Солнечные водонагреватели

Солнечные водонагреватели

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

Смонтированный водонагреватель на крыше здания

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

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

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

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

Примитивная схема работы солнечных водонагревателей

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

Различают следующие типы солнечных водонагревателей, исходя из вида коллектора:

По способу монтажа и комплектации различают активные и пассивные системы.

Плоский солнечный нагреватель

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

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

Солнечные водонагреватели с вакуумными коллекторами

Ваккуумный солнечный водонагреватель

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

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

Солнечные водонагреватели с пластиковыми коллекторами

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

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

На стенде: схема работы водонагревателей на солнечной энергии

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

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

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

Простая схема подключения солнечных коллекторов

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

Солнечные водонагреватели

  • Вакуумные Солнечные Водонагреватели

    Мы предлагаем ВАКУУМНЫЕ солнечные водонагреватели (Sunpower Solar Water Heater) Китайского производства для подключения к домашней системе горячего водоснабжения или отопления в любых регионах России и СНГ. Солнечный водонагреватель SH58-1.8-15 предназначен для работы совместно с баком косвенного нагрева ёмкостью не менее 80л, и в солнечную погоду нагревает его до 70градусов за 6-7 часов.

    В вакуумных трубках используется СУПЕР СЕЛЕКТИВНОЕ покрытие Al-Cu-N-Ss-Cu, которое обеспечивает максимальную эффективность работы солнечного коллектора, в отличии от других производителей вакуумных труб, использующих, например, Al-N-Al.

    Без съёма тепла температура в колбах может достигать 260градусов Цельсия.

    Нам 10 лет! В подарок скидка 10%

    У нас в наличии солнечные вакуумные трубки с серебряным напылением на половине внутренней стороны внешней колбы!

    Серебряное напыление работает как рефлектор для дополнительного сбора солнечной энергии, и увеличивает апертуру и эффективность солнечного коллектора на 7-12% Зимой!

    Солнечные коллекторы Sunpower могут использоваться круглый год. Если эффективность преобразования солнечного излучения в тепло в летнее время принять за 100%, то эффективность в зимнее время при (минус) -25С и нагреве теплоносителя до +50С составит не менее 50%, работоспособность солнечных коллекторов сохраняется и до -50С.

    Эффективность в 50% означает, что для нагрева бака до +50С зимой при уличной температуре -25С, коллектору понадобиться в 2 раза больше времени нежели летом при уличной температуре +25С при той же солнечной активности. Это подтверждено актом испытаний 21-10/DK, DIN EN 12975-2:2006 немецкого института «Institute fur Solarenergieforscung GmbH».

    Такие показатели достигаются благодаря уникальной конструкции колб абсорберов солнечной энергии, которые представляют из себя двойную стеклянную вакуумную колбу с медным теплосъёмником внутри. Теплосъёмник изготовлен из медной трубки с «эфиром» внутри. «Эфир» нагреваясь испаряется и конденсируется в утолщении верхнего теплообменника, тем самым ускоряя в несколько раз теплообмен внутри каждой колбы. Длинна колб составляет 1800мм , диметр 58мм.

    Максимальное давление в теплообменнике Солнечного водонагревателя 6 атмосфер.

    Sunpower SH58-1.8-15 (15 абсорберов) сотавляет 24 700,00 рублей

    Технические вопросы: +7-925-510-8610.

    Для оптовых закупок специальное ценовое предложение.

    Рабочая станция с Контроллером для систем Солнечных Коллекторов

    Если солнечные коллекторы размещаются выше накопительного бака и автоциркуляция невозможна, то в системе необходимо использовать ML-100-WS , рабочую станцию с контроллером . Она состоит из 9 элементов:

    • Расширительный бак (Made in Italy) 5л.

    Розничная цена 24800 руб.

    Схема Подключения Солнечных Коллекторов на крыше или стене для горячего водоснабжения (Закрытая).

    Это стандартная, универсальная схема подключения солнечных водонагревателей, которая с теплоносителем, например Dixis Top (-30C +200С) работоспособна круглый год. Солнечные коллекторы могут быть размещены как на крыше дома , так и на стенах. Нагрузкой может быть бойлер для ГВС, система отопления или бассейн. Единственное требование — это хорошее утепление трубопроводов от солнечных коллекторов до нагрузки и накопительного бойлера.

    Схема Подключения Солнечных Коллекторов для отопления и ГВС.

    Это пример интеграции солнечных коллекторов в систему отопления.

    Простейшая Схема Подключения Солнечных Коллекторов для горячего водоснабжения.

    Если не используется принудительная циркуляция теплоносителя через теплообменник солнечного водонагревателя, то достаточно разместить обычный накопительный бак выше солнечного водонагревателя, что обеспечит автоциркуляцию воды через теплообменники солнечного коллектора и бака, а также исключит остывание горячей воды в баке ночью. Бак, естественно, следует разместить дома.

    Внимание! Чем больше диаметр соединительных труб между солнечным коллектором и баком, тем лучше автоциркуляция!

    Рекомендуется проходное сечение труб не менее 20мм (3/4″). Толщина утеплительной рубашки не менее 10мм.

    Простейшая Схема Подключения Солнечных Коллекторов для горячего водоснабжения (Зима)

    Для использования простейшей схемы в зимнее время, необходимо заменить обычный бак на бак косвенного нагрева (бойлер), а для теплосъёма из солнечных коллекторов использовать незамерзающий теплоноситель.

    Внимание! Чем больше диаметр соединительных труб между солнечным коллектором и баком, тем лучше автоциркуляция!

    Рекомендуется проходное сечение труб не менее 20мм (3/4″). Толщина утеплительной рубашки не менее 10мм.

    Простейшая схема подключения солнечного колектора для летнего душа.

    Это простейшая схема организации Летнего душа.

    Ёмкость с водой и соединительные трубопроводы должны быть тщательно утеплённы. и находится выше солнечных коллекторов для обеспечения автоциркуляции.

    Для контроля уровня жидкости в ёмкости можно использовать поплавок от бочка унитаза, подключенный к домашнему водопроводу.

    Можно использовать бак только с двумя выходами, если подключить душевой кран как показано на схеме пунктиром.

    Простейшая Схема Подключения Солнечных Коллекторов для подогрева ёмкости с водой или бассейна №1

    Данная схема использует самый простой и доступный насос для устройства фонтанов, таймер на 24часа и соединительные шланги. В данной схеме ёмкость с водой может быть любая: бочка, бак, бассейн.

    Взаимное расположение коллекторов и ёмкости — любое.

    Стоимость компонентов, например в Леруа Мерлен:

    Насос для фонтанов 8Вт — 590руб

    Насос для фонтанов 35Вт — 950руб

    Таймер на 24часа — 230руб

    Шланги Gardenia -20+60С, 15атм, 3/4″ — 1200руб/30м

    Утеплитель для труб 18мм — 19руб/м

    Схема Подключения Солнечных Коллекторов на крыше или стене для подогрева бассейна №2

    Система использует стандартный контроллер для Солнечных водонагревателей.

    Если температура в Солнечных коллекторах выше чем в бассейне, то включается циркуляционный насос системы фильтрации.

    Недостатком данной схемы является жёсткая привязка к системе фильтрации.

    Для сохранения прокачиваемого объёма фильтрующей системы, все коллекторы необходимо соединять параллельно. ( Нижние патрубки соединяются с нижними, верхние с верхними.) Диаметр подводящих магистралей должен быть не менее 1″ дюйма (25мм).

    Схема Подключения Солнечных Коллекторов для подогрева бассейна №3

    Система использует стандартный таймер на 24 часа с возможностью программирования времени включения. Например с 9-00 до 18-00.

    Недостатком данной схемы является жёсткая привязка к системе фильтрации.

    Для того что бы выключить подогрев после достижения комфортной температуры, необходимо использовать дополнительный кран переключения.

    При этом коллекторы должны быть закрыты плотной тканью, во избежании закипания жидкости внутри солнечных коллекторов.

    Для сохранения прокачиваемого объёма фильтрующей системы, все коллекторы необходимо соединять параллельно. ( Нижние патрубки соединяются с нижними, верхние с верхними.) Диаметр подводящих магистралей должен быть не менее 1″ дюйма (25мм).

    Солнечные водонагреватели: виды и установка

    Солнечный водонагреватель заводского изготовления – дорогой прибор. Простой принцип действия окупается сложностью воплощения концепции в жизнь. Солнечный коллектор работает зимой. Простейший водонагреватель видел каждый. Бензобак грузовика, украшающий будку самодельного душа. Емкости для топлива окрашены качественно в черный цвет, помогает сделать солнечный водонагреватель своими руками!

    В черный цвет баки окрашивают, маскируя грязь, набрызганную колесами грузовика. С точки зрения физики емкость с бензином должна быть белой, избегая поглощать солнечные лучи.

    Почему холодильники традиционно красят белым цветом. Новые модели отбрасываем. Теплоизоляции не страшен солнечный свет. Белый цвет спектра единственный отсутствующий среди длин волн, излучаемых Солнцем, поскольку получается сложением остальных. Имеет светлая поверхность одну интересную особенность – не поглощает энергию. Приходилось слышать, цвет обладает наименьшим коэффициентом поглощения на участке спектра, где находится. Холодильник окрасили суммой цветов радуги, чтобы поглощал меньше. Листья растений зеленые (участок доминирует в излучении Солнца, растение сгорит, будь покровы иной окраски).

    Требует пояснения, поскольку не очевидно. У каждой вселенской звезды уникальные химический состав, температура. Нет двух одинаковых, совершенно идентичных друг другу людей. Звезд в небе гораздо больше, нежели население планеты. Каждому «солнцу» присущ собственный спектр излучения. Наиболее горячими считаются голубые звезды, холодными – красные. Легко запомнить, выучив простенькую пословицу:

    • Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан!

    Зашифрованы первыми буквами цвета спектра согласно увеличению частоты. Звезда излучает как абсолютно черное тело. По графику выходит горб, снабженный пологой правой стороной. Частота максимума горы тем выше, чем сильнее нагрето тело. Солнце находится посередке галактической массы. Максимум приходится на зеленый цвет травы. Видим небесное тело желтым. Просто лучи складываются, искажают восприятие слои атмосферы. Галактике 5 млрд. лет, согласно содержанию изотопов в Земной коре, Солнца хватит минимум на столько же греть планеты.

    Вернемся к растениям. Выживая, производят фотосинтез, сопровождающийся поглощением энергии Солнца, выделением кислорода. Догадываетесь, почему хлорофилл зеленый? Неудивительно, точно никто не знает (выше высказана общепринятая точка зрения).

    Существует гипотеза, имея соответствующий цвет, растения защищены против перегрева лучами звезды. В спектре поглощения листьев глубокий провал, где Солнце показывает максимум. Посмотрим, что с холодильниками. Белый цвет единственный, где спектр поглощения солнечного света минимальный. Минимизируя теплообмена с окружающей средой, бытовую технику покрывают порошковой краской, отсутствующего в естественном спектре оттенка.

    По причине прямо противоположной солнечный коллектор водонагревателя должен быть черным. Не цвет, полное отсутствие. Природа стремится к равновесию, полный спектр устремляется в пустоту, захватываемый ловушкой, из которой один выход – домой. Солнечные водонагреватели собирают лучи, включая ультрафиолетовые, инфракрасные, направляют нагревать воду, фреон, другой теплоноситель.

    Смотрели раз фильм: показано, как покрашенные черным цветом куски стального профиля помещали в прямоугольный корпус, прикрывали сверху стеклом. Получается солнечный коллектор воздушного нагревателя. В корне неправильный подход, но дешевый. Конструкция исключает из спектра ультрафиолет, доходящий в лучшем случае наполовину до комнат, греет стеклянную преграду. Ведь заводские коллекторы вовсе выполнены в виде «ламп» дневного света. Стекло кварцевое, ультрафиолет не задерживает. Лампами обрабатывают палаты больниц, убивая микробы. Стекло медицинское годится создавать солнечные коллекторы водонагревателей.

    Теплоизоляцией служит вакуум. Воздух меж сборным черным цилиндром, кварцевым стеклом откачан. Лучи достигают коллектора, тепло отдают проходящему потоку жидкости. Почему энергия не уходит в окружающую среду. Коллектор черный. Немного излучает, по большей части отдает за счет теплообмена энергию внутрь устройства. Так работают солнечные водонагреватели для дома. Говорят, придумали в морозной Швейцарии, легко справляются с задачей в мороз, пока вакуум имеется в трубках коллектора.

    Теперь, когда понятна идея солнечного водонагревателя, попробуем сконструировать своими руками. Бак грузовика не нуждается в доработке. Черный, сверху горлышко для наполнения водой, снизу – чаще выходное отверстие. Остается водрузить на душевую, заполнить водой, подождать Солнце, делающего работу. Разумеется, утром вода будет прохладная, после полудня можно мыться. Достоинство устройства в простоте. Придется очистить бак от бензина и масла, чтобы не облысеть. Купить солнечный водонагреватель заводского типа не каждому по карману.

    Не вздумайте применять для очистки ортофосфорную кислоту, специальные автомобильные присадки к топливу. Токсичны. Лучше использовать стандартные стиральные порошки, мыло, Vanish.

    Необходимо залить бак горячей водой, моющим средством, дать отстояться, слить. Повторить процесс, полоскать чистой водой, добиваясь кристальной чистоту стока. Большая часть ерунды из бака удалится. В дальнейшем можно поставить агрегат на недельку на солнце, воду слить, не мыться. После процедуры бак можно использовать для душа.

    Что касается вопроса, где взять, сегодня электронные доски объявлений полны предложениями продать бэушную емкость. Современные чаще из алюминия, старые попадаются стальные. Цена вопроса 2000 рублей. Считаем использование сложных конструкций нецелесообразным. Если завалялись стальные (не чугунные) радиаторы наподобие показанного рисунком, попробуйте собрать стоящее приспособление, только на летний период. Не будем использовать стекла или бензобаки, понадобятся черная краска, трубы. Полагаем, конструкция должна содержать емкость для горячей воды, расположенную в доме, достаточно большого объема.

    Понадобится проточный насос небольшой мощности с посадочными размерами на стандартный трубопровод. Предлагаем самодельные солнечные водонагреватели делать по образу и подобию заводских. Положим на скат крыши последовательно соединенные радиаторы числом не менее трех, покрашенные черным цветом.

    Трубы самодельного солнечного водонагревателя окрашиваем аналогично. Домашний бак утепляем жидкой резиной. Пенополиуретан забудьте, другой напыляемой термоизоляции в голову не приходит. В баке самодельного солнечного водонагревателя четыре отверстия:

    • Три в верхней части:
    1. Забора воды.
    2. Пополнения запаса воды.
    3. Выхода на батареи.
    • Внизу горячая вода из батарей будет входить в бак.

    Конвекционные потоки в баке примут естественный характер. Теплая вода заходит снизу, начинает подниматься вверх. Необходимо установить напротив входа горизонтальную пластину-отражатель, воспрепятствующую образованию вертикального течения над входом. Проточный насос устанавливаем на вытяжку возле соответствующего верхнего отверстия. Скат крыши для расположения радиаторов самодельного солнечного водонагревателя выбираем южный. Это может быть и горизонтальная кровля. Снизу радиаторы отделываем отражающей изоляцией наподобие Пенофол. Красить черной краской можно только солнечную сторону.

    Конструкция готова. Нецелесообразно закрывать сборку стеклом, желательно оградить от ветра. Будет получен выигрыш. Пойдут населению солнечные водонагреватели для дачи. Ночью насос выключим, на зиму конструкцию с крыши демонтируем. Заводские солнечные водонагреватели для отопления дадут сто очков форы эффективностью, мы задавим ценой. Дешевый заводской коллектор стоит 15000 рублей. Хочется деньги потратить — за солидную сумму присмотрим и тепловой насос для отопления.

    Водонагреватели на солнечных батареях оставим Германии, подобным странам. В Европе существует программа государственной поддержки энергосберегающих технологий, электричество можно обратно в сеть закачивать (без шуток). Солнечный водонагреватель для бассейна соберем по рассмотренной технологии. Радиаторы допускается разложить на помосте, баком будет искусственный водоем, не забудьте продезинфицировать воду. Неплохо использовать зеркала, устланные алюминиевой фольгой. Можно наклеивать пленку на тонкие фанерные щиты, собирать энергию в нужное место. Получится дешево, сердито. Появится защита против ветра, нагрев радиаторов пойдет быстрее. Место установки – севернее коллекторов.

    Теперь читатели знают, как сделать солнечный водонагреватель.

    Источники:
    Солнечные водонагреватели: виды и установка
    Солнечные водонагреватели на базе солнечных коллекторов для горячего водоснабжения и отопления, а так же сведения об устройстве и видах оборудования.
    http://batsol.ru/solnechnye-vodonagrevateli.html
    Солнечные и Геотермальные отопительные системы
    Вакуумные Солнечные Водонагреватели Мы предлагаем ВАКУУМНЫЕ солнечные водонагреватели (Sunpower Solar Water Heater) Китайского производства для подключения к домашней системе
    http://teplodarom.com/site.xp/049051050.html
    Солнечный водонагреватель своими руками
    Для дома можно создать водонагреватель самостоятельно, экономно для использования. Данная статья подскажет, как сделать солнечный водонагреватель своими руками.
    http://vashtehnik.ru/vodonagrevateli/solnechnyj-vodonagrevatel-svoimi-rukami.html

  • COMMENTS