Нагрев воды от солнца Часть 2: применение и установка солнечного водонагревателя

Цены и от чего они зависят?

Что касается конкретных цифр, то водонагреватели, выпускаемые в России, обойдутся примерно в 700─800 долларов США. Речь идёт о модели вакуумного типа. Примерно такие же цены на аналогичную китайскую продукцию. Водонагреватели немецких производителей стоят примерно 800─900 евро. Это дороже, но у них в комплекте идёт необходимый крепёж, а для изготовления коллекторов используется медь и нержавейка. Так, что деньги будут потрачены не зря.

Водонагреватель Viessmann Vitosol 200 На цену солнечного водонагревателя оказывают влияние следующие факторы:

• Бренд;
• Материал корпуса и теплоприёмника;
• качество сборки;
• способ укладки изоляционного материала и стоимость самого материала;
• толщина стекла.

Естественно, что на цене отражаются конструктивные различия, о которых рассказывалось выше.

1 Сфера использования

Солнечный гелиоколлектор используется для нагрева воды в бассейнах, отопления помещений или горячего водоснабжения. Суть работы заключается в использовании энергии солнца для нагрева теплоносителя. Хотя солнце имеет разную интенсивность зимой и летом, обогрев воды таким способом возможен круглый год. Это и является предпосылками для использования такого способа.

К примеру, на один квадратный метр зимой нужно от 1 до 3 кВт/час вырабатываемого электричества, а летом этот показатель возрастает до 6−8 кВт/час. В северных регионах все показатели можно увеличивать на 30% и более. Даже в северных регионах гелионагреватели активно применяются и помогают решить проблему с подачей горячей воды, отопления и тому подобного. В южных регионах и средней полосе такие устройства полностью обеспечат дом горячей водой и теплом, конечно, имеется в виду большие агрегаты на несколько квадратных метров. Они могут полностью заменить бойлер.

К достоинствам системы можно отнести:

• большая надёжность;
• простая и понятная конструкция;
• довольно большой срок службы;
• простота монтажа;
• маленький вес;
• автономность работы;
• эффективность в эксплуатации;
• не нужно получать разрешения на установку от контролирующих органов;
• экономия на газе и электричестве.

Недостатками такой системы являются:

• высокая цена при покупке заводского оборудования;
• коэффициент полезного действия напрямую зависит от месторасположения и времени года;
• зависимость эффективности от солнечного света и облачности;
• несмотря на довольно высокую мощность панели подвержены градобитию;
• необходимость в установке теплоаккумулирующей ёмкости.

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.

Подогрев бассейна солнечными коллекторами

Подогрев бассейна с помощью солнечных коллекторов

Использование энергии солнца самый дешёвый и перспективный вид энергии. За это не надо платить деньги, необходим только ясный солнечный день. Солнечный коллектор выглядит в виде больших плоских сегментов. Состоит он из многочисленных трубочек маленького диаметра, которые изготавливаются из чёрного полипропилена. В этих маленьких трубочках и происходит нагрев воды с помощью солнечного излучения.

Встраивается такой обогреватель для бассейна в систему фильтрации воды. За счёт постоянной циркуляции, вода в бассейне может за короткий промежуток времени значительно потеплеть. Устанавливают такие солнечные батареи на крыше или в районе бассейна. Ориентируют их в направлении юга или юго-запада, чтобы больше взять солнечного тепла. Существует ручная и автоматическая регулировка температуры воды. Мощность батарей подбирается в зависимости от кубатуры бассейна.

Цены и от чего они зависят?

Что касается конкретных цифр, то водонагреватели, выпускаемые в России, обойдутся примерно в 700─800 долларов США. Речь идёт о модели вакуумного типа. Примерно такие же цены на аналогичную китайскую продукцию. Водонагреватели немецких производителей стоят примерно 800─900 евро. Это дороже, но у них в комплекте идёт необходимый крепёж, а для изготовления коллекторов используется медь и нержавейка. Так, что деньги будут потрачены не зря.

Водонагреватель Viessmann Vitosol 200

• Бренд;
• Материал корпуса и теплоприёмника;
• качество сборки;
• способ укладки изоляционного материала и стоимость самого материала;
• толщина стекла.

Естественно, что на цене отражаются конструктивные различия, о которых рассказывалось выше.

Используя солнечную энергию с помощью современных технологий, вы вполне сможете обеспечить горячей водой свой частный дом или садовый домик. Если хочется сэкономить, то сделать солнечный водонагреватель самостоятельно. Но фабричные системы, конечно, более надёжные и функциональные.
 

Рекомендации по сборке

Чтобы самостоятельная сборка солнечного водонагревателя пошла быстро и успешно, необходимо учитывать следующие рекомендации профессионалов:

• все оборудование, необходимое для сборки солнечной батареи для нагрева воды, не рекомендуется ставить на ровной площадке. Здесь следует вести прокладку труб для обратной подачи несколько выше, чем те трубы, которые предназначены для прямой подачи воды. В результате вы сможете избежать неприятной ситуации появления воздушных пробок. Из-за их появления происходит замедление подогрева воды в системе;
• для закрытого типа бассейнов надлежит устанавливать солнечный водонагреватель с южной стороны. При этом максимально допустимый угол наклона должен составлять 45 градусов;
• используя устройство вакуумного коллектора, допускается его размещение на плоской кровле при 15 градусах. Здесь следует ориентироваться на высоту солнца, а не на компасные показатели. В такой ситуации водонагреватель буде выполнять дополнительную роль в качестве теплоизоляции;

Размещение устройства на крыше

все элементы в агрегате должны быть герметично соединены между собой, чтобы предупреждать появление протечек; стекла между собой стыкуются алюминиевыми уголками; особое внимание нужно уделить прочности конструкции, чтобы она смогла выдерживать не только вес платформы, но в уровень снега, который будет на ней лежать в зимнее время года; трубы для водонагревателя следует выбирать качественные и прочные, чтобы они смогли прослужить довольно продолжительный период времени; чтобы самодельная конструкция проработала долго, необходимо правильно за ней ухаживать. Беря во внимание эти рекомендации, ваша самодельная конструкция будет эффективно выполнять обогрев воды не один год

Беря во внимание эти рекомендации, ваша самодельная конструкция будет эффективно выполнять обогрев воды не один год

Подогрев бассейна тепловым насосом

Тепловой насос

Тепловой насос – это хороший, современный вариант сделать бассейн с подогревом. Он не требует больших электрических затрат, но способен обогреть приличный бассейн. Источником тепла могут быть любые природные компоненты: вода, грунт, воздух. Не будем вдаваться в подробности, но принцип работы как у обычного холодильника, только наоборот. Внутри холодильника холодно, а трубка-змеевик сзади горячая. По такому же принципу и происходит подогрев воды в бассейне.

Схема теплового насоса

Сегодня промышленность выпускает тепловые насосы, как для открытых, так и для закрытых бассейнов. Существуют модели разных мощностей и модификаций. Стоит отметить, что КПД у тепловых насосов очень высокий и за счёт этого у них перспективное будущее. Единственный недостаток – это приличная цена. Хотя она с лихвой окупит себя низким потреблением электроэнергии и надёжной работой.

Здесь мы кратко рассмотрели основные способы подогрева бассейна. Какой выбрать именно для Вашего водяного творения, вопрос сугубо индивидуальный. Всё зависит от конкретных условий и финансовых возможностей. Но всё в этом мире реально сделать, всё зависит от Вашего желания, так что дерзайте!

Цитата мудрости: За сладкое приходится горько расплачиваться.

Основные производители

Давайте рассмотрим некоторые крупные фирмы, занимающиеся выпуском водонагревателей от солнечной энергии. Итак, топ-производителей на мировом рынке:

• Итальянская фирма выпускает коллектора вакуумного типа KAIROS VT. Имеются модификации с 15 или 20 трубками;
• Немецкий производитель предлагает три модели SKR21, SKR12, SKR6;
• Ещё одна немецкая фирма, выпускающая модели с 6 или 12 трубками. Причём их можно объединять в блоки для увеличения мощности системы;
• Sunrain Solar Energy. Это китайский производитель, который занимается выпуском солнечных водонагревателей;
• И ещё одна немецкая фирма, которая предлагает два водонагревателя под марками Vitosol 200 и 300. Эти модели различаются конструкцией узла нагрева;
• Итальянский производитель, выпускающий модель Ecotube.

Водонагреватель KAIROS VT

Здесь стоит сказать, что продукция этих фирм относится к высшему классу и обеспечивается гарантией, но по деньгам её позволить сможет не каждый. Поэтому большую часть спроса на рынке закрывают малоизвестные производители.

Основные типы коллекторов

В предложениях магазинов мы найдем несколько различных панелей, которые отличаются по структуре, производительности, методу установки и расходам на покупку.

Наиболее часто используются:

Плоские коллекторы – на них приходится около 70% устройств, установленных в домах. Их конструкция проста, а стоимость покупки доступна.

Этот тип панелей хорошо работает при наличии сильного солнечного света, но не очень эффективен в получении рассеянных лучей. Их большим недостатком является большой расход тепла при низких температурах. Поэтому плоские панели работают лучше всего в летнее время.

Вакуумные трубчатые коллекторы – они работают по тому же принципу, что и плоские панели. Тем не менее поглотитель в них дополнительно окружен вакуумом.

Поэтому эффективность устройства не так сильно зависит от температуры наружного воздуха. Вакуумный коллектор эффективно нагревает воду, как летом, так и безоблачной зимой. Тепло поглощается абсорбером и почти полностью используется на нагрев воды. В результате, панель является более эффективной и может нагревать большее количество воды.

Вакуумные трубчатые коллекторы с тепловой трубкой – этот тип панелей, снабжен специальными трубками, заполненными жидкостью. Промежуточная жидкость находится в нижней части трубы.

В результате, солнечные панели эффективно могут справляться при работе при низких температурах и малом количестве солнечного света. К сожалению, этот тип имеет очень высокую цену. Устройства имеют хорошие отзывы, но высокая стоимость по-прежнему делает их редким видом батарей в наших домах.

Для чего можно использовать?

Солнечный нагреватель воды, как правило, используется в качестве основного или дополнительного источника энергии для подготовки теплоносителя отопительного контура. Кроме того, солнечный подогреватель воды может готовить горячую воду для бытовых нужд.

Одним из распространенных способов использования нагрева воды от солнца является подача горячей воды в летний душ или умывальник, а также подогрев воды в бассейне. Возможно использование подогретой воды для полива растений в теплицах и парниках. Чем удачнее внешние условия, тем больше способов применения солнечных панелей для нагрева воды можно найти и использовать.

«Летняя» схема

Данный вариант удобен для летнего душа. Если он будет располагаться на улице, то емкость, аккумулирующая горячую воду, должна монтироваться там же.

Если речь идет о разводке внутри здания, то и емкость с жидкостью нужно устанавливать в доме.

Рассматриваемая схема функционирует на основе естественной циркуляции. Коллектор нужно монтировать ниже бака, где будет скапливаться теплая вода, примерно на один метр. Это связано с различной плотностью холодной и горячей жидкости. Чтобы соединить коллектор с емкостью необходимо применять трубы с сечением от 0.75 дюйма и выше.

Чтобы эффективно сохранять воду в теплом состоянии стенки емкости нужно подвергнуть утеплению. Для этой цели необходимо использовать минеральную вату. Ее толщина должна быть минимум десять сантиметров. Если над бойлером располагается кровля, нужно дополнительно для утепления использовать полиэтилен.

Данная схема не зря называется «летней». Она способна нагревать воду исключительно в теплое время года. В холодный период жидкость необходимо сливают из системы. Иначе замерзая она может повредить используемый трубопровод.

Особенности эксплуатации солнечного коллектора из ПНД

С помощью нескольких секций гелиоколлектора можно быстро нагреть воду в бассейне среднего размера. Конструкции из ПНД не только проще в изготовлении. Их обслуживание также не вызывает особых трудностей. Достаточно не допускать перегрева элементов в жаркие дни, защищать компоненты модуля от механических повреждений, своевременно подкрашивать детали из древесины, периодически удалять загрязнения с поверхности труб. При соблюдении этих нехитрых правил солнечный коллектор запросто прослужит 20 лет и больше.

Эффективность работы системы зависит от многих факторов. Значение имеют интенсивность солнечного излучения, температура окружающей среды, направление и сила ветра, количество модулей. Чтобы повысить автономность установки, вместе с ней можно использовать насос на солнечных батареях. Если подготовить агрегат нужной мощности, гелиоколлектор сможет функционировать без подключения к центральной электросети.

Солнечные коллекторы для нагрева воды зимой

В нашей стране по объективным и субъективным причинам гелиоустановки распространены не так широко, как в странах Европы и в Америке.

Одной из причин, является то, что на большей части территории России зима длиться достаточно долго, и по мнению потенциальных пользователей, экономический эффект от использования гелио установок в это время минимален. К тому же выпавший снег снижает КПД солнечных аппаратов, а град может повредить их.

Тем не менее, солнечные коллекторы востребованы на рынке энергетического оборудования и причин тут несколько, а именно:

1. В результате использования владелец получает абсолютно бесплатно тепловую энергию, которую может использовать по своему разумению.
2. Процесс преобразования энергии экологически безопасен для окружающего мира и живых организмов (люди, животные и т.д.).
3. Энергия солнца неисчерпаема и возобновляема.

Недостатки тоже конечно есть у подобных устройств и наиболее важным из них является высокая стоимость оборудования, а также зависимость производительности (КПД) агрегатов от внешних факторов. Внешними факторами являются погодные условия и возможность периодического обслуживания агрегатов (очистка от грязи и снега, ревизия мест соединений комплектующих и т.д.).

Вакуумные модели способны довести воду до кипения даже в сильный мороз

Разные виды солнечных коллекторов, а среди потребителей наибольшей популярностью пользуются плоские и вакуумные модели, по разному себя ведут в зимний период, что обусловлено их конструкцией, а именно:

• Плоские модели в наибольшей степени подвержены воздействию внешних факторов (снег, низкая температура и сильный ветер, град) и требуют большего ухода.
• Вакуумные – наиболее оптимальны при использовании зимой, что обусловлено их конструкцией, к тому же они достаточно прочны, т.к. изготавливаются из высокопрочных материалов.

Это интересно: Как очистить кирпичи от раствора

Как сделать солнечный коллектор для отопления дома своими руками?

Какие материалы понадобятся, и сколько это стоит?

• Ёмкость объёмом 200─300 литров (разброс цен довольно большой, от 4 до 12 тысяч рублей);
• Стекло 2─3 квадратных метра (около 1 тысячи рублей) и рама под него (около 500 рублей);
• Доски для корпуса. Толщина должна быть не менее 25 мм, а ширину можно взять 100, 120, 140 мм (цена 1 доски 3 метра примерно 300─500 рублей);
• Крепёж для корпуса: соединительные уголки, гвозди, саморезы;
• На дно можно использовать ДСП или оргалит, чтобы снизить вес (200─300) рублей;
• Оцинкованное железо (300─400 рублей). Можно положить профиль, выкрашенный в чёрный цвет;
• Трубы для радиатора. Здесь цена будет зависеть от того, что вы будете использовать: железо, пластик, медь;
• Теплоизоляционный материал (упаковка 500─700 рублей).

Цена может отличаться в зависимости от того, какие размеры вы будете выдерживать. Ниже будет описан процесс изготовления коллектора в общем случае. Вполне возможно, что вы внесёте в него свои поправки. Если вы собираетесь изготавливать солнечный коллектор из поликарбоната своими руками, то в стоимость нужно включить его необходимое количество. Варианты с этим материалом часто можно встретить на дачных участках и в частных домах.

Изготовление солнечного коллектора

Сначала нужно изготовить короб. Помимо стенок желательно сделать распорки из досок и бруса, чтобы усилить. Дно делается ДСП или из оргалита. На него нужно уложить теплоизоляционный слой. Это может быть минеральная вата, пенополистирол и подобные материалы. Поверх укладывается жестяной лист. Далее устанавливается теплоприёмник и крепится к коробу. Перед установкой все детали окрашиваются в чёрный цвет матовой чёрной красной. Краску выбирайте теплостойкую. Нужно покрасить жестяной лист, радиатор, соединения и т. п.

Короб для солнечного коллектора

После этого проводится соединение в единую систему с помощью труб и подключение к водоснабжению. Желательно, чтобы в коллекторе было умещено максимальное количество труб. Постараться разместить хотя бы 10─12. Заполнение системы делается с нижней части, а именно, с радиатора. Так не будет возникать воздушных пробок. После наполнения системы водой из водяной камеры пойдёт вода через дренажную трубку.

Нужно заполнить бак, вода начнёт циркулировать и нагреваться. Нагретая вода будет вытеснять холодную, поднимаясь вверх. В результате холодная вода снова будет поступать в теплоприёмник. Когда в водяной камере сработает поплавковый клапан, то холодная вода опять пойдёт в нижнюю часть. Так происходит циркуляция и нет смешивания воды с разной температурой. На ночь подачу воды в накопитель лучше перекрывать, чтобы избежать тепловых потерь.

https://youtube.com/watch?v=oIQEh6UO104

Солнечные коллекторы для нагрева воды в бассейне

Использование солнечных коллекторов для подогрева воды в бассейне позволяет не только экономить денежные средства, в сравнении с вариантами использования традиционных источников тепла, но и позволяет обеспечивать подогрев воды в автоматическом режиме.

Для нагрева воды в бассейне нет необходимости приобретения вакуумных моделей, а вполне достаточно коллекторов плоской конструкции. Это обусловлено тем, что температура воды в бассейне достаточно низкая, и нет необходимости доводить ее до кипения.

Циркуляцию воды обеспечивает циркуляционный насос, а процесс подогрева осуществляется все светлое время суток.

Для данного вида использования применяются коллекторы двух типов, как-то:

1. Открытой конструкции – когда шланги, по которым циркулирует вода скручены в улитку и закреплены на подложке. Наружная поверхность в этом случае остается открытой.
2. Стандартной, закрытой конструкции.

Использование плоских коллекторов закрытого типа для подогрева воды в бассейне

В первом случае стоимость конструкции значительно ниже, но и КПД использования также более низкий, чем при использовании моделей закрытого типа.

С вариантом использования готового комплекта гелио системы открытого типа, для подогрева воды в бассейне, можно ознакомиться в следующем видео сюжете:

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.