Гелевая система отопления
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Гелевая система отопления

Гелиосистемы для дома – стоит ли применять

Получать дармовую энергию от солнца на нагрев воды – заманчиво. Но оборудование для такого действа, а именно, гелиосистемы в комплекте, требует не мало вложений. Главный вопрос у пользователя – окупится ли гелиосистема с солнечным коллектором при использовании в частном доме? Рассмотрим какие конструкции бывают, какой опыт применения имеется…

Основной принцип работы

В основе домашней гелиосистемы находится солнечный коллектор. Работает предельно просто – ряд трубок с теплоносителем (водой) нагревается солнечными лучами. Разогретая вода поступает в устройство по теплообмену в доме (бойлер косвенного нагрева, гидроаккумулирующая емкость) и там нагревает теплоноситель системы отопления или воду, которую мы используем как горячую.

В результате отопление и (или) вода греются бесплатно. Все знают, что отопление и ГВС – основная статья расходов по дому, энергия дорога. А в Европе солнцем иногда вообще отапливают полностью, не сжигая и килограмма нашего природного газа.

Что получится у нас, и какой солнечный коллектор лучше?

Разновидности солнечных коллекторов

Упрощенное описание конструкций коллекторов гелиосистемы следующее.

    Плоские пластинчатые.
    Металлическая пластина, покрытая никелем (поглотителем) с припаянными к ней медными трубками. Или две пластины с канавками, сложенные вместе. Все это заключено в теплоизолированный кожух с ударопрочным самоочищающимся стеклопакетом.

Трубчатые.
Ряд вакуумных стеклянных трубок, внутри которых находятся тонкие трубки с теплоносителем. Вакуумные трубки имеют особое покрытие концентрирующие солнечный свет на нагреваемых трубах, которые с обоих сторон подключены к сборным шинам в теплоизоляторе.

  • Тепловые трубы
    Здесь похожие на предыдущий вариант вакуумные трубки, только внутри них находятся стеклянные трубы с жидкостью, которая легко испаряется при нагреве солнцем. Пар поднимается в верхнюю часть труб на охладитель, отдает энергию теплоносителю, и жидкость стекает вниз, чтобы опять испаряться…
  • Из описания ясно, что все эти конструкции не могут быть дешевыми. Отсюда и вопросы по окупаемости.

    Летом гелиосистема всегда пригодится

    Есть еще одна разновидность гелиосистемы – летняя плоская открытая. Тот же пластинчатый солнечный коллектор, но пластина с трубками из копеечного пластика, без теплоизоляций и стекла.
    Эффективно может работать только при высокой температуре наружного воздуха летом.

    Такой упрощенной гелиосистемой можно греть воду в бочке, с циркуляцией самотеком, если бочка будет выше коллектора на 0,5 метра и больше. Или греть воду в бассейне, или для нужд дома, но с принудительной циркуляцией.

    Причем пластмассовый коллектор греет в 10 раз эффективней, чем просто бочка летнего душа. Так что получить теплый бассейн можно, условно бесплатно. А простейшая система окупится, в сравнении с затратами на топливо, если нагрев делать посредством сжигания чего быто ни было.

    Сколько энергии дает солнце

    Из вышесказанного ясно, что эффективней всего гелиосистема будет работать летом, когда солнце высоко и солнечного света больше.

    В цифрах энергия солнечного света характеризуется для 52 параллели и южнее как:
    Для июня — около 600 Вт энергии с метра кв. нагреваемой площади за один час.

    Зимой же – чуть ли не в десять раз меньше.
    Для декабря – 80 Вт/м кв. за час.

    В межсезонье, что-то среднее – октябрь, апрель – 300 – 350 Вт/м кв.

    Но это, как указывалось, — для южных широт. Севернее солнца все меньше, и получаемой энергии значительно меньше.

    Что же это значит с практической точки зрения, — что можно нагреть?

    Окупается ли солнечный коллектор

    Нужно заметить, что пластинчатые коллектора начинаю работать, когда энергия солнца больше 80 Вт/м кв. Т.е. в зимние месяцы плоские практически не работают.

    Трубчатые начинают работать от 20 Вт/м2. Следовательно зимой они могут подогревать немного дом.

    Простые расчеты показывают, что даже в южном климате (52параллель), если применять гелиосистему для отопления, то солнечный коллектор не окупится. Отопление ведь нужно больше всего зимой, и меньше в межсезонье, — когда солнца меньше всего. Получаемой энергии с метра квадратного – очень мало, ее стоимость не возмещает цену оборудования и за десятки лет, при нынешних ценах на энергоносители.

    Но если применять коллектор для горячего водоснабжения, которое нужно и в межсезонье и частично летом, то он может окупиться. Т.е. у нас основной упор должен делаться на включение гелиосистемы в ГВС-схему, для максимального использования энергии солнца. Отопление может подключаться попутно, когда горячая вода уже подготовлена.

    Плоский или трубчатый коллектор выбрать

    • Плоский более эффективней летом, он имеет больше КПД при различных температурах теплоносителя, может разогревать его до больших температур.
    • Трубчатый эффективней при малых энергиях солнца, может работать круглый год.

    Так же плоский более дешевый. А варианты без теплоизоляции, для лета – копеечные.

    Для наших условий, для подготовки ГВС эффективней оказывается плоский коллектор, который вероятно окупится, если до этого на ГВС тратилось не мало топлива.

    Но трубчатый, — для любителей экспериментов, также может окупится, учитывая, что он в «хитрой» схеме может еще и отапливать зимой.

    Какая площадь коллектора, как использовать

    Можно обратить внимание на графики КПД солнечных коллекторов, в зависимости от температуры теплоносителя. Особенно для плоского заметна разница – он отдает больше энергии, пока теплоноситель холодный.

    Поэтому для ГВС-схемы делается приоритет гелиосистемы. Сначала она греет воду, затем уже включаются обычные методы нагрева.

    Из графиков ясно, что слишком большая площадь коллектора вредна, — из-за перегрева теплоносителя КПД падает, дорогая система большой площади не окупается.

    Существуют следующие рекомендации по площади коллекторов гелиосистемы, которая была бы оптимальной по окупаемости с учетом графиков КПД:

    • Для ГВС на одного человека — 1,2 м кв., на семью, — 5 м кв.
    • Для отопления – до 0,4 м2 на 1 м2 площади дома. Соответственно – до 40 м2 для дома 100 м2.

    Из чего состоит гелиосистема

    Сам солнечный коллектор должен размещаться под определенными углами к горизонту – плоскость светоприемника перпендикулярна потоку солнечного света, а также в направлении на юг, возможно с небольшими до 10 град отклонениями или автоповоротом вслед за солнцем.

    Крыша должна быть рассчитана на подобную нагрузку с учетом ветра и снега.

    Простейшая схема – с самотечной циркуляцией. Коллектор может быть и на крыше, при условии, что бак выше него на 0,5 м для самотечной циркуляции, а трубы в теплоизоляции большого диаметра.

    Также в гелиосистему может входить:

    • Теплоаккумулятор — Бойлер косвенного нагрева или буферная емкость, с отдельным змеевиком для подключения солнечного коллектора. Но прибор должен оборудоваться основным нагревом.
    • Циркуляционный насос.
    • Предохранительный клапан по давлению, — вода может закипать.
    • Трубопроводы в теплоизоляционной оболочке, выдерживающей повышенную температуру (минеральная вата).
    • Схема переключения «ГВС – отопление», отопление подключается при достижении максимальной температуры ГВС.
    • Автоматический воздухоотводчик в самом высоком месте.
    • Расширительный бак 1/10 объема теплоносителя – система замкнутая.

    Какая цена, что приобрести

    Гелиоустановки могут приобретаться как комплект оборудования со схемой подключения и рекомендациями. Они характеризуются определенной мощностью солнечного коллектора, т.е. его площадью.

    Так, например, усредненный теплоизолированный пластинчатый коллектор мощностью порядка 2,0 кВт/час (максимальный солнечный свет) обойдется от 150 000 руб. А вот выгодный ли он, окупится ли – нужно считать самостоятельно по расходуемой энергии на ГВС. Но к этой цене нужно добавить еще монтаж и содержание….

    Также, планируя расходы на домашнюю гелиосистему, нужно просто учитывать, тот факт, что в Австрии, в не самой теплой европейской стране, на 1000 жителей приходится 450 м кв. гелиосистем. В России этот показатель пока равен 0,2 кв. м. – в 2250 раз меньше. Возможно, настало время изменить этот показатель.

    Отоплении домов с помощью гелиосистем

    Немного теории

    В южных краях, на том же о. Кипр, где солнце по сути светит круглый год, гелиосистемы установлены на каждом доме. И в этом нет ничего удивительного. У нас же всегда считалось, что солнце не такое жаркое, а климат не такой благоприятный, чтобы позволить повсеместно устанавливать гелиосистемы. Математические же подсчёты опровергают эти доводы.

    Читать еще:  Слышно как течет вода в системе отопления

    Судите сами. В зависимости от климатических условий и широты местности, среднегодовой поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в любом (независимо от широты) месте — около 1000 Вт/м2. В условиях средней полосы России солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию, эквивалентную примерно 150 кг у.т./м2 в год, где у.т. — это условное топливо (здесь и далее).

    Практическая задача, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, состоит в том, чтобы наиболее эффективно «собрать» этот поток энергии и преобразовать его в нужный вид энергии (теплоту, электроэнергию) при наименьших затратах на установку. Простейшим и наиболее дешёвым способом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так называемых плоских солнечных коллекторах.

    Тенденция последних трех лет — повышение мощности установок при снижении их цены. Сегодня стоимость вакуумных солнечных систем вполне сопоставима с затратами на традиционные системы отопления.А экономия, которую они дают, существенная

    Показатели экономичности

    По данным лаборатории нетрадиционной энергетики Института проблем морских технологий ДВО РАН (г. Владивосток) в целом солнечные установки могут обеспечить следующие показатели (на 1 м2 солнечного коллектора):

    • выработка тепловой энергии в среднем: 600-800 кВт/ч (в год), максимальная — до 1050 кВт/ч (в год), что позволит покрыть до 40-60 % потребностей индивидуальных потребителей в тепле, соответственно, уменьшить расход органического топлива до 100 кг в год на 1 м2 площади солнечных коллекторов и снизить загрязнение окружающей среды при его сжигании.
    • экономия органического топлива составляет около 100 кг у.т./м2 отапливаемой площади помещения. Установка с площадью солнечных коллекторов 30 м2 в целом экономит около 3 тонн у.т. или около 7,8 тонн угля;
    • снижение выбросов СО2 достигает 0,6-0,7 кг на 1 кВт/ч выработанной тепловой энергии;
    • 1 м2 солнечного коллектора предотвращает выброс 350-730 кг углекислого газа в год

    Принцип работы солнечной водонагревательной установки

    Рис. 1. Схема круглогодичной солнечной водонагревательной установки

    Круглогодичная солнечная водонагревательная установка — СБУ (рис.1) состоит из солнечного коллектора и теплообменника-аккумулятора. Сердце системы — это коллектор. Он представляет собой устройство, позволяющее эффективно использовать энергию солнечного излучения для нагрева теплоносителя (антифриза). Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдаёт затем тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор. В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента её использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию.

    В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, может использоваться естественная или принудительная циркуляция теплоносителя. В бак-аккумулятор может быть установлен электрический или какой-либо другой автоматический нагреватель-дублёр. В случае понижения в баке-аккумуляторе температуры ниже установленной (продолжительная пасмурная погода или малое количество часов солнечного сияния зимой)нагреватель-дублёр автоматически включается и доводит воду до заданной температуры.

    В результате, используя систему солнечного отопления, можно получить до 50-60% горячей воды, необходимой в течение года для отопления и бытовых нужд. В летнее время солнце полностью обеспечит дом горячей водой.

    Виды гелиосистем

    Существуют различные виды солнечных коллекторов, но наибольшее распространение получили плоские коллекторы и коллекторы с вакуумными трубками (рис. 2)

    Рис. 2. Солнечный коллектор

    В мировой практике наиболее широко распространены малые системы солнечного теплоснабжения. Как правило, такие системы включают в себя солнечные коллекторы общей площадью 2-8 м2, бак-аккумулятор, ёмкость которого определяется площадью используемых коллекторов, циркуляционный насос или насосы (в зависимости от типа тепловой схемы) и другое вспомогательное оборудование. В небольших системах циркуляция теплоносителя между коллектором и баком-аккумулятором может осуществляться и без насоса, за счёт естественной конвекции (термосифонный принцип). В этом случае бак-аккумулятор должен располагаться выше коллектора.

    Простейшим типом таких установок является коллектор, спаренный с баком-аккумулятором, расположенным на верхнем торце коллектора. Системы такого типа используют обычно для нужд горячего водоснабжения в небольших односемейных домах коттеджного типа.

    Рис.3. Тепловая схема активной солнечной системы горячего водоснабжения и отопления: 1 — радиатор отопления; 2 — отопительный котёл; 3 — солнечный коллектор; 4 — разбор горячей воды; 5 — тёплая вода для системы отопления; 6 — вода из солнечного коллектора; 7 — насосная группа; 8 — тепловой аккумулятор солнечной установки.

    На рис. 3 показан пример активной системы большего размера, в которой бак-аккумулятор расположен ниже коллекторов, и циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса. Такие системы используют для нужд и горячего водоснабжения, и отопления. Как правило, в активных системах, снимающих лишь часть нагрузки отопления, предусматривают дублирующий источник тепла, использующий электроэнергию или газ.

    Сравнительно новым явлением в практике использования солнечного теплоснабжения являются крупные системы, способные обеспечить горячим водоснабжением и отоплением многоквартирные дома или целые жилые кварталы. В таких системах используются либо суточное, либо сезонное аккумулирование тепла. Суточное аккумулирование предполагает возможность работы системы с использованием накопленного тепла в течение нескольких суток, сезонное — втечение нескольких месяцев.

    Для сезонного аккумулирования тепла используют большие подземные резервуары, наполненные водой, в которые сбрасываются все излишки тепла, получаемого от коллекторов в течение лета. Другим вариантом сезонного аккумулирования является прогрев грунта с помощью скважин с трубами, по которым циркулирует горячая вода, поступающая от коллекторов.

    На заметку

    Европейские страны являются бесспорными лидерами в разработке новых систем солнечного теплоснабжения, однако сильно уступают Китаю в объёмах ввода в эксплуатацию новых солнечных установок. На Поднебесную сегодня приходится 78% вводимых в эксплуатацию солнечных коллекторов от общего числа производимых в мире. На долю Европы приходится всего 9%, Турции и Израиля — 8% и остальных стран — 5%. Не удивительно, что проще и дешевле сейчас в России купить именно китайские гелиосистемы, тем более что качественный показатель у них не хуже.

    Математическое моделирование простейшей солнечной водонагревательной установки, проведённое в Институте высоких температур РАН с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показало, что в реальных климатических условиях России целесообразно использование солнечных водонагревателей.

    Так, для установки системы с отношением площади солнечного коллектора к объёму бака-аккумулятора 2 м2/ 100 л вероятность ежедневного нагрева воды до температуры не менее чем 37°С составляет 50-90%, до температуры не менее чем 45°С — 30-70%, до температуры не менее чем 55°С — 20-60%. Максимальные значения вероятности относятся к летним месяцам.

    Солнечную энергию широко используют для хозяйственных нужд в Европе. Так, общая площадь солнечных коллекторов, установленных в странах ЕС достигла 13 960 000м.кв., а в мире превысила 150 000 000 м.кв.. Ежегодный прирост площади солнечных коллекторов в Европе в среднем составляет 12%, а в отдельных странах достигает уровня 20-30% и более. По количеству коллекторов на тысячу жителей населения мировым лидером является Республика Кипр, где 90% домов оборудованы солнечными установками (на тысячу жителей здесь приходится 615,7 м2 солнечных коллекторов), за ним следуют Израиль, Греция и Австрия. Абсолютным лидером по площади установленных коллекторов в Европе является Германия — 47%, далее следуют Греция — 14%, Австрия -12%, Испания — 6%, Италия — 4%, Франция — 3%.

    В настоящее время в Европе функционирует:

    • 10 солнечных систем теплоснабжения с площадью коллекторов от 2400 до 8040 м2;
    • 22 системы с площадью коллекторов от 1000 до 1250м2;
    • 25 систем с площадью коллекторов от 500 до 1000 м2.

    Оставляя комментарий Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности

    Гелиосистемы для отопления и ГВС

    Альтернативные источники тепла, такие как гелиосистема для нагрева воды, в нашей стране используются не очень часто, но популярность их растет. Главным камнем преткновения является высокая стоимость установки. Кроме покупки самой гелиосистемы, в контуре отопления должен быть установлен бойлер косвенного нагрева или буферная емкость (теплоаккумулятор), без которых солнечный коллектор работать не может.

    Что такое гелиосистема, принцип работы

    Гелиосистема с трубчатым абсорбером.

    Гелиосистемы – это специальные теплообменники, которые позволяют энергию солнца направить на отопление дома или подогрев воды ГВС. В принципе, это такие солнечные батареи, по которым циркулирует жидкость. Конфигурация коллектора и материал для его изготовления может отличаться, но принцип работы остается неизменным:

    • жидкость попадает в коллектор и нагревается за счет солнца;
    • из гелиосистемы теплоноситель перекачивается в бак аккумулятор или бойлер косвенного нагрева и отдает свое тепло;
    • остывшая жидкость опять направляется в солнечную батарею.

    Важно понимать, что гелиосистема для нагрева воды может полностью обеспечить дом только в летнее время. Зимой эффективность системы низкая.

    Для отопления это может быть только вспомогательной мерой в помощь к основному обогреву помещения. Гелиосистемы устанавливаются чаще всего на крыше дома, при этом допускается размещение на земле. Главное, чтобы на теплообменник попадало как можно больше солнечных лучей.

    Читать еще:  Почему гудит насос в отоплении дома

    Такие установки работают только в тандеме с буферными емкостями (теплоаккумуляторами) и бойлерами косвенного нагрева. Разница заключается в принципе работы этих резервуаров. В теплоаккумулятор теплоноситель попадает прямо из подачи котла, а оттуда вода идет прямо в контур. То же самое касается и гелиосистем. Отбор теплоносителя осуществляется в нижней части, так как вода там холоднее. Буферная ёмкость предназначена для системы отопления.

    Эффективность газовых каминов для отопления ниже, чем котлов на том же виде энергоносителя.

    Использовать камины для отопления нескольких комнат можно только в тандеме с водяным отоплением. Продолжение тут.

    Бойлер косвенного нагрева используется для ГВС. Нагрев воды осуществляется не напрямую котлом, а через встроенный змеевик. В котлах есть специальный патрубок, куда подключаются трубы от змеевика. Таким образом, получается отдельная петля. Змеевиков может быть несколько: для котла, для гелиосистемы, для тепловых насосов. При этом теплоноситель и нагреваемая вода в баке никак не пересекаются, теплообмен осуществляется исключительно через медные змеевики.

    Виды гелиосистем

    Есть сезонные и круглогодичные гелиосистемы для отопления дома. Цена на круглогодичные выше. Из названия можно понять, что сезонные могут использоваться только в теплое время года, так как в качестве теплоносителя выступает вода. Во всесезонных циркулирует незамерзающая жидкость.

    Циркуляция в сезонных гелиосистемах может проходить без давления и под давлением. В первом случае теплоноситель приводится в движение исключительно благодаря гравитации, а во втором – за счет

    Гелиосистема с плоским абсорбером.

    электрического насоса. Гравитационные агрегаты устанавливаются только на крыше, чтобы создавалось необходимое давление. В то время как солнечные коллекторы с принудительной циркуляцией могут ставиться куда угодно, в том числе на землю.

    Круглогодичные гелиосистемы отопления бывают трех видов:

    Основной элемент солнечной батареи абсорбер. Это металлический коллектор из медных труб. Площадь теплообмена увеличивается за счет медных листов. Чтобы прибор лучше притягивал солнечный свет, его красят в черный цвет.

    Абсорбер своими руками

    Сделать плоский абсорбер для гелиосистемы своими руками можно в домашних условиях. Для начала из медной трубы нужно сделать коллектор, по которому будет циркулировать жидкость. Можно согнуть трубу змейкой или же спаять коллектор в виде лестницы.

    По цене стальные трубчатые радиаторы отопления дешевле биметаллических и чугунных.

    О том, какое должно быть расстояние между кронштейнами радиатора читайте здесь.

    Затем нужно вырезать из жести лист необходимых размеров. На этот лист кладется коллектор и припаивается. Таких элементов нужно изготовить несколько (3-4 штуки) и соединить их между собой. Получается, что в абсорбере будет 4 патрубка для подачи теплоносителя и 4 для обратки. Собрать все слои абсорбера в единую конструкцию, можно соединив патрубки последовательно или параллельно. При последовательном соединении вода будет больше времени проводить в коллекторе, соответственно, лучше нагреется.

    Абсорбер нужно покрасить черной матовой краской и поместить в корпус. Чтобы уменьшить теплопотери на дно корпуса укладывается пенопласт. Все стыки должны быть герметичными, а материалы устойчивы к влаге. Не стоит забывать, что гелиосистема всегда будет находиться на улице.

    Обвязка гелиосистемы

    Стоимость солнечного коллектора далеко не единственная расходная статья при покупке гелиосистемы. Общая цена включает в себя затраты на бойлер косвенного нагрева, трубы и трубопроводную арматуру. Рассмотрим метод обвязки для системы с принудительной циркуляцией.

    Схема подключения гелиосистемы.

    Основные элементы схемы:

    • циркуляционный насос – устанавливается на обратке сразу за бойлером косвенного нагрева;
    • грязевик – устанавливается на обратке перед абсорбером;
    • расходомер – ставится за грязевиком;
    • запорная арматура – устанавливается в ключевых точках, чтобы можно было отсечь часть контура для ремонта или замены элементов.

    Не стоит пренебрегать установкой расходомера перед гелиосистемой для отопления. Он позволит вам контролировать количество пропущенной через коллектор воды за единицу времени. Оптимальная скорость теплоносителя в абсорбере составляет 25 л/ч на каждый квадратный метр площади гелиосистемы. Например, если у вас есть солнечный коллектор на 5 м. кв, то через него должно проходить 125 л/час или 2,08 л/мин.

    Отопление дома с помощью гелиосистемы (гелиоустановки)

    Этот вид отопления позволяет использовать в качестве источника тепла дармовую энергию солнца. Гелиосистемы или гелиоустановки позволяют превращать эту энергию в тепловую и нагревать таким образом теплоноситель в системе водяного отопления дома или обеспечивать его горячей водой.

    Принцип работы и виды гелиосистем

    Принцип их работы основан на нагревании солнечными лучами теплоносителя, который циркулирует в солнечном коллекторе с последующей подачей его в бак-аккумулятор, откуда тепло подается в систему отопления или горячего водоснабжения дома.

    Солнечный коллектор представляет собой панель с теплообменными элементами в виде пластин или вакуумных трубок. Попадая на их поверхность, солнечная энергия поглощается ими, тем самым нагревая теплоноситель до 90-110°С, который подается в накопительный бак емкостью 250-300 литров. Он по своей конструкции очень похож на бойлер, также имеет внутренний теплообменник (один или два – в зависимости от количества контуров). Иногда в него дополнительно монтируют электрический нагревательный элемент, который включается, если количества тепловой энергии, получаемой от солнца, недостаточно.

    Количество контуров и способы циркуляции теплоносителя

    Гелиосистемы могут быть:

    • одно- или двухконтурными;
    • с естественной или принудительной циркуляцией.

    В одноконтурных установках (рис. 1) вода в систему водоснабжения или отопления подается непосредственно из бака-аккумулятора. Она же нагревается и циркулирует в солнечном коллекторе. Такая система достаточно проста и имеет высокий КПД. Но имеет и существенные недостатки. Для нормальной ее работы необходима качественная мягкая вода, если в систему подается жесткая вода, а она очень часто бывает именно такой в скважинах и колодцах, то это значительно сокращает эффективность и срок службы оборудования. Кроме того, если в коллекторе циркулирует обычная вода, то в холодное время года она может просто замерзнуть.

    Рис. 1 Одноконтурная гелиоустановка с естественной циркуляцией теплоносителя

    Двухконтурные гелиосистемы (рис. 2) предполагают наличие двух контуров.

    Рис. 2 Двухконтурная гелиоустановка с принудительной циркуляцией для отопления и горячего водоснабжения дома

    В одном циркулирует теплоноситель, получающий энергию в коллекторе (это обычно незамерзающая жидкость) и, через теплообменник в накопительном баке, отдающий ее воде, которая нагреваясь таким образом поступает в систему горячего водоснабжения или отопления дома. Такие системы имеют несколько меньший КПД, но зато могут эксплуатироваться при отрицательных температурах наружного воздуха, да и специальный теплоноситель не будет вызывать коррозии коллектора и не происходит отложение солей жесткости, как в случае использования в качестве теплоносителя воды из колодца или скважины.

    Естественная и принудительная циркуляция теплоносителя

    В гелиосистемах с естественной циркуляцией (рис. 1), она осуществляется за счет конвекции, то есть за счет того, что более теплая вода имеет меньшую плотность и поднимается вверх, а на место ее поступает более плотная – холодная. Чаще всего по такой схеме работают одноконтурные системы. Преимуществом таких систем является их независимость от наличия электроэнергии.

    В системах с принудительной циркуляцией (рис. 2), для ее поддержания используется циркуляционный насос или, чаще всего — насосная станция, которая кроме самого насоса включает автоматику, регулирующую и запорную арматуру, воздушный клапан и расширительный бак. Двухконтурные гелиосистемы, чаще всего, используют именно этот способ циркуляции. Хотя принудительная циркуляция является более эффективной по сравнению с естественной, но требует наличия электроэнергии для работы насоса.

    Читать еще:  Импортные газовые котлы для отопления частного дома

    Как выбрать гелиоустановку

    Выбор вида гелиоустановки и ее мощности зависит от того назначения, для которого она предназначена и района проживания: количество солнечных дней в году и минимальная температура воздуха зимой. Так как в наших широтах зимой имеют место отрицательные температуры, то лучшим выбором будут двухконтурные установки с теплоносителем в виде незамерзающей жидкости.

    Если с помощью гелиосистемы будет осуществляться только горячее водоснабжение дома, тогда потребуется установка меньшей мощности и соответственно меньшая площадь солнечного коллектора. Если же с помощью солнечной энергии предполагается и отапливать дом, то здесь мощность установки и площадь коллекторов должна быть значительно большей. Так площади солнечного коллектора 4-6 м 2 будет достаточно, чтобы обеспечить на 50-70% горячее водоснабжение в доме. Площади 10-12 м 2 уже должно полностью хватать для горячего водоснабжения и частично – для отопления.

    Полное обеспечение дома тепловой энергией возможно только при площади солнечного коллектора больше 12 м 2 . Хотя это зависит еще и от размеров самого дома и насколько эффективно он утеплен. Если же солнечной энергии, в какой-то период для отопления будет недостаточно, например при значительном похолодании или отсутствии солнечной погоды, то для этого в отопительный контур параллельно подключают резервный котел: электрический, газовый или другой, в зависимости от доступности того или иного вида топлива.

    Установка и ориентация

    Солнечные коллекторы на крыше дома и перед бассейном

    Солнечные коллекторы, в зависимости от их вида и площади, можно установить как на крыше дома, так и на открытой площадке возле дома, обязательно с южной стороны. Очень важное значение имеет и угол их наклона. Чем он ближе к значению 90° по отношению к солнечным лучам, тем лучше будет нагреваться теплоноситель в них. Наилучшим вариантом здесь были бы системы с автоматическим регулированием угла наклона. Но такие гелиосистемы имеют большую стоимость. Если же коллекторы закрепляются неподвижно, то они должны быть ориентированы на юг или максимально близко к этому направлению.

    Срок окупаемости

    Окупаемость гелиосистем зависит, как от самой их стоимости, так и он цены на традиционный виды энергии, которые используются для отопления в той или иной местности. Для Европы, где гелиоустановки пользуются наибольшей популярностью, срок окупаемости, в среднем, составляет до 5 лет. Для средней полосы России, а также сопредельных стран он будет, как минимум, в два раза больше. Хотя, учитывая постоянный рост цен на энергоносители, со временем, он будет сокращаться. При этом, необходимо учитывать, что даже используя гелиоустановки, как дополнительное отопление или для горячего водоснабжения можно экономить от 40 до 70% топлива других, традиционных видов.

    Видео по теме:

    Гелиосистемы для отопления и ГВС

    Альтернативные источники тепла, такие как гелиосистема для нагрева воды, в нашей стране используются не очень часто, но популярность их растет. Главным камнем преткновения является высокая стоимость установки. Кроме покупки самой гелиосистемы, в контуре отопления должен быть установлен бойлер косвенного нагрева или буферная емкость (теплоаккумулятор), без которых солнечный коллектор работать не может.

    Что такое гелиосистема, принцип работы

    Гелиосистема с трубчатым абсорбером.

    Гелиосистемы – это специальные теплообменники, которые позволяют энергию солнца направить на отопление дома или подогрев воды ГВС. В принципе, это такие солнечные батареи, по которым циркулирует жидкость. Конфигурация коллектора и материал для его изготовления может отличаться, но принцип работы остается неизменным:

    • жидкость попадает в коллектор и нагревается за счет солнца;
    • из гелиосистемы теплоноситель перекачивается в бак аккумулятор или бойлер косвенного нагрева и отдает свое тепло;
    • остывшая жидкость опять направляется в солнечную батарею.

    Важно понимать, что гелиосистема для нагрева воды может полностью обеспечить дом только в летнее время. Зимой эффективность системы низкая.

    Для отопления это может быть только вспомогательной мерой в помощь к основному обогреву помещения. Гелиосистемы устанавливаются чаще всего на крыше дома, при этом допускается размещение на земле. Главное, чтобы на теплообменник попадало как можно больше солнечных лучей.

    Такие установки работают только в тандеме с буферными емкостями (теплоаккумуляторами) и бойлерами косвенного нагрева. Разница заключается в принципе работы этих резервуаров. В теплоаккумулятор теплоноситель попадает прямо из подачи котла, а оттуда вода идет прямо в контур. То же самое касается и гелиосистем. Отбор теплоносителя осуществляется в нижней части, так как вода там холоднее. Буферная ёмкость предназначена для системы отопления.

    Эффективность газовых каминов для отопления ниже, чем котлов на том же виде энергоносителя.

    Использовать камины для отопления нескольких комнат можно только в тандеме с водяным отоплением. Продолжение тут.

    Бойлер косвенного нагрева используется для ГВС. Нагрев воды осуществляется не напрямую котлом, а через встроенный змеевик. В котлах есть специальный патрубок, куда подключаются трубы от змеевика. Таким образом, получается отдельная петля. Змеевиков может быть несколько: для котла, для гелиосистемы, для тепловых насосов. При этом теплоноситель и нагреваемая вода в баке никак не пересекаются, теплообмен осуществляется исключительно через медные змеевики.

    Виды гелиосистем

    Есть сезонные и круглогодичные гелиосистемы для отопления дома. Цена на круглогодичные выше. Из названия можно понять, что сезонные могут использоваться только в теплое время года, так как в качестве теплоносителя выступает вода. Во всесезонных циркулирует незамерзающая жидкость.

    Циркуляция в сезонных гелиосистемах может проходить без давления и под давлением. В первом случае теплоноситель приводится в движение исключительно благодаря гравитации, а во втором – за счет

    Гелиосистема с плоским абсорбером.

    электрического насоса. Гравитационные агрегаты устанавливаются только на крыше, чтобы создавалось необходимое давление. В то время как солнечные коллекторы с принудительной циркуляцией могут ставиться куда угодно, в том числе на землю.

    Круглогодичные гелиосистемы отопления бывают трех видов:

    Основной элемент солнечной батареи абсорбер. Это металлический коллектор из медных труб. Площадь теплообмена увеличивается за счет медных листов. Чтобы прибор лучше притягивал солнечный свет, его красят в черный цвет.

    Абсорбер своими руками

    Сделать плоский абсорбер для гелиосистемы своими руками можно в домашних условиях. Для начала из медной трубы нужно сделать коллектор, по которому будет циркулировать жидкость. Можно согнуть трубу змейкой или же спаять коллектор в виде лестницы.

    По цене стальные трубчатые радиаторы отопления дешевле биметаллических и чугунных.

    О том, какое должно быть расстояние между кронштейнами радиатора читайте здесь.

    Затем нужно вырезать из жести лист необходимых размеров. На этот лист кладется коллектор и припаивается. Таких элементов нужно изготовить несколько (3-4 штуки) и соединить их между собой. Получается, что в абсорбере будет 4 патрубка для подачи теплоносителя и 4 для обратки. Собрать все слои абсорбера в единую конструкцию, можно соединив патрубки последовательно или параллельно. При последовательном соединении вода будет больше времени проводить в коллекторе, соответственно, лучше нагреется.

    Абсорбер нужно покрасить черной матовой краской и поместить в корпус. Чтобы уменьшить теплопотери на дно корпуса укладывается пенопласт. Все стыки должны быть герметичными, а материалы устойчивы к влаге. Не стоит забывать, что гелиосистема всегда будет находиться на улице.

    Обвязка гелиосистемы

    Стоимость солнечного коллектора далеко не единственная расходная статья при покупке гелиосистемы. Общая цена включает в себя затраты на бойлер косвенного нагрева, трубы и трубопроводную арматуру. Рассмотрим метод обвязки для системы с принудительной циркуляцией.

    Схема подключения гелиосистемы.

    Основные элементы схемы:

    • циркуляционный насос – устанавливается на обратке сразу за бойлером косвенного нагрева;
    • грязевик – устанавливается на обратке перед абсорбером;
    • расходомер – ставится за грязевиком;
    • запорная арматура – устанавливается в ключевых точках, чтобы можно было отсечь часть контура для ремонта или замены элементов.

    Не стоит пренебрегать установкой расходомера перед гелиосистемой для отопления. Он позволит вам контролировать количество пропущенной через коллектор воды за единицу времени. Оптимальная скорость теплоносителя в абсорбере составляет 25 л/ч на каждый квадратный метр площади гелиосистемы. Например, если у вас есть солнечный коллектор на 5 м. кв, то через него должно проходить 125 л/час или 2,08 л/мин.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector