным решением являются солнечные батареи на балконе и на земле. Этот способ установки дает большие возможности в регулировке угла наклона панелей.

Таким образом, можно оптимально адаптировать их к падающему солнечному свету. Панели солнечных батарей также поглощают лучи, отраженные от земли и от здания. Это также приводит к повышению их эффективности.

Отдельно стоящие солнечные панели для воды

Стоит отметить, что свободно стоящие панели требуют хорошо изолированных труб с теплоносителем.

Недостаточная теплоизоляция может значительно снизить эффективность всего коллектора.

Какой способ монтажа выбрать?

Все зависит от специфики здания и близлежащих окрестностей. Решения имеют различные преимущества и недостатки, поэтому вы должны проконсультироваться о способе установки с компанией, которая будет осуществлять монтаж. Стоит помнить, что одна из самых больших проблем коллекторов – это отложение загрязняющих веществ. Даже тонкая пыль, осаждающаяся на плоские пластины коллектора, может снизить его эффективность. Поэтому очень важно обеспечить возможность регулярной очистки батарей.

Выгодно ли ставить солнечные батареи?

На сегодняшний день это модное и экологичное решение, которое собирает хорошие отзывы. Тем не менее их приобретение и установка по-прежнему дорогостоящие. Стандартные коллекторы могут обеспечить около 60% годового спроса на горячую воду. Стоимость установки системы можно окупить через несколько лет. Через сколько именно, вы можете подсчитать самостоятельно, собрав свои счета за подогрев горячей воды за год. Эти суммы будут отличаться в зависимости от способа подогрева воды, стоимости электроснабжения, количества потребляемой воды и других факторов.

Источник

Экономически выгодный бойлер — солнечный водонагреватель

Обновлено: 23 февраля 2021

Типы солнечных водонагревателей и их характеристики

Солнечные водонагреватели представляют собой комплект оборудования для нагрева воды с помощью солнечной энергии. Другое название этих устройств — солнечные коллекторы. В отличие от фотоэлектрических панелей, использующих для производства электроэнергии солнечный свет, солнечные нагреватели сразу получают тепловую энергию, которую передают теплоносителю (воде, антифризу и т.п.).

Они образуют целую систему, состоящую из следующих элементов:

• Коллектор. Панель, принимающая тепловую энергию и передающая ее теплоносителю.
• Накопительный бак. Емкость, в которой аккумулируется нагретая вода и происходит замещение остывшего теплоносителя только что нагретым потоком.
• Отопительный контур. Обычная радиаторная система или теплый пол, реализующие энергию теплоносителя. В некоторых типах системы отопительный контур не входит в объем системы коллектора, получая энергию в накопительном баке, который в данном случае является теплообменником.

По типу циркуляции

Циркуляция теплоносителя позволяет получать тепловую энергию взамен отданной во внутреннюю атмосферу дома. Существует два вида:

1. Естественная. Используется перемещение нагретых слоев жидкости вверх с замещением их более холодными слоями. Не требует никаких устройств или использования электроэнергии, но зависит от множества факторов — взаимного расположения коллектора, накопителя и остальных элементов системы, температуры и т.д. Перемещение жидкости нестабильное, способное усиливаться и ослабляться.
2. Принудительная. Потоки направляются с помощью циркуляционного насоса. Возникает стабильный режим с постоянной скоростью потока, что позволяет обеспечить устойчивый режим обогрева дома.

Принудительная циркуляция более эффективна и позволяет располагать узлы системы в наиболее удобном порядке, не обращая внимание на перепады высот и объемов.

По типу коллектора

Существуют конструкции коллекторов, обладающие разной эффективностью, возможностями и способом передачи тепла. В их числе:

1. Открытые. Плоские длинные лотки или желоба из черного пластика, в которых циркулирует вода. КПД открытых коллекторов очень низок, но простота и дешевизна способствуют их популярности. Используются для нагрева воды для летнего душа или бассейна.
2. Трубчатые (термосифонные). Основной элемент — коаксиальная трубка с вакуумной прослойкой между внешними слоями, которая надежно теплоизолирует содержимое трубок. Конструкция эффективная, но дорогая и не поддающаяся ремонту.
3. Плоские. Это закрытые емкости с прозрачной верхней панелью. Внутренняя поверхность покрыта слоем приемника тепловой энергии, отдающего ее воде, которая перемещается внутри припаянных к приемнику трубок. Простая и эффективная конструкция, в которой для большего эффекта иногда создают вакуум для теплоизоляции.

От того, какой коллектор установлен в системе, и насколько он удачно вписывается во внешние условия региона — климат, погода, количество и продолжительность солнечных дней — зависит, насколько эффективной будет система нагрева воды от солнца.

Для чего можно использовать?

Солнечный нагреватель воды, как правило, используется в качестве основного или дополнительного источника энергии для подготовки теплоносителя отопительного контура. Кроме того, солнечный подогреватель воды может готовить горячую воду для бытовых нужд.

Одним из распространенных способов использования нагрева воды от солнца является подача горячей воды в летний душ или умывальник, а также подогрев воды в бассейне. Возможно использование подогретой воды для полива растений в теплицах и парниках. Чем удачнее внешние условия, тем больше способов применения солнечных панелей для нагрева воды можно найти и использовать.

Установка

Солнечные водонагреватели для дома устанавливаются на открытой площадке с таким расчетом, чтобы поток солнечных лучей падал на них отвесно в течение всего дня. Солнце перемещается по небосклону, но обеспечить максимально равномерное освещение всегда можно. Основная задача — обеспечить отсутствие преград для получения тепловой энергии. Обычно установку коллекторов производят на скатах крыши, так как это позволяет сэкономить площадь участка и исключит доступ злоумышленникам, животным и прочим нежелательным элементам.

При удачном размещении панели температура застоя (теплоносителя, не находящегося в состоянии циркуляции) может достигать до 300°. Такого результата достичь непросто, чаще всего температура не превышает 60-65°, но и это вполне допустимый результат для отопительной системы, контура ГВС или теплого пола. Однако, возможность повышения температуры выдвигает особые требования к материалу соединительных трубопроводов.

Важно! Не допускается монтаж пластиковых или стальных труб, только из нержавеющей стали или меди. Кроме того, контур надо качественно теплоизолировать.

Ошибки, допущенные при монтаже, снижают эффективность работы водонагревателя на солнечных батареях, цена которого достаточно велика, чтобы относиться к этому с пренебрежением. Существуют два типа установки, имеющие принципиальное различие:

Пассивная

• Работа установки протекает полностью самостоятельно, без каких-либо дополнительных приспособлений. Получение и передача энергии происходит непосредственно на теплоноситель, который самотеком поступает в накопительную емкость. Примером пассивной установки может служить емкость для воды темного цвета для лучшего нагрева. Нагрев воды в ней происходит без дополнительной помощи, надо лишь поставить бак под лучи Солнца.
• Циркуляция также естественная, теплые слои поднимаются вверх, уступая место холодным, которые, нагреваясь, в свою очередь, уступают место остывшим слоям. Простота и отсутствие необходимости в обслуживании таких установок привлекательны, но режим их работы крайне неустойчив, а эффективность составляет лишь малую часть от физически возможной.

Активная

• Активная установка солнечной батареи для нагрева воды позволяет решить все проблемы с режимом циркуляции и получить максимальную эффективность теплопередачи. Обычно нагревательный контур имеет замкнутую конструкцию, в которой циркулирует вода или масло. В нормальном состоянии естественной циркуляции о масла получить невозможно, но, с помощью циркулярного насоса, можно получить высокую степень теплопередачи, свойственную маслу в силу физических особенностей.
• Горячая вода от солнца, полученная подобным образом, может быть направлена в одно- или двухконтурные системы, для отопления и подачи ГВС. Результаты, полученные от активной установки, значительно выше, но и расходы на ее приобретение намного заметнее. Для пользователей, которые решили выбрать солнечные водонагреватели для дома, стоимость комплекта может оказаться слишком высокой, поэтому следует заранее узнать цену подобных комплексов.

Обзор рынка: производители и модели

Наибольшее развитие и распространение технология получила в южных странах, где поток энергии находится в постоянном доступе. Покупателей, которые решили приобрести и установить солнечные батареи для нагрева воды, цена нередко интересует даже больше, чем технические и эксплуатационные характеристики.

Рассмотрим наиболее известные фирмы, занимающиеся производством этого оборудования:

• Sunrain Solar Energy Co., Ltd. Это китайская фирма, полностью изготавливающая водонагревательные системы на собственных предприятиях.
• Buderus, Vaillant, Viessmann — три фирмы из Германии. Европейское оборудование славится своим качеством и возможностями, но немецкие установки являются эталоном среди всех альтернативных вариантов.
• Ariston, Ferroli. Итальянские компании, обеспечивающие высокое качество и сравнительно низкие цены на отопительное оборудование.

Приобретая солнечные нагреватели воды, цена которых кажется весьма приемлемой, необходимо внимательно изучить паспорт и технические характеристики установки. Встречаются недобросовестные производители и продавцы, предлагающие поддельные устройства. Если есть сомнения, следует попросить сертификаты на оборудование. Если их не имеется в наличии, нужные устройства следует поискать в других магазинах.

Необходимо учесть, что данное оборудование может быть очень дорогим не столько из-за высокого качества, сколько в зависимости от страны-изготовителя. Так, российские установки могут стоить 20 тыс. руб., а европейские аналоги того же уровня будут стоить в 3-4 раза больше.

Какой выбрать для бассейна?

Выбор гелионагревателя для бассейна обусловлен его размерами, объемом воды, местом расположения и прочими критериями. Солнечные водонагреватели, цены и параметры которых находятся в наилучшем сочетании, могут быть изготовлены в разных конструкционных вариантах. Могут быть использованы все доступные варианты, от простейших открытых конструкций, до наиболее сложных и дорогих систем с конденсационными камерами.

Чем проще комплекс, тем он дешевле и надежнее, но и эффективность его будет соответственно ниже. Основным критерием выбора следует считать размер искусственного водоема и частоту подпитки извне. Специалисты рекомендуют для бытовых целей обходиться несложными и дешевыми гибкими моделями, представляющими собой резиновые плоскости с впаянными внутри трубками, по которым пропускается вода. Они недороги, но дают вполне достаточно тепла для поддержания нормальной температуры в бассейне.

Если необходимо подогревать воду в искусственных водоемах общественного или коммерческого пользования, рекомендуется приобретать полноценные комплексы из вакуумных трубок, или панельные конструкции. Они демонстрируют высокую эффективность и позволяют получать достаточное количество тепловой энергии. Параметры таких установок подробно изложены в паспорте, что позволяет выбрать комплекс, наиболее подходящий по производительности.

Как сделать водонагреватель своими руками?

Самостоятельное изготовление солнечного водонагревателя позволяет сэкономить некоторое количество денег и получить возможность бесплатного нагрева воды для любых нужд. Нет смысла использовать дорогостоящие материалы, поскольку результат будет зависеть не столько от их, сколько от тщательности и аккуратности сборки, а также от площади нагрева. Браться за изготовление вакуумных или конденсационных установок нецелесообразно, проще сделать самые доступные и надежные панели. Рассмотрим наиболее популярные и распространенные варианты самостоятельного изготовления солнечных водонагревателей:

Из поликарбоната

Поликарбонат — прозрачный листовой пластик. Для изготовления коллектора нужен сотовый материал, представляющий собой двойной лист, соединенный поперечными полосками. Вся плоскость представляет собой множество каналов, разделенных друг с другом, но имеющих выход наружу с торцовой части.

Для изготовления надо взять два листа одинакового размера. Один будет абсорбером, т.е. получать солнечное тепло и отдавать его воде. Второй — наружный защитный слой, обеспечивающий безопасность рабочей пластины и способствующий сохранению тепловой энергии. Для утепления используется пенопластовый лист такого же размера, который будет наклеен на заднюю сторону.

В качестве манифольда (распределителя) будет использоваться полипропиленовая труба. Для каждой панели нужно 2 таких трубы. В них надо сделать продольный пропил, длина которого точно равна ширине листов поликарбоната. В эти пропилы вставляются торцы рабочих пластин (оба), после чего тщательно герметизируются с помощью клеевого пистолета.

Важно! Задняя сторона рабочей пластины красится в черный цвет, после чего на нее наклеивается пенопласт. Затем на лицевую сторону наклеивается внешний защитный слой.

На диагонально противоположные торцы полипропиленовых трубок наклеиваются штуцеры, с помощью которых коллектор будет присоединяться к остальной системе. Свободные торцы плотно герметизируются заглушками. После высыхания клея коллектор наполняют водой и проверяют наличие утечек, которые сразу же устраняют. После этого панель можно присоединять к системе и вводить в эксплуатацию.

Из пластиковых бутылок

Коллектор из пластиковых бутылок — один из вариантов самодельного трубчатого водонагревателя. Собственно, бутылки служат только для теплоизоляции, основную функцию выполняют черные пластиковые трубки, торцы которых вставлены в средние патрубки ПВХ тройников. Эти тройники соединяются в одну линию, образуя коллектор, который можно впоследствии увеличивать до любого размера, просто присоединяя дополнительные трубки. У бутылок отрезают дно, одевают их на трубку одну за другой так, чтобы горлышко плотно входило в заднюю част.

Получается внешняя прозрачная труба, прикрывающая трубку и создающая эффект парника внутри. Когда по трубкам пропускается вода, она нагревается от солнечного тепла и направляется в систему для использования по назначению.

Советы по эксплуатации

Эксплуатация солнечных нагревателей не представляет существенных сложностей. Если система правильно установлена и настроена, то от владельца потребуется лишь поддержание чистоты приемных панелей и целостности соединений. При необходимости надо менять вышедшие из строя узлы и элементы, восстанавливать герметичность трубок и прочих деталей. Никаких специальных рекомендаций не имеется, все действия производятся в соответствии с необходимостью и целесообразностью.

Источник