Отопление на солнечных коллекторах: Вакуумный солнечный коллектор для отопления и горячего водоснабжения —

Солнечный коллектор зимой — Есть ли толк? (Оценка эффективности)

18.10.2019

Содержание:

1. Как обеспечить нагрев воды от солнца в зимний период
   1. Стоит ли использовать солнечное отопление зимой
   2. Снег и солнечные коллекторы: отзывы, воздействие
   3. Может ли град повредить солнечные коллекторы зимой
   4. Как работает солнечный коллектор в мороз
   5. Нужен ли водонагреватель от солнца зимой?
   6. Отопление солнечными коллекторами: зарубежный опыт
2. Как работает отопление дома солнцем в зимний период
   
   1. Насколько эффективен подогрев воды солнечной энергией зимой
3. Так есть ли смысл покупать солнечный коллектор на зиму?

 

Постоянно растущая стоимость отопления в зимний период заставляет многих домовладельцев искать альтернативный источники энергии для горячего водоснабжения и отопительных систем. Для этой цели подходят твердотопливные котлы и тепловые насосы, но первым требуется топливо, а вторым электроэнергия, что не позволяет создать полностью автономную сеть обогрева воды.

Есть ли третий вариант? 

Как обеспечить нагрев воды от солнца в зимний период

Наиболее экологически чистую и полностью бесплатную тепловую энергию обеспечивают солнечные коллекторы. Но у многих возникает вопрос, насколько эффективно отопление от солнца зимой и не возникнет ли с гелиоколлектором дополнительных проблем в наших климатических условиях? Разберем этот вопрос подробнее. 

Стоит ли использовать солнечное отопление зимой

Гелиосистемы, как и солнечные батареи работают за счет энергии солнечного света, поэтому монтируются на улице, в местах прямого (или почти прямого) падения лучей. Однако если на фотоэлектрическую трансформацию температура и окружающая среда практически не оказывают воздействия, то с солнечными коллекторами возможен ряд проблем. Больше всего покупателей беспокоят вопросы:

• Снега;
• Града;
• Мороза. 

Развеем несколько мифов, касающихся влияния этих факторов на эффективность гелиоколлектора.  

Снег и солнечные коллекторы: отзывы, воздействие

Снег является основным врагом гелиосистем, поскольку преграждает доступ солнечных лучей к поверхности коллектора, из-за чего эффективность последнего значительно снижается. Как у вакуумных, так и у плоских моделей наблюдается падение производимой мощности от 3 до 5 раз, в зависимости от толщины снежного покрытия. 

Однако тут нужно добавить, что трубчатые коллекторы при небольших снегопадах и в условиях отсутствия мороза быстро самоочищаются за счет своей формы. Но наиболее эффективно противостоят снегу плоские модели, поскольку: 

• Основная теплопотеря системы происходит через верхнюю панель и во время работы коллектор как-бы непроизвольно подогревает снежный пласт над собой;
• В некоторых плоских моделях есть функция оттаивания, которая переводит часть аккумулированного тепла на повышение температуры верхней панели, что приводит к тому же результату, только быстрее. 

Да, снег сильно снижает КПД гелиосистем, но инженеры вводят всё новые способы решения этой проблемы.

 

Может ли град повредить солнечные коллекторы зимой

Опасения по-поводу града напрасны для владельцев качественных трубчатых и плоских коллекторов, так как:

• Качественные трубки производятся из закаленного стекла (в некоторых случаях — с дополнительным усилением), прочность которого на порядок выше, чем обычного;
• Прозрачные панели плоских моделей делаются из армированного стекла или композитных материалов — пластика, стеклопластика (конкретные параметры защиты зависят от производителя).

Такие системы могут легко выдержать град различной интенсивности и величины, вплоть до среднего диаметра осадков 3-5 см. Многие производители демонстрируют видео обстрела своих коллекторов металлическими или каменными шариками, имитирующими град в качестве доказательства прочности. 

Как работает солнечный коллектор в мороз

Вторым серьезным фактором, влияющим на КПД гелиосистем является температура окружающей среды, но снижение эффективности в мороз характерно только для плоских коллекторов.

Это вызвано тем, что сеть трубок с теплоагентом контактирует с внешней панелью, через которую уходит тепло. Чтобы снизить этот эффект, многие производители начали устанавливать изоляционный слой между прозрачной панелью и трубками. 

В трубчатых, между трубкой с теплоагентом и внешним прозрачным кожухом образовывается вакуум, который является плохим проводником тепла. Поэтому трубчатые модели демонстрируют минимум теплопотерь даже в мороз. 

Тут стоит отметить, что мороз может сыграть злую шутку с трубчатыми коллекторами при повышенной влажности и затянуть внешний стеклянный кожух изморозью, а это снизит число проникающих солнечных лучей. Но опасаться подобных ситуаций не стоит, поскольку: 

1. Прозрачность изморози на несколько порядков выше, чем снега и она очень несущественно влияет на производительность.
2. Изморозь уходит за несколько часов солнечной погоды, поэтому если на небосводе появится яркое солнце — оно быстро ее растопит, а если солнца нет, то КПД коллектора снизится вне зависимости от намерзшего слоя.  

 

 

 

В нашем каталоге более 50 моделей солнечных водонагревателей

Перейти к выбору коллектора

 

 

 

Нужен ли водонагреватель от солнца зимой?

Если резюмировать влияние погодных факторов в условиях нашего климатического пояса: 

• Количество солнечных дней зимой резко снижается;
• Поверхность коллектора может покрываться снегом или изморозью; 
• Плоские модели будут отдавать существенную часть тепла через внешние панели, особенно при сильных морозах.

Однако в холодное время года, можем отметить, что:

• Коллекторы легко переносят перепады температур и осадки;
• Их сложно повредить градом или льдом;
• За полученное тепло не нужно платить;
• При достаточном количестве солнца, КПД системы падает незначительно.

Если учесть, что у плоских коллекторов есть механизм для самоочищения от снега, то на их КПД влияет только количество солнечных дней и температура окружающей среды. В целом такая система будет выполнять нагрев воды солнцем, но ее эффективность в зимнее время падает в 3-4 раза.

Если для горячего водоснабжения можно рассчитать необходимый запас мощности и установить дополнительные модели, то применение солнечных нагревателей в отопительных системах возможно только в качестве дополнительного источника подогрева воды. 

Отопление солнечными коллекторами: зарубежный опыт

В странах Западной Европы, в частности Швейцарии и Германии (в регионах, расположенных примерно в той же широте, что и Украина) научились минимизировать падение КПД на отопительную систему дома за счет предварительного накапливания энергии. 

Эта технология используется в хорошо утепленных домах с предварительным инженерным планированием и предусматривает:

• Монтаж в стенах и под полом системы отопительных труб;
• Установку сети солнечных коллекторов и солнечных батарей;
• Установку резервуара с большим водоизмещением (42 тонны или больше) на чердаке.

Дальше в межсезонный период, когда температура только начинает падать, а отопление еще не работает (август-сентябрь) система направляет всю энергию на подогрев воды в резервуаре до максимально возможной температуры. В дальнейшем эта вода будет использоваться для поддержания стабильной работы отопительной сети в пасмурные и холодные дни, когда эффективность коллекторов падает. 

Такая технология не является панацеей от падения КПД, но существенно продлевает срок автономной работы отопления и снижает расходы владельца. Правда, обходится такое оборудование недешево и в Украине подобные проекты пока не реализовывались. 

Как работает отопление дома солнцем в зимний период 

Солнечный водонагреватель зимой тоже используется для отопления дома (для этого даже разработаны специальные модели с незамерзающим теплоагентом). Это обусловлено процессом преобразования солнечной энергии в тепловую, включающим несколько этапов:

1. Солнечные лучи проходят через внешнюю прозрачную панель/трубку и попадают на покрытие-абсорбатор;
2. Абсорбатор активно вбирает прямые и рассеянные солнечные лучи даже в облачную погоду и передает преобразованное тепло на трубку с теплоагентом;
3. Теплоагент (во всесезонных моделях — незамерзающий) закипает и проходит по змеевику в расширительный бак системы;
4. В баке он передает полученное от абсорбера тепло воде и конденсируется, возвращаясь по змеевику в трубку под абсорбером.
5. Цикл повторяется. 

Как можно видеть, этот механизм не зависит от температуры окружающей среды, поэтому может использоваться даже в холодное время года. На эффективность системы влияет количество и продолжительность солнечных дней, а в нашем климатическом поясе эти показатели хоть и сокращаются, но не падают до нуля, поэтому даже самой холодной зимой коллекторы будут работать (пусть и с пониженным КПД).

Насколько эффективен подогрев воды солнечной энергией зимой

Мощность работы солнечного коллектора рассчитывается в Вт на м² и напрямую зависит от солнечной активности в регионе и КПД самого устройства. Соответственно мощность вычисляется по формуле: м = а*к/100.

Где:

• м — мощность;
• а — солнечная активность;
• к — коэффициент полезного действия. 

Количество солнечной энергии в широтах Украины составляет 1000-1200 Вт на м². Узнать КПД коллектора можно из его технического паспорта (хотя нужно учитывать, что фактический может отличаться от номинального).  

Если у нас есть плоский коллектор с КПД в 80%, то его мощность = 1200*80/100, то есть 960 Вт на м² площади. 

Так вот в зимний период (в зависимости от региона и погодных условий) из-за облачности и осадков солнечная активность над территорией Украины падает от 3 до 5 раз, то есть до 400-250 Вт. При таких условиях мощность того же коллектора будет составлять 360-200 Вт на м². И это при отсутствии длительного снежного покрова на поверхности коллектора. 

Фактически для бесперебойной работы системы зимой владельцу нужно обеспечить пятикратный запас мощности, что затруднительно, учитывая общую площадь и стоимость такого гелиоколлектора. 

Так есть ли смысл покупать солнечный коллектор на зиму?

Учитывая вышеизложенное, можем сделать вывод, что гелиоколлекторы хоть технически и способны работать в условиях зимы в нашем регионе, без существенных проблем для владельца, но не выдают достаточный КПД для полноценного отопления или обеспечения дома горячей водой. 

Это не значит, что солнечный водонагреватель бесполезен — летом такая установка может полностью нагреть воду солнцем, покрыть теплопотребности дома, а в зимнее время стать дополнительным источником энергии, снижая общую нагрузку на основную теплосеть. Эффективно обеспечить домохозяйство горячей водой для потребления и отопления в зимний период могут другие источники альтернативной энергии:

• Тепловой насос;
• Твердотопливный котел.

Подключение любого из них к сети, совместно с солнечным коллектором позволит существенно сэкономить на твердом топливе или электричестве, а в летний период установки можно полностью отключить, перейдя на полностью бесплатную энергию солнца.

 

 

 

Хотите узнать все тонкости выбора твердотопливного котла?

Подробности здесь

 

 

 

Солнечные коллекторы зимой: исследуем целесообразность установки

Бесперебойная подача горячей воды для отопления помещения или общего пользования  независимость от коммунальных служб и сезонности, а главное – резкое сокращение ощутимых затрат в бюджете семьи на коммунальные платежи– всё это доступно каждому с установкой солнечного коллектора.

Жарким летом, когда уровень солнечного излучения наиболее высокий, полученную тепловую энергию можно расходовать на ГВС, полностью (и бесплатно!) покрывая потребность в горячей воде. Избыток тепловой энергии легко направить на обогрев воды в бассейне открытого или закрытого типа. В более прохладные сезоны, кроме традиционного отопления здания и ГВС, с помощью солнечного коллектора можно поддерживать нужный климат в теплицах, отапливать бани и коттеджи. Справляется со своими функциями солнечный коллектор и зимой.

Эффективность гелиосистем зимой

В холодное время года счета за коммунальные услуги возрастают, как минимум, в два раза. Больше энергии, и соответственно, денежных средств, уходит на поддержание тепла в квартире, доме, офисе и любом промышленном помещении. При этом батареи часто оказываются еле теплыми, а температура в помещении не обеспечивает комфорт и безопасное для здоровья проживание. Работа установки зимой позволяет значительно снизить расходы на отопление и использование горячей воды.
Количество тепла, которое вырабатывается в холодное время года, зависит от множества факторов, например:
— общая эффективная площадь поглощения коллекторов;
— угол наклона коллекторов;
— географическое расположение и особенности климата.
Количество осадков и число пасмурных дней непосредственно влияют на работу и эффективность солнечных коллекторов зимой. Только учитывая вышеуказанные факторы, можно собрать необходимую гелиоколлекторную установку, которая максимально удовлетворит потребность в тепле и горячей воде. Изучая отзывы на солнечные коллекторы зимой, можно с уверенностью сказать, что подбор и расчет оборудования стоит доверить профессионалам DUALEX.

Особенность эксплуатации солнечных коллекторов зимой

Чудес не бывает — в холодное время года, когда температура окружающей среды падает ниже 0°C, а погода не так часто радует солнечными деньками, снижается и производительность коллекторов. Поэтому подбирая такую установку необходимо сразу учитывать возможность эксплуатации и отопления дома солнечными коллекторами зимой в период минимальной активности солнца.
При отрицательной температуре вакуумные коллектора продолжают успешно работать. Это объясняется следующими факторами:
1. Цилиндрическая форма трубок позволяет улавливать лучи под разным градусом. Это означает, что коллектор работает и с утра, и на закате дня, независимо от того, попадают ли прямые солнечные лучи на него под 90^о или нет. Работают они и в пасмурную погоду – коллектор улавливает рассеянные лучи Солнца.
2. Значительно меньшие теплопотери (по сравнению с плоскими коллекторами). Более 92% полученной энергии преобразовывается и направляется в контур отопительной системы. При этом работать солнечный коллектор зимой может в условиях до -35°C.
3. Установка под оптимальным углом наклона способствует как повышению КПД, так и, при значительных осадках зимой, влияет на самоочищение коллектора. Снег буквально сползает с трубок, оставляя их поверхность чистой.
Чтобы солнечный коллектор зимой работал максимально эффективно, все расчеты, подбор оборудования, установку и подключение системы стоит доверить специалистам DUALEX.

Бесплатное тепло зимой: миф или реальность?

Вакуумные солнечные системы, обладающие наиболее высоким КПД, позволяют пользоваться горячей водой и теплом круглогодично, не тратя на это семейный бюджет. В холодное время года, если мощности установки недостаточно для полного обеспечения потребности в горячей воде, на помощь такой системе приходит возможность подогревать воду в баках ТЭНами. Однако и в таком случае использование гелиосистемы дает существенную экономию средств.
Приобретение качественной установки – отличная инвестиция в собственное будущее. Главное – правильно рассчитать мощность и учитывать особенности при монтаже системы, зная, как работает солнечный коллектор зимой.
Установки других типов (к примеру, достаточно распространенные плоские панели), являясь более бюджетными вариантами, не обеспечивают нормальную подачу тепла в холодное время. Особенно обманчиво использование самодельного солнечного коллектора зимой. Его мощности недостаточно для работы в пасмурные дни, не говоря уже об отрицательных температурах.
Отсутствие вакуума (в отличие от качественных заводских установок) вызывает значительные теплопотери, снижая эффективность работы такого устройства зимой. При отрицательной температуре вода, используемая в качестве теплоносителя, в самодельных коллекторах замерзает, делая дальнейшее использование установки невозможным. Солнечный коллектор зимой, созданный своими руками, обеспечивает невысокую эффективность и в случае, когда вместо воды используется антифриз.
Изучить поведение такой установки в течение определенного времени можно, исследуя солнечный коллектор на видео зимой. Такой инструмент позволяет точно понять, как быстро с гелиосистемы сходит снег, посчитать количество дней в сезон, когда работа коллектора практически невозможна из-за осадков, что в сочетании с исследованием колебания температуры позволит оценить эффективность и возможность использования в холодную пору.
Таким образом, эксплуатация гелиоустановки зимой позволяет снизить нагрузку на отопительную систему, уменьшить расход газа, электричества и других источников энергии, дает возможность обогревать помещение и пользоваться горячей водой без значительных затрат на оплату коммунальных платежей. Солнечный коллектор зимой – экономное и экологичное средство отопления!

Солнечная тепловая энергия – Устойчивое развитие

Как это работает

Нажмите на изображение, чтобы просмотреть короткую анимацию о том, как работают солнечные коллекторы с вакуумными трубками.

Солнечные тепловые системы преобразуют солнечный свет в тепло, которое можно использовать для отопления помещений, охлаждения помещений и горячего водоснабжения. Основой этих систем являются солнечные коллекторы. Существует несколько различных типов солнечных коллекторов, наиболее распространенными из которых являются плоские пластины и вакуумные трубки. Солнечные коллекторы наиболее эффективно преобразуют солнечную энергию, когда солнечные лучи падают на них под углом девяносто градусов. В Соединенных Штатах солнце всегда находится в южной части неба и выше летом и ниже зимой. Это означает, что солнечные коллекторы наиболее эффективны, когда они установлены лицом на юг и наклонены к югу. Степень наклона определяет, для какой части года оптимизированы солнечные панели: чем больше наклон, тем больше панели оптимизированы для производства осенью, весной и зимой, когда солнце находится низко в небе.

Коллекторы

Вакуумные трубчатые коллекторы

Крупным планом вакуумные трубчатые солнечные коллекторы

Вакуумные трубчатые коллекторы представляют собой параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую поглотительную трубку, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Трубки изготавливаются с вакуумом между внешней и внутренней трубками, что устраняет кондуктивные и конвективные потери тепла и помогает достигать очень высоких температур.

Внутренняя медная трубка заполнена нетоксичной жидкостью. Когда жидкость поглощает тепло из медной трубы, она испаряется и поднимается вверх по медной тепловой трубе. Большая часть меди в верхней части тепловой трубы представляет собой конденсатор. Он либо окружает, либо монтируется внутри трубы, по которой течет теплоноситель (обычно вода или антифриз). По мере того как теплоноситель течет, конденсатор отдает тепло жидкости, а газ внутри тепловой трубы конденсируется и течет обратно на дно тепловой трубы в виде жидкости. Затем теплоноситель перекачивается в теплообменник внутри здания, где тепло отводится от теплоносителя и направляется в систему бытового водоснабжения или отопления.

Плоские коллекторы

Плоские солнечные коллекторы (изображение предоставлено

) Плоские застекленные коллекторы представляют собой изолированные и защищенные от атмосферных воздействий коробки, содержащие темную поглощающую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми крышками. Неглазурованные коллекторы, обычно используемые для солнечного нагрева бассейнов. , иметь темную абсорбирующую пластину из металла или полимера, без крышки или кожуха Этот тип коллектора является наиболее распространенным

В обоих типах маленькие трубки проходят через коробку и переносят жидкость (либо воду, либо раствор антифриза). Когда солнечные лучи падают на темную абсорбирующую пластину, она нагревается и передает тепло жидкости, проходящей по трубкам.0005

Студенческие проекты

• Энергосбережение Устойчивое развитие в Williams
  Андерсон, Тед. Стажировка PDC, весна 2020 г.
  (Просмотреть как документ Google)
• Теплица Weston: солнечное тепловое водонагревание для проекта Weston Field
  Тейлор, Пол. Geos 206, весна 2011 г.
  Просмотр в формате PDF (новое окно)
• Дым на воде: использование энергии в плавательном бассейне Мьюир-Самуэльсон
  Хэнкок, Джиллиан. Геос 206, Весна 2009
  Просмотреть PDF (новое окно)
• Движение к будущему использования солнечной энергии в Williams College
  Моковер, Алекс. Geos 206, Spring 2008
  Просмотр PDF (новое окно)

Установки

• Susie Hopkins Solar Hot Water
• Lambert Solar Hot Water
• Fort Hoosac Solar Hot Water

Распечатай эту страницу

Солнечные панели и системы горячего водоснабжения

Серия Витосол

Солнечные системы Viessmann отвечают всем требованиям эффективного и экономичного нагрева горячей воды для бытовых нужд и резервного отопления. Помогите защитить окружающую среду и сэкономить деньги, используя бесплатную солнечную энергию.

Солнечные тепловые системы для приготовления горячей воды и резервирования центрального отопления

Компания Viessmann стремится разрабатывать инновационные технологии с расчетом на будущее, поэтому мы разрабатываем наши продукты с целью поддержки и поощрения использования устойчивой возобновляемой энергии. источники. Все наши системы отопления можно дополнить бесплатной возобновляемой энергией от солнечных панелей вашего дома, помогая вашему дому стать более экологичным и сокращая расходы на топливо за счет использования энергии солнца.

Солнечные тепловые системы Viessmann обеспечивают высочайший уровень эффективности, надежности и долговечности. Наши солнечные системы, совместимые с другими нашими решениями по отоплению, предлагают вам все необходимое, чтобы сделать ваш дом максимально экологичным и ориентированным на будущее.

Солнечные панели высокой производительности

Vitosol 200-FM

Высокопроизводительные плоские солнечные коллекторы премиум-класса с переключающимся поглощающим слоем ThermProtect.
Площадь поглотителя: 25 футов² / 2,3 м²

Откройте для себя Vitosol 200-FM

Технология солнечного теплового отопления

Солнечные водонагревательные системы используют бесплатное тепло, выделяемое солнцем, для нагрева горячей воды для бытовых нужд (ГВС). Эти решения обеспечивают горячую воду в течение всего года, и они могут поддерживаться бойлером, чтобы у вас была горячая вода, когда вам это нужно.

Если вы планируете заменить существующий котел и у вас уже есть солнечные батареи в вашем доме, многие из наших продуктов предназначены для поддержки использования энергии этих панелей для дополнительного отопления. Мы также предлагаем ряд солнечных коллекторов, и если вы инвестируете в новую систему отопления, мы рекомендуем вам с самого начала подумать о ее проектировании с учетом этой солнечной технологии. Мы предлагаем монтируемые на крыше плоские коллекторы, солнечные панели и сопутствующие системные аксессуары.

Воспользуйтесь преимуществами солнечной технологии Viessmann, чтобы снизить потребление топлива, что поможет сократить счета за отопление и сократить выбросы углекислого газа.

Солнечные коллекторы Vitosol 200-FM

Снижение расходов на отопление

Солнечные системы Viessmann вырабатывают тепло без использования топлива, что снижает ваши расходы на отопление.

Экологичность

Солнечные системы используют возобновляемую энергию, которая является экологически чистой и бесплатной.

Прочный и долговечный

Солнечные коллекторы Viessmann долговечны и не требуют обслуживания.

Нет выбросов

Солнечное отопление не производит выбросов CO₂ или других загрязняющих веществ.

Независимость

Солнечная система может помочь вашему дому стать более независимым от энергии.

Стабильность

Отопление с помощью солнечной энергии помогает защитить вас от колебаний цен на топливо.

Кто может извлечь наибольшую выгоду из солнечной системы?

Хотя почти каждый может извлечь выгоду из солнечной технологии, эти системы отопления работают лучше всего, когда солнечные коллекторы размещены на крыше, которая получает много прямого солнечного света.