Нагрів води сонячним колектором

Сьогодні все більш актуальним є питання забезпечення житла гарячою водою, адже вартість електрики і газу зростає постійно. Вирішити цю проблему можна за допомогою установки сонячного колектора. У цій статті ми розглянемо принцип роботи таких колекторів, їх типи, види сонячних систем, установку і визначимо, чи вигідна така система:

1. Принцип роботи сонячних колекторів та їх види.

2.Поради щодо вибору сонячного колектору для нагріву

3. Поради щодо установки сонячного колектору для нагріву

Сонячний колектор - це прилад, який нагріває воду за допомогою енергії сонця.

Сонячна установка складається з колектора, теплообмінного контуру і акумулятора тепла. Рідина циркулює в колекторі. Теплоносій нагрівається від сонця і віддає енергію воді через теплообмінник, що знаходиться в баку. Там вода залишається до її використання, тому у нього повинна бути гарна теплоізоляція. У бак також можна встановити електричний нагрівач-дублер, щоб, коли температура води опуститься нижче встановленої, обігрівач підігрів воду до потрібної температури.

Отже, схему роботи сонячного колектора можна визначити так:

1. Колектор збирає сонячну енергію.
2. У баку-акумуляторі міститься вода для подальших потреб.
3. У станції управління регулюється подача і нагрів води.
4. Теплообмінний контур нагріває воду в баку.
5. Електронагрівальний елемент гріє воду, коли енергії сонця недостатньо.

Існує два типи: плоскі та вакуумні

Плоскі колектори – традиційні, вони представляють собою плоску коробку, яка закрита склом. Під склом є абсорбуючий шар з трубками, в яких проходить теплоносій.

У вакуумних колекторах є великі порожнисті скляні трубки. Усередині цих трубок знаходиться поглинач тепла, який нагріває теплоносій.

• плоский колектор являє собою більш надійну і монолітну конструкцію;
• якщо пошкодиться вакуумний колектор, то там необхідно замінити тільки пошкоджені трубки, в плоскому ж - всю конструкцію;
• вакуумний колектор швидше нагріє воду, тобто він більш ефективний;
• у вакуумних колекторів нижчі тепловтрати, тому вони ефективні в зимовий час.

Природно, робота колектора буде залежати від виробника і якості збірки.

Існує два види таких систем:

• Активні (сезонні сонячні колектори)
• Пасивні (всесезонні сонячні колектори)

Активна сонячна система нагрівання води більш складна, дорога, і ефективна. Особливостями цієї системи є те, що бак з водою знаходиться у приміщенні, а колектори на даху.

У пасивних системах нагріву води колектор і бак з водою зазвичай являють собою єдину систему. Бак розташований вище колектора і з'єднується з ним.

Теплоносій нагріває воду при природної конвекції. Холодна вода потрапляє в бак під напором знизу. Така система досить проста і дешева, але має низьку ефективність.

Пасивні системи нагріву води більш підходять для нагріву влітку, в той час як активні ефективні круглий рік.

Для забезпечення виробничих підприємств гарячою водою підходять всесезонні вакуумні колектори, що мають задовольняти потреби підприємства в гарячій воді цілий рік, а також дозволять прибрати рядок «гаряче водопостачання» зі списку витрат.

Якщо порівнювати сонячний і електричний обігрівач, то перший має багато переваг: витрати на утримання менше і не залежать від цін на електроенергію, термін служби - довше, не забруднює навколишнє середовище.

В цілому, сонячні водонагрівачі вигідні для господарств, де велика витрата гарячої води, в регіонах з високими цінами на електроенергію або в місцях, де електроенергія взагалі недоступна.

Але чи буде такий обігрівач таким вигідним при використанні для опалення?

Як правило, витрати при використанні твердого палива нижче, але це тягне за собою великі трудовитрати. Тому найкращий варіант - комбінація сонячних колекторів та електропідігріву.

Існують деякі особливості по встановленню сонячних колекторів. Якщо ви хочете використовувати їх для опалення, то буде необхідне додаткове джерело енергії, так як колектори не працюють в погану похмуру погоду і вночі. Системи сонячного опалення завжди комбінують з іншими системами. Сонячні колектори забезпечать опалення в основному з вересня по грудень і з березня по травень, взимку потрібно використовувати інше джерело тепла.

Ще однією особливістю є те, що краще використовувати систему теплої підлоги, яка значно підвищить ефективність роботи колектора в зимовий період. Особливо це стосується плоских колекторів, у яких здатність нагріву води падає при збільшенні температури теплоносія.

У будівлях з сонячним опаленням проводять енергоаудит та оптимізують теплоеффективність, так як підвищена теплоізоляція знизить витрати на опалення і використання додаткового джерела енергії значно скоротиться.

Поради по вибору сонячного колектора:

1. Чим нижча температура теплоносія - тим вище коефіцієнт корисної дії колектора. Для початку варто дати попрацювати колектору, і тільки потім включити підігрів.
2. Плоский колектор влітку має більший ККД, ніж трубчастий.
3. В умовах, коли недостатньо енергії сонця, краще використовувати трубчастий колектор.

Поради щодо установки сонячного колектора.

Найкраще встановлювати колектор на даху, але важливо, щоб був доступ для обслуговування. Конструкція даху повинна витримувати важкий колектор.

Колектор встановлюють так, щоб його поверхня була перпендикулярною сонячним променям, адже так можна отримати максимум енергії. Також необхідно передбачити регулювання нахилу, в залежності від сезону, щоб змінювати кут нахилу слідом за сонцем. Взимку кут варто збільшити на 15 градусів, влітку - навпаки, зменшити на 15 градусів.

Є кілька схем підключення сонячних колекторів:

•  Схема з самопливним рухом рідини. Для руху теплоносія необхідно, щоб охолоджувач був вище, ніж нагрівач. Низ бака при цьому знаходиться на 0,5 м вище, ніж найвища точка колектора. У такій схемі колектор також можна розмістити на даху, при цьому бойлер встановлюють у верхній частині горища. Трубопроводи добре теплоізолюючих, а гідравлічний опір системи зменшується за рахунок застосування труб більшого діаметру і колектора для самопливу.
•  Схема, в якій колектор нагріває бойлер непрямого нагріву.Тут використовується насос, адже краще встановити бойлер біля котла.
•  Схема з підключенням колектора на буферну теплоакумулюючу ємність. Підходить для системи сонячного опалення цілий рік.
•  Схема, в якій колектор підключається до окремого баку-акумулятора. Таку схему застосовують часто, коли сонячне опалення підключається до вже працюючих систем в будинку.
• Найдешевшою є схема, в якій колектор застосовується тільки в літній період. Бак не має теплообмінника. Гаряча вода збирається у верхній частині бака, звідки береться для використання.

Популярність сонячних колекторів, як і сонячних батарей , не вичерпується, адже з їх допомогою можна значно заощадити електроенергію. У той же час, така система не достатньо підходить для опалення протягом цілого року, тому краще її все ж комбінувати з іншими джерелами енергії. Перед установкою необхідно врахувати всі особливості роботи сонячних колекторів, а також вибрати відповідну схему підключення. Без  експертного проєктування тут не обійтися - фахівці Технопропозиції радо допоможуть вам в цьому