Солнечные коллекторы российского производства

Солнечный коллектор – это механическая конструкция, предназначенная для аккумулирования солнечного излучения с передачей его теплоносителю. В большинстве случаев устройства применяются в системе отопления и горячего водоснабжения помещений гражданского и бытового назначения.

Общий принцип работы

Общий принцип работы

Устройство представляет собой замкнутый трубчатый контур, по которому циркулирует теплоноситель. Энергию он получает в абсорбере, — поглотителе солнечного излучения. Из коллектора, расположенного вне здания, нагретый носитель поступает в бак, расположенный внутри здания.

Эта ёмкость выполняет несколько функций:

  • служит накопителем горячей воды, то есть несёт роль своеобразного теплового аккумулятора;
  • производит передачу тепла воде, потребляемой на бытовые нужды.
После остывания теплоноситель вновь отправляется в коллектор для нагрева, — такой цикл осуществляется до захода солнца. В ночное время обогрев жилища осуществляется за счёт накопленного тепла в баке.

Виды солнечных водонагревателей

Виды солнечных водонагревателей

По конструктивным особенностям коллекторы подразделяются:

  • воздушные;
  • плоские;
  • вакуумные;
  • коллекторы – концентраторы;
  • пластиковая конструкция.

Воздушный коллектор

Воздушный коллектор

Представляет собой плоскую конструкцию, сквозь которую проходит воздух. Чаще всего воздушная масса направляется в пространство между утеплённой задней стенкой корпуса и пластиной-поглотителем. Это позволяет избежать теплопотерь через верхнее остекление.

Такую схему отличает простота конструкции и несложное управление. Срок службы достигает нескольких десятков лет. Применяется для отопления помещений, сушки сельскохозяйственной растительной продукции или древесины.

Система сильно зависит от климатических сезонов и для более серьёзных схем адаптируется с другими видами отопления.nt goes here

Плоский тип обогревателя

Плоский тип обогревателя

Устройство выполнено в виде плоского короба, объединяющего в себе несколько элементов:

  1. Абсорбер, — выполняет функции поглотителя солнечного излучения. Изготавливается, чаще всего, из листа меди, покрытого чёрной матовой краской или напылённым оксидом титана. Применяется также специальное селективное покрытие из чёрного никеля.
  2. Верхняя стенка – это прозрачное стекло с минимальным содержанием металла. Снижению потерь способствует оптическое покрытие, задерживающее инфракрасное излучение внутри корпуса, — эффективность такой схемы доходит до 95%.
  3. Трубчатый контур, выполненный в виде змеевика, — это позволяет повысить теплообмен между абсорбером и теплоносителем, закаченным внутрь трубы. Наилучший результат получается при применении медных изделий, припаянных непосредственно к корпусу накопителя.

Плоский тип обогревателя

Внешний корпус изготавливается из алюминиевых сплавов. Сам корпус должен быть максимально изолирован от воздухообмена с внешней средой. Задняя часть обязательно покрывается слоем эффективного теплоизолятора. При прерывании циркуляции теплоносителя температура внутри корпуса может достигнуть 150–200°C.

Схема действия плоского коллектора выглядит так: солнечное излучение поглощается абсорбером и нагревает его. Он, в свою очередь, передаёт тепло через трубку жидкому носителю, который циркулирует между коллектором и баком-накопителем.

Вакуумное устройство

Вакуумное устройство

Это одно из самых сложных устройств, среди семейства солнечных коллекторов. Внутренняя конструкция поглотителя солнечного излучения напоминает бытовой термос и представляет собой две трубчатые конструкции:

  • внешняя трубка выполняется из прозрачного стекла, причём половина внутренней части может быть покрыта отражающим слоем, повышающим эффективность нагрева поглощающей трубки;
  • внутренняя покрыта специальной чёрной краской, позволяющей с максимальной эффективностью поглощать внешнее излучение.

Между трубками создаётся вакуум, который является плохим теплопроводником, вследствие чего, максимально используется солнечная энергия. Внутри абсорбирующей трубки находится низкокипящая жидкость, которая, получив тепло, испаряется и передаёт энергию медному стержню или другой трубчатой конструкции с жидким теплоносителем внутри.

Для осуществления такого процесса важно, чтобы вакуумный коллектор обязательно устанавливался под углом к горизонтальной плоскости. Ведь отдав энергию, пар опять превращается в конденсат низкокипящей жидкости, который должен стечь к абсорберу за новой порцией тепла.

Коллектор – концентратор

Коллектор – концентратор

Отличительная конструктивная черта – наличие сферического или параболоидного отражателя, сводящему поток солнечной энергии в фокус, где располагается абсорбер. Плюс такой схемы – сбор с большей площади потока излучения и уменьшение размеров приёмника. Используется в основном для промышленных целей.

Пластиковый коллектор

Пластиковый коллектор

Конструктивно выполнен по схеме плоского устройства и принцип действия тот же, но большинство элементов выполнены из полимерных материалов. Внешняя часть – это прочный прозрачный поликарбонат. Корпус изготовляется из высокопрочной пластмассы, внутренние трубки — из полипропилена.

Конструкция получается недорогой и доступной большой массе населения. Основное применение – это выработка горячей воды для отопления или бытовых нужд на садово-дачных участках, эксплуатирующихся в тёплое время года.

Для круглогодичного проживания наиболее целесообразно использовать плоскую конструкцию или вакуумный коллектор.

Преимущества и недостатки обоих видов:

Вакуумная трубчатая конструкция Селективный плоский коллектор
Преимущества Преимущества
Небольшие теплопотери Самоочищение от выпавшего инея или снега
Возможность эксплуатации в зимнее время года Высокая работоспособность в тёплое время года
Нагрев до высоких температур Возможен монтаж под любым углом к горизонту
Работа в светлое время суток, в том числе, при пасмурной погоде Относительно невысокая цена
Несложный и удобный монтаж По критерию «цена — производительность» выигрышное применение в тёплом климате и южных широтах страны
Малая парусность
По критерию «цена — производительность» выигрышное применение в средних и северных широтах страны
Недостатки Недостатки
Невозможность к самоочищению от снега Весьма высокие теплопотери
Достаточно высокая стоимость Слабая работоспособность в холодное и пасмурное время
Установка должна осуществляться с наклоном к горизонту не менее в 20–30° Усложнение монтажа при установке на крыше собранного блока
Обладает повышенной парусностью

 

Какой тип солнечного коллектора лучше для России?

Какой тип солнечного коллектора лучше для России?

Россия находится в нескольких климатических поясах, — от субтропического в Крыму до субарктического на побережье Северного Ледовитого океана. Соответственно, максимальное солнечное излучение бывает на юге и минимальное на Крайнем Севере.

К тому же не надо забывать про полярную ночь. Исходя из этого, в южных областях будут лучше работать плоские коллектора, в умеренных и северных широтах – вакуумные конструкции.

При выборе для отопления небольших садовых домиков целесообразно учесть сезонность эксплуатация здания и цену коллектора. Здесь уместнее остановить свой выбор на конструкции из пластика, выполненную по схеме плоского коллектора.es here

Если дом расположен в умеренных или северных широтах, имеет отапливаемую площадь свыше 50м² и эксплуатируется круглый год, то лучше вакуумного устройства нет. Но при любом типе гелиоустройства, в системе отопления обязательно должен быть предусмотрен бак-аккумулятор ёмкостью 100–500 литров и, возможно, не один.

Плюсы и минусы коллектора

Плюсы и минусы коллектора

«За»:

  • экономия на внешних источниках энергии, — электричестве, газе, нефтетопливе или угле, дровах (для котла);
  • независимость от вышеприведённых источников энергии;
  • доступность оборудования, несложный монтаж и уход, не требуются разрешающие документы от властей или специальных предприятий;
  • срок эксплуатации превышает 15–30 лет.

«Против»:

  • достаточно высокие цены и большой срок окупаемости, превышающий 10–15 лет;
  • полная зависимость от климатических условий и самого солнца, которым нельзя управлять;
  • в умеренных и северных широтах необходим дополнительный источник тепла, хотя бы в качестве резервного.

Технические характеристики

Технические характеристики

Одна из важных составляющих – это прочность конструкции и отдельных элементов. В плоском и вакуумном коллекторах присутствуют стеклянные элементы, — это верхнее стекло и трубки-колбы, соответственно.

На них, кроме случайных механических воздействий при перевозке и монтаже, влияют:

  • перепады температур, достигающих ста градусов;
  • влага от дождя или утреней росы;
  • изморозь, снег;
  • удары града;
  • порывы ветра.

Для плоских гелиоконструкций применяют специальные закалённые прочные стёкла, хорошо противостоящие ударам града. Кроме этого, они обладают определённой термостойкостью и хорошо выдерживают периодическую смену температур.

Трубки в вакуумных устройствах требуют более бережного к себе отношения, так как из них откачен воздух и уже существует напряжение, вызываемое перепадом внешнего и внутреннего давления. Но сам коллектор выполнен с таким расчётом, чтобы была возможность замены одной трубки, в случае её повреждения.

Снег, изморозь

Снег, изморозь

Самый лучший вариант противостоять снегу – это расположение коллектора на вертикальной стене дома, но такие возможности есть далеко не всегда. К тому же, при большом количестве приёмников, поверхности может просто не хватить.

Другой вариант, — установка конструкций под углом к горизонту более чем на 55°. Если для вакуумных коллекторов это хороший вариант, — они выглядят как решётчатые конструкции, обдуваемые со всех сторон, то для плоских устройств есть риск сползания подтаявшего снега к нижней части и создание ледяной корки.

Расположение на крыше, особенно имеющих сложную геометрию, тоже потребует периодического внимания, так как возможны образования завихрений, и, соответственно, заносов из снега.

Что касается изморози, то она бывает только в определённые времена года, — переходы «зима – весна» или «осень – зима». Особых отклонений в работе коллектора она не создаёт и при выходе солнца исчезает за 10–30 минут.

Применение гелиоустановок

Применение гелиоустановок

Солнечные коллектора в большинстве используются для двух целей:

  • получение горячей воды для бытовых нужд;
  • отопление помещений.
Кроме этого, возможны варианты для подогрева воды в бассейнах, отопления теплиц, сушки сельскохозяйственной продукции.

Если для горячей воды достаточно относительно небольших по площади коллекторов, то для отопления дома понадобятся конструкции в несколько десятков квадратных метров, что вызовет технические вопросы по их установке.

Монтируют, как правило, приёмники солнечного света по трём вариантам:

  • установка на крыше;
  • фиксация на стене;
  • монтаж на уровне земли.

Самое сложное – это кровельный вариант, связанный с работой на высоте. Осложнение вносит и вес конструкций, которых туда надо аккуратно, не повредив, поднять.

Крепление к стене потребует применение специальных прочных кронштейнов, рассверливание отверстий под подводящие и отводящие трубы. Если крепление будет осуществляться выше человеческого роста, то понадобятся подмости или строительные леса.

Для расположения на земле необходимо найти место, где ничто не будет затенять в течение светового дня, коллектор. Потребуется выполнить небольшой опорный фундамент или силовую конструкцию, на которой осуществляют монтаж теплового приёмника.

Трубы, проходящие к дому, необходимо теплоизолировать. При эксплуатации в зимнее время надо периодически проводить работы по очистке конструкции от возможных снежных заносов.

Производители, модели, стоимость

На рынке представлены конструкции из Европы, Китая и отечественные изделия.

плоский коллектор Viessmann

Европейские изделия, например, плоский коллектор Viessmann стоят от 45000 рублей, аналоги из Китая – от 35000 рублей. Вакуумные изделия, — от 170000 рублей и 115000 рублей, соответственно.

Стоимость российских производителей аналогичной продукции:

Стоимость российских производителей

  1. ООО «Новый Полюс», модель плоского солнечного коллектора «ЯSolar» начинается от 19700 рублей.
  2. Фирма «АльтЭнергия», плоская гелиопанель «AlternEnergy 1.3», цена от 15800 рублей. Вакуумные коллекторы изготовляются под требования индивидуальных заказчиков с ценой от 52000 рублей.
  3. Компания «АНДИ Групп», солнечный вакуумный коллектор для сезонного применения, цена комплекта начинается от 17500 рублей.

В интернете можно найти и других отечественных производителей с не меньшей эффективностью и подходящей ценой. Для любителей конструировать и собирать своими руками есть большое предложение по отдельным элементам солнечных коллекторов, из которых собираются разнообразные устройства.

Окупаемость

Окупаемость

Окупаемость затрат на оборудование целесообразно рассматривать при круглогодичной эксплуатации и применении для отопления, получения горячей воды для повседневных нужд.

Расходы при сезонном использовании начнут возвращаться сразу, особенно если коллектор установлен на даче и служит больше для выработки горячей воды. В этом случае будет больше интересовать соотношение «цена — производительность». На одного члена семьи будет достаточно около 1,5м² площади плоского коллектора.

Горячая вода очень необходима тем семьям, у которых есть маленькие дети и тут, гелиоустановка очень пригодится. Но и остальным члена семьи будет приятно принять горячий душ после праведных трудов на своём участке. Значительно облегчится мытьё посуды и стирка вещей. Поэтому вопрос об окупаемости можно перефразировать в вопрос необходимости солнечного коллектора для получения горячей воды.

Использование устройства для почти полноценного отопления здания или хотя бы сокращение потребления газа, угля, электричества потребует серьёзных предварительных расчётов об экономической составляющей оборудования и его монтажа.

Этапы:

  1. Определение количества солнечной тепловой энергии в месте расположения дома. Такие данные можно найти в справочной литературе, интернете, но более точные сведения имеются в местных метеослужбах. Причём, они располагают многолетними наблюдениями, поэтому можно вычислить среднее значение, которое использовать в своих дальнейших расчётах.
  2. Уточняются зоны, где будет производиться отопление, — сами понимаете, что сени, кладовки и подобные хозяйственные помещения обогревать не целесообразно. Но, — детские комнаты потребуют более тщательного нагрева, нежели кухня или гостиная.
  3. Примерная полезная площадь коллектора для отопления 1м² помещения составляет 0,4–0,5м². Эта цифра приведена для умеренных широт. На юге потребуется около 0,2–0,3м², в северных областях 0,6–0,8м². Уже из этих цифр видно, что гелиоустановку в местах с суровым климатом, можно использовать как вспомогательный источник тепла, иначе затраты на оборудование окажутся очень большими.
  4. Для отопления 100м² площади дома в средних широтах понадобится трубчатый коллектор с эффективной площадью 40–60м². Полный комплект (оборудование отечественное), включая два бака по 300 литров, насосы и систему управления, вместе с монтажом стоит около 450000 рублей.
  5. На 100м² в течение года необходимо около 120000МДж тепла.

Усреднённая стоимость тепловой энергии:

  • газовый котёл, — около 0,35–0,40руб. за 1МДж тепла, в год 42000–48000руб;
  • электрокотёл, — примерно 0,9–1,10руб за 1МДж тепловой энергии, в год 108000–132000руб;
  • гелиоэнергия, — почти бесплатно, только расходы на питание электронасоса, — за год набежит 5000–6000руб.
То есть для коллектора все расходы, это небольшие затраты на насос. Отсюда следует, за какое время, по сравнению с другими системами, вернутся вложенные деньги, и начнётся чистая экономия.
  • Средняя стоимость газового котла с установкой составит около 350000 рублей, электрокотла – 10000 рублей.

За 20 лет общие расходы составят:

  • газовое отопление, 20лет * 42000руб/год + 350000руб = 1190000руб.;
  • электрокотёл, 20лет * 108000руб/год + 10000руб. = 2170000руб.;
  • гелиоустановка, 20лет * 6000руб/год + 450000руб = 570000руб.

Видно, что прошествии 6–8лет солнечный коллектор вернёт деньги и начёт экономить. Но были взяты идеальные условия, к тому же, не учитывалось потребление горячей воды на повседневные нужды. С учётом всех факторов, реальный срок окупаемости для средних широт наступит через 11–12лет.

Большой минус гелиоустановки – это большие одноразовые финансовые вложения. Снизить их поможет поэтапное добавление секций коллекторов, но тогда при проектировании системы отопления, необходимо предусмотреть это в общей конструкции.

1419179248_shematicheskoe-izobrazhenie-raboty-otopleniya-ot-vakuumnyh-kollektorov

В принципе, использование солнечного излучения для обогрева дома и получения горячего водоснабжения, на современном этапе развития технологий оправдано для нескольких случаев:

  • применение солнечных коллекторов плоского типа для сезонной эксплуатации на садово-дачных участках;
  • вакуумная конструкция сможет обеспечить теплом весь дом в условиях достаточно мягкого климата, для умеренных и северных широт такой вид отопления целесообразно рассматривать в качестве вспомогательного, из-за достаточно дорогостоящего оборудования;
  • очень хорошо солнечный коллектор любого типа сочетается с геотермальным отоплением, — летом он может давать тепло в грунт, который будет его аккумулировать и отдавать зимой.
Очень плохоПлохоНе плохоХорошоОтлично! (голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...