Сонячні колектори для опалення будинку: пристрій, схема і види

Сучасна концепція «енергоефективного» або «екодома» передбачає установку обладнання, що дозволяє використовувати нетрадиційні, т.зв. поновлювані джерела енергії. Ви вже здогадалися, що мова йде про сонячних батареях, які ще зовсім недавно здавалися чимось дивовижним. Ефективність використання поновлюваних джерел енергії визнана у багатьох країнах Європи, зараз вона активно поповнює ряди своїх шанувальників в Україні.

Популярність системи багато в чому зобов’язана постійному вдосконаленню геліосистем і суттєвого їх здешевлення. Ціна на сонячні колектори, які застосовуються для опалення житла, сьогодні порівнянна з вартістю звичних для нас опалювальних систем. Привабливим моментом є можливість отримувати економію протягом усього періоду експлуатації.

Найбільш інтенсивно поновлювані джерела живлення використовуються в Китаї, кількість геліосистем, які вводяться в експлуатацію, досягає 78% від світового обсягу, тоді як на європейські країни припадає лише 9%. Китай також є великим виробником сонячних колекторів, причому непоганої якості і за прийнятними цінами.

Раціональність використання в середній смузі України

Якщо в європейських країнах, розташованих на півдні, опалення будинку сонячними колекторами – справа звична, то до недавнього часу ефективність використання цих пристроїв України (у зв’язку з несприятливими погодними умовами та географічним розташуванням), ставилася під сумнів.

Але проведені в РАН розрахунки доводять зворотне. У середній смузі України потужність сонячного потоку, випромінюваного Сонцем, становить від 100 до 250 Вт на квадратний метр площі. Максимальне значення дорівнює 1000 Вт, за умови ясного неба, опівдні.

Ці розрахунки дають можливість припустити, що при установці сонячного колектора площею 2 м.кв вода в баку ємністю 100л буде щодня прогріватися до температури не нижче, ніж 37 ° (ймовірність 50-90%), до температури 45 ° (ймовірність 30-70% ), до 55 ° (ймовірність 30-60). Більш високі значення показника ймовірності відносяться до більш сонячним весняним і літнім місяцям.

Сьогодні діяльність конструкторів, які працюють над вдосконаленням геліосистем, спрямована на максимальну їх ефективність і зниження собівартості. На сьогоднішній день найбільш ефективними і простими по конструкції вважаються плоскі сонячні колектори для опалення будинку.

У теплу пору року такий пристрій дозволить користуватися гарячою водою всім мешканцям будинку, в зимовий період – дозволить економити до 50% енергії, що витрачається на обігрів будинку. При установці сонячних колекторів площею в 30 м.кв господарі отримають можливість економити до 7,7 тонн вугілля щорічно. Привабливим моментом є екологічність системи – при своїй роботі вона не виділяє в атмосферу ніяких шкідливих продуктів.

Пристрій

Центральною частиною установки для підігріву води, є сонячний колектор. Площа сонячних колекторів може бути різна, але найбільш часто зустрічаються пристрої площею від 2 до 8 метрів квадратних. До складу системи також входить акумулятор. Під впливом сонячного тепла відбувається нагрів теплоносія, потім теплова енергія через теплообмінник, розташований в баку акумулятора передається до води.

Природна конвекція, яка спостерігається в першому контурі, дозволяє обходитися без примусової циркуляції води. Такий варіант прийнятний для невеликих приватних будинків, бак-акумулятор при монтажі системи мають у своєму розпорядженні вище колектора.

Схема роботи сонячного колектора

При облаштуванні більших геліосистем використовуються циркуляційні насоси. Такий колектор можна використовувати як для нагріву води, так і для опалення. У бак-акумулятор вбудовують дублюючі пристрій, наприклад, автоматично включається електронагрівач. При охолодженні води до температури нижче заданої, що може бути в разі тривалої негоди або слабкої освітленості, електронагрівач автоматично включається і доводить воду до необхідної температури.

види

З усіх видів випускаються промисловістю сонячних колекторів найбільшого поширення набули колектори з вакуумними трубками і плоскі. Плоскі колектори представляють собою елемент, здатний поглинати випромінювання сонця, що має прозоре покриття і ізоляційний шар. Привабливою є низька ціна пристрою і відмінна ефективність в літній період. З недоліків слід зазначити складний монтаж, невисоку ефективність в холодну пору року, великі втрати тепла.

Робота вакуумних сонячних колекторів для опалення будинку побудована за принципом термоса. Потрапляє на прозору зовнішню стінку вакуумної трубки випромінювання не знаходить перешкод і проходить до внутрішньої трубці. Вакуумна прошарок між трубками зберігає близько 95% надходить в неї енергії. Нижня частина внутрішньої трубки заповнена рідиною, яка при нагріванні утворює пар, який піднімається вгору і, конденсуючись, передає своє тепло колектору.

З переваг колекторів цього типу можна відзначити високий ККД як в літній, так і в зимовий час, навіть в умовах сильного (до-30 “) морозу і поганої освітленості. Основні недоліки – висока вартість, складності при монтажі, проблеми з очищенням від снігу.

Ссылка на основную публикацию