Солнечные коллекторы и системы


Плоский солнечный коллектор
Трубчатый солнечный коллектор вакуумного типа Viessmann Vitosol

            Преимущества солнечных гелиосистем. Солнце каждые восемь минут поставляет столько энергии, сколько человечество расходует за один год. Потребность человечества в энергии на 180 лет вперёд может быть обеспечена солнечной энергией, достигающей Земли за один день. Энергия Солнца неистощима, бесплатна и экологичнее любого из доступных человеку видов энергии. В числовом выражении Солнце посылает Земле 960 миллиардов киловатт энергии в сутки.

           Солнечные коллекторы разного типа позволяют получить тепловую энергию, которая в первую очередь используется для приготовления горячей воды, что особенно актуально в летний период года, когда наблюдается максимальная солнечная активность и максимальное потребление горячей воды. Кроме этого при построении комбинированных котельных установок тепло от солнечных коллекторов можно использовать в различных системах отопления, например, при работе котельной установки в переходные периоды года, в районах с высокой солнечной активностью.

             Используя солнечные коллекторы можно уменьшить затраты на нагрев горячей воды на 66%, затраты на отопление - на 30% в год.

            Обычно солнечные коллекторы устанавливаются неподвижно, а угол наклона выбирают в зависимости от основного назначения устройства. При установке коллектор стараются ориентировать в сторону юга, но обязательно ориентируясь на рельеф местности. Рекомендуется отклоняться от ориентации на юг не более чем на тридцать градусов, тогда и тепло будет вырабатываться в пределах нормы. В северных районах может представить интерес вариант установки под углом близким к вертикали, когда приемник будет больше использовать лучи низкостоящего солнца, в т.ч. отраженные от поверхности снега и выработка тепла в этот период будет максимальной.

            Все солнечные коллекторы условно делятся на плоские, или плоскопанельные коллекторы, и вакуумные коллекторы (на вакуумных трубках).

                Плоскопанельные солнечные коллекторы представляют собой абсорбер, элемент, поглощающий солнечную радиацию и связанный с теплопроводной системой. С внешней стороны элемент закрыт слоем прозрачного материала, прозрачного покрытия. Чаще всего это покрытие выполняется из специального закаленного стекла, в котором максимально снижено содержание металлов. Обратная сторона, для уменьшения теплопотерь закрыта теплоизолятором. Если тепло не передается на внешние потребители, то такой плоский коллектор в состоянии нагревать промежуточный теплоноситель до ста сорока градусов. В настоящее время разрабатываются и применяются специальные оптические оболочки. Поскольку из всех используемых материалов наиболее высокая теплопроводность у меди, то она стала основным сырьем для производства абсорбера.


                У вакуумных коллекторов главная часть – это специальная вакуумная трубка, покрытая чернением для нагревания, в которой находится вода или антифриз. Вся конструкция сделана по принципу устройства термоса. Вокруг полости заполненной жидкостью для уменьшения непродуктивных потерь тепла создается своеобразная вакуумная камера. Используя такой элемент можно нагреть воду даже в том случае, если температура окружающей среды минусовая. Применение систем, построенных на вакуумных солнечных коллекторах, в большинстве российских регионах могут обеспечить население третью часть энергии, необходимой для теплоснабжения осенью или весной. И процентов на 60 удовлетворить потребность в горячей воде. С целью повышения эффективности приборов, внутренние вакуумные трубки делаются граненой формы или в форме буквы «U». Внешняя оболочка трубок изготавливается из боросиликатного стекла, имеющего повышенную прочность и длительное время не теряющего своих оптических свойств.


               Последнее время распространяются солнечные коллекторы, оснащенные тепловыми трубками акуумная трубка Heat Pipe или "тепловая труба"). Внутри такой трубки находится жидкость, имеющая пониженную точку кипения, к примеру, аммиак. Один конец трубки вставлен в теплообменный бак. Нагреваясь от солнечного излучения, жидкость закипает, пар, поднявшись вверх, передает тепло теплоносителю, циркулирующему в общем коллекторе. Солнечные коллекторы с подобными трубками эффективней любых других. Помимо повышенного КПД, он еще чрезвычайно устойчив к механическим воздействиям.

Панель солнечных коллекторов на вакуумных трубках

Heat Pipe

            Вакуумная колба имеет одинарную стенку и больший диаметр (70 мм) и соответственно большую площадь поглощающей поверхности. Внутрь вакуумной колбы помещена плоская поглощающая пластина, соединяющаяся с теплопроводящим стержнем. Данная трубка устойчива к замораживанию и работоспособна без повреждений до -50°С. Внутри стержня находится небольшое количество антифриза при малом давлении, поэтому испарение жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки +30°С. При меньшей температуре трубка "запирается" и дополнительно сохраняет тепло. Из-за большей площади поглощения время перехода в режим выделения тепла может быть всего 2 минуты.

            Солнечные коллекторы будут обладать максимальной эффективностью, если угол падения солнечных лучей равен 90 градусам. Это хорошо известно всем из школьного курса физики. Но в течение дня солнце описывает над нами дугу, а в разное время года еще и поднимается на различную высоту.

           При постройке дома можно сразу запланировать установку солнечной системы. Вместо традиционного бойлера устанавливается солнечный бойлер, на крышу вашего дома устанавливается модульный солнечный коллектор. Таким образом, можно оптимизировать горячее водоснабжение вашего дома или обогревать ваш бассейн с помощью бесплатной солнечной энергии.

            Например, для семьи из 3-4 человек, обычно достаточно двух плоских коллекторов (например, VITOSOL 200-F) с общей площадью 4,6 м2 или одного вакуумного коллектора коллектора  площадью 3 м2 (например VITOSOL 200-Т). Площадь поверхности коллекторов выбрана так, что бы теплом от Солнца, были покрыты в течение года от 50 до 60% общего спроса на тепло для нагрева горячей воды. Избыток тепла может сбрасываться в систему отопления. Для использования солнечного тепла в целях отопления потребуется гораздо большая площадь коллекторов.


Производство установок для получения тепловой энергии от энергии солнца за последние 4 года увеличилось 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. Такие темпы освоения этого вида энергии стали возможны благодаря таким факторам последних лет как:

  • разработка солнечных коллекторов с трубками вакуумного типа, позволяющих работать при отрицательных температурах -30°С и даже -50°С, что актуально для условий Сибири;
  • удешевление производства коллекторов, благодаря переносу производства ведущих мировых производителей в страны Азиатско-тихоокеанского региона;
  • повышение цен на энергоносители;

Устройство системы отопления и ГВС с солнечными коллекторами Wolf







Какие преимущества дает эксплуатация солнечных установок?

  • Существенное уменьшение затрат на отопление и горячую воду

  • Уменьшение эксплуатационных затрат

  • Увеличение срока службы вспомогательной отопительной системы

Что сегодня мешает для широкого распространения солнечных коллекторов в России?

  • Психологический фактор. Подсознательно солнечная энергия не считается постоянно доступной из-за погодных и сезонных условий, хотя технически эта проблема решается очень просто использованием теплоаккумуляторов.

  • Инерционность мышления, в т.ч. специалистов. По привычке ставятся отопительные системы старого образца.

  • Первоначальные затраты выше, чем у классических отопительных систем

В ближайшее время произойдет стремительное наполнение этого рынка. Дальнейший рост цен на энергоносители в России заставят использовать новые эффективные системы отопления. Используя солнечные коллекторы можно уменьшить затраты на получение тепла на нужды отопления на 30% в год.


Солнечный водонагреватель с выносным баком (СВНУ активного типа, закрытый контур).

           Наиболее эффективные и распространенные установки в Европе. Существует большое количество схем подключения. Легко встраивается в существующие системы отопления или горячего водоснабжения. Подходит для всех типов климата и единственная рекомендованная для районов с низкими температурами (до -50°С) и низкими значениями солнечной радиации. В связи с использованием контроллеров, автоматически поддерживает самые оптимальные параметры циркуляции, имеет режим антизамерзания, обеспечивает комфортную заданную температуру. Т.к. теплоаккумулятор обычно устанавливается внутри помещения, то это дает дополнительное сохранение тепла в районах с очень холодным климатом. При отсутствии достаточной солнечной активности контроллер может включать дополнительный электронагреватель, установленный в теплоаккумуляторе.





Европейские производители солнечных систем

Полная линейка высококачественного оборудования (солнечные коллекторы, аккумуляторы тепла, солнечные станции, насосные группы):

Опросный лист для подбора солнечного коллектора  Solar Опросный лист.doc
 

Cолнечные коллекторы с вакуумными трубками WolfСистема солнечных коллекторов на вакуумных трубках Wolf

Для климатических условий Новосибирска

предлагается двухконтурная СВНУ для ГВС. Климатические данные были получены с сервера NASA, усредненные за последние 10 лет. Расчет количества был произведен специализированной программой  RETScreen. Для коттеджа 5 человек и расходе 300 литров/сутки 45оС  потребуется:

  • коллектор из 37 вакуумных трубок 1800*58мм. По данным параметрам подходит модель SPA-1800/58-20 (2 шт).

  • теплоаккумулятор - V=200 литров (температура внутри до 85 С)

  • трубопровод и термоизоляция. Рекомендуется применение медных или нержавеющих гофрированных труб. Термоизоляция из минерального волокна, т.к. температура 1 контура может повышаться до 120 С.

На широтах Финляндии и Северо-Запада России солнце светит в среднем 1684 ч в год, т.е. примерно 4,7 ч в день. Годовой уровень излучения солнечной энергии составляет около 1000 кВт/ч на 1 м2 панели. С новыми системами отопления возможно рекуперировать 30–60 % энергии в зависимости от конструкции солнечных панелей.

 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

солнце

Эксплуатация солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Практические испытания солнечных батарей...

Самодельная солнечная батарея

Самодельные солнечные батареи | Среда, 1 Февраля 2012

Начинаю свой проект по...

Солнечные батареи и аккумуляторы

Самодельные солнечные батареи | Воскресенье, 6 Февраля 2011

На первых спутниках Земли...

Солнечную батарею сделать своими руками

Самодельные солнечные батареи | Понедельник, 6 Февраля 2012

Солнечные батареи своими руками...

Инвертор

Самодельные солнечные батареи | Вторник, 4 Января 2011

   Инвертор превращает постоянный ток...

Угол наклона солнечных батарей

Самодельные солнечные батареи | Суббота, 12 Февраля 2011

Солнце двигается по небу...

ветер

Ветроустановка своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Евгений ВасильевичЯ сделал...

5-метровый самодельный ветрогенератор (Часть 4)

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 20 Марта 2012

Предыдущая часть здесьСхема проводки простая...

Самодельный ветрогенератор

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 4 Января 2011

Хочу предложить читателям интересное на...

Ветрогенератор своими руками

Самодельные ветрогенераторы | Воскресенье, 6 Февраля 2011

Ветрогенератор роторного типа. Мощностью до...

Ветроустановка 3.1м

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Данная установка планировалась как...

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы

Самодельные ветрогенераторы | Вторник, 7 Февраля 2012

Автор: Бурлака Виктор Афанасьевич.Самодельный ветряк. Я...