Солнечные водяные батареи

Отапливать зимой загородный дом – дело достаточно хлопотное. Если нет газа, приходится использовать уголь, дрова, а для их хранения нужны специальные помещения. Чтобы была в доме комфортная температура, нужно круглосуточно подогревать воду в котле, а для этого требуется много топлива – независимо газа, дров или угля. Эту проблему можно решить сравнительно недорогим способом, переведя свой загородный дом на отопление от солнечных водяных батарей. Собственно, это понятие обобщающее. Под ним подразумевают системы, работающие от солнечных коллекторов – плоских и вакуумных, или системы, работающие от солнечных параболоцилиндрических концентраторов.

Принцип работы систем солнечного отопления

Существуют три вида систем солнечного отопления – воздушное, одноконтурное водяное и двухконтурное водяное.

Одноконтурной система отопления называется потому, что теплоноситель циркулирует в едином замкнутом контуре. То есть, солнечный коллектор и батареи отопления в доме представляют собой единую циркуляционную цепь. Теплоноситель, нагреваясь в коллекторе, насосом прогоняется по трубам в дом. Там он отдает тепло и возвращается снова в коллектор. В простейших одноконтурных системах можно обойтись и без насоса, используя только законы физики. Но для этого вся отопительная арматура должна находиться выше солнечного коллектора.

Одноконтурная система

В этом случае вода, нагреваясь в коллекторе, по законам конвекции поднимается вверх, к батареям, а остывшая вода из батарей опускается вниз, к коллектору, замещая горячую.

В двухконтурной системе теплоноситель циркулирует в первичном контуре. Нагреваясь до высокой температуры в солнечном коллекторе или в солнечном концентраторе, теплоноситель поступает в теплообменник бойлера, где, проходя через змеевик, отдает тепло воде, которой заполнен бойлер. Нагретая вода из бойлера поступает в отопительную систему дома.

Двухконтурная система

Поскольку бойлеры и вспомогательное оборудование – насосы, расширительные емкости, щитовая - как правило, находятся в подвальных помещениях, в случае двухконтурных систем о естественной циркуляции первичного теплоносителя речь уже не идет.

Солнечные нагревательные элементы

Основным нагревательным элементом в системах солнечного отопления является коллектор или концентратор. Коллекторы бывают двух типов – плоские и вакуумные. Плоские коллекторы могут быть использованы для организации системы одноконтурного отопления. То есть несколько плоских коллекторов, соединенные последовательно, нагревают находящуюся в них воду, которая с помощью насоса циркулирует в замкнутой системе отопления. Большая площадь коллекторов, их конструкция позволяют улавливать максимально возможное количество солнечного излучения и нагревать воду до +70°С +80°С.

Плоский коллектор

В дневное время, даже не в солнечную погоду, система плоских коллекторов, установленных на крыше дома, способна обеспечить теплом дом средних размеров. Но в темное время суток эта система не работает. А, чтобы вода в ней не замерзала в морозы, ее нужно разбавить антифризом до концентрации, предохраняющей от замерзания.

Совсем иначе работают вакуумные гелиевые коллекторы. Они могут быть использованы только в системах двухконтурного отопления. Один такой агрегат представляет собой набор вакуумных трубок, смонтированных в ряд и наполненных легкокипящей жидкостью. Наконечники этих трубок вставлены в теплообменник, по которому протекает теплоноситель, циркулирующий в первичном контуре нагрева.

Вакуумный коллектор

Температура наконечников даже зимой при рассеянном освещении может достигать +250°С. При такой температуре наконечников теплоноситель быстро разогревается и поступает в змеевик, установленный в бойлере. Проходя через этот змеевик, теплоноситель отдает тепло воде в бойлере, и уже охлажденный возвращается к гелиевому коллектору.

Примерно по такому же принципу работает система солнечного отопления, построенная на базе параболоцилиндрического концентратора. Разница заключается в том, что роль солнечного нагревателя выполняет длинное параболическое зеркало, в фокусе которого находится трубка с теплоносителем.

Параболоцилиндрический концентратор

Солнечные лучи, сфокусированные на этой трубке параболоцилиндрическим зеркалом, разогревают теплоноситель до высокой температуры. Далее система работает так же, как и в случае солнечного вакуумного коллектора.

Как устроены гелиевые коллекторы

Плоский солнечный коллектор представляет собой герметичный короб, имеющий, как правило, размеры сторон с соотношением 1:2. Внутри короба размещаются (снизу вверх) достаточно жесткий теплоизолирующий слой, выполненный из полиизоцианурата, который обеспечивает надежную теплоизоляцию коллектора. Далее располагается металлический лист – абсорбер, к которому жестко крепится теплопроводящая система (как правило, медная трубка, изогнутая в виде плоского змеевика). Для лучшего поглощения излучения на абсорбер и змеевик наносится термостойкое высокоселективное покрытие из черного никеля или тонкого слоя окиси титана. И, наконец, вся эта система закрывается либо закаленным стеклом с антибликовым покрытием, либо рифленым поликарбонатом.

Устройство плоского коллектора

Наружу из короба выводятся входной и выходной патрубки теплопроводящей системы. После сборки панель тщательно герметизируется силиконовыми герметиками, обеспечивая полную изоляцию внутреннего объема коллектора от окружающей среды. В состоянии покоя (нет никакой циркуляции) в плоском коллекторе вода может быть нагрета до 200°С.

Вакуумный коллектор состоит из набора (до 20 штук в одном комплекте) вакуумных трубок. Каждая трубка фактически состоит из двух трубок, вставленных одна в другую. Из пространства между трубками откачивается воздух для обеспечения надежной теплоизоляции. Внутренняя тепловая трубка выполнена из меди и заполнена легкокипящей жидкостью. Верхняя часть ее – запаянный наконечник – имеет несколько больший диаметр, чем сама трубка. Тепловая трубка крепится к абсорберу, на который нанесено высокоселективное покрытие для лучшего поглощения солнечного излучения. Размеры вакуумной трубки колеблются от 1500 до 1800 миллиметров.

Схема вакуумной трубки

Легкокипящая жидкость, закипая под воздействием солнечного излучения, поднимается в наконечник, который соединен с теплообменником. Отдавая тепло, остывшая жидкость стекает по стенкам сосуда вниз и снова нагревается. Цикл повторяется бесконечно. Наконечник вакуумной трубки может разогреться до +300°С.

Плюс электроподогрев

Понятно, что стопроцентно обеспечить загородный дом гелиевая система теплом не сможет. В темное время суток солнечная отопительная система не работает, то требуется дополнительное оборудование для подогрева воды в бойлере в этот период. Для этого в бойлере устанавливается электрический нагреватель. В законченном виде система солнечного отопления и горячего водоснабжения работает следующим образом: в светлое время суток теплоноситель, нагретый в коллекторе, поступает в теплообменник бойлера, нагревая находящуюся там воду.

Гелиевая отопительная система.

Эта вода подается в батареи отопления и для бытовых нужд. В темное время суток нагрев воды в бойлере осуществляется электронагревателем. Команду на включение или выключение электронагревателя вырабатывает термостат, следящий за температурой воды.

Если в загородном доме имеется еще и солнечная домашняя электростанция, то в этом случае он находится на полном самообеспечении, не зависит от внешних воздействий, и к тому же не загрязняет окружающую среду.

Строительство и ремонт домов

Используя солнечную электростанцию в качестве системы автономного электроснабжения, дачник может провести свет в домик, использовать насос малой мощности, зарядить мобильный телефон, а также для нагрева воды. Собственник коттеджа может использовать энергию солнца не только на работу бытовых приборов, освещение или подключение ноутбука к интернету, но и на обогрев дома. Неоспоримое преимущество солнечных преобразователей в их модульности. На первом этапе создания автономной энергосистемы ее можно установить в минимальной конфигурации, например, 2 солнечные батареи и инвертор с комплектом аккумуляторных батарей. А затем, наращивать ее до необходимой мощности, постепенно увеличивая число солнечных панелей.

Нагрев воды с помощью солнечных батарей

Планируя использовать солнечные батареи для нагрева воды, следует учитывать, что для нагрева в накопительном резервуаре всего 100 л воды следует разместить на крыше солнечную установку, площадь которой равна 2м2;.

Для этого потребуется:

• Солнечные коллекторы, где коллектор выполнен в виде плоского металлического корпуса, который сверху закрыт стеклом, а внутри на теплоизоляционном слое смонтированы металлические пластины, которые поглощают солнечное излучение, а полученное тепло (энергию) они передают жидкому теплоносителю (вода, антифриз), протикающий в медных или алюминиевых трубках
• Резервуар-накопитель с теплообменником
• Система автоматического регулирования

Для сравнения: потребление горячей воды одним человеком в сутки составляет 30л - 50л.

Обогрев солнечными батареями. Выбор модели солнцеприемника

Собственно говоря, выбор моделей небогатый - либо моно- и поликристаллические панели, созданные на основе фотоэлементов, тонкопленочные панели из кремниевой пленки либо коллектор. При использовании солнечных панелей, электроэнергия будет направляться на работу электрического котла, греющего воду в системе отопления, бойлера и т.п. Во втором варианте нагрев воды, циркулирующей по трубкам коллектора, происходит непосредственно солнечными лучами. Принципы работы этих моделей имеют существенное различие, а значит, каждая из них имеет свои недостатки и достоинства. Насколько будет эффективен обогрев дома солнечными батареями, напрямую зависит от площади светоулавливающих модулей. Например, комплект батарей мощностью 8 кВт может обеспечить работу дополнительной системы обогрева большого дома или обеспечить теплом 2 - 3 маленьких комнатки. С батареями, у которых мощность на выходе составляет 20 кВт могут одновременно работать и система обогрева, и бытовая техника. Однако для установки таких модулей потребуется достаточно серьезная сумма на приобретение оборудования.

Солнечная батарея в домашних условиях

Если в начале своего пути продвижения на потребительском рынке солнечные батареи устанавливались преимущественно в южных странах и областях, то сегодня, о чем свидетельствуют положительные отзывы, их с успехом устанавливают и в регионах средней полосы России. Покупая только оборудование, потребитель получает электроэнергию на много лет вперед. Потенциальные собственники домашней электростанции решаю вопрос об устройстве солнечной системы по-разному:

• Покупают солнечные батареи и комплектующее оборудование у респектабельной компании. Причем установку батарей, и монтаж остального оборудования поручают специалистам этой же компании
• Приобретают солнечные панели и сопутствующие приборы в стационарном или интерне-магазине, и самостоятельно осуществляют сборку всех элементов в солнечную электросистему
• Изготавливают солнечные батареи собственноручно и самостоятельно монтируют гелиосистему

Для уверенного в своих силах и средствах человека, изготовление солнечной батареи самостоятельно вполне реально. В интернете существует достаточное количество и текстовых руководств, и видеоматериалов. Купить солнечные батареи или сделать их своими руками, каждый человек, планирующий создать установку, работающую на солнечной энергии, решает самостоятельно.

Как сделать солнечный водонагреватель своими руками?

Если вам удавалось побывать в южных странах, то, наверняка, вы часто замечали стоящие на крышах домов конструкции. Гиды объясняли, что это солнечные батареи для нагрева воды и отопления жилища. Как и за рубежом, так и у нас прогрессивное население ратует за альтернативные источники энергии. Водонагреватель, работающий от солнечной энергии – одно из таких удачных изобретений, которое способен полноценно функционировать даже зимой.

Как действует солнечная энергия в приборе

Солнце – это очень мощный и, что главное, бесконечный источник энергии тепла. За его использование денег никто не берет, а потому стоит задуматься, как пустить такое преимущество себе во благо. Заводские налоги водонагревателей солнечного бойлера могут обойтись в немалую сумму. Если разобраться в принципе работы такого устройства, то можно сделать нечто подобное своими руками. Хотя на деле существует несколько примеров подобного прибора.

Заводской вариант

Прежде, чем понять, как сделать солнечный водонагреватель своими руками, надо иметь представление о принципе функционирования подобного агрегата. Можно разобрать конструкцию по аналогу солнечного заводского водонагревателя.

1. По внешнему виду агрегат напоминает батарею, которая собрана из отдельных составляющих. Элементы в ней представлены трубками, сделанными из стекла кварца наподобие всем известных ламп. Именно этот материал способен пропустить ультрафиолетовые волны (чего не может обычное стекло). Эта способность позволяет преобразовывать солнечную энергию даже в несолнечное время года.
2. Внутри каждой из таких трубок спрятана другая – черного цвета с веществом (рабочим телом), которое будет испаряться при определенных температурных условиях.
3. Внутри трубок абсолютный вакуум – это позволяет избежать теплопотерь.
4. Концы каждого из таких деталей погружены в специальный коллектор, через который течет нагреваемая вода.

Как действует устройство

Функционирование всей этой задумки происходит по следующему алгоритму:

1. Солнечные лучи превращают рабочее тело в паровую субстанцию, которая поднимается в верхнюю часть колбы.
2. Поток воды будет нагреваться через стенку той тепловой энергией, которую отдаст ему рабочее тело.
3. Исполнив свою миссию, пар снова становится жидкостью и стекает вниз, где все благополучно повторяется.
4. Солнечный накопительный стандартный водонагреватель присоединен к змеевику, а тот ведет к бойлеру всей домашней отопительной системы.

Другие варианты передачи тепла

Понятно, что в вышеописанном случае никакой самодеятельности не проявишь. Однако есть и другой вариант безнапорного бойлера, работающего от солнца. Здесь передача тепла идет напрямую: медный змеевик помещается в прямоугольный корпус. Далее он подключается к баку-накопителю. Вода будет здесь циркулировать естественным способом и сразу нагреваться от лучей солнца, повышая теплоту и общего содержимого всей накопительной емкости. Труба змеевика прессуется в металлическую пластину, которая темного цвета. Она имеет дополнительную защиту от осадков при помощи прочного стекла.

Есть здесь и недостатки – такая конструкция будет хорошо работать только в безоблачную солнечную погоду.

Наконец, можно просто подключить солнечные батареи к обычному водонагревателю. Подобная конструкция оказывается очень дорогой в исполнении, но может работать круглый год.

Самодельные солнечные водонагреватели

Стремление к экологичному подходу в отоплении дома похвально – тем более что сделать подобную систему можно и своими руками. Рассмотрим интересные варианты практического воплощения подобных конструкций, и насколько эффективны самодельные солнечные водонагреватели.

Простой солнечный водонагреватель

Простым решением будет установка на крыше дома одного (максимум двух) черных баков. К ним подсоединяется водопроводная домовая магистраль – значит, при хорошем солнце теплая вода будет потечет сразу в душевую комнату (летом в жару нагрев произойдет быстро).

Еще один простой солнечный бойлер делают из мелкого, наполненного водой корыта, которое закрывается прозрачной крышкой. Сюда же в схему входят следующие водопроводные составляющие:

• труба, по которой подходит прохладная вода
• труба для перелива
• деталь вентиля
• выпуск нагретой воды.

В обоих случаях есть существенные недочеты:

1. Неэффективность простого бака при облаках.
2. Корыто-нагреватель следует наполнять каждое утро, накрывая его. Когда солнце скрыто за облаками, следует оценить степень нагретой воды и слить её для дальнейшего использования.
3. Плоское устройство наподобие корыта плохо тем, что его нужно держать горизонтально. Мы живем не в тропиках, а, значит, зимой солнце поднимается над горизонтом высоко, КПД этого устройства снизится.

Гораздо эффективнее предусмотреть дополнительную установку коллектора, пусть опять же самодельного. Определив размеры теплоприемника, следует изготовить корпус, куда помещается змеевик. Актуален вопрос теплоизоляции – именно поэтому корпус для змеевика лучше сделать деревянным. Второй момент — утепление задней стенки (лучше всего пенопластом).

Как собрать приемник тепла

Простейший солнечный водонагреватель можно сделать своими руками по схеме из таких составляющих:

• аккумулирующий бак
• подпиточная емкость
• коллектор.

Специалисты советуют не устанавливать отдельный насос – вода должна циркулировать естественным путем. Но чтобы этого добиться, бак следует устанавливать выше теплоприемника, а подпиточную емкость – выше аккумулирующей. Еще одна дельная рекомендация — утепление резервуара с подогретой водой. Здесь подойдет любой материал в рулонах.

Для функционирования в самостоятельном режиме (когда не приходится доливать и регулировать), лучше всего установить поплавковый клапан во втором баке. Этот элемент будет реагировать на снижающийся уровень воды. К его патрубку надо подвести водопроводную трубу. Что это даст? Когда в основном баке расходуется содержимое, в его нижнюю зону будет подаваться холодная вода.

Однако нельзя забывать про установку еще одного патрубка – вертикального: он будет выпускать воздух. Следовательно, и эту деталь следует поднять на большую высоту.

Как выбрать правильный материал

Есть разные варианты исходников, из которых можно сделать теплообменник. Среди них:

• трубки из меди
• черные полимерные трубы
• секции плоских стальных радиаторов
• трубы из алюминия
• черный шланг из резины
• теплообменник, оставшийся от старого холодильника.

Какой должна у такого змеевика сама теплообменная поверхность? В случае со стальными радиаторами следует исходить из их размера, однако чтобы не утяжелять корпус, не устанавливается больше двух панелей. При других материалах все придется рассчитывать на месте.

Корпус можно сделать из фанеры и деревянных досок. На лицевой стороне стоит применить прочный и прозрачный поликарбонат, что будет выглядеть не хуже стеклянного. Сам же накопительный бак изготавливается из листового материала. А еще лучше будет приобрести готовую емкость. В качестве соединительных труб рекомендуется использовать полимерные (хорошо подойдут из металлопластика).

Особенности самодельных солнечных водонагревателей

Преимущества сделанного своими руками бойлера очевидны:

• работа при полной нагрузке максимально возможный период
• окупаемость первоначальных вложений на материалы
• экономия топлива
• изделие сразу готово к эксплуатации.

Однако все эти аспекты превратятся в положительные при соблюдении важных условий.

1. Точная установка параметров устройства. Расчетная нагрузка должна приближаться к стандартному ежедневному потреблению.
2. Чтобы обеспечить постоянную нагрузку на горячее водоснабжение, можно установить вспомогательный нагреватель. Его рекомендуется включать, если солнечный не обеспечивает нужную нагрузку. Этот элемент нужен для устранения разницы в температуре воды.
3. Важно правильное распределение нагрузки, одни из параметров которой – регулирование скорости потока воды.
4. Если воду планируется расходовать не сразу, то для бака нужна дополнительная теплоизоляция. Последний момент касается и облачных дней (толщину теплоизоляции стоит предусмотреть побольше).
5. Покрытие теплоприемника должно повышать его поглощающую способность (самое простое можно сделать черной краской, в идеале лучше нанести селективное).
6. Бак должен вмещать запас горячей воды на два дня.
7. Идущие от коллектора трубы в бак должны быть минимальны по длине и хорошо изолированы для поддержки температурного напора.
8. Подводящая холодную воду к коллектору труба должна быть расположена внизу бака. Нагретая вода, наоборот, поступает наверх. Выше отверстия для уходящей в систему горячей воды должно оставаться место для её запаса.
9. Теперь об установке бака: если сделать это в здании, то существенно снизятся теплопотери. Даже если они и будут, то уйдут в домашнюю среду, а не в воздух. Здесь подойдет, к примеру, чердак. При установке системы на крышу актуально ориентировать коллектор на юг и наклонить под углом местной широты (это повысит эффективность работы на круглый год). Лучшим углом будет 60 градусов зимой и 30 градусов летом, на практике лучше сразу придать 45 градусов.
10. Конструкция дома должна быть готовой выдержать нагрузку от полного бака.
11. И еще один важный момент: как предотвратить замерзание системы при холодном климате? Можно использовать изолирующее съемное покрытие, установить устройство для слива воды или применять антифризный раствор в воде. Последний вариант получил популярность – только в этом случае его заливают в спиральный змеевик, через стенки которого и будет происходить теплообмен.

Использование солнечного водонагревателя позволит существенно сократить расходы на топливо, и уменьшить выброс углекислого газа в атмосферу. Можно собрать подобную систему и своими руками – при этом важно обладать минимальными знаниями в области водопроводных установок и придерживаться всех вышеупомянутых рекомендаций.

Солнечные водонагреватели: виды и установка

Солнечные водонагреватели (СВ) являются, по сути, солнечными коллекторами – концентраторами, которые преимущественно применяются для нагрева воды в системе отопления и в разных резервуарах. В быту подобные системы называют солнечным накопителем или солнечным тепловым коллектором.

Смонтированный водонагреватель на крыше здания

По подсчету ученых солнечная энергия, поступающая на Землю, превышает энергопотребление населения планеты за год в 30 тысяч раз и намного раз больше запасов топлива на земном шаре. Но поток солнечного излучения поступает рассеяно и имеет низкую концентрацию. Даже в солнечную погоду на юге страны плотность солнечной энергии за год 1400-1600 кВт⋅ч, а в полдень не превышает 1800 Вт/м². А на севере этот показатель за год составляет 550-1200 кВт⋅ч, а в полдень – 1000 Вт/м². Поэтому в расчете солнечных коллекторов учитывают количество солнца и требуемое количество воды в сутки, исходя из количества проживающих людей в доме.

Хотя человечество тысячелетиями использовало энергию Солнца для разных своих нужд, в том числе для нагрева воды, все эти действия были малоэффективными, и человек никогда не добивался желаемого результата. Поэтому возникает необходимость использовать этот дешевый и неисчерпаемый источник энергии более эффективно.

На этой почве появилась новая отрасль энергетики – гелиоэнергетика, задачей которой является более эффективное использование тепловой энергии Солнца для человеческих нужд. Она особо развивается в странах, где невозможно или трудно воспользоваться энергиями воды и ветра, отсутствуют запасы каменного угля и нефти. Основными объектами гелиоэнергетики являются гелиоустановки, которые рассчитаны на преобразование солнечной энергии в другой вид энергии и разделяются на 2 основных типа:

• солнечные коллекторы – для производства тепловой энергии
• солнечные батареи – для выработки электроэнергии.

Примитивная схема работы солнечных водонагревателей

Солнечный водонагреватель состоит из наружной части (солнечный коллектор) и внутренней части, называемой резервуаром-теплообменником. Например, для дома работают по такому принципу: резервуар-теплообменник с помощью внешнего коллектора нагревает воду, которая поступает в систему отопления. Воду в резервуаре можно использовать и как горячую воду для других нужд. Но тут нужно принимать дополнительные меры, чтобы резервуар-теплообменник, наряду с солнечной энергией, также смог работать от других источников домашнего отопления, когда солнечной энергии будет недостаточно. Встречаются самодельные солнечные водонагреватели для дома из пластиковых бутылок либо других абсорберов, но эффективность их оставляет желать лучшего.

Различают следующие типы солнечных водонагревателей, исходя из вида коллектора:

• плоские
• вакуумные
• пластиковые.

По способу монтажа и комплектации различают активные и пассивные системы.

Солнечные водонагреватели с плоскими коллекторами

Плоский солнечный нагреватель

Плоский простой солнечный коллектор (СК) представляет собой прямой абсорбер (поглотитель) солнечного излучения для нагрева воды. Абсорбер в коллекторе – это металлическая пластина или отлитая резина высокого качества с собирательными и распределительными трубками, которые должны быть устойчивыми к перепаду температуры от -50 °С до +120 °С и сохраняющими при этом эластичность и гибкость. Падающий поток солнечной энергии повышает температуру поглотителя. Чтобы избежать потери тепла, коллекторы покрываются стеклом толщиной не менее 4 мм с высоким коэффициентом пропускания света K>92%. Плоские солнечные коллекторы имеют большую площадь, которая пропорциональна площади поверхности нагреваемой воды в отношениях 0,5-0,8 к одному.

Плоский вакуумный солнечный коллектор – разновидность СК, где вакуум позволяет увеличить теплоизоляцию коллектора. Используемые медные трубки со стенками, стойкие к высокому давлению, изготавливаются в форме меандра и имеют клапаны для сохранения и создания разрежения в них.

Солнечные водонагреватели с вакуумными коллекторами

Ваккуумный солнечный водонагреватель

Вакуумные солнечные коллекторы или вакуумированные трубчатые коллекторы имеют то же назначение, что и плоские. В них поток солнечного излучения попадает во внутреннюю поверхность стеклянных трубок. Трубки вакуумированы и их внутренняя поверхность покрыта поглотителем. Благодаря вакууму и внутреннему поглотителю потеря тепла не происходит. Тепло от коллектора передается в теплообменник. Жидкость в трубке теплообменника нагревается. Часть жидкости превращается в пар, который поступает в конденсатор, где вновь превращается в жидкость. Она опять возвращается в теплообменник. При процессе конденсации выделяется теплота, которая передается потоку обогреваемой воды.

Некоторые вакуумные коллекторы конструктивно созданы таким образом, что коллектор представляется в виде неглубокой коробки, и она заполнена стеклянными трубками. Эти трубки с двойной стенкой, создается эффект, что одна труба находится внутри другой. Воздух в пространстве между двумя трубками откачивается, и создается вакуум. Кроме того, внутренняя трубка имеет поверхность, покрытую слоем абсорбера (поглотителя), и этот слой находится в вакууме между двумя трубками. Внутренняя трубка наполнена легкоиспаряемой жидкостью. Под воздействием потока солнечных излучений жидкость на горячем конце трубки испаряется, и пар переходит на холодный конец трубки, конденсируется и превращается в жидкость. Этот замкнутый цикл жидкость – пар – конденсат – жидкость повторяется бесконечно, пока действует солнечная энергия. При каждом цикле тепловая энергия передается обогреваемой воде.

Солнечные водонагреватели с пластиковыми коллекторами

Пластиковые солнечные коллекторы изготавливаются из полиэтилена марки ПЭВП методом заводской штамповки. Эти коллекторы дешевы и практичны. Их можно напрямую подключить к системе горячего водоснабжения. Не имеют теплоизоляционные покрытия, поэтому они не используются в холодное время года. Их невозможно установить в регионах с сильными ветрами.

Установка и применение солнечных нагревателей

Установка водонагревателей производится с размещением солнечных коллекторов на крыше домов и других зданий, или на стенах в виде козырьков, или на поверхности земли на разных конструкциях. Лицевую сторону панелей и коробок коллекторов нужно установить в направлении юга. Угол наклона плоскости панелей выбирают дифференцированно для местности. Он зависит от географической широты.

На стенде: схема работы водонагревателей на солнечной энергии

Активные и пассивные системы

Пассивная система солнечных водонагревателей характеризуется тем, что абсорбция и аккумулирование происходит само собой элементами конструкции. Солнечные лучи прямо подаются на объект без их регулирования. Отсутствуют механизмы и другие движущие части. Это просто и дешево. Но такая система работает неравномерно и недостаточно полно. Примитивным примером такой системы может служить зачерненный бак над летним душем для обогрева воды.

В пассивном режиме работают одноконтурные гелиосистемы с естественной циркуляцией. При естественной циркуляции применяется термосифонная система: горячий теплоноситель под действием законов механики поднимается вверх на бак-накопитель. Следовательно, в этой системе бак-накопитель должен устанавливаться выше солнечного коллектора, что порой создает неудобство. Этот недостаток устраняется с применением активного режима.

Активная система солнечных водонагревателей – это, когда солнечные лучи поступают в специальные устройства и превращаются в тепловую энергию нужных параметров. Потребителю и баку-аккумулятору систематически передается тепловая энергия. Активный режим достигается применением принудительной циркуляции одноконтурных и двухконтурных гелиосистем. Будут использованы электродвигатели для поворота панелей и насосов подпитки, применяется аппаратура измерительная, контроля и управления.

Простая схема подключения солнечных коллекторов

Заключение

Солнечные водонагреватели нашли широкое применение в Европе, Израиле, Саудовской Аравии, Мальте и других странах. На отечественном рынке наряду с продукцией таких известных фирм, как VIESMANN, SOLVIS, VAILANT, представлены и качественные изделия российских производителей. Солнечные водонагреватели – экологически чистое оборудование с малыми затратами и большой долговечностью. По сообщениям Сети, панель солнечного коллектора российского производства с площадью абсорбера 188 м² летом на широте города Львова при угле наклона 35 нагревает до 55 градусов 141 литр воды. Если вы собрались изготовить солнечный коллектор своими руками, то на разных сайтах можно встретить инструкции, чертежи и схемы по сборке водонагревателей из серии «сделай сам».