Система солнечные коллекторы: Сплит-система «Стандарт» — Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления

Солнечные коллекторы для ГВС и отопления дома. Лучшее соотношение цена-качество!

Качество достойное уважения!

ООО «ОПТОН ИМПЭКС»лауреат Национального Рейтинга качества товаров и услуг «Звезда качества»

Почетная награда «Звезда качества» и Экспертное заключение на компанию с правом использования графического изображения «Звезда качества» для маркировки продукции и услуг.

 

Всесезонные солнечные водонагревательные сплит-системы для отопления и горячего водоснабжения.

Сплит-система Стандарт модель SH бренд АНДИ Групп

 

 

Солнечная сплит-система идеальное решение для обеспечения горячего водоснабжения и поддержки отопления в современных условиях.Использование солнечных коллекторов для отопления и горячего водоснабжения позволяет существенно снизить постоянно увеличивающиеся расходы на традиционные источники тепла (газ, твердое и жидкое топливо, электроэнергия).

 Преимущества сплит-систем.

 Круглогодичное использование (при температурах воздуха до ― 40°C).

 Возможность использования на территориях имеющих среднее солнечное излучение (умеренный климат)

 Можно использовать как самостоятельно, так и как дополнительную систему для нагрева в системах с комбинированным нагревом теплоносителей, что ощутимо снижает затраты на обогрев.

 Возможность управления температурой нагрева.

 Комплектация:

• Вакуумный солнечный коллектор 12, 18, 24,36, 48, 60 трубок (в зависимости от модели)
• Бак горячей воды 100, 150, 200, 300, 400, 500 литров ( в зависимости от модели) с одним или двумя теплообменниками, датчиками температуры воды, магниевым
  анодом, предохранительным клапаном.
• Рабочая станция с циркуляционным насосом, встроенным контроллером автоматического управления и расширительным баком

В основе системы ― солнечный коллектор, преобразующий энергию солнца в тепловую с эффективностью поглощения до 98%. Высокая эффективность достигается за счет специального покрытия трубок.

Вакуумная трубка солнечного коллектора сделана из высококачественного, сверхпрочного боросиликатного стекла, обеспечивающего защиту и от града и механических повреждений.

Бак горячей воды выполнен из нержавеющей стали  с теплоизоляцией из полиуретана (50 мм), сохраняет высокую температуру до 72 часов. Потери тепла при отсутствии подогрева 2°C― 4°C в сутки.

ЗАКАЗАТЬ РАСЧЁТ

 Если выбор солнечной сплит-системы вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную систему удовлетворяющую Вашим потребностям. 

Солнечная сплит-система. Принцип работы.

Круглогодичный солнечный нагреватель.

Практически любой пользователь центрального отопления представляет себе её действие. Тот же принцип используется коллектором солнечного нагревателя.

Единственное отличие — источник теплоэнергии. Это солнце.

Всесезонная сплит-система.

Ею обеспечивается:

• Горячее водоснабжение круглогодично; 
• Возможность отопления в сезон, без применения обычных источников теплоэнергии с экономией до 70 % (зависит от климата а местоположения).

Сплит-систему характеризуют:

1. Вакуумтепловые трубки, выдерживают низкотемпературный до -50 °С режим и давление как в водопроводе.
2. Обособленное расположение коллектора и бака-накопителя, соединённых трубами. Почти всегда, коллектор располагают на крыше, а бак — накопитель в строении. Потому она называются сплит-системой (от английского Split, что означает раздельная).
3. Специальный контроллер обеспечивает автоматизацию.
4. Циркуляция насосом.

Вакуумные трубки.

Представим термос, колба меньшего диаметра помещена в корпус с большим диаметром. Обе конструкции трубчатые. Тот же принцип применен при разработке вакуумтрубы. Только в пространстве между трубками вакуум, что обеспечивает исключительную тепловую изоляцию и устраняет теплопотери. К тому же имеется композитное покрытие внутри трубки, способное качественно вбирать в себя излучаемую энергию солнца.

В запаянной трубке из меди содержится незначительное количество жидкого вещества, способного легко закипать. Тепло воздействует на этот объем, происходит испарение забирающее тепло вакуумтрубки. Пары поднимаются вверх (наконечник), конденсируясь, передают теплоэнергию теплоносителю основного контура (используется жидкость, которая не замерзает). Она, стекая, накапливается внизу, и происходит повторение процессов.

Устройство коллектора.

Вверху устройства и змеевике циркулирует жидкость, чтобы отобрать тепло от медных наконечников и отдать его при помощи змеевика теплоносителю в баке-аккумуляторе.

Цикл теплопередачи, коллектор – аккумулирующий бак продолжаются на протяжении дня, когда есть свет. Теплоноситель на выходе из коллектора более горяч, чем вода в баке.

Приёмник коллектора выполнен из меди, изолирован полиуретаном. Для закрытия конструкции применён лист анодированного алюминия.

Теплопередача выполняется медной «гильзой» приемника. Потому контур не связан с трубками, и поломка любой трубки коллектора не останавливает его работу. Замена трубок в контуре теплообменника выполняется просто, без слива содержимого.

Циркуляционный насос включается и выключается исходя из данных передаваемых каждым температурным датчиком контроллеру. Места установки датчиков температур: выход коллектора, бак накопитель, «обратка» системы.

Для предохранения системы от избыточного давления, при чрезмерно разогретом теплоносителе, происходит его поглощение расширительным баком.

Контроллер.

Это устройство является блоком управления, контролирует температуру теплоносителя коллектора и резервуара-теплообменника, с целью выбрать наиболее приемлемый режим работы. Регулирует количество теплоносителя. Определяет куда подавать теплоэнергию на подогрев воды или на отопление. Ночью этой же автоматикой обеспечивается минимум энергии, привлекаемой для создания нужных температурных условий в отапливаемом помещении.

Резервуар-теплообменник.

Это аккумулятор-бак или ещё его называют баком «водогрейным». Сконструирован из нержавейки, с пенополиуритановой теплоизоляцией. В соответствии с назначением накапливает и хранит тепло. Внутри теплообменная спираль и электрический тэн (мощность нагревателей от одного до двух с половиной киловатт). Если одновременно возникает потребность подогрева горячей воды и отопления, то распределяют солнечную энергию. Часть её идёт на нагрев воды, а основную забирает главный котёл для отопления. Но может быть и наоборот, всё зависит от климата или сезона. Режим отслеживает автоматика, которая переключает контур в зависимости от температурных параметров внутри помещения.

Уникальность конструкции системы в том, что она позволяет легко подключить к себе другие системы нагрева.

Очевиден тот факт, что использование этой сплит-системы благоприятствует положительному состоянию окружающей среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Место установки.

Изготовители солнечных коллекторов рекомендуют монтировать их в местах максимального прямого попадания солнечных лучей и желательно, с южной стороны. Рекомендованный угол наклона при установке составляет 50-60°. Если вы знаете, как определить азимут плоскости, на которую будет устанавливаться коллектор, можно установить его с учетом расхода горячей воды и потребности в ней. Азимут будет равен 0° в случае, если плоскость, на которой планируется разместить коллектор, ориентирована на юг.

Например, если основное потребление горячей воды по утрам, то коллектор рекомендовано устанавливать на юго-восток и наоборот.

КАТАЛОГ

1. Солнечный водонагреватель (система без давления, бак окрашеный)
2. Солнечный водонагреватель (система без давления, бак из нержавеющей стали)
3. Солнечный водонагреватель (сплит-система)
4. Вакуумный солнечный коллектор (панель)
5. Компактный солнечный водонагреватель (система под давления, бак окрашенный)
6. Вакуумная трубка с трехслойным покрытием

виды, устройство, принцип работы, расчет солнечных батарей, панелей.

Солнечное излучение это один из самых доступных и распространенных альтернативных источников тепла. А солнечные коллектора в свою очередь — самый простой способ эту энергию преобразовать. С каждым годом все больше людей рассматривают коллектора в качестве дополнительного источника энергии для дома.

Но что же представляют собой коллектора, чем отличаются между собой и действительно ли они так эффективны? Читайте далее в статье.

Что такое солнечный коллектор и зачем он нужен

Ежедневно на землю падает огромное количество солнечного излучения большая часть которого не используется. Задача коллектора — «впитать» в себя определенную долю этого излучения и преобразовать его в пригодную для человеческих потребностей энергию.

При этом важно отличать:  солнечное излучение может быть преобразовано в 2 вида энергии – тепловую и электрическую.

1. Солнечные коллекторы применяются для получения тепла и нагрева воды. Они нагревают воду которая используется для ГВС и отопления здания.
2. Солнечные батареи (они же фотоэлектрические модули) применяются для выработки электроэнергии. Они имеют совершенно другой принцип действия.

Существует также комбинированная технология. Панели, которые одновременно вырабатывают электрическую и тепловую энергию.

Преимущества солнечных коллекторов для отопления дома

Экономия газа

Летом солнечные коллектора способны полностью закрыть потребность здания в горячей воде. В межсезонье – весной и осенью, коллектора снижают нагрузку на газовый котел, что в конечном итоге сокращает потребление газа. В зимнее время коллектора работают с очень низкой эффективностью.

Энергонезависимость

Используя солнечный коллектор для отопления вы снижаете собственную зависимость от газа. Коллектор является дополнительным источником тепла. Как минимум в летнее время вы сможете бесплатно получать горячую воду не используя для этого газ. Аналогичный результат вы можете получить при отоплении тепловым насосом.

Доступность

Для установки солнечного коллектора не требуется разрешение. Все что нужно – сантехник с прямыми руками и компетентный продавец, знающий все особенности и тонкости монтажа.

Долгий срок службы

Срок службы коллектора – более 15 лет. А значит, вы очень долго сможете пользоваться бесплатным солнечным теплом. 

Их недостатки

Стоимость

Цены на солнечные коллекторы для нагрева воды плавают от 500$ до 1000€ за штуку. А целая система «под ключ» состоящая из двух коллекторов будет стоить от 2500$. Немалые начальные вложения, со сроком окупаемости 7-10 лет.

Непостоянство

Солнце нельзя включать и выключать по собственному желанию. Поэтому коллектора нельзя рассматривать как единственный источник тепла.

Нужен бак-накопитель

Для работы солнечных коллекторов требуется бак-накопитель. Если в вашей отопительной системе он не предусмотрен, то это повлечет дополнительные затраты на покупку коллекторов.

Эффективность солнечных коллекторов для нагрева воды

Эффективность коллектора зависит от региона. Чем южнее регион, тем активнее солнце и выше эффективность работы коллектора.

На территории Украины солнечные коллектора имеют большой потенциал использования. В среднем на 1м² земли за год падает от 1000 до 1350кВт-ч солнечной энергии. Это эквивалентно 120-140м³ газа.

Произведем простой расчет. Возьмем обычный коллектор, рабочая площадь которого – 2,3м². За год его выработка тепловой энергии в газовом эквиваленте составит 276-322м³. При тарифе на газ 1,8грн/м³ получаем: за год один коллектор экономит 496-579грн.

Не очень много, учитывая начальную стоимость коллектора. При таких цифрах его окупаемость будет очень большой. Конечно цифры очень усредненные и для каждого региона нужно делать свой расчет.

Виды солнечных коллекторов для нагрева воды

Существует множество видов солнечных коллекторов, которые отличаются назначением, внешним видом, принципом работы и так далее.  Основные отличия можно классифицировать следующим образом:

Конструкция и внешний вид:

• Плоские.
• Трубчатые вакуумные.

Назначение:

• Для поддержки системы отопления и ГВС (солнечными коллекторами в принципе сложно обеспечить полноценное отопление дома, они работают только в поддержку системе отопления).
• Для нагрева воды в бассейне (отдельный вид панелей, изготавливают из пластика).

Принцип работы

• Самотечные — идеальный вариант для дачи или сезонного использования. Это автономная система, которая не требует подключения к электросети.
• С принудительной циркуляцией. Этот вид солнечных коллекторов подключается к общей системе отопления и работает под давлением насоса.

Сезонность

• Круглогодичные (летом — полноценное обеспечение горячей водой, зимой — поддержка отопления).
• Сезонные – используются только летом и в межсезонье. Обычно внутри таких коллекторов течет вода, которая на холоде замерзает. Поэтому на зиму такие системы консервируются.

Заключение

1. Солнечный коллектор для отопления это один из самых распространенных и доступных альтернативных источников энергии для частного дома.
2. Коллектора в первую очередь следует рассматривать как инвестицию в энергонезависимость. Их срок окупаемости очень велик – 7-10 и более лет. Поэтому ставить коллектора только ради экономии газа нецелесообразно. Возможно, что с этой задачей лучше справятся и другие альтернативные газу источники тепла — камин с водяным контуром или тепловой насос. Все зависит от ситуации.
3. Но для каждого правила есть исключения. Коллектор тоже может быстро окупиться и приносить ощутимую экономию газа. Об этом мы подробно расскажем в одной из будущих статей.
4. Наиболее оправдано использовать коллектора в южных регионах, где высокая солнечная активность. Самую высокую эффективность коллектора показывают летом и в межсезонье. Зимой их вклад в систему отопления хоть и есть, но невелик.
5. Если вы рассматриваете коллектора ради экономии газа и денег, то вероятно это будет одно из самых дорогих и наименее эффективных решений. В первую очередь лучше всего обратить внимание на простые и недорогие мероприятия. К счастью, таких мероприятий множество.

Рекомендуемые статьи

1. Скрытые утечки тепла в частном доме о которых вы не догадываетесь
2. Зеленый тариф в Украине. Как зарабатывать на продаже электроэнергии государству? 
3. Принцип действия теплового насоса

Солнечные коллекторы для отопления дома: виды и типы

Для начала разберемся с понятиями. Автономная установка солнечных коллекторов предполагает, что только они буду источником тепла для обогрева дома. Даже при подключении к электросети расход электроэнергии будет столь незначительным, что его не берут в расчет. Созависимая установка предполагает, что вместе с солнечными коллекторами в отоплении участвуют традиционные котлы: электрические, газовые, твердотопливные.

Известно, что в европейской части России зимой солнечные коллекторы способны обогреть 30-40% от общей площади помещения. Чтобы дойти до показателя в 100% придется задействовать «сторонние силы» — электроэнергию или тепло от сгорания дров. При высокой облачности и низкой температуре окружающего воздуха солнечный коллектор способен впитывать тепло только для нагрева теплоносителя внутри комплекта, а за дальнейшее прогревание отопительной системы отвечает установленный в доме котел. Чтобы повысить КПД солнечного коллектора в зимний период, рекомендуется выбирать гелиосистему с принудительной циркуляцией, куда входит насос и встроенные вентиляторы. Однако в этом случае часть энергии будет тратиться на их работу. Система же с естественной циркуляцией функционирует за счет разницы температур в коллекторе и накопительном баке.

Обычно зимой солнечный коллектор нагревает теплоноситель (воду) в накопительном баке до 30°C. Но температура может быть и ниже, это зависит от температуры окружающего воздуха и мощности самого коллектора. В практике российских пользователей отмечается прогрев теплоносителя всего лишь до 15°C при минус 17°C за окном и повышенной облачности. Понятно, что ни того, ни другого показателя для комфортного уровня тепла в доме недостаточно.

Тем не менее, использование солнечных коллекторов в зимний период имеет свои плюсы. Во-первых, гарантировано, что не произойдет замерзание теплоносителя, ведь в накопительном баке всегда поддерживается плюсовая температура. Во-вторых, для нагрева теплоносителя от 30 до 60-70°C требуется значительно меньше энергии, что все равно ведет к экономии и меньшим ежемесячным тратам.

В теплое время года, т.е. примерно 6 месяцев в году солнечные коллекторы обладают неоспоримыми преимуществами:

• Преобразуют до 75% солнечной энергии, что делает домохозяйство полностью независимым от подачи электричества, доступности топлива и тарификации
• Бесперебойное горячее водоснабжение
• КПД установок 95%
• Отсутствие техобслуживания и профилактических работ

Летом солнечные коллекторы, как отмечают многие пользователи, работают с избытком, что напрямую связано с уровнем инсоляции. Вырабатывается энергии столько, что встает вопрос, как ее расходовать. Один из вариантов — обеспечить горячей водой дополнительные постройки и системы, включая баню, бассейны, систему полива и т.д.

Среди общих преимуществ всегда актуальны:

• Срок службы коллекторов не менее 30 лет
• Срок окупаемости при правильном расчете системы — 3-4 года
• Интеграция в любую установленную ранее отопительную систему
• Индивидуальная разработка проекта гелиосистемы с учетом площади помещения, потребности в тепле, особенностей придомового участка, количества дополнительных строений

Типы солнечных коллекторов

Плоский коллектор — конструктивно самый простой и на сегодняшний день доступный по цене. Представляет собой панель, нижний слой которой покрыт теплоизоляционным материалом, сверху проложены медные или полиэтиленовые трубы (по ним движется теплоноситель), а сверху помещен светопоглощающий элемент, защищенный закаленным стеклом. Плоский коллектор прост в установке, не занимает много места и смотрится аккуратно. Прост в использовании, однако ремонту подлежит с трудом. При выходе из строя одного конструктивного элемента коллектор перестает выполнять свои функции и чаще всего подлежит замене.

Вакуумный коллектор. В его основе — сеть медных трубок, которые проложены одна в одной. Т.е. трубка меньшего диаметра помещена в колбу большего диаметра. Между стенками трубок создается вакуум, выступающий одновременно и теплоизолятором и проводником тепла.

Вакуумный коллекторы относятся к классу высокопроизводительного оборудования, перерабатывают до 95% солнечной энергии, подходят для работы при низких температурах окружающего воздуха и облачности. Отличаются высокой ценой, но подлежат несложному ремонту. Если какая-то деталь коллектора сломается, ее достаточно будет просто заменить.

Воздушные коллекторы. В качестве теплоносителя в них используется воздух, который при нагреве поступает внутрь дома через систему естественной вентиляции или кондиционирования. Этот тип коллекторов однозначно можно назвать дополнительным в системе отопления дома. Используют их, если мощности основной системы не хватает или нужно тщательнее прогреть помещение. В целом, воздушные установки гораздо долговечнее и надежнее всех остальных за счет того, что снижен риск коррозийного воздействия.

При выборе типа коллектора самостоятельных расчетов и знаний работы отопительной системы, увы, не хватает. Подбор, расчет и монтаж гелиосистемы разумнее доверить профессионалам. Специалисты учтут массу нюансов, о которых обыватель даже не догадывается. Так, при установке коллектора принципиальное значение имеет форма крыши дома, наличие рядом деревьев, других домов, рекламных баннеров и иных конструкций, которые могут помещать попаданию прямых солнечных лучей на поверхность коллектора.

Солнечные системы горячего водоснабжения и отопления

Опубликовано: 15 февраля 2017 г.

517

Плата за расход энергоносителей, использованных на обеспечение теплоснабжения, включающего отопление и ГВС, является одной из основных статей расхода потребительского бюджета. Особенно актуально это для владельца частного дома, который решает вопрос устройства водо- и теплоснабжения здания самостоятельно.

Организация энергоэффективной системы теплоснабжения дачи, коттеджа с использованием энергии от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) не только создает эффект значительной экономии невозобновляемых энергоресурсов и расходов денежных средств потребителя, но и способствует сохранению экологии окружающей среды.

Прообразы современных систем ГВС с использованием солнечной энергии (гелиосистемы) давно знаком дачникам – кто не устанавливал на крыше летнего душа на своем участке бак, исправно снабжавший в солнечные дни «почти горячей» водой? Современные гелиосиcтемы, унаследовав главный принцип конструкции, работают значительно эффективнее. Теоретически такие системы при их правильной установке и разумной эксплуатации в состоянии обеспечить до 90 % потребностей в горячей воде. На практике же это напрямую зависит не только от выбора оборудования и грамотного монтажа, но, в первую очередь, от того, в каком регионе находится дом, оснащенный такой системой.

Первоначальная установка солнечной системы ГВС и тем более отопления – дело весьма затратное, особенно если использовать для этого передовые технические решения. Однако вложения начинают окупаться практически с момента запуска системы в эксплуатацию.

Принципиальная конструкция

Принципиально такая гелиосистема (рис. 1, 2), предназначенная для обеспечения отопления и ГВС, включает в себя следующие основные компоненты:

– солнечные коллекторы;

– насосный модуль с группой безопасности;

– трубопровод;

– контроллер;

– водяной бак-аккумулятор;

– дублирующий источник энергии.

Рис. 1. Принципиальная схема гелиосистемы теплоснабжения

Рис. 2. Система теплоснабжение коттеджа, включающая гелиоколлектор.

Солнечный коллектор (или гелиосборник) – основной рабочий модуль любой гелиосистемы, именно в нем происходит поглощение энергии солнечных лучей и нагрев за счет этого первичного теплоносителя. Солнечные коллекторы могут быть встроены в отдельные элементы конструкции здания – стены, кровлю (рис. 3 а, б), а могут являться и самостоятельным, отдельным устройством, не относящимся к зданию.

Рис. 3. Гелиоколлекторы на крыше дома: a – плоские, б – трубчатые вакуумные.

При установке гелиосистемы необходимо правильно учитывать движение солнца по небосклону и как следствие наклон и ориентацию крыши, стен и установленных на ней гелиосборников по сторонам света.

В гелиосборнике нагревается вода или иной тип теплоносителя. Циркуляцию жидкости в коллекторе обеспечивает насос, в некоторых системах осуществляется естественная циркуляция. Нагретый теплоноситель циркулирует по первичному контуру, отдавая тепловую энергию через теплообменник теплоносителю вторичного контура (вода) в резервуаре-аккумуляторе. Теплообменник может быть встроен в резервуар в виде змеевика или же выполнен как отдельное устройство. Процесс аккумуляции тепла регулируется автоматически благодаря контроллеру, управляющему работой насоса в гелиосистеме. В случае необходимости автоматика запускает дублирующий источник энергии.

Гелиосистемы различаются как по виду используемого в них теплоносителя (жидкостные – вода, антифриз и воздушные), так и по продолжительности работы – круглогодичные или сезонные, что особенно актуально в нашей стране.

Сезонные гелиосистемы горячего водоснабжения выполняются обычно одноконтурными. Они активно используются в летние и переходные месяцы, когда температура окружающего воздуха имеет положительные значения.

Если гелиосистема используется для отопления здания, то ее обычно выполняют двухконтурной, а чаше всего – многоконтурной. При этом в разных контурах применяют различные теплоносители, например, в гелиоконтуре – водные растворы незамерзающих жидкостей, в промежуточном – вода, а в конечном, «потребительском», – воздух. Чаще всего это относится не к сезонным, а к круглогодичным системам теплоснабжения зданий; в таких системах, как правило, предусмотрен также мощный теплогенератор, работающий, например, на органическом топливе.

Трубчатый коллектор

Как уже отмечалось выше, солнечный коллектор – главный элемент любой гелиосистемы, от его выбора зависит эффективность системы и экономический эффект применения.

Простейший тип солнечного коллектора трубчатый (рис. 4), установленный под углом к горизонту, например, на крыше здания или во дворе, в котором теплоноситель нагревается от энергии солнечного излучения, проходя через батарею тонких трубок. Циркуляция обеспечивается за счет естественной конвекции, что избавляет владельца от затрат на электроэнергию для насоса.

Рис. 4. Трубчатый солнечный коллектор

Схема работы трубчатого коллектора следующая:

– из резервуара теплоноситель под действием силы тяжести попадает в нижнюю часть радиатора;

– нагреваясь, теплоноситель поднимается по трубкам вверх, в то время как в нижнюю часть из резервуара попадает новый остывший теплоноситель;

– пройдя через радиатор, теплоноситель вновь попадает в резервуар, замыкая, таким образом, цикл кругооборота;

– нагретый теплоноситель из резервуара забирается в систему отопления, водоснабжения либо в теплообменник.

Плоские солнечные коллекторы

Плоские гелиоколлекторы  – самый распространенный тип гелиосборников в бытовых системах ГВС и отопления (рис. 5). Основной элемент плоского коллектора – поглощающая пластина, которая задерживает солнечный свет, преобразует его в тепло и передает теплоносителю. Поверхность теплоприемника обычно окрашена в черный цвет; для уменьшения потери тепла с поверхности пластины над ней устанавливается прозрачное покрытие, а для уменьшения потерь тепла с тыльной стороны пластина коллектора покрывается тепловой изоляцией.

Рис. 5. Плоский солнечный коллектор

В нормальном рабочем режиме накопленное в коллекторе тепло расходуется на нагрев циркулирующего через него теплоносителя. А потому основной характеристикой солнечного коллектора является объем теплоносителя, нагретого до заданной температуры в течение светового дня квадратным метром коллектора. В средней полосе Европы в летний период производительность таких коллекторов позволяет с 1 м2 получить 50–60 л воды, нагретой до 60–70 °С. КПД такого коллектора составляет около 70 %, что напрямую зависит от погодных условий и региона, где расположено здание. Плоские коллекторы собирают как прямое, так и рассеянное излучение и поэтому могут работать также и в облачную погоду. В связи с этим, а также с учетом относительно невысокой стоимости они являются предпочтительными при нагревании жидкостей до температур ниже 100 °С.

Вакуумированные коллекторы

Вакуумированные или вакуумные коллекторы способны получать воду более высокой температуры;  они заметно эффективнее плоских гелиосборников, но при этом тяжелее, дороже и к тому же требуют грамотной эксплуатации.  

Благодаря использованию самого лучшего из возможных теплоизоляторов – вакуума, – общие потери тепла в коллекторе минимальны. КПД вакуумированного коллектора остается стабильно высоким даже при неблагоприятных погодных условиях. При температуре воздуха -45 °С и рассеянном солнечном свете производительность вакуумного коллектора на 40 % выше, чем у других видов такого оборудования.

Основной элемент таких коллекторов – вакуумная трубка, конструкция которой состоит из двух трубок – внешней и внутренней. Между внутренней поверхностью внешней трубки и наружной поверхностью внутренней существует герметичное пространство, из которого откачан воздух для создания вакуума. Как известно, вакуум, в котором нет среды для конвективного переноса энергии, является одним из самых эффективных типов термоизоляции. Внутренняя трубка изготавливается, как правило, из меди и имеет селективное покрытие, абсорбирующее солнечное излучение, а вакуумное пространство предотвращает конвективные потери тепла (рис. 6). Солнечное излучение проходит сквозь наружную стеклянную трубку, попадает на трубку-поглотитель и превращается в тепло. Это тепло передается жидкости, протекающей по внутренней трубке.

Рис. 6. Вакуумные трубки солнечного коллектора

Вакуумированные коллекторы, как правило, выполняются модульными – трубки можно добавлять или убирать по мере надобности, в зависимости от потребности в горячей воде.

В регионах, для которых характерны значительные перепады температур, вакуумные коллекторы гораздо эффективнее плоских. Во-первых, они хорошо работают в условиях как прямой, так и рассеянной солнечной радиации. Эта особенность в сочетании со свойством вакуума минимизировать потери тепла наружу делает эти коллекторы незаменимыми в условиях холодной, пасмурной зимы. Во-вторых, благодаря округлой форме вакуумной трубки, солнечный свет падает перпендикулярно поглотителю в течение большей части дня, в то время как в неподвижно закрепленном плоском коллекторе солнечный свет падает перпендикулярно его поверхности лишь в полдень.

Обычные  плоские солнечные коллекторы рассчитаны на применение в регионах с теплым солнечным климатом, в неблагоприятные дни – в холодную, облачную и ветреную погоду – их эффективность резко падает. А конденсация и перепады влажности, связанные с погодными условиями, приводят к преждевременному износу и в свою очередь к ухудшению эксплуатационных качеств системы и ее поломкам. Эти недостатки несвойственны системам с вакуумными коллекторами.

Основное же преимущество вакуумных коллекторов – эффективность при минусовых температурах.

Установки на основе вакуумных коллекторов подразделяются по способу нагрева воды на прямого нагрева (сезонные) и косвенного (всесезонные).

В вакуумных гелиоколлекторах с прямой теплопередачей солнечной энергии воде стеклянные вакуумные трубки и бак-аккумулятор монтируются на одну раму под углом 40–60°. Трубки входят непосредственно в накопительный бак ГВС через уплотнительное резиновое кольцо (рис 7).. Вода нагревается в вакуумных трубках и вследствие уменьшения плотности более горячие слои жидкости поднимаются в бак за счет естественной циркуляци.

Рис. 7. Вакуумный коллектор прямого нагрева

Такие системы работают без давления, без циркуляционного насоса – гидравлику обеспечивают силы гравитации. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает уровень воды в баке. В качестве теплоносителя используется вода, фазовый переход которой (замерзание) в системе недопустим. Поэтому такие коллекторы, которые в средней полосе России можно использовать в период с апреля по сентябрь, до заморозков, называют сезонными.

Преимущества таких коллекторов – простота конструкции, КПД до 96 %, сравнительно низкая стоимость и энергонезависимость.

Вакуумные гелиоколлекторы с косвенной теплопередачей тепла воде называют сплит-системами (не путать с кондиционерами!), а также всесезонными или раздельными. Принцип действия таких солнечных коллекторов похож одновременно на работу сплит-кондиционеров и установок центрального отопления. Это закрытая система, которая работает под давлением водопровода или за счет циркуляционного насоса

В таких установках применяются вакуумные тепловые трубки, которые могут работать при температурах до –50 °С. Солнечный коллектор и бак-накопитель расположены раздельно и соединены трубопроводом (рис. 8). Солнечный коллектор обычно монтируется на крыше, а бак-накопитель внутри здания. Теплоноситель циркулирует в системе принудительно. Работа системы автоматизирована и регулируется контроллером.

Рис. 8. Вакуумный  коллектор непрямого нагрева

Герметизированная внутренняя трубка вакуумного гелиоколлектора содержит небольшой объем имеющей низкую энергию фазового перехода жидкости. Под воздействием солнечного нагрева она испаряется, воспринимая тепло от вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются, сообщая энергию низкозамерзающей жидкости (антифризу) – теплоносителю основного контура. Конденсат стекает вниз тепловой медной трубки, затем цикл повторяется. Такая трубка устойчива к замораживанию и сохраняет работоспособность до –50 °С.

Испарение легкокипящей жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки 30 °С. При меньшем ее значении трубка как бы запирается (прекращается конвективный перенос энергии) и дополнительно сохраняет тепло. Такие трубки эффективно функционируют не только в пасмурную погоду, но и при отрицательной температуре, преобразуя как прямые, так и рассеянные солнечные лучи в тепло.

Через верхнюю часть солнечного коллектора и змеевик бака-аккумулятора (накопительного бойлера) протекает незамерзающая жидкость. Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников и через змеевик (теплообменник) бака-аккумулятора нагревает воду.

Цикл передачи тепла из коллектора к баку-аккумулятору длится до тех пор, пока продолжается световой день и температура на выходе коллектора выше температуры воды в баке. Приемник солнечного коллектора выполнен из меди с полиуретановой изоляцией, закрыт листом анодированного алюминия. Передача тепла происходит через медную гильзу приемника. Благодаря этому, солнечный контур сепарирован от трубок и при повреждении какой-либо сохраняет работоспособность. Операция замены (демонтажа) очень проста и не требует слива низкозамерзающей жидкости из контура.

Включение и выключение циркуляционного насоса осуществляется контроллером на основании показаний датчиков температуры, смонтированных на выходе коллектора, в баке-накопителе и «обратке» системы теплоснабжения (в том случае, если предусмотрено отопление за счет солнечной энергии). Установленный расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при увеличении объема низкозамерзающего теплоносителя вследствие его разогрева.

Сплит–система с принудительной циркуляцией представляет собой автоматизированную систему преобразования, поддержания и сохранения тепла, полученного за счет инсоляции. Автоматическое регулирование позволяет ей функционировать также в бивалетном и мультивалентном режимах, используя энергию и от других источников энергии (электрических водонагревателей, газовых, жидкотопливных и твердотопливных котлов, тепловых насосов), обеспечивающих работу систему при поступлении недостаточного количества солнечной энергии и в пиковых режимах.

Бак-аккумулятор косвенного нагрева, предназначенный для нагрева и накопления горячей воды, может быть выполнен, например, в виде емкости из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции, поверх которой расположен эмалированный стальной лист. В баке обычно расположены одна или две внутренние теплообменные спирали – змеевики. Он может быть дополнительно оснащен электронагревателем (ТЭНом) мощностью до 2,5 кВт, теплообменниками, коммутированными с тепловым насосом или пиковым котлом.

Воздушные коллекторы

Такие коллекторы обладают серьезным преимуществом –  им не свойственны проблемы замерзания и кипения теплоносителя, от которых порой страдают жидкостные системы. И хотя утечку теплоносителя в воздушном коллекторе труднее заметить и устранить, чем в жидкостной системе, подобная неприятность чревата куда меньшими проблемами, нежели  жидкости, а это заметно снижает стоимость эксплуатации системы.

Материалы, используемые в воздушных системах, например, пластиковое остекление, заметно дешевле тех, что применяются в жидкостных, прежде всего, потому, что  рабочая температура в воздушных системах ниже.

Воздушные коллекторы представляют собой простые плоские панели и используются в основном для отопления помещений; нередко их применяют для сушки сельскохозяйственной продукции. Элементом, нагревающимся от солнечного излучения в таких коллекторах, служат ребристые (для увеличения теплоотдачи) металлические панели, системы металлических труб, многослойные экраны, в том числе и из неметаллических материалов. Воздух в таких коллекторах нагревается от непосредственного контакта с поверхностью поглощающего солнечное излучение элемента. Вся система должна быть теплоизолирована. 

Циркуляция воздуха может быть как естественной, так и принудительной. В последнем случае в солнечных воздухонагревателях устанавливаются вентиляторы.

Главные достоинства воздушных коллекторов – простота и надежность. Такие коллекторы имеют простое устройство. При хорошем уходе коллектор может прослужить 10–20 лет, а управление им не представляет сложностей. Промежуточный теплоноситель не требуется.

К недостаткам относится невысокий КПД, большая площадь таких коллекторов, необходимость длинного воздуховода; высокая потребность в электроэнергии для прогонки воздуха через коллектор, а также трудности, связанные с аккумулированием тепла, и невозможность использования для подогрева воды.

Статья из журнала «Аква-Терм»  №4/ 2016, рубрика «Отопление и ГВС».

вернуться назад

Читайте также:

Отопление — солнечные коллекторы в системах горячего водоснабжения | Архив С.О.К. | 2010

Разновидности солнечных коллекторов

Как устроен солнечный коллектор? Хотя их конструктивных решений может быть очень много, но принципиально в каждом коллекторе есть так называемый абсорбер (или поглощающая панель). В самом простом варианте абсорбер — это плоский металлический лист с прикрепленной к нему (пайкой, сваркой, механически прижатой и т.д.) одной или несколькими трубками, в которых движется жидкость, воспринимающая тепло.

Поверхность листа, облучаемая солнечной радиацией, окрашивается в черный цвет. Для уменьшения тепловых потерь этой конструкции в окружающую среду абсорбер устанавливается в корпус в виде плоской рамы. Сверху этот корпус закрывается стеклом, а снизу под абсорбером укладываются теплоизоляция и днище. Вакуумный коллектор является дальнейшим развитием этой конструкции.

Он, как правило, состоит из отдельных трубок с ребрами, помещенными в толстостенные стеклянные трубы диаметром 100 мм. Теплоизоляцией в этом случае является вакуум внутри трубки, который обычно составляет 10–4–10–5 мм рт. ст. Эти коллекторы эффективнее плоских, но существенно дороже. За рубежом выпускаются десятки конструкций солнечных коллекторов, но все удачные конструкции имеют приблизительно одинаковые тепловые и эксплуатационные характеристики.

Многие западные фирмы, работающие в России, производят и коллекторы, и все необходимое оборудование для систем, но не продают их в нашей стране из-за отсутствия спроса, а также изза того, что их стоимость значительно выше той, что может оплатить российский покупательэнтузиаст, не имеющий никакой государственной поддержки. В России в небольшом объеме идут работы по созданию как солнечных систем, так и оборудования для них.

Сейчас в нашей стране все необходимое оборудование легко приобрести, поскольку в системах можно использовать типовые элементы, хотя в Европе для солнечных систем изготавливаются циркуляционные насосы, бойлеры и регуляторы со специальной приставкой в названии. Это не относится к солнечным коллекторам, поскольку предприятий, выпускающих коллекторы по более доступной, чем за рубежом, цене, в России мало.

Конструкция гелиоколлектора с селективным покрытием

Что же представляет собой солнечный коллектор с селективным покрытием поглощающей панели? Любое нагретое тело отдает тепло в окружающую среду конвекцией и излучением. Обычное черное покрытие абсорбера коллектора хорошо поглощает солнечное излучение, но при нагреве его потери растут. От конвективных потерь абсорбер защищает остекленный корпус с теплоизоляцией, а для резкого снижения потерь излучением и служит селективное покрытие.

Так, коэффициент поглощения солнечного излучения обычным черным покрытием составляет до 96 %, но и коэффициент излучения (или, по-другому, степень черноты) нагретого тела с таким покрытием составляет почти такую же величину. Поверхность абсорбера с селективным покрытием также эффективно поглощает солнечное излучение, но ее степень черноты составляет 5–10 %, т.е. она излучает в тепловом диапазоне в 10–18 раз меньше, чем просто окрашенная черной краской.

Именно этим объясняется снижение тепловых потерь коллектора на излучение и повышение его общей теплопроизводительности на 20–25 %.Конструкцию солнечного коллектора рассмотрим на примере коллектора «Сокол-А». Абсорбер коллектора изготовлен из прессованных алюминиевых профилей в виде оребренных труб и имеет селективное покрытие, выполненное напылением в вакуумной камере.

Корпус коллектора из специально разработанных алюминиевых профилей с интегрированными в их конструкцию узлами крепления и прижима стекла выполнен в виде плоской прямоугольной рамы. Защитное покрытие профилей корпуса — порошковая эмаль. Нижняя теплоизоляция — плита 50 мм из базальтового волокна Rockwool с гидрофобной обработкой. Прозрачная изоляция — однослойная, из закаленного стекла толщиной 4 мм.

Уплотнение стекла — П-образным профилем из EPDM-резины и уголковыми алюминиевыми прижимами. Коллектор имеет четыре внешних присоединительных патрубка с наружной трубной резьбой 3/4ʺ. Характеристики солнечного коллектора «СоколА» приведены в табл. 1.

Опыт использования солнечного коллектора в системе ГВС

В последнее время накоплен некоторый опыт использования коллекторов в системах теплоснабжения. Так, кроме нескольких систем ГВС для индивидуальных домов в 2004 г. была построена система ГВС одного из учебных корпусов Сочинского государственного университета туризма и курортного дела. Солнечные коллекторы были установлены на плоской крыше здания. Эта установка используется университетом не только для ГВС, но и в учебных целях.

Опыт эксплуатации показал, что такая система в климатических условиях городе Сочи может работать даже в зимний период в солнечные дни. От университета были получены следующие данные по характеристикам системы: 24 коллектора обеспечивают производство до 4000 л горячей воды в день. Выработка тепла системой составляет 0,7 Гкал/м2 в год, а его стоимость равна 170–200 руб/Гкал при стоимости тепла в городских теплосетях 1130 руб/Гкал.

В настоящее время заканчивается монтаж еще одной системы на втором корпусе университета. Какие же дальнейшие перспективы развития таких систем в нашей стране?

Анализ внутреннего рынка гелиотехники

Внутренний рынок России для этого вида продукции — солнечных коллекторов и систем на их основе — еще формируется. Исторически это объясняется тем, что солнечные коллекторы в больших объемах никогда в стране не производились из-за отсутствия потребностей в них при существовавшей ранее нереально низкой стоимости энергоресурсов, вялого выполнения принятых государственных и отраслевых программ и полного пренебрежения экологией.

Все сохранившиеся в России и странах СНГ солнечные водонагревательные системы основаны на базе серийно выпускавшихся коллекторов завода «Сибтепломаш» (г. Братск) или на базе опытных и мелкосерийных коллекторов разных производителей (Киев-ЗНИИЭП, тбилисский трест «Спецгелиотепломонтаж» и пр.). Причем их качество не соответствовало ни отечественному, ни зарубежным стандартам.

Выпуск таких коллекторов, по крайней мере в России, в настоящее время почти прекращен.Во второй половине 1990х гг. в Краснодарском крае был создан ряд систем солнечного горячего водоснабжения на базе коллекторов Ковровского машиностроительного завода и фирмы «Радуга-Ц» (г. Жуковский).Существует два сектора рынка солнечных коллекторов: промышленные системы (как крупные, так и мелкие) и солнечные бытовые водонагреватели.

Сегодня в связи с постоянным ростом стоимости энергоресурсов, на предполагаемом рынке сбыта наблюдается некоторое оживление. В ряде регионов, испытывающих особенно острый дефицит энергоресурсов, принимаются местные программы по энергосбережению и использованию возобновляемых источников энергии, в т.ч. и солнечной. В этих регионах отмечаются попытки разрабатывать солнечные коллекторы собственными силами, но при отсутствии опыта и солидных капиталовложений на НИР и ОКР они пока не привели к появлению ни одного коллектора современного технического уровня, который можно было бы сравнивать с коллекторами, разработанными за рубежом или лучшими российскими образцами.

Потребительскому сектору рынка этот вид продукции вообще незнаком. Выпускаемые рядом предприятий летние души типа «черная бочка» по своим эксплуатационным характеристикам и теплопроизводительности не идут ни в какое сравнение с современными конструкциями, но представления покупателей об их возможностях уже сформированы и переносятся на весь класс солнечных водонагревателей и систем.

Главными причинами медленной организации и расширения рынков сбыта солнечных коллекторов являются недостаток информации о коллекторах и стоимость, слишком высокая для формирующегося рынка. Потребители из-за отсутствия опыта и доступной информации, рассказывающей о возможностях солнечных систем, их разработчиках и изготовителях оборудования, не могут достоверно оценить экономическую эффективность применения солнечных систем теплоснабжения.

Солнечный коллектор сам по себе не является конечным продуктом, имеющим потребительскую ценность. Для получения конечного продукта — горячей воды — необходимо создать систему солнечного горячего водоснабжения с обязательным выполнением комплекса работ: выбором объекта, где эта система будет наиболее эффективна, разработкой проектной документации, строительно-монтажными и пусконаладочными работами, а также гарантийным и послегарантийным обслуживанием.

Если в случае солнечных бытовых водонагревателей эти проблемы практически не возникают или решаются очень просто, то для промышленных систем с разной тепловой нагрузкой возможен только этот путь. Любое его нарушение в условиях неустоявшегося рынка приводит к плохой работе системы. В России с вопросами выбора оборудования и принципами проектирования солнечных систем знакомы или сами производители коллекторов, или очень ограниченный круг специалистов, имеющих опыт еще советских времен. (Большинство солнечных систем в те годы создавалось на юге страны, и этот опыт практически полностью утрачен.)

К сожалению, территориальные размеры России не позволяют осуществлять весь комплекс работ по созданию таких систем силами одного предприятия-производителя и требуют участия региональных исполнителей. Исследования рынка, проведенные в 1999–2002 гг., выявили несколько фирм (в основном в Краснодарском крае), имеющих опыт проектных и строительно-монтажных работ по солнечным системам, но в этом направлении сделано еще очень мало.

Опыт показывает, что создание солнечных систем практически ничуть не сложнее, чем обычных систем теплоснабжения, а этими работами в нашей стране занимается множество фирм, накопивших богатый опыт их разработки и монтажа с использованием самого современного оборудования. Почему же развитие систем солнечного теплоснабжения идет столь медленно? Отметим, что интерес к солнечным установкам носит ярко выраженный региональный и сезонный характер.

Сезонность спроса может быть оправдана только для бытовых установок, не требующих значительных работ по вводу в эксплуатацию. Но промышленные системы имеют больший срок подготовки, и зимний период должен являться временем наиболее напряженной работы. Оценивая общие перспективы развития российского рынка для солнечных систем ГВС, основной элемент которых — коллектор, на ближайшее будущее можно сделать вывод о том, что солнечные коллекторы являются совершенно новой, почти никем не проработанной позицией для нашего рынка.

Схема обвязки и заправки теплоносителем солнечной водонагревательной установки

Схема обвязки и заправки теплоносителем солнечной водонагревательной установки

Для круглогодичного использования в климатических условиях нашей страны систему солнечной установки необходимо делать двухконтурную. Где в первичном контуре солнечные коллекторы – теплообменник используется антифриз. Антифриз должен быть нетоксичным и в случае попадания его в воду  при возможных протечках не должно происходить  отравления питьевой воды. Наиболее распространённым является применение для этих целей пропиленгликоля.  Выбор концентрации раствора пропиленгликоля зависит от возможной минимальной температуры региона, где будет использоваться установка. Оптимально чтобы антифриз используемый в качестве теплоносителя имел специальные присадки замедляющие процесс коррозии меди, припоя, латуни, исключающие образование накипи, а также улучшающие смазочные свойства антифриза, что положительно влияет на эффективность работы циркуляционных насосов. В пакет присадок входят также обычно противопенные добавки и компоненты, предотвращающие разрушение уплотнителей (резины, тефлона, паронита). Кроме того, исходя из наших климатических условий, бак-аккумулятор необходимо устанавливать внутри  зданий. Одноконтурные системы и баки-аккумуляторы, устанавливаемые на улице, могут применяться только там, где отсутствует риск отрицательных температур, для наших условий в большинстве случаев это возможно только в летний период, т.е. для сезонного использования.  Так же нужно учитывать что одноконтурная система подвержена риску образования накипи внутри коллекторов (за исключением пластиковых) что приводит к снижению их производительности, необходимо иметь в виду жесткость нагреваемой воды.

Существует много схем солнечных водонагревательных установок, мы рассмотрим схему обвязки стандартной установки для приготовления горячей воды с описанием основного оборудования и запорной арматуры. Эту схему можно использовать как базовую.

Первичный контур состоит из солнечных коллекторов, системы трубопроводов, насоса, мембранного расширительного бака и теплообменника. В виду того что в солнечных коллекторах возможны высокие температуры трубопроводы необходимо делать из металлических труб — медных или из нержавеющей стали. Медные трубы целесообразно соединять твердой пайкой. Во всяком случае, на расстоянии не менее 5 метров от солнечных коллекторов все соединения должны быть выполнены на твердой пайке. Теплообменники могут быть как встроенные в баки-аккумуляторы (обычно змеевиковые), так и расположенные отдельно (например пластинчатые). Обычно для баков-аккумуляторов объемом до 1000 литров используются встроенные в бак теплообменники, свыше пластинчатые. Можно  использовать как баки-аккумуляторы свыше 1000 литров со встроенными теплообменниками, так и баки-аккумуляторы меньшего объема с пластинчатыми теплообменниками.  Но в этих случаях необходимо особенно внимательно относится к расчету  достаточности поверхности теплообмена, и сравнивать стоимости полученных решений.  Достаточным условием для определения поверхности теплообмена встроенных змеевиковых теплообменников является соотношение 0,15 — 0,2 м² поверхности теплообмена на 1 м² поверхности солнечного коллектора. Шаровые краны 3 и 4 предназначены для отсечения теплообменника бака-аккумулятора.  Краны 7 и 8 предназначены для перекрытия насосной сборки. Кран 7 совместно с кранами  9 и 10 используется для заправки теплоносителя. Кран 11 используется как спускной кран при сливе теплоносителя, слив теплоносителя через краны 9 и 10 затруднен из-за обратного клапана 13. Шаровой кран 12 предназначен для выпуска воздуха через воздухоотводчик 17  в процессе заправки теплоносителем системы. После запуска системы и удаления воздуха из нее кран 12 должен быть закрыт во избежание  
испарения теплоносителя через открытые воздухоотводчики в периоды стагнации солнечных коллекторов. Так же первичный контур должен быть укомплектован фильтром 18, манометром, предохранительным  клапаном 15 настроенным на 6 бар. В поле солнечных коллекторов нужно стараться избегать установки запорной арматуры, иногда целесообразно устанавливать предохранительный клапан  6 бар в поле солнечных коллекторов.

Со стороны бака-аккумулятора горячей воды необходимо на вводе холодной воды предусмотреть установку  обратного клапана 14, для избежания в случае расширения при нагреве воды, попадания горячей воды в холодный водопровод. Так же предусмотреть в случае если данное оборудование отсутствует в комплектации бака-аккумулятора, предохранительный  клапан 16 в 6 бар и кран 5 для выпуска воздуха во время заполнения бака водой. Возможна установка дополнительного мембранного бака для системы ГВС. В качестве догревателя дублера на схеме показан ТЭН 18.

Перед заполнением установки необходимо открыть шаровый кран перед автоматическим воздухоотводчиком расположенным в верхней части поля  солнечных коллекторов. Заполнение теплоносителем первичного контура СВНУ необходимо производить через наполнительную арматуру, состоящую из шарового крана 7 на обратном трубопроводе СВНУ и двух спускных кранов 9 и 10.  Первоначально закрывается запорный шаровой кран 7 на обратном трубопроводе СВНУ и открываются спускные краны справа 10 и 9 слева от него.  Насос для заполнения теплоносителем подключается через шланги к правому спускному клапану 10, и заполнение происходит по маршруту, обратный трубопровод, солнечный коллектор, подающий трубопровод, теплообменник бака-аккумулятора. После того как из спускного крана 9 начинает поступать теплоноситель, необходимо закрыть этот спускной кран, открыть запорный шаровой кран 7 и продолжать подавать теплоноситель заполняющим насосом до тех пор, пока давление в первичном контуре не достигнет 1,5 бара плюс статическая высота установки. По достижении указанного давления отключается насос и закрывается спускной кран 10. Возможно использовать для заправки краны 10 и 11, но в этом случае после заправки в системе остается больше воздуха и заправка происходит не через фильтр. Заправку теплоносителем нужно производить только в холодные СК. После первоначального наполнения возможно небольшое падение давления, это связано с выходом воздуха из системы, в этом случае необходимо добавить теплоноситель с помощью насоса для заполнения, до показания манометра в 1,5 бара плюс статическая высота установки. Дополнение теплоносителя производить в холодные СК при отключенном циркуляционном насосе. Проверьте давление воздушной камеры мембранного бака, оно должно соответствовать рабочему давлению установки! После заправки теплоносителя необходимо снять затенение с остекления СК . Если заправка производится ранним утром или в пасмурную погоду, то закрывать СК не обязательно. В течение 2 суток необходимо убедиться в установлении постоянного давления теплоносителя первичном контуре СВНУ, которое должно быть не ниже 1,5 бара плюс статическая высота установки при холодных СК и не работающем циркуляционном насосе. Недостаточное давление приводит к невозможности циркуляции теплоносителя при нагреве СК. После установления постоянного давления в установке необходимо закрыть шаровые краны перед автоматическими воздухоотводчиками.                                                                                                                                                                                                                                                       © Касаткин И.Г. 2012

                                                                                                               

Солнечные технологии отопления и охлаждения | Возобновляемое отопление и охлаждение: преимущество тепловой энергии

Солнечные тепловые технологии поглощают солнечное тепло и передают его на полезные цели, такие как отопление зданий или водоснабжение. Используется несколько основных типов гелиотермических технологий:

В дополнение к вышеупомянутым солнечным тепловым технологиям, такие технологии, как солнечные фотоэлектрические модули , могут производить электричество, а здания могут быть спроектированы так, чтобы улавливать пассивного солнечного тепла .

Солнечная энергия считается возобновляемым ресурсом, потому что она постоянно поступает на Землю от Солнца. Посетите веб-сайт EPA Clean Energy, чтобы узнать больше о нетепловых солнечных технологиях, а также о преимуществах и влиянии солнечной энергии на окружающую среду.

---

Солнечные коллекторы неглазурованные

Неостекленный солнечный коллектор на крыше бассейна и фитнес-центра.
Кредит: Альберт Нуньес, NREL 10651

Неглазурованный солнечный коллектор — одна из самых простых форм солнечной тепловой технологии.Теплопроводящий материал, обычно темный металл или пластик, поглощает солнечный свет и передает энергию жидкости, проходящей через теплопроводную поверхность или за ней. Этот процесс похож на то, как садовый шланг, лежащий на открытом воздухе, поглощает солнечную энергию и нагревает воду внутри шланга.

Эти коллекторы описываются как «неглазурованные», потому что они не имеют стеклянного покрытия или «остекления» на коллекторной коробке для улавливания тепла. Отсутствие остекления создает компромисс. Неглазурованные солнечные коллекторы просты и недороги, но, не имея возможности удерживать тепло, они теряют тепло обратно в окружающую среду и работают при относительно низких температурах.Таким образом, неглазурованные коллекторы обычно лучше всего работают с небольшими и умеренными системами отопления или в качестве дополнения к традиционным системам отопления, где они могут снизить топливную нагрузку за счет предварительного нагрева воды или воздуха.

Солнечные коллекторы для обогрева бассейнов — это наиболее часто используемая неглазурованная солнечная технология в Соединенных Штатах. Эти устройства часто используют черные пластиковые трубчатые панели, установленные на крыше или другой опорной конструкции. Водяной насос обеспечивает циркуляцию воды в бассейне непосредственно через трубчатые панели, а затем возвращает воду в бассейн с более высокой температурой.Хотя эти коллекторы используются в основном для обогрева бассейнов, они также могут предварительно нагревать большие объемы воды для других коммерческих и промышленных применений.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает на темный материал в коллекторе, который нагревается.
2. Циркуляция: Холодная жидкость (вода) или воздух циркулирует через коллектор, поглощая тепло.
3. Использование: Более теплая жидкость используется для таких применений, как обогрев бассейна.

Узнайте больше о неглазурованных солнечных коллекторах

Начало страницы

Солнечные коллекторы Transpired

На южной стене этого склада установлен солнечный коллектор.
Кредит: Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Солнечные коллекторы прозрачного воздуха обычно состоят из перфорированного металлического облицовочного материала темного цвета, установленного на существующей стене на южной стороне здания.Вентилятор втягивает наружный воздух через перфорацию в пространство за металлической обшивкой, где воздух нагревается до температуры на 30–100 ° F выше температуры окружающего воздуха. Затем вентилятор втягивает воздух в здание, где он распределяется через систему вентиляции здания.

Солнечный коллектор — это проверенная, но все еще развивающаяся технология солнечного отопления. Этот вид техники лучше всего подходит для обогрева воздуха и вентиляции помещений. Его также можно применять в различных производственных и сельскохозяйственных целях, например, для сушки сельскохозяйственных культур.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает на темную перфорированную металлическую облицовку, которая нагревается.
2. Циркуляция: Циркуляционный вентилятор втягивает воздух через отверстия за металлической обшивкой, нагревая воздух, который затем втягивается в здание для распределения.

Подробнее о солнечных коллекторах воздуха Transpired

Начало страницы

Плоские солнечные коллекторы

Набор плоских солнечных коллекторов на крыше школы.
Кредит: Джо Райан, NREL 19690

Большинство плоских коллекторов состоят из медных трубок и других теплопоглощающих материалов внутри изолированного каркаса или корпуса, покрытого прозрачным стеклом (стеклом). Теплопоглощающие материалы могут иметь специальное покрытие, которое поглощает тепло более эффективно, чем поверхность без покрытия.

Плоские остекленные коллекторы могут эффективно работать в более широком диапазоне температур, чем неглазурованные коллекторы. Плоские коллекторы часто используются в дополнение к традиционным водогрейным котлам, предварительно нагревая воду, чтобы снизить потребность в топливе.Они также могут быть эффективны для обогрева помещений. Используя систему теплообмена, они могут надежно производить горячий воздух для больших зданий в светлое время суток.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет проходит через стекло и попадает на темный материал внутри коллектора, который нагревается.
2. Отражение тепла: Прозрачный стеклянный или пластиковый корпус задерживает тепло, которое в противном случае могло бы излучаться. Это похоже на то, как теплица улавливает тепло внутри.
3. Циркуляция: Холодная вода или другая жидкость циркулирует через коллектор, поглощая тепло.

Подробнее о плоских солнечных коллекторах

Начало страницы

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор на крыше.
Кредит: NREL PIX 09501

Вакуумные трубчатые коллекторы представляют собой тонкие медные трубки, заполненные жидкостью, например водой, помещенные внутри более крупных герметичных прозрачных стеклянных или пластиковых трубок.

Вакуумные трубки более эффективно используют солнечную энергию и могут производить более высокие температуры, чем плоские коллекторы, по нескольким причинам. Во-первых, конструкция трубки увеличивает доступную для солнца площадь поверхности, эффективно поглощая прямой солнечный свет под разными углами. Во-вторых, внутри прозрачного стеклянного корпуса трубок также создается частичный вакуум, что значительно снижает потери тепла во внешнюю среду.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает в темный цилиндр, эффективно нагревая его под любым углом.
2. Отражение тепла: Прозрачный стеклянный или пластиковый корпус задерживает тепло, которое в противном случае могло бы излучаться. Это похоже на то, как теплица улавливает тепло внутри.
3. Конвекция: Медная трубка, проходящая через каждый цилиндр, поглощает накопленное тепло цилиндра, в результате чего жидкость внутри трубки нагревается и поднимается к верхней части цилиндра.
4. Циркуляция: Холодная вода циркулирует через верхнюю часть цилиндров, поглощая тепло.

Системы с вакуумированными трубками обычно дороже плоских коллекторов, но они более эффективны и могут обеспечивать более высокие температуры. Вакуумные трубы могут надежно производить очень горячую воду для периодического нагрева воды или нагрева воды по запросу, а также для многих промышленных процессов, и они могут производить достаточно тепла, чтобы справиться практически с любым отоплением или охлаждением помещения.

Подробнее о солнечных коллекторах с вакуумными трубками

Начало страницы

Концентрирующие солнечные системы

Этот набор концентрирующих солнечных коллекторов с параболическим желобом на крыше обеспечивает технологическое тепло для винодельни.Эти коллекторы имеют уникальную конструкцию, которая позволяет им вырабатывать не только тепло, но и электричество.
Кредит: SunWater Solar

Концентрирующие солнечные системы работают, отражая и направляя солнечную энергию с большой площади на маленькую. Меньшие светоотражающие решетки в форме чаши могут производить воду с температурой в несколько сотен градусов для промышленных или сельскохозяйственных процессов или для нагрева больших объемов воды, таких как бассейны курортных отелей. Некоторые массивы работают с длинными параболическими желобами, которые концентрируют солнечный свет на трубе, проходящей по всей длине желоба, по которой переносится теплоноситель.Даже в более крупных системах используются поля зеркал для отражения солнечного света на центральную башню. Эти типы массивов производят пар высокого давления или другие перегретые жидкости для различных видов деятельности, от теплоемкой химической обработки до выработки электроэнергии.

Как это работает

1. Солнечный свет: Солнечный свет попадает на отражающий материал (т. Е. На зеркальную поверхность), обычно имеющий форму желоба (показанного здесь) или тарелки.
2. Отражение солнца: Отражающий материал перенаправляет солнечный свет в одну точку (для тарелки) или трубу (для желоба).
3. Циркуляция: Холодная вода или специальный теплоноситель циркулирует по трубе, поглощая тепло.

Концентрационные системы способны производить чрезвычайно горячие жидкости для различных процессов, и они могут производить относительно большое количество энергии на каждый вложенный доллар. Однако эти системы, как правило, намного больше и сложнее, чем другие типы солнечных коллекторов, описанных выше, с более высокой общей ценой. Таким образом, концентрированная солнечная технология имеет тенденцию быть наиболее эффективной для крупномасштабных высокотемпературных применений, хотя более низкотемпературные применения могут по-прежнему быть рентабельными при определенных обстоятельствах.

Узнайте больше о концентрирующих солнечных системах

Начало страницы

Группа солнечных коллекторов — обзор

С 1980-х годов некоторые новые системы CSHPSS были установлены в других местах. Некоторые из них не связаны с тепловыми насосами. Появился новый тип крупномасштабной системы, так называемые центральные солнечные отопительные установки с суточным накоплением (ЦСГПДС). Они имеют «небольшой» суточный накопитель и подключены к основной теплоцентрали, обычно обычной, и центральной системе централизованного теплоснабжения.Некоторые примеры систем обоих типов приведены ниже [52–55].

•

Фалькенберг, Швеция, CSHPDS в эксплуатации с 1989 года, площадь коллектора 5500 м ² , 1100 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 30 ГВтч;

•

Ry, Дания, CSHP в эксплуатации с 1990 года, площадь коллектора 3025 м ² , напрямую подключена к централизованному теплоснабжению, объем годовой нагрузки 32 ГВтч;

•

Гамбург, Германия, CSHPSS в эксплуатации с 1996 года, площадь коллектора 3000 м ² , 4500 м ³ водобетонный резервуар, годовая загрузка 1.6 ГВтч;

•

Фридрихсхафен, Германия, CSHPSS в эксплуатации с 1996, площадь коллектора 2700 м ² , 12 000 м ³ водобетонный резервуар, объем годовой нагрузки 2,4 ГВтч; в 2003 г. площадь коллекторов была увеличена до 3500 м ² , в 2004 г. до 4050 м ² , годовая потребность в тепле увеличилась до 3–3,4 ГВтч в связи с увеличением жилой площади.

•

Marstal, Дания, CSHPDS в эксплуатации с 1996 года, площадь коллектора 18 300 м ² , 2100 м ³ резервуар для воды + 4000 м ³ резервуар для воды с песком + 10 000 м ³ вода карьер (2003 г.), годовая нагрузка 28 ГВтч;

•

Aeroskobing, Дания, CSHPDS в эксплуатации с 1998 года, площадь коллектора 4900 м ² , 1200 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 13 ГВтч;

•

Неккарзульм, Германия, CSHPSS в эксплуатации с 1999 г., в 1999 г. площадь коллектора 2636 м ² , в 2002 г. расширение до 5044 м ² , в 2007 г. следующее расширение до 5670 м ² , в 1999 г. 20 000 м ³ канальный накопитель тепла, в 2001 году магазин увеличился до 63 400 м ³ , в 1999 году объем годовой нагрузки 1.25 ГВтч, в 2007 году рост до 2,8 ГВтч;

•

Кунгалв, Швеция, CSHPDS в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 10 000 м ² , 1000 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 90 ГВтч;

•

Rise, Дания, CSHPSS в эксплуатации с 2001 года, площадь коллектора 3575 м ² , 4500 м ³ резервуар для воды, объем годовой нагрузки 3,7 ГВтч;

•

Штайнфурт, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 510 м ² , 1500 м ³ гравий – вода, годовая нагрузка 0.325 ГВтч;

•

Росток, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 1000 м ² , 20 000 м ³ водоносный горизонт, объем годовой нагрузки 0,497 ГВтч;

•

Ганновер, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 1350 м ² , 2750 м ³ горячая вода, объем годовой нагрузки 0,694 ГВтч;

•

Аттенкирхен, Германия, CSHPSS (второе поколение) в эксплуатации с 2000 года, площадь коллектора 800 м ² , 500 м ³ горячая + 9350 м ³ воздуховод, годовая нагрузка 0.487 ГВтч.

Солнечные коллекторы — Тип солнечных коллекторов, фотоэлектрические и солнечные тепловые

Можно использовать энергию солнца и преобразовать ее в электричество или тепло, используя фотоэлектрические (фотоэлектрические) или ST (солнечные тепловые) технологии соответственно.

PV (фотоэлектрический)

PV преобразует солнечный свет в электричество с помощью полупроводникового материала (обычно кремния).Когда свет падает на элемент, его часть поглощается полупроводниковым материалом, выбивая электроны и позволяя им течь. Это приводит к возникновению электрического тока и, следовательно, к производству электроэнергии. Фотоэлектрические панели в основном поглощают видимую часть светового спектра.

Фотоэлектрические панели обычно подключаются к инвертору для преобразования постоянного (постоянного тока) в переменный (переменный ток), после чего электричество подается в электросеть.

Фотоэлектрические панели могут также напрямую управлять устройствами с питанием постоянного тока, такими как солнечные калькуляторы или лампы.Электроэнергия постоянного тока также может храниться в батареях.

Стандартные фотоэлектрические панели способны преобразовывать доступный солнечный свет в электричество с оптимальной эффективностью преобразования около 15%, а некоторые панели могут достигать 20%.

Важно отметить, что панель с номинальной мощностью 200 Вт не будет постоянно обеспечивать 200 Вт электроэнергии в течение дня. Номинальная мощность 200 Вт основана на максимальном уровне солнечной радиации летом 1000 Вт / м ² (317,1 БТЕ / фут ² ) при температуре окружающей среды 25 ^o C / 77 ^o F.Таким образом, в ясный летний день можно ожидать, что панель мощностью 200 Вт будет обеспечивать около 0,7 — 0,8 кВт · ч электроэнергии.

ST (гелиотермический)

Солнечные тепловые панели имеют ряд различных названий, таких как солнечный водонагреватель, солнечная панель для горячей воды, солнечный коллектор горячей воды, солнечная тепловая панель или солнечный тепловой коллектор. Все эти термины описывают одно и то же универсальное устройство.

Солнечные водонагреватели работают за счет поглощения солнечного света и преобразования его в полезное тепло.Простая аналогия — подумать о предмете темного цвета, сидящем на летнем солнце. Со временем он может сильно нагреться из-за поглощения солнечного света. Солнечные водонагреватели работают таким же образом, используя материалы, специально разработанные для максимизации эффективности этого поглощения. Высококачественные абсорбирующие покрытия, используемые в продуктах Apricus, способны поглощать до 95% энергии солнечного света во всем спектральном диапазоне (PV поглощает только часть спектра). Ниже приведен пример качественного поглотителя от производителя покрытий Tinox, который поглощает 95% доступного солнечного света и излучает (излучает) только около 4% поглощенной энергии в виде тепла.Ключевые области, на которые следует обратить внимание, — это желтый цвет, который представляет солнечное излучение, и голубой, который показывает, сколько солнечного света поглощается покрытием.

Солнечные водонагреватели, такие как солнечные коллекторы с вакуумными трубками AP от Apricus, в которых используется технология с вакуумными трубами, могут достигать полной эффективности солнечного коллектора (а не только поглотителя) почти 70% в зависимости от размеров апертуры и более 80%, если вы просто рассмотрите площадь поверхности черного поглотителя.

Таким образом, солнечные водонагреватели могут достигать эффективности, которая более чем в 4 раза выше, чем у фотоэлектрических панелей для данной площади апертуры.

Совместная работа солнечной и фотоэлектрической энергии

Solar Thermal и PV не следует рассматривать как конкурирующие технологии или продукты, поскольку они выполняют разные функции и, как показано ниже, могут быть установлены вместе, чтобы обеспечить хорошо сбалансированную систему использования солнечной энергии.Электричество можно использовать практически для любых целей, и это универсальный источник энергии. Тепло требуется для горячего водоснабжения и отопления помещений, которые составляют значительную часть общих потребностей домохозяйства в энергии.

Система, которая включает солнечную тепловую систему с фотоэлектрической системой скромного размера, является отличным вариантом.

КПД солнечного коллектора тепла

В сантехнической и отопительной промышленности водяные водогрейные котельные системы можно легко комбинировать с гелиотермогидронными технологиями.Обычно мы обнаруживаем, что, добавляя солнечные тепловые коллекторы к хорошо спроектированной теплогидравлической системе, мы можем легко сократить, по крайней мере, половину (а обычно и больше) годового расхода топлива для отопления (в зависимости от здания и климата). Это не только представляет собой существенную долгосрочную экономию затрат на топливо, но также приводит к еще более значительному сокращению выбросов углекислого газа и других загрязнений, столь распространенных в существующих зданиях.

Два наиболее распространенных типа солнечных тепловых коллекторов — это плоская пластина и вакуумная трубка.Решение об использовании того или другого должно включать справедливое сравнение тепловых характеристик, часто характеризуемых показателями эффективности. Вот два разных способа сравнения производительности коллектора, во-первых, по эффективности, а во-вторых, по тепловой мощности.

Эффективность определена

На самом деле КПД — это простая взаимосвязь между общей доступной энергией («топливо» для обогрева) и ее полезной частью, которая используется с пользой. Вы просто делите «доставленную полезную энергию» на «доступную энергию», и вы получаете КПД, выраженный в долях или в процентах.Часто его сокращают с помощью греческой буквы Ню (Nv).

Тепловой КПД солнечного коллектора тепла не статичен. Он меняется по мере изменения условий эксплуатации. Это может затруднить справедливое сравнение одного коллектора с другим, поскольку панели бывают разных размеров, изготовлены из разных материалов и могут использоваться в бесчисленных различных климатических и температурных условиях. Очевидно, что существует потребность в стандартном способе тестирования и сравнения солнечных коллекторов, и в Соединенных Штатах этот стандарт поддерживается Корпорацией по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC).

SRCC

SRCC предоставляет наши наиболее широко используемые национальные стандарты испытаний солнечного отопления. Он был основан в 1980 году как некоммерческая организация, основной целью которой является разработка и внедрение программ сертификации и национальных рейтинговых стандартов для оборудования солнечной энергии. Они администрируют программу сертификации, рейтинга и маркировки солнечных коллекторов и аналогичную программу для полных солнечных водонагревательных систем. В последние годы рейтинг и маркировка стали более важными для установщиков и владельцев, поскольку они необходимы для того, чтобы солнечное оборудование могло претендовать на получение государственных кредитов на солнечную энергию в США.S. Вот почему почти на каждый солнечный коллектор, продаваемый в США в наши дни, прикреплен ярлык сертификации производительности SRCC.

Этикетки сами по себе могут быть полезны при сравнении энергоэффективности, поскольку они показывают стандартный рейтинг энергоэффективности, аналогичный по концепции тем, которые используются на холодильниках и автомобилях. База данных SRCC — это единственное место, где все эти рейтинги можно найти рядом для легкого и полезного сравнения. Эта информация доступна бесплатно на веб-сайте SRCC www.solar-rating.org.

КПД солнечного коллектора

Эффективность, как указано выше, рассчитывается путем деления «полезной энергии» на «доступную энергию». В случае солнечного коллектора тепла доступная энергия — это солнечное излучение, которое достигает поверхности отверстия коллектора. Время от времени это может меняться в зависимости от проходящих облаков и других местных условий. Полезная энергия на выходе — это чистая тепловая энергия, заключенная в горячей текучей среде (жидкий хладагент), выходящей из выпускной трубы коллектора.Более холодная температура наружного воздуха, окружающего коллектор, как правило, вызывает более немедленную потерю тепла, поэтому низкие температуры окружающей среды могут снизить полезную передаваемую энергию.
Когда эта ситуация описывается математически, оказывается, что вам нужно знать только три вещи, чтобы оценить эффективность коллектора для любого отопительного приложения:

• Насколько горячая жидкость, которую вы хотите нагреть (Ti)?
• Насколько холодно на улице (Ta)?
• Насколько солнечно (I)?
• Итак, эффективность коллектора (η) напрямую связана с этими тремя значениями, которые можно объединить следующим образом.
• (Ti — Ta) / I [это также называется «Параметр входной жидкости» (p)], где
• Ti — температура жидкости на входе,
• Ta — температура окружающей среды, а
• I — солнечное излучение на поверхности коллектора. [I означает солнечную инсоляцию.]

SRCC предоставляет результаты тестирования коллектора, которые включают наклон и данные пересечения для каждого проверенного коллектора. Наклон и точка пересечения позволяют провести прямую линию на графике, определяющую КПД коллектора для любых условий (Ti — Ta) / I.Я сделал это на рис. 90-1 для трех коллекторов, перечисленных в рейтингах SRCC; Плоская застекленная пластина, плоская неглазурованная пластина и коллектор из стеклянных вакуумных трубок. (Пересечение — это точка, в которой данные пересекают вертикальную ось, а наклон является отрицательным, «Rise over Run» линии, когда она наклоняется вниз вправо.)

Обратите внимание, что это описывает только тепловой КПД коллектора, который сам по себе является солнечным коллектором. Это не следует путать с термической эффективностью системы, которая усложняется «паразитным» потреблением энергии насосами и регуляторами, потерями тепла в трубопроводах, эффективностью теплообменника, потерями в накоплении тепла и т. Д.Пока мы сосредоточены только на сравнении коллекционеров.

Данные SRCC включают не только наклон и пересечение графика КПД коллектора, но также тепловую мощность коллектора при пяти различных стандартных температурных условиях. Эти рейтинги представляют работы по солнечному нагреву, которые варьируются от очень простых (низкотемпературные бассейны) до очень сложных (высокотемпературное технологическое тепло) и представлены как категории A, B, C, D и E соответственно.

• Категория A — обогрев бассейна (теплый климат) Ti-Ta = (- 9) ° F
• Категория B — обогрев бассейна (прохладный климат) Ti-Ta = 9 ° F
• Категория C — водяное отопление (теплый климат) Ti-Ta = 36 ° F
• Категория D — водяное отопление (холодный климат) Ti-Ta = 90 ° F
• Категория E — очень горячая вода (холодный климат) Ti-Ta = 144 ° F

На рис. 90-1 вы заметите, что я добавил прямоугольные серые прямоугольники на графике, которые показывают, где расположены четыре различных солнечной / температурной категории.SRCC перечисляет доступность солнечной энергии в более чем 50 крупных городах США, и все они помещаются в каждую из серых рамок на Рисунке 90-1. Например, если у вас есть задание по отоплению категории C, коллекторы на этом графике будут работать с левой стороны поля категории C в Альбукерке или Лос-Анджелесе и с правой стороны от поля в Сиэтле или Бостоне.

Примеры, показанные на рис. 90-1, показывают интересный результат. Для многих распространенных категорий солнечного отопления коллектор с плоской пластиной работает лучше, чем коллектор со стеклянной вакуумной трубкой, с более высокой эффективностью коллектора для этих моделей.(Оба этих коллектора от одного производителя.) Таким образом, если цена вакуумного трубчатого коллектора намного выше, чем плоская пластина того же размера, более высокая стоимость может не окупиться, если вы не находитесь в правой части категории. D или в зону категории E, где явно доминирует вакуумный трубчатый коллектор.

Температура, КПД и выходная энергия

Солнечные тепловые коллекторы эффективны только в том случае, если они могут обеспечивать полезную температуру для удовлетворения потребностей любого подключенного отопительного объекта в любой момент в светлое время суток.При работе при более высоких температурах эффективность солнечного коллектора имеет тенденцию падать.

На практике это означает, что тепловая мощность (БТЕ / час) коллекторов может упасть, и вместе с этим снизится и экономия энергии, даже если доставляемая солнечная температура может быть очень высокой. При проектировании систем солнечного отопления важно соблюдать баланс между температурой и мощностью. Это правда, что «счастливый коллекционер — классный коллекционер».

Поэтому всегда предпочтительнее проектировать солнечные / водяные системы отопления так, чтобы они могли эффективно работать при более низких температурах, когда это возможно.Обычно это включает выбор теплообменников и методов распределения тепла, совместимых с более низкими температурами подаваемой жидкости.

Тепловая мощность солнечного коллектора

Солнечные коллекторы тепла предназначены для повышения температуры поступающей жидкости при наличии солнечного излучения. Или, как я люблю говорить: «При дневном свете коллекционер собирает». Коллектор будет реагировать на повышение температуры жидкости на входе повышением температуры на выходе.Конечно, это явление имеет свои пределы, которые можно увидеть на рис. 90-2, где тепловая мощность (в килобитовых единицах) сравнивается с температурой (F).

Графики КПД (например, на рис. 90-1) часто используются для иллюстрации работы коллекторов, но на этом графике я использую тестовые данные SRCC, чтобы показать выход тепловой энергии в БТЕ от двух разных коллекторов, а не КПД. Это прямое измерение потенциальной экономии топлива от коллектора. А главное в коллекторных установках — это экономия топлива.

Графики на Рисунке 90-2 показывают тепловую мощность, доступную от двух разных типов коллекторов, на основании результатов стандартного теста SRCC OG-100. Коллекторы, взятые для этого примера, — это коллекторы Viessmann Vitosol, одна плоская пластина и одна вакуумная трубка с аналогичными площадями апертурной поверхности (~ 40 футов2). Для простоты график на Рисунке 90-2 показывает один коллектор с использованием данных Clear Day и примеров температурных характеристик в течение дня, когда средняя температура наружного воздуха чуть ниже точки замерзания (30 ° F).Используя данные рейтинга коллектора SRCC, любой может взять интересующие солнечные условия и нанести их на такой график, используя всего пять точек данных (по одной из каждой категории).

График на Рисунке 90-2 показывает, как тепловая мощность коллектора изменяется в зависимости от температурных условий. Интересующая температура на самом деле представляет собой разность температур, вычисляемую путем вычитания температуры наружного окружающего воздуха из температуры на входе в коллектор. Чем холоднее на улице, тем больше тепла теряется от горячего коллектора.Очевидно, что чем больше разница температур, тем меньше тепла производит панель. Большая разница температур может быть вызвана попаданием в панель очень горячей жидкости или очень холодного наружного воздуха, либо того и другого.

Выводы

Графики производительности коллектора, представленные здесь, демонстрируют, что было бы ошибкой полагать, что один тип коллектора принципиально лучше другого. При сравнении тепловых характеристик правильный выбор солнечного коллектора зависит от требуемой рабочей температуры, интенсивности солнечного излучения и суровости температуры наружного воздуха.После того, как это будет оценено, окончательный выбор может зависеть от других факторов, помимо тепловых характеристик. Вопросы стоимости, надежности, совместимости, эксплуатации и обслуживания часто оказываются одинаково важными.

Заключительные записи

Эти статьи предназначены для жилых и небольших коммерческих зданий площадью менее десяти тысяч квадратных футов. Основное внимание уделяется гликоль / гидронным системам под давлением, поскольку эти системы могут применяться в зданиях различной геометрии и ориентации с небольшими ограничениями.Торговые марки, организации, поставщики и производители упоминаются в этих статьях только в качестве примеров для иллюстрации и обсуждения и не представляют собой каких-либо рекомендаций или одобрения.

Bristol Stickney занимается проектированием, производством, ремонтом и установкой солнечных систем водяного отопления более 30 лет. Он имеет степень бакалавра наук в области машиностроения и является лицензированным подрядчиком-механиком в Нью-Мексико. Он является техническим директором SolarLogic LLC в Санта-Фе, штат Нью-Йорк.М., где он занимается разработкой систем управления солнечным отоплением и инструментов проектирования для профессионалов солнечного отопления. Посетите www.solarlogicllc.com.

Для получения более эксклюзивного контента прочтите эту статью в цифровом издании!

Солнечное водонагревание | SEIA

Обзор

Солнечное водонагревание — это чистая, надежная и экономичная технология, которая снижает счета за коммунальные услуги для тысяч домов и предприятий. Сегодня американцы по всей стране работают над производством и установкой этих систем, которые значительно снижают нашу зависимость от импортного топлива.Нам нужна разумная политика для расширения этого быстрорастущего сектора, создающего рабочие места.

Солнечное нагревание воды входит в понятие «солнечные технологии нагрева и охлаждения» наряду с солнечным нагревом бассейна, солнечным обогревом помещений, солнечным охлаждением и предварительным солнечным промышленным обогревом. Проще говоря, солнечная система нагрева воды собирает тепловую энергию солнца и использует ее для нагрева воды для использования в доме или на предприятии, а не с помощью электричества или природного газа.

Солнечные водонагревательные системы ¹ могут быть установлены в каждом доме в США.S. и состоят из трех основных элементов: солнечного коллектора, изолированного трубопровода и резервуара для хранения горячей воды.

Также могут быть включены электронные элементы управления, а также система защиты от замерзания для более холодного климата. Солнечный коллектор собирает тепло солнечного излучения и передает его питьевой воде. Эта нагретая вода вытекает из коллектора в бак с горячей водой и используется по мере необходимости; этот тип системы называется незамкнутой или прямой системой. Дополнительный обогреватель может оставаться подключенным к резервуару для горячей воды для резервного питания, если это необходимо.

В более холодном климате с возможностью отрицательных температур используется непрямая система. (См. Диаграмму слева). Раствор антифриза, такой как нетоксичный пропиленгликоль, нагревается в солнечном коллекторе и циркулирует в резервуаре для горячей воды через теплообменник. Переносная вода в резервуаре для хранения нагревается горячим теплообменником, заполненным антифризом, и затем нагретая вода может использоваться по мере необходимости, в то время как охлажденный гликоль возвращается по трубопроводу в солнечный коллектор для повторного нагрева.

Другой распространенный тип конструкции солнечных водонагревательных систем для холодного климата называется «обратный дренаж». Этот тип солнечной энергетической системы обычно использует воду в качестве теплоносителя и предназначен для того, чтобы вся вода из солнечного коллектора могла «стекать обратно» в накопительный бак в отапливаемой части здания, в котором она используется. Когда солнечный свет недоступен для обогрева, солнечный насос выключается, и вода под действием силы тяжести перетекает в сливной бак.

Независимо от того, какой тип солнечной энергетической системы используется, можно ожидать, что правильно спроектированная и установленная солнечная система водяного отопления обеспечит значительный процент (от 40 до 80 процентов) потребности здания в горячей воде.

Солнечные водонагревательные коллекторы

Солнечные водонагревательные коллекторы вырабатывают тепло и отличаются от фотоэлектрических (ФЭ) модулей, которые производят электричество. Существует несколько типов коллекторов: плоская пластина, откачиваемая трубка, интегральный коллектор-накопитель (ICS), термосифон и концентрирующий. Коллекторы с плоскими пластинами являются наиболее распространенным типом коллекторов в США; медные трубы образуют матрицу стояков и прикрепляются к пластине-поглотителю, находящейся в изолированной коробке, покрытой закаленным стеклом или полимерной крышкой.Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, из которых «откачан» воздух, создавая высокоэффективный теплоизолятор для жидкости, которая течет по длине трубки. ² Системы с откачанными трубами обычно используются, когда требуются более высокие температуры или большие объемы воды, а также в системах технологического отопления и солнечных систем кондиционирования воздуха.

Хотя как солнечные водонагревательные системы, так и солнечные фотоэлектрические (PV) системы включают в себя коллекторные панели, это очень разные технологии.Солнечные водонагревательные системы используют солнечное излучение для выработки тепла для воды, тогда как солнечные электрические системы используют солнечное излучение для непосредственного производства электроэнергии. ³

---

[1] Солнечные водонагревательные системы могут быть активными (в которых используются электрические насосы для циркуляции воды) или пассивными (в зависимости от термодинамики). Наиболее распространенный тип системы для использования в коммерческих и жилых зданиях — это активная система. [2] Две трубки соединяются вместе, образуя одну большую трубку, а из пространства между этими двумя трубками «откачивается» воздух.По мере того как жидкость внутри трубы большего размера нагревается, она поднимается вверх, где теплообменник передает тепло воде, которая затем перекачивается обратно в резервуар для хранения и распределяется по мере необходимости. [3] Относительно показателей энергии: энергия от солнечных водонагревателей обычно измеряется в британских тепловых единицах (BTU), которые могут быть преобразованы в кВт-ч с помощью принятого в отрасли коэффициента преобразования.

Панели солнечных батарей

Типы солнечных панелей:
Существует множество различных типов панелей, которые служат разным целям и во многих случаях работают в разных климатических условиях.Вот краткий обзор каждого из различных типов солнечных панелей. Ниже вы можете найти более подробную информацию о каждой солнечной панели и другие полезные ссылки на дополнительную информацию или подробности о том, где купить солнечные панели для вашего проекта.

Солнечные электрические фотоэлектрические панели
Солнечные фотоэлектрические (PV) панели или модули состоят из солнечных элементов (полупроводниковых материалов). Базовая фотоэлектрическая или солнечная батарея обычно вырабатывает лишь небольшое количество энергии.Чтобы производить больше энергии, солнечные элементы (около 40) могут быть соединены между собой, чтобы сформировать панели или модули. Мощность фотоэлектрических модулей составляет от 10 до 300 Вт. Если требуется больше мощности, несколько модулей можно установить в здании или на уровне земли в стойке, чтобы сформировать фотоэлектрическую батарею. Примерно 10–20 фотоэлектрических массивов могут обеспечить достаточно энергии для домашнего хозяйства. Благодаря своей модульности фотоэлектрические системы могут быть спроектированы для удовлетворения любых требований к электричеству, независимо от их размеров. Вы также можете подключить их к системе распределения электроэнергии (подключенной к сети) или они могут быть автономными (вне сети).

Солнечные водонагревательные панели: встроенный коллектор-накопитель
Лучший выбор для теплого климата. Также известные как ICS или периодические системы, они включают один или несколько черных резервуаров или трубок в изолированном застекленном ящике. Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду. Затем вода поступает в обычный резервный водонагреватель, обеспечивая надежный источник горячей воды. Их следует устанавливать только в условиях умеренно-морозного климата, поскольку наружные трубы могут замерзнуть в суровую и холодную погоду.

Солнечные водонагревательные панели: плоский коллектор
Рекомендуется для умеренного климата. Застекленные плоские коллекторы представляют собой изолированные, защищенные от атмосферных воздействий ящики, которые содержат темную абсорбирующую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми (полимерными) крышками.

Солнечные водонагревательные панели: солнечные коллекторы с вакуумными трубами
Рекомендуются для холодного климата. Они имеют параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок.Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Эти коллекторы чаще используются в коммерческих целях, а также для солнечного отопления помещений.

Панели солнечного обогрева бассейна: неглазурованные коллекторы
Если вы планируете использовать свой бассейн при температурах выше нуля, рекомендуется использовать неглазурованные коллекторы. Неглазурованные солнечные панели не имеют стеклянного покрытия (остекления), они обычно изготавливаются из прочной резины или пластика, обработанного ингибитором ультрафиолетового (УФ) света для продления срока службы панелей.Из-за недорогих деталей и простой конструкции неглазурованные коллекторы обычно дешевле, чем застекленные коллекторы. Эти неглазурованные системы могут работать даже в закрытых бассейнах в холодном климате, если система спроектирована так, чтобы сливать воду обратно в бассейн, когда они не используются. Даже если вам необходимо отключить систему в холодную погоду, неглазурованные коллекторы могут быть более рентабельными, чем установка более дорогой застекленной коллекторной системы.

Панели солнечного обогрева бассейна: застекленные коллекторы.
Для любого климата. Системы застекленных коллекторов обычно изготавливаются из медных трубок на алюминиевой пластине с покрытием из закаленного железа, что увеличивает их стоимость. В более холодную погоду застекленные коллекторные системы с теплообменниками и теплоносителями улавливают солнечное тепло более эффективно, чем неглазурованные системы. Поэтому их можно использовать круглый год во многих климатических условиях. Застекленные коллекторы также используются для круглогодичного нагрева горячей воды.

И застекленные, и неглазурованные коллекторные системы должны включать защиту от замерзания, если они будут использоваться в более холодных условиях.

Солнечные панели для обогрева помещений: воздушный коллектор s
Застекленный рециркуляционный солнечный коллектор воздуха, предназначенный для обогрева помещений и рециркуляции воздуха. Воздух забирается изнутри комнаты через нижнюю часть коллектора и выдувается обратно в комнату через воздуховод наверху. Коллектор может обогреть площадь дома или комнаты до 1000 кв. Футов или 93 кв. М при ярком солнце. Несколько коллекторов могут быть соединены вместе для обогрева больших площадей или помещений.Внешний цифровой контроль позволяет вам установить температуру коллектора для начала нагрева. Интегрированная фотоэлектрическая панель с мощностью около 14 Вт приводит в движение вентилятор для максимальной производительности. Устройство имеет автономное питание. Подключение к электросети не требуется.

Это дополнительная система отопления. Он не предназначен для замены традиционной печи или основной системы отопления. Тем не менее, он постоянно нагревает холодную комнату, когда светит солнце, сокращая использование вашей обычной системы отопления и уменьшая ваши счета за отопление.

Панели солнечного лучистого отопления: коллекторы с вакуумными трубками
Они имеют параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Эти коллекторы также обычно используются для коммерческого водяного отопления.

» Солнечные электрические (фотоэлектрические) панели
» Панели солнечного водонагревателя ICS
» Плоские пластинчатые панели солнечного водонагревателя
» Панели солнечного водонагревателя и отопления помещений — тип с вакуумной трубой
» Солнечное отопление для бассейна Панели — неглазурованные коллекторы
» Панели солнечного обогрева бассейна — застекленные коллекторы
» Панели солнечного нагрева и рециркуляции воздуха
» Панели солнечного лучистого отопления — система с вакуумными трубами

Выбор солнечной водонагревательной системы

БАРРИ Л.БАТЛЕР, PH.D. 15 декабря 2008 г.

Большинство систем прослужат более 40 лет при регулярном обслуживании. Система Heliodyne с плоскими коллекторами.

По мере того, как расходы на коммунальные услуги стремительно растут, разве все мы не хотели бы использовать солнце, чтобы нагреть воду для дома?

Средняя солнечная коллекторная система площадью 40 квадратных футов (3,7 квадратных метра) обеспечивает 38 галлонов (144 литра) горячей воды ежедневно, что составляет около 60 процентов ежедневных потребностей в воде для семьи из четырех человек.Практически в каждом месте в США есть достаточно солнца для солнечного нагрева воды.

Эти системы также извлекают выгоду из того, что я называю «четырьмя E»: они экономят энергию, создают рабочие места на местном уровне, уменьшают ущерб окружающей среде и расширяют возможности энергетической безопасности. — все необходимое для жизни, свободы и стремления к счастью. Более половины ваших затрат на горячее водоснабжение фиксируется с использованием солнечной энергии и не будет расти с ростом цен на электричество, природный газ или мазут. Солнечная энергия не облагается налогом, и, используя меньше природного газа для нагрева воды, мы снижаем спрос и, следовательно, цену на природный газ.Первоначальная стоимость солнечной системы отопления может быть выше, чем у обычной системы, но в долгосрочной перспективе солнечная энергия выигрывает для нашего общества, экономики США и вашего кошелька.

Солнечная водонагревательная система с вакуумными трубами SUNDA. Фото: Alternative Power Enterprises Inc., Риджуэй, штат Колорадо,

Фактически, солнечное нагревание воды имеет экономический смысл по любым меркам. По сравнению со средней ценой на природный газ в 1,84 цента за термостат, несубсидированная солнечная энергия составляет 1,50 доллара за терм, амортизируемая в течение 35 лет.

Солнечная водонагревательная система, стоимость установки которой составляет 6600 долларов, будет производить около 125 термостатов в год на Юго-Западе, энергия оценивается в 325 долларов — с годовой прибылью на инвестиции в размере 5 процентов без учета льгот.

Для тех, кто пользуется 30-процентной федеральной налоговой льготой в размере 1980 долларов, стоимость одного термостата составляет всего 1,05 доллара, а годовая рентабельность инвестиций — 7 процентов.

Основные элементы солнечной водонагревательной системы

Федеральный налоговый кредит на солнечное водонагревание ограничен 2000 долларами для жилых помещений.Для системы, заменяющей электрический водонагреватель, экономия затрат составляет 372 доллара в год, исходя из средней розничной стоимости электроэнергии по стране в размере 10,97 цента за киловатт-час, что обеспечивает 5,7% рентабельности инвестиций без федеральных налоговых льгот или 7,6% прибыли с учетом федеральные налоговые льготы.

Положитесь на авторитетного местного дилера / установщика за советом о том, какие системы и коллекторы лучше всего работают в вашем регионе.

Здесь мы исследуем основные типы солнечных водонагревательных систем и тепловых коллекторов, как найти наилучшее соответствие для вашего местоположения и что искать в системе и установщике.

Какие типы систем я могу выбрать?

В солнечной водонагревательной системе используется солнечный коллектор для нагрева рабочей жидкости, которая передает солнечное тепло резервуару для воды.

Домашние жители используют воду из резервуара для хранения, чтобы купаться, мыть посуду и стирать одежду. Около 37 процентов солнечного тепла попадает в краны с горячей водой. Остальное теряется в воздухе, окружающем коллектор, трубопроводы и резервуар для хранения воды.

Эта эффективность превосходна по сравнению с бытовыми солнечными системами выработки электроэнергии, которые могут вырабатывать только 12 процентов солнечной энергии.

Солнечная водонагревательная система площадью 40 квадратных футов вырабатывает около 1400 ватт тепловой энергии в течение примерно восьми часов в день. Этого, как уже упоминалось, достаточно, чтобы удовлетворить около 60 процентов потребностей в водонагревании семьи из четырех человек.

Наиболее распространенными типами являются системы с открытым контуром, которые напрямую нагревают воду, которая используется в доме, и системы с обратной связью, которые нагревают жидкость, которая затем нагревает воду, используемую в доме. Наиболее распространенными рабочими жидкостями являются вода и смеси вода / антифриз.

Система Thermosiphon

В системах нельзя использовать насосы, один или два насоса. Система состоит из набора солнечных панелей для улавливания солнечного тепла, транспортной жидкости для переноса тепла от солнечного коллектора в резервуар для хранения и средств для перемещения нагретой жидкости через систему. Общие типы систем показаны в приблизительном порядке стоимости от наименьшей к наибольшей, при условии, что во всех системах используются солнечные коллекторы с одинарным остеклением с селективным поглотителем.

Все производители солнечных батарей должны представить свои солнечные системы в Solar Rating and Certification Corp.для рейтингов производительности и списков, чтобы системы имели право на получение федеральных налоговых льгот. Рейтинги SRCC Operation Guideline-300 позволяют потребителям и установщикам сравнивать, сколько тепла или киловатт-часов солнечная система будет производить в год при любом климате.

Системы подразделяются на рабочую жидкость коллектора, средства циркуляции и давление в системе.

Интегрированная система термосифона коллектора и накопительного бака

Каждый тип системы был разработан для определенного рынка и климатической зоны.Некоторые из систем, указанных в этой таблице, больше не производятся и не продаются в Соединенных Штатах, например, открытый дренажный контур (4) и перколяторный насос Copper Cricket, хотя они продолжают использоваться. Все остальные типы хорошо работают в своих конкретных приложениях.

Знание преимуществ каждого типа системы и вопрос к установщику о том, какие системы предпочтительны в вашем регионе, помогут вам выбрать лучшую систему для ваших нужд. На схемах показаны основные элементы наиболее распространенных типов систем (детали могут отличаться).Давайте посмотрим на плюсы и минусы каждого типа.

В системе накопления со встроенным коллектором (схема 1) давление городской воды управляет системой. При открытии крана горячей воды предварительно нагретая вода из солнечного коллектора поступает в накопительный бак для окончательного нагрева, а затем в дом. В системе нет насоса, поэтому тепловая масса воды является единственной защитой от замерзания.

Активная дренажная система с открытым контуром

Термосифонная система (2) также находится под давлением городской водопроводной сети, но здесь холодная вода оседает на нижнюю часть солнечного коллектора, а при нагревании поднимается на верхнюю часть солнечного коллектора. коллектор, а затем в бак с горячей водой.В системе нет насоса. Защита от замерзания зависит от термостатического клапана типа Dole, который автоматически позволяет теплой воде медленно течь через коллекторы и на крышу в периоды замерзания.

Интегрированный коллектор с накопительным баком, установленным над коллекторами (3). обычно используется там, где не происходит сильного замораживания. В дополнение к конфигурации термосифона, показанной на схеме 3, где водяной термосифон под давлением проходит через солнечный коллектор, существуют также системы тепловых трубок с вакуумными трубками.В этой конфигурации в тепловых трубках используется устойчивая к замерзанию водно-спиртовая смесь, при этом верхняя часть тепловой трубки вставляется непосредственно в накопительный бак. В обоих случаях электрический нагревательный элемент в накопительном баке предотвращает замерзание. Однако резервуар для хранения на 60 галлонов (227 литров) воды весит более 600 фунтов (272 кг), поэтому крыша должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать систему весом более 700 фунтов.

Активная обратная дренажная система с замкнутым контуром

Активные дренажные системы с разомкнутым контуром (4) сегодня необычны.Компания Heliotrope Corp. продала многие из этих систем в 1970-х годах, но закрыла свои двери, когда низкие продажи и пожар на ее заводе сделали бизнес убыточным.

Многие из этих ранних систем все еще используются. ACR Solar International разработала вариант, в котором городская вода используется таким же образом, но без дренажного клапана. Когда система определяет условия замерзания, в этой системе используется клапан защиты от замерзания типа Dole, который направляет нагретую воду из резервуара в коллекторы. Также он намеренно проливает воду на крышу во время замерзания.

Благодаря своей надежности и низкой стоимости, активные системы с обратной связью с обратной связью (5) являются обычным явлением там, где требуется умеренная защита от замерзания. Среди систем, которые могут выдерживать условия замерзания, они относительно недороги, поскольку в них используется вода в коллекторном контуре и одностенный теплообменник в резервуаре для хранения. Чаще всего они встречаются там, где не происходит резких замерзаний, как во Флориде. Они осушают коллектор в нерабочие часы или при обнаружении замерзания.

Замкнутый контур высокого давления

Замкнутый контур высокого давления, заполненный антифризом, коллекторные контуры (6) — еще один распространенный вариант.Они широко используются на тихоокеанском северо-западе и в других регионах с умеренной и сильной морозостойкостью.

Схема 6 показывает систему с двумя баками, но во многих системах используется один бак. Поскольку антифриз в коллекторном контуре может быть нетоксичным пропиленгликолем или токсичным этиленгликолем, теплообменник должен иметь двойные стенки, что делает систему более дорогой.

Расширительная камера, в которой с одной стороны находится давление воздуха, а с другой — заполнена жидкостью, позволяет теплоносителю расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении, при этом давление остается на уровне примерно 25 фунтов на квадратный дюйм (давление наддува).Клапан сброса давления на 75 фунтов на квадратный дюйм предотвращает избыточное давление, но может позволить антифризу достичь 360oF (182oC) и вызвать закисление, которое разъедает солнечные коллекторы. PH антифриза необходимо измерять каждые несколько лет, чтобы поддерживать нормальный уровень 8,6. Антифриз необходимо заменить, если уровень pH ниже 7,0.

Замкнутый контур высокого давления, 75 фунтов на квадратный дюйм, внешний теплообменник с термосифоном

В замкнутой системе высокого давления с внешним теплообменником-термосифоном (7) используется теплообменник с двойными стенками вне резервуара, со стороны резервуара поток теплообменника приводится в движение тепловой конвекцией.

Это позволяет избежать затрат на насос, но тепловая конвекция не передает тепло так же хорошо, как внешний теплообменник с двумя насосами, показанный на схеме 10.

Чтобы получить хороший термический сифон на стороне резервуара теплообменника, теплообменник должен быть расположен низко рядом или под резервуаром.

Эти системы сегодня менее распространены, но широко доступны.

Замкнутые системы низкого давления (8) , новые на рынке и быстро распространяющиеся, по работе аналогичны типу 6 с одним важным отличием: добавлена ​​дополнительная защита от перегрева антифриза.

Узел герметизирующая крышка-перелив радиатора поддерживает температуру антифриза ниже 250 ° F (18 ° C). значительно снижает вероятность подкисления.

Замкнутый контур низкого давления, 16 фунтов на квадратный дюйм, встроенный теплообменник

Эта система заменяет расширительный бак баллона системой рекуперации перелива, аналогичной используемой в автомобилях. (Полное раскрытие информации: это система, которую производит моя компания.)

Замкнутая система внутреннего теплообменника низкого давления (9) аналогична типу 7, но преодолевает ограничения конвекции последнего на стороне резервуара двустенного теплообменника.

Поскольку теплообменник погружен в резервуар, сохраняется нормальная конвекция и расслоение резервуара.

На схеме 9 показана система с узлом напорная крышка-радиатор-перелив, но ее можно сделать системой высокого давления с использованием расширительного бака с мембраной, аналогичного типу (6).

Замкнутый контур низкого давления, 16 фунтов на кв. Дюйм, внутренний «ввинчиваемый» теплообменник

В этой системе используется один насос с фотоэлектрическим приводом и существующий в доме резервуар, поэтому она относительно недорогая среди вариантов, которые могут выдерживать условия сильного замораживания.

Доступные с 2002 года, эти системы все еще новы на рынке.

Схема 9a показывает общую альтернативную конфигурацию .

(Опять же, для полного раскрытия информации, моя компания производит системы этого типа.)

Замкнутые системы низкого давления с внешним теплообменником (10) популярны в условиях сильной заморозки. Поскольку и коллекторный контур, и сторона бака двустенного теплообменника являются перекачиваемыми, системы достаточно эффективны. На схеме 10 система показана с узлом перепускной колпачок-радиатор-перелив, но чаще встречается с расширительным баком, облицованным баллоном.

Какие у меня варианты солнечного коллектора?

Солнечные водонагревательные системы используют любой из нескольких типов тепловых коллекторов: вакуумные трубки с селективным поглотителем, плоские коллекторы с одинарным и двойным остеклением и окрашенные в черный цвет коллекторы с одинарным остеклением.

Выбор солнечного коллектора зависит от того, где вы живете. Если вы живете на северо-востоке или западе, где небо облачно, вы можете выбрать высокопроизводительные солнечные коллекторы с вакуумными трубами. Как правило, они стоят дороже, чем другие варианты, но при этом теряют меньше тепла в окружающую среду.

Внешнее покрытие

Если вы живете на юге, плоские застекленные солнечные коллекторы будут стоить меньше, а поскольку климат теплый, допустимы небольшие потери тепла. Опять же, ваш установщик может посоветовать, какие коллекторы лучше всего подходят для вашего климата. Или посетите веб-сайт SRCC по адресу solar-rating.org, чтобы узнать, как работают различные солнечные коллекторы в вашем регионе.

Как выбрать?

Чтобы выбрать подходящую систему для ваших нужд, сузьте диапазон, задав несколько вопросов.

Сначала подумайте, где вы живете. Есть ли там условия сильного замораживания? Если да, то вам нужна система, в которой в качестве рабочей жидкости используется антифриз. Есть способы предотвратить замерзание, направив тепло в коллектор в морозную погоду, но для этого требуется энергия, и если электричество отключится, система замерзнет. Некоторые рекомендуют дренажные системы, которые сливают воду из коллекторов, если обнаруживают условия замерзания. Проблема с этими системами — закон Мерфи. При выходе из строя датчика коллектор замерзает.Для минимального риска замерзания используйте систему, заполненную антифризом. Если там, где вы живете, замерзание не представляет большой проблемы, то подойдет система любого типа.

В вашем регионе солнечно или пасмурно? Для солнечного Юга и Юго-Запада подойдет хороший плоский коллектор. Для облачного северо-запада и северо-востока можно рассмотреть либо относительно большую площадь плоских коллекторов, либо коллекторов с вакуумированными трубками. Вакуумные трубки лучше всего работают в холодном и пасмурном климате, но они стоят дороже. По стоимости отопления за доллар можно сравнить плоские пластины и откачанные трубы.Для систем, которые должны выдерживать высокие рабочие температуры, следует выбирать вакуумные трубки. Вакуумные трубы также предпочтительны для круглогодичного отопления и охлаждения домов.

Наконец, сколько вам нужно горячей воды? Многодетным семьям нужно больше горячей воды. 2 доставлено вам.
, чем четыре человека и принимает много душа и ванн, вы можете увеличить размер резервуара до 80 галлонов (303 литра) и использовать от 60 до 80 квадратных футов (от 5,6 до 7,4 квадратных метров) солнечного коллектора.

Имейте в виду некоторые общие правила:

• Для большинства местоположений запланируйте 2 галлона воды для хранения на каждый квадратный фут площади солнечного коллектора.
• Системы с двумя резервуарами более эффективны, но они занимают больше места и стоят дороже, чем системы с одним резервуаром.
• Для мест с сильной заморозкой используйте антифриз на основе гликоля.
• Насосы и контроллеры с фотоэлектрическим приводом работают, когда выходит солнце, отключаются на ночь и не используют энергосистему для работы;
Насосы
• с питанием от переменного тока и их контроллеры зависят от электросети. Если электричество отключено, возможно, ваша защита от замерзания тоже.
• Меньшее количество насосов и деталей сводят к минимуму возможные проблемы.
• Техническое обслуживание недорогое и его следует проводить каждые несколько лет.
• Положитесь на авторитетного местного дилера / установщика за советом о том, какие системы и коллекторы лучше всего работают в вашем регионе.

Найдите доступные стимулы и получите предложения

Когда вы решите, что не должны жить без солнечного нагрева воды, зайдите в базу данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности, dsireusa.org, чтобы узнать, какие стимулы доступны в вашем регионе. Средняя стоимость установленной системы составляет от 6 600 до 9 000 долларов без учета федеральных, государственных или местных льгот. Но в зависимости от того, где вы живете, эти стимулы могут компенсировать значительную часть стоимости установки.

Чтобы узнать, кто производит солнечные водонагревательные системы, перейдите на сайт seia.org, сайт Ассоциации производителей солнечной энергии. В нем перечислены все компании-члены SEIA, включая производителей солнечной водонагревательной продукции.

Затем перейдите на сайт SRCC, solar-rating.org, и найдите системы с рейтингом OG-300. Производители этих систем также указаны на сайте.

После небольшого исследования у вас должен быть список надежных подрядчиков и предложений по установке систем, хорошо подходящих к вашему климату и потребностям. Внимательно слушайте, что подрядчик сообщает вам о системах, используемых в вашем регионе.Хорошие установщики будут знать, какие системы удовлетворяют потребности местных клиентов.

Большинство систем прослужат более 40 лет при регулярном обслуживании, и многие из них имеют встроенные индикаторы, указывающие, когда требуется обслуживание. Сделав свой выбор, сядьте поудобнее и наслаждайтесь нагретой солнцем водой, зная, что вы зафиксировали фиксированный счет за воду, одновременно сокращая выбросы углекислого газа и создавая местные рабочие места.

Барри Батлер, доктор философии , владеет компанией Butler Sun Solutions Inc., производителем солнечных водонагревательных систем в Сан-Диего.

No related posts.