Тепло за счет энергии солнца

ГВС за счёт солнца

Системы отопления и горячего водоснабжения на солнечной энергии — это экономичные, комфортные и экологически чистые системы. Самое главное преимущество использования солнечных систем — это существенная экономия Ваших средств.Солнечные системы отопления и ГВС — это полная независимость от теплосетей, электросетей, инфляции и нестабильности в бизнесе!

Солнечные водонагреватели уже давно стали символом достатка, благополучия и современного образа жизни не только в Европе , но и в Америке, Японии и других высокоразвитых странах.

Производство установок для получения тепла от энергии солнца за последнее время возрасло в мире в несколько раз. На сегодняшний день вводится в эксплуатацию более 3 млн. установок в год, и эта статистика получена не только за счет стран с теплым климатом.

Свою эффективность вакуумные солнечные коллекторы доказали даже в климатических условиях Аляски.

Применение

Высокие темпы развития этого вида энергии стали возможны благодаря разработке солнечных нагревателей воды на тепловых вакуумных трубках, способных эффективно работать при низких температурах (-30°С и даже -40°С) .

Помимо этого своё влияние оказали повышение цен на энергоносители и снижение стоимости оборудования, благодаря переносу производства ведущих мировых производителей в страны Азиатско-тихоокеанского региона.

Использование солнечных водонагревателей позволяет решить вопросы автономного горячего водоснабжения, частичного или полного отопления, обогрева теплиц и т.д. Солнечные нагреватели воды могут использоваться как в частных домах, так и в гостиницах, столовых и любых других местах с постоянным отбором горячей воды.

Используя солнечную энергию можно уменьшить затраты на нагрев воды на две трети, затраты на отопление — до 30% в год.

На этапе строительства дома можно сразу запланировать установку солнечной системы. В дополнение к обычной системе отопления устанавливается солнечный нагреватель, а на крышу вашего дома устанавливается модульный солнечный коллектор. Таким образом можно оптимизировать горячее водоснабжение вашего дома или обогревать помещение с помощью бесплатной солнечной энергии.

Солнечные водонагреватели можно разделить на две категории:

пассивные (термосифонные)
активные (сплит-системы)

Нагреватели пассивного типа функционируют за счёт естественной циркуляции, которая возникает при разности плотностей горячей и холодной воды.

Водонагреватели данного типа предназначены для использования при температуре окружающей среды выше 0 ºC (т.е. весной, летом и осенью). На зимний период производится слив воды из системы и демонтаж вакуумных трубок.

Кроме того существуют водонагреватели промежуточного типа, работающие под давлением. Их особенностью является то, что монтируются они не обязательно выше точки отбора воды, в отличие от термосифонных систем.

Активные нагреватели воды используют блок электроники, набор клапанов и циркуляционные насосы для движения теплоносителя через коллектор. Они обычно дороже пассивных систем, но и более эффективны. Особенностью сплит-систем является возможность их эксплуатации при низких температурах (до -40°С). Это достигается за счёт использования антифриза, который не замерзает на морозе.

Все фото взяты из открытых источников

Сделай сам

Сделать примитивный солнечный водонагреватель для дачи можно и своими руками. Для этого в минимуме достаточно чёрного шланга. Защитное стекло и коробка с чёрной подложной будут дополнительным бонусом для повышения КПД нагревания воды.

Вот таким дачным водонагревателем можно за световой день нагреть воду для полива растений или даже для летнего душа.

Видео по изготовлению и тестирование самодельного плоского солнечного коллектора:

Другие новости на сайте Solar-News.ru

Я вижу, что вам понравилась статья.

Если это действительно так — прокачайте свою ленту Дзен: поставьте лайк и подпишитесь на канал. Так вы будете получать новости солнечной энергетики чаще. Вам интересно, а нам приятно

А если вы считаете, что наш проект должен развиваться, то помочь нам можно не покидая страницы

Вероятно, вам также понравятся следующие материалы :

Источник

Солнечная тепловая энергия. Пассивное солнечное нагревание

8. Пассивное солнечное нагревание

Все застекленные здания фактически имеют пассивный солнечный обогрев, т.е. они естественные солнцесборники. Максимального искусства использования солнечного тепла достигли древние римляне, которые разместили стекла для сбора света в месте наиболее частых общественных встреч – в термальных банях. В Помпеях были найдены оконные проемы шириной 2 м и высотой 3 м.

После падения Римской Империи на тысячелетие была утеряно умение делать действительно большие оконные стекла. Это умение было восстановлено только в конце 17-го столетия, когда во Франции стали делать зеркального стекла размером до 2 м.

В целом, города 18-го и 19-го столетия отапливались и освещались плохо. Это было конца 19-го столетие, когда при планировании городских кварталов стали учитывать необходимость улучшения систем теплозащиты и освещения. Это стало применяться, т.к. было установлено, что ультрафиолетовый свет убивает бактерии. Солнечный свет и свежий воздух стали основой выбора проекта зданий «новых городов» Великобритании, подобно Солнечному Порту возле Ливерпуля, построенного, чтобы улучшить условия жизни работников мыльной фабрики.

Планировщики тогда еще не знали, что ультрафиолетовый свет не проникает сквозь стекла окон, но традиция обеспечения доступа большого количества солнечного света продолжалась, подкрепленная поисками способа поддержания баланса гормонального фона человека в зимнее время. Без этого к середине зимы у людей развивается зимняя депрессия.

Пока в Великобритании было достаточно угля, к использованию солнечной энергии при строительстве зданий проявляли малый интерес. Поэтому строительство здания школы в Вэллеси (Wallasey, Чешир) в 1961 году с использованием более раннего опыта строительства в США и во Франции, было в целом новым:

Секция школы, схема:

Рассеивающее стекло.
Стеклопакет из 2-х стекол, с промежутком 0,6 м.
Бетон 125 мм.
Направление на север.
Изоляция 125 мм.
Бетон 200 мм.
Кирпичная стена 200 мм, облицованная штукатуркой.
Покрытие 100 мм.

Прямое использование зданий как солнечных накопителей

Школа в Вэллеси построена в классическом стиле. В ней были заложены проектные решения будущего по пассивному использованию солнечного тепла (они имеют существенные особенности, требуемые для пассивного солнечного нагревания):
— большая площадь стены, выполненной фактически из стекла, для сбора тепла солнечного света;
— термосберегающие конструкции (плотный бетон или кирпич). Эти камни накапливают солнечное тепло днем и ночью;
— толстая изоляция конструкций фасада для сохранения тепла.

После ее строительства построенная ранее теплосеть на базе сжигания нефти оказалась не нужна и была на время отключена, а обогрев здания полностью осуществлялся за счет солнечной энергии, отраженного тепла от блестящих поверхностей и тепла тел студентов.

Вариант использования пассивного солнечного нагревания за счет суперизоляции

Хотя здание школы в Вэллеси представляет конструкцию зданий с низким потреблением энергии, есть и другие. Дом Wаtes, построенный в Mахynlleth в Уэльсе в 1975 был одним из первых суперизолированных зданий в Великобритании. В нем использовано 450 мм стеновой изоляции и маленькие застекленные бойницы-окна. Это был прогрессивный проект, т.к. обычные британские дома в это время были построены с рамами с одним стеклом и не имели никакой изоляции стен, а в новых Правилах строительства были только требования по установке 25 мм изоляции чердака.

Дом Wаtes расположен низко в горной долине, что, конечно, не очень хорошо для пассивного солнечного нагревания. Фактически, он обогревался и освещался электричеством от ветротурбины.

Который из двух проектов лучше — пассивный солнечный обогрев или применение суперизоляции? На этот вопрос нелегко ответить. Искусство разработки проекта для пассивного солнечного нагревания заключается в том, чтобы понять прохождение потоков энергии в здании и максимально их использовать. Там должно быть достаточно солнечного обогрева, чтобы обеспечить обогрев зимой. Потери тепла могут быть уменьшены за счет применения хорошей изоляции. Солнечная энергия также нужна, чтобы обеспечить необходимое освещение, но ее должно быть не так много, чтобы летом не было перегрева.

Источник

Солнечное отопление: насколько эффективно?

С ростом цен на энергоносители все актуальнее становится использование альтернативных источников энергии. А так как отопление у многих основная статья расходов, то об отоплении речь в первую очередь: платить приходится практически круглый год и немалые суммы. При желании сэкономить, первым на ум приходит солнечное тепло: мощный и совершенно бесплатный источник энергии. И использовать его вполне реально. Причем оборудование стоит хоть и дорого, но в разы дешевле, чем тепловые насосы. О том, как может быть использована энергия солнца для отопления дома, поговорим подробнее.

Отопление от солнца: за и против

Если говорить об использовании солнечной энергии для отопления, то нужно иметь в виду, что существуют два разных устройства для преобразования солнечной энергии:

Солнечные батареи. Они вырабатывают исключительно электрический ток. А вот его уже вы можете использовать для обеспечения работоспособности любого электрооборудования, в том числе и не работу отопительных приборов.
Солнечные коллекторы. Эти устройства нагревают жидкость (теплоноситель) и их можно напрямую подключать к системе отопления, а также с их помощью греть воду для бытовых нужд.

Так можно обеспечить дом горячей водой и частично отоплением при помощи солнечной энергии

Оба варианта имеют свои особенности. Хотя сразу нужно сказать, какой бы из их вы ни выбрали, не спешите отказываться от той системы отопления, которая у вас есть. Солнце встает, конечно, каждое утро, но вот не всегда на ваши солнечные элементы будет попадать достаточно света. Самое разумное решение — сделать комбинированную систему. Когда энергии солнца достаточно, второй источник тепла работать не будет. Этим вы и обезопасите себя, и жить будете в комфортных условиях, и сэкономите.

Если желания или возможности ставить две системы нет, ваше солнечное отопление должно иметь, как минимум, двукратный запас по мощности. Тогда точно можно сказать, что тепло у вас будет в любом случае.

Достоинства использования солнечной энергии для отопления:

Безопасный и абсолютно «чистый» источник энергии.
Снижение затрат на отопление и ГВС.
Вы независимы от состояния экономики: солнце светит всегда, и в кризис, и в период расцвета.
Денег солнце за свою энергию не требует. Другое дело, что государство может обложить налогами владельцев гелиоустановок. Но пока такого не случилось — солнечная энергия бесплатна.

Солнце постоянно посылает на землю тепло. И им можно воспользоваться для обогрева дома

Зависимость количества поступающего тепла от погоды и региона.
Для гарантированного отопления потребуется система, которая может работать параллельно с гелиосистемой отопления. Многие производители отопительного оборудования предусматривают такую возможность. В частности европейские производители настенных газовых котлов предусматривают совместную работу с солнечным отоплением (например, котлы Baxi). Даже если у вас установлено оборудование, у которого такой возможности нет, можно согласовать работу отопительной системы при помощи контролера.
Солидные финансовые вложения на стартовом.
Периодичное обслуживание: трубки и панели нужно очищать от налипшего мусора и мыть от пыли.
Некоторые из жидкостных солнечных коллекторов не могут работать при очень низких температурах. В преддверии сильных морозов жидкость приходится сливать. Но это касается не всех моделей и не всех жидкостей.

Теперь рассмотрим подробнее каждый из типов солнечных нагревательных элементов.

Солнечные коллекторы

Для солнечного отопления используют именно гелиоколлекторы. Эти установки при помощи тепла солнца нагревают жидкость-теплоноситель, которую потом можно использовать в системе водяного отопления. Специфика в том, что солнечный водонагреватель для отопления дома выдает только температуру 45-60 о С, а самую высокую эффективность показывает при 35 о С на выходе. Потому рекомендованы такие системы для использования в паре с теплыми водяными полами. Если отказываться от радиаторов вам не хочется, или увеличивайте количество секций (раза в два примерно) или подогревайте теплоноситель.

Для обеспечения дома теплой водой и для водяного отопления можно использовать солнечные коллекторы (плоские и трубчатые)

Теперь о видах солнечных коллекторов. Конструктивно есть две модификации:

В каждой из групп есть вариации и по материалам, и по конструкции, но принцип действия у них один: по трубкам бежит теплоноситель, который нагревается от солнца. Вот только конструкции абсолютно разные.

Плоские солнечные коллекторы

Эти гелиоустановки для отопления имеют простую конструкцию и потому именно их можно при желании изготовить своими руками. На металлической раме закреплено прочное дно. Сверху уложен слой теплоизоляции. Изолируются для уменьшения потерь и стенки корпуса. Затем идет слой адсорбера — материала, который хорошо поглощает солнечное излучение, превращая его в тепло. Этот слой обычно имеет черный цвет. На адсорбере закреплены трубы, по которым течет теплоноситель. Сверху вся эта конструкция закрывается прозрачной крышкой. Материалом для крышки может быть закаленное стекло или один из пластиков (чаще всего это поликарбонат). В некоторых моделях светопропускающий материал крышки может проходить специальную обработку: для уменьшения отражающей способности его делают не гладким, а чуть матовым.

Конструкция плоского солнечного коллектора

Трубы в плоском солнечном коллекторе обычно уложены змейкой, имеется два отверстия — впускное и выпускное. Может быть реализовано однотрубное и двухтрубное подключение. Это кому как нравится. Но для нормального теплообмена необходим насос. Возможна и самотечная система, но она будет очень неэффективной из-за небольшой скорости движения теплоносителя. Именно этого типа солнечный коллектор и используют для отопления, хотя с его помощью можно эффективно греть воду для ГВС.

Есть вариант самотечного коллектора, но его применяют в основном для подогрева воды. Называют такую конструкцию еще пластиковым солнечным коллектором. Это две пластины из прозрачного пластика, герметично закрепленные на корпусе. Внутри устроен лабиринт для продвижения воды. Иногда нижняя панель бывает окрашена в черный цвет. Имеется два отверстия — впускное и выпускное. Вода подается внутрь, по мере продвижения по лабиринту греется солнцем, и выходит уже теплой. Такая схема хорошо работает с резервуаром для воды и легко нагревает воду для ГВС. Это современная замена обычной бочке, установленной на летнем душе. Причем более эффективная замена.

Пластиковый коллектор используют для нагрева воды

Насколько эффективны солнечные коллекторы? Среди всех бытовых гелиоустановок на сегодня они показывают лучшие результаты: их КПД 72-75%. Но не все так хорошо:

они не работают ночью и плохо работают в пасмурную погоду;
большие потери тепла, особенно при ветре;
низкая ремонтопригодность: если что-то выходит из строя, то менять нужно значительную часть, или всю панель полностью.

Тем не менее, часто отопление частного дома от солнца делают именно при помощи этих гелиоустановок. Такие установки популярны в южных странах с активным излучением и положительными температурами в зимний период. Для наших зим они не подходят, но в летний сезон показывают хорошие результаты.

Воздушный коллектор

Эта установка может быть использована для воздушного отопления дома. Конструктивно она очень напоминает описанный выше пластиковый коллектор, но циркулирует и нагревается в нем воздух. Такие устройства навешиваются на стены. Действовать они могут двумя способами: если воздушный гелионагреватель герметичен, воздух забирается из помещения, нагревается и возвращается в то же помещение.

Воздушный коллектор устанавливается на южной стене

Есть другой вариант. В нем обогрев совмещен с вентиляцией. В наружном корпусе воздушного коллектора имеются отверстия. Через них внутрь конструкции поступает холодный воздух. Проходя через лабиринт, от солнечных лучей он нагревается, а затем подогретым попадает в помещение.

Такое отопление дома будет более-менее эффективным, если установка будет занимать всю южную стену, и при этом тени на этой стене не будет.

Трубчатые коллекторы

Тут тоже циркулирует теплоноситель по трубам, но каждая из таких теплообменных труб вставлена в стеклянную колбу. Все они соединяются в манифолде (manifold), который, по сути, является гребенкой.

Трубчатые коллекторы имеют два типа трубок: коаксиальные и перьевые. Коаксиальные — труба в трубе — вложены одна в другую и их края запаяны. Внутри между двумя стенками создается разреженная безвоздушная среда. Потому такие трубки называют еще вакуумными. Перьевые трубки — это обычная трубка, запаянная с одной стороны. А перьевыми их называют потому, что для повышения теплоотдачи в них вставляется пластина адсорберная, которая имеет изогнутые края и чем-то напоминает перо.

Кроме того в разные корпуса могут быть вставлены теплообменники разного типа. Первые — это тепловые каналы Heat-pipe (Хит пайп). Это целая система преобразования солнечного света в тепловую энергию. Heat-pipe — это полая медная трубка небольшого диаметра, запаянная на одном конце. На втором находится массивный наконечник. В трубку залито вещество с низкой температурой кипения. При нагревании вещество начинает кипеть, часть его переходит в газообразное состояние и поднимается по трубке вверх. По пути от нагретых стенок трубки оно все больше нагревается. Попадает в верхнюю часть, где находится некоторое время. За это время часть тепла газ передает массивному наконечнику, постепенно охлаждается, конденсируется и оседает вниз, где процесс снова повторяется.

Схема работы теплового канала Heat-pipe

Второй способ — U-type — это традиционная трубка, заполненная теплоносителем. Тут никаких новостей или сюрпризов. Все как обычно: с одной стороны входит теплоноситель, проходя по трубке, нагревается от солнечного света. Несмотря на свою простоту этот вид теплообменников эффективнее. Но используется он реже. А все потому, что солнечные водонагреватели такого типа составляют собой единое целое. При повреждении одной трубки приходится менять вся секцию.

Трубчатые коллекторы с системой Heat-pipe стоят дороже, показывают меньшую эффективность, но используются чаще. А все потому, что поврежденную трубку поменять можно за пару минут. Причем, если колба использована коаксиальная, то трубка тоже может быть отремонтирована. Просто она разбирается (снимается верхняя заглушка) и поврежденный элемент (тепловой канал или сама колба) заменяется на исправный. Затем трубка вставляется на место.

Обычная U-образная трубка самый эффективный тепловой канал

Какой коллектор лучше для отопления

Для южных регионов с мягкой зимой и большим количеством солнечных дней в году лучший вариант — плоский коллектор. При таком климате он показывает высшую продуктивность.

Для регионов с более суровым климатом подходят трубчатые коллекторы. Причем для суровых зим больше подходят именно системы с Heat-pipe: они греют даже ночью и даже в пасмурную погоду, собирая большую часть спектра солнечного излучения. Они не боятся низких температур, но точный диапазон температур нужно уточнять: он зависит от вещества, находящегося в тепловом канале.

Эти системы при грамотном расчете могут быть основными, но чаще они просто экономят затраты на отопление от другого, платного источника энергии.

Для России больше подходят трубчатые гелиосистемы

Еще одним вспомогательным отоплением может быть воздушный коллектор. Его можно сделать во всю стену, причем он легко реализуется своими руками. Он отлично подойдет для отопления гаража или дачи. Причем проблемы с недостаточным нагревом могут возникнуть не зимой, как вы ожидаете, а осенью. При морозе и снеге энергии солнца в разы больше, чем в пасмурную дождливую погоду.

Солнечные батареи

Слыша слова «солнечная энергетика» мы в первую очередь думаем именно о батареях, которые преобразуют свет в электричество. И делают это специальные фотоэлектрические преобразователи. Они выпускаются промышленностью из разных полупроводников. Чаще всего для бытового использования мы применяем кремниевые фотоэлементы. Они имеют самую низкую цену и показывают достаточно приличную производительность: 20-25%.

Солнечные батареи для частного дома в некоторых странах — обычное явление

Напрямую использовать солнечные батареи для отопления можно лишь в том случае, если котел или другой отопительный прибор на электричестве вы подключите к этому источнику тока. Также солнечные панели в совокупности с электро-аккумуляторами можно интегрировать в систему снабжения дома электричеством и таким образом уменьшать приходящие ежемесячно счета за использованную электроэнергию. В принципе, вполне реально полностью обеспечить потребности семьи от этих установок. Просто средств и площадей потребуется много. В среднем с квадратного метра панели можно получить 120-150Вт. Вот и считайте, сколько квадратов кровли или придомовой территории должно быть занято такими панелями.

Особенности отопления солнечным теплом

Целесообразность устройства системы солнечного отопления у многих вызывает сомнения. Основной довод — это дорого и никогда себя не окупит. С тем, что это дорого, приходится согласиться: цены на оборудование немаленькие. Но никто не мешает вам начать с малого. Например, для оценки эффективности и практичности идеи сделать подобную установку самому. Затрат минимум, а представление будете иметь из первых рук. Потом уже будете решать стоит со всем этим связываться или нет. Вот только в чем дело: все негативные сообщения от теоретиков. От практиков не встречалось ни одного. Идет активное выяснение способов улучшения, переделок, но никто не сказал, что затея бесполезна. Это о чем-то говорит.

Теперь о том, что установка системы солнечного отопления никогда не окупится. Пока срок окупае

Если включить гелиосистему параллельно с централизованным энергоснабжением, можно сэкономить приличную сумму

мости в нашей стране большой. Он сравним со сроком эксплуатации солнечных коллекторов или батарей. Но если посмотреть динамику роста цен на все энергоносители, то можно предположить, что вскоре он сократится до вполне приемлемых сроков.

Теперь собственно о том, как сделать систему. Прежде всего, нужно определить потребность вашего дома и семи в тепле и горячей воде. Общая методика расчета системы солнечного отопления следующая:

Зная, в каком регионе находится дом, вы можете узнать, сколько солнечного света приходится на 1м 2 площади в каждом месяце года. Специалисты это называют инсоляцией. Исходя из этих данных, вы затем сможете прикинуть, сколько солнечных панелей вам необходимо. Но сначала нужно определить, сколько тепла понадобится на подготовку ГВС и отопление.
Если счетчик горячей воды у вас есть, то вы знаете объемы горячей воды, которые вы тратите ежемесячно. Выведите средние данные расхода за месяц или считайте по максимальному расходу — это кто как хочет. Также у вас должны иметься данные о тепловых потерях дома.
Присмотрите солнечные нагреватели, которые хотели бы поставить. Имея данные по их производительности, вы сможете примерно определить количество элементов, необходимое на покрытие ваших потребностей.

Кроме определения количества составляющих гелиосистемы, понадобится определить объем бака, в котором будет накапливаться горячая вода для ГВС. Это легко можно сделать, зная фактический расход вашей семьи. Если у вас установлен счетчик на ГВС, и вы имеете данные за несколько лет, можно вывести среднюю норму потребления в день (средний расход в месяц поделить на количество дней). Вот примерно такой объем бака вам нужен. Но бак нужно брать с запасом в 20% или около того. На всякий случай.

Принципиальная схема отопления дома с солнечными коллекторами

Если ГВС или счетчика нет, можно воспользоваться нормами потребления. Один человек в сутки в среднем расходует 100-150 литров воды. Зная, сколько человек постоянно проживают в доме, вы рассчитаете требуемый объем бака: норма умножается на количество жильцов.

Сразу нужно сказать, что рациональной (с точки зрения окупаемости) для средней полосы России является система солнечного отопления, которая покрывает порядка 30% потребности в тепле и полностью снабжает горячей водой. Это усредненный результат: в какие-то месяцы отопление будет на 70-80% обеспечиваться гелиосистемой, а в какие-то (декабрь-январь) всего на 10%. И снова-таки многое зависит от типа солнечных батарей и от региона проживания.

Причем дело не только в «севернее» или «южнее». Дело в количестве солнечных дней. Например, на очень холодной Чукотке солнечное отопление будет очень эффективным: там почти всегда светит солнце. В гораздо более мягком климате Англии, с вечными туманами, его эффективность крайне низка.

;

Итоги

Несмотря на множество критиков, которые говорят о неэффективности солнечной энергетики и слишком большом сроке окупаемости, все больше людей хоть частично переходят на альтернативные источники. Кроме экономии многих привлекает независимость от государства и его ценовой политики. Чтобы не жалеть о напрасно вложенных суммах, можно сначала провести эксперимент: изготовить одну из солнечных установок своими руками и решить для себя насколько это вас привлекает (или нет).

Источник