Солнечные коллекторы – это особый вид климатической техники. Его основное предназначение – подогрев воды для использования во всех сферах жизнедеятельности человека. Отличительной чертой коллекторов является производство на основе возобновляемых источников свободной энергии. Работа таких устройств основана на принципе изменения плотности воды при нагреве. Следовательно, более горячая вода вытесняет участки холодной воды, что избавляет от необходимости включать в процесс насосное оборудование.
Принцип работы коллектора
Солнечные системы работают на обычной воде или антифризе. Более низкая, чем в коллекторе, температура воды на дне приводит к включению отопления. Встроенный насос отвечает за перемещение жидкости. Вода в гидроаккумуляторе нагревается с помощью теплообменника, при этом температура коллектора повышается до определенных значений.
Благодаря смесителю вода в системе может двигаться в разных направлениях, в результате происходит смена теплой и холодной воды. Теплоноситель расширяется, что приводит к его замене в системах с естественной циркуляцией. Теплая жидкость поднимается вверх, выталкивая холодную воду в нагревательный бак.
Для стабильной работы системы необходим слой теплоизоляции толщиной 0,25-0,3 метра и бак прямоугольной формы. Это способствует равномерному распределению воды по всем участкам, делая всю систему более эффективной.
Использование солнечных коллекторов для отопления домов
Грамотная установка солнечных тепловых коллекторов позволяет снизить расходы, связанные с отоплением частного дома, на 50-90%. Особенно активным можно назвать обогрев помещений в весенне-осенний период, хотя в целом система может работать круглый год.
При выборе коллектора следует учитывать следующие параметры:
- системная область.
- Необходимое количество тепла.
Для зимнего периода производятся соответствующие расчеты, так как в холодное время для создания комфортных условий требуется больше тепла, что приводит к увеличению затрат.
Солнечные теплообменники могут выступать в качестве дополнительного обогрева. При правильной теплоизоляции здания возможна автономная работа системы.
Основным принципом организации функционирования Солнечной системы можно назвать естественную циркуляцию воды за счет конвекционных течений. В этом случае пассивная циркуляция воды делает систему менее эффективной, чем другие. Бак должен находиться одновременно рядом с коллектором и над ним.
Системы с принудительным перемещением рабочей среды предполагают использование циркуляционного насоса. В этом случае эффективное использование воды делает всю систему более производительной. Обслуживание такого типа систем должно быть на высоком уровне, все зависит от электричества, обеспечивающего работу системы.
Принцип совмещения водяного коллектора и отопительной системы
Подключение к системе отопления зависит от того, по какому принципу циркулирует вода в той или иной системе. Проще всего подключить систему с естественной циркуляцией. В этом случае необходимо предусмотреть подогрев воды в системе.
Накопительный бак располагают так, чтобы он был выше уровня коллектора. При этом верхний выход соединяется с вводом горячей воды в систему отопления, а нижний – с обраткой. Воздушные карманы могут образовываться на входе коллектора отопления помещений. Стоимость такого варианта несколько дешевле систем с принудительной циркуляцией.
Системы, основанные на использовании циркуляционных насосов, могут подключаться к солнечному коллектору для отопления дома, но с применением автоматики. Это объясняется наличием некоторых особенностей таких систем:
- Насос управляется контроллером с учетом показаний специальных датчиков.
- Нагрев прекращается при достижении значений температуры, установленных датчиками.
- Датчики устанавливаются в накопительном баке, обратном трубопроводе и на выходе коллектора.
- Более эффективное отопление получается при комплексной работе такой системы и дополнительных источников тепла.
Степень нагрева воды в такой системе во многом зависит от расположения коллектора относительно солнца и уровня его наклона. Наиболее эффективной является установка коллекторов в местах, где на их поверхность в течение большей части суток попадают прямые солнечные лучи. Если система будет работать индивидуально, без подключения дополнительных источников тепла, то накопительный бак должен иметь объем не менее 40 куб.см. В этом случае можно добиться максимального эффекта от работы системы в пасмурную погоду.
Расчет параметров коллектора для конкретной системы – достаточно сложный процесс. При этом необходимо учитывать уклон крыши, расположение, уровень солнечной радиации и объем агрегата. Правильные расчеты может провести только квалифицированный специалист.
Термоколлекторы производятся разными компаниями, поэтому выбирать марку следует исходя из характеристик. Этот параметр может иметь разные значения, все зависит от марки.
Использование поликарбоната в качестве материала для теплового коллектора
Основными элементами таких коллекторов являются поликарбонатные листы. Коллектор крепится к торцевым частям листа. Сборка такой системы должна производиться в специальном закрытом жестяном коробе, который прикрывается дополнительным листом поликарбоната.
Верх может быть стеклянным, в этом случае поликарбонатный лист создает парниковый эффект, создавая впечатление двойного остекления. Использование только поликарбоната сделает систему стабильной.
Особенности структуры
Основным элементом в системе водяного отопления является прямой солнечный коллектор для отопления. Он может быть нескольких видов:
- Плоский тип
- Вакуумный тип.
- Тип воды
Плоские коллекторы изготавливаются на основе алюминиевого каркаса, внутри которого находятся медные трубки, покрытые специальным абсорбирующим материалом. Под ними находится слой теплоизоляции. Сверху конструкция полностью закрыта закаленным стеклом, которое отличается хорошей светопроницаемостью. Эксплуатация таких систем может осуществляться в определенный период или в течение всего года.
Вакуумный солнечный коллектор для отопления дома выполнен на основе каркаса с вакуумными трубками, для изготовления которых использовалось боросиликатное стекло. Внутри каждой тубы вмонтированы специальные колбы со специальной впитывающей прокладкой. Эти колбы снабжены медными трубками с охлаждающей жидкостью низкого давления. Конец трубки помещается в теплообменник, куда поступает тепловая энергия.
Одним из типов вакуумных коллекторов является солнечный водосборник. Конструкция типа «морская труба» выполнена на основе рамы, в которой находится бак для воды и трубы. Внутри трубчатых элементов находится дополнительная трубка, а пространство между ними обязательно пустое. Абсорбент покрывает трубки, наполненные водой. Нагретая вода поступает в бак вверху, а холодная вода опускается вниз, чтобы нагреться в трубках.
Обязательным элементом любой солнечной системы является накопительный бак. В нем хранится вода, которую можно использовать по назначению. Чтобы тепло сохранялось в течение всего года, бак снаружи утепляют от 3 до 5 см.
Особые моменты
Одной из характеристик солнечных установок является номинальная мощность, измеряемая в киловаттах. Этот параметр показывает, сколько энергии вырабатывает система при максимальном солнечном свете. Следует отметить, что в утренние и вечерние часы система будет работать не так эффективно. Ночью горячая вода подается от бойлера, который днем накапливает воду.
При выборе коллектора важно уточнить возможность работы зимой. Кроме того, необходимо обязательно рассчитать требуемую мощность системы, которая необходима для безупречной работы коллектора. Оборудование рекомендуется размещать на предварительно собранном каркасе или непосредственно на потолке.
