На открытой вкладке мы попбробуем помочь выбрать для своей квартиры правильные компоненты отопления. Каждый фактор неоспоримо важен. Поэтому подбор каждой части монтажа необходимо осуществлять обдуманно. Система отопления включает, трубы, развоздушки, бак для расширения, коллекторы терморегуляторы, систему соединения, батареи котел, крепежи, увеличивающие давление насосы. Сборка отопления коттеджа имеет некоторые комплектующие.
Закон сохранения энергии практически похоронил мечту о вечном двигателе. Однако в распоряжении человека есть другой источник неиссякаемой и доступной каждому энергии — Солнце. Инженеры и народные умельцы разработали ряд отличных устройств, позволяющих использовать этот возобновляемый ресурс для благоустройства жилых домов. Одна из таких полезных конструкций — солнечный коллектор для отопления, изготовление которого доступно даже начинающему мастеру.
Содержание
Варианты использования солнечной энергии
Солнечная батарея и солнечный коллектор — это устройства разного типа. Солнечные батареи используют не только для отопления дома. С их помощью энергия солнца преобразуется в электрическую энергию, накапливается в аккумуляторах, а затем используется для различных нужд: питание электроприборов, подогрев теплоносителя в системе и т. д. Это устройство можно сделать своими руками, но все же фотоэлементы, составляющие основу батарей, придется купить отдельно. Работа заключается в том, чтобы соединить фотоэлементы в цепь, зафиксировать их в специальном корпусе и правильно установить.
С помощью коллектора организуют солнечное отопление частного дома, используя непосредственно тепловую энергию. Солнечные лучи подогревают воду, которая затем поступает в отопительную систему дома. Использовать эту же систему можно и для одновременной организации горячего водоснабжения. Чтобы сделать солнечный коллектор не нужны специальные фотоэлементы. Народные умельцы успешно занимаются изготовлением таких солнечных систем отопления из подручных материалов.
Как устроен солнечный коллектор?
Солнечный коллектор представляет собой гидравлическую систему, которая состоит из трех основных элементов:
- солнечной панели;
- аванкамеры;
- накопительного бака.
Солнечные панели, если говорить просто, это трубчатый радиатор, заключенный в короб со стеклянной передней стенкой. Его размещают в каком-либо солнечном месте, например, на крыше. Вода, поступающая в радиаторы солнечных панелей, нагревается и перемещается в аванкамеру. Здесь происходит замещение холодной воды уже горячим теплоносителем и поддерживается постоянное динамическое давление в системе. При этом в радиаторы солнечных панелей перемещается холодная вода, а горячая поступает в накопительный бак, из которого передается в отопительную систему дома.
Размещать солнечный коллектор лучше всего на южной стороне крыши под углом в 35-45 градусов. Радиатор и внутреннюю часть короба лучше всего окрасить в черный цвет
В работе солнечного коллектора этого типа используется так называемый термосифонный процесс. При нагревании плотность воды изменяется, ее нагретые слои расширяются и вытесняют холодную воду. В результате для организации отопления на солнечных батареях не нужен насос, перемещение теплоносителя по системе происходит под действием естественных природных процессов.
Как сделать солнечный коллектор?
Для самостоятельного изготовления солнечного коллектора можно использовать самые разнообразные подручные материалы. Сначала изготавливают отдельные элементы системы, а затем их соединяют с помощью труб.
Этап #1 — изготовление солнечной панели
Чтобы сделать солнечную панель для отопления, понадобится короб и материал для радиатора. Короб обычно делают из фанеры. Стены и дно короба рекомендуется утеплить, например, слоем пенопласта, чтобы минимизировать потери тепла. Для изготовления радиатора можно использовать отрезки широких труб, которые соединяют между собой трубами меньшего диаметра.
Интересный вариант самодельной солнечной панели из алюминиевых банок представлен в следующем видеоматериале:
Верх короба закрывают стеклом подходящего размера. Чтобы повысить эффективность работы солнечной панели, ее внутреннюю часть и радиаторы рекомендуется окрасить в черный цвет, а наружную сторону панели делают белой.
На этой схеме наглядно продемонстрирован один из вариантов создания панели для солнечного коллектора. Короб выполнен из досок и оргалита, закрыт стеклом
Этап #2 — аванкамера и накопительный бак
Для изготовления этих элементов солнечного коллектора понадобится пара подходящих емкостей. Для накопителя нужен довольно большой бак, его емкость должна варьироваться в пределах 150-400 л. Бак также следует утеплить, например, поместив в фанерный короб и заполнив окружающее пространство теплоизоляционными материалами: пенопластом, минеральной ватой, опилками и т. п.
Совет. Если баком подходящих размеров обзавестись не удалось, можно использовать несколько меньших емкостей, соединив их между собой.
Аванкамеру делают из небольшого бака, вместительностью не более 40 литров. Эта емкость должна быть герметичной и снабженной шар-краном или другим водоподающим устройством.
Этап #3 — сборка системы целиком
После того, как основные элементы готовы, их необходимо правильно разместить и соединить между собой. Сначала устанавливают аванкамеру и накопительный бак. При этом важно правильно соблюсти соотношение уровня жидкости в каждой емкости. Уровень воды в аванкамере должен располагаться выше уровня воды в накопителе более чем на 80 см.
Солнечную панель обычно размещают на крыше, оптимально — на южной стороне с уклоном к горизонту примерно 40 градусов. Расстояние между накопительным баком и радиатором должно составлять не менее 70 см. Таким образом в верхней точке системы размещается аванкамера, ниже ставят накопительный бак, а в самом низу находится солнечная панель.
Обратите внимание! В накопительном баке и аванкамере может находиться значительное количество воды. Еще на стадии проектирования системы следует соотнести максимально возможный вес теплоносителя и несущие способности перекрытия, на котором будет монтироваться солнечный коллектор.
Затем следует установить:
- дренажную трубу накопителя;
- дренажную трубу аванкамеры;
- трубу подачи холодной воды к аванкамере;
- трубу ввода холодной воды;
- трубу подачи холодной воды к смесителям;
- трубу подачи горячей воды к смесителям
- трубу подачи горячей воды к накопительному баку;
- «горячую» трубу солнечного радиатора;
- трубу подпитки накопительного бака.
При этом на высоконапорных участках системы рекомендуется использовать полудюймовые трубы, а для низконапорных участков подойдут дюймовые трубы. Кроме того, следует использовать различные фитинги, переходники, сгоны и т. п. Подробно схема солнечного коллектора представлена на рисунке:
На схеме устройства солнечного коллектора отображено расположение аванкамеры, накопительного бака и солнечной панели, а также соединяющих их труб
Для ввода системы в эксплуатацию необходимо заполнить установку водой через нижние дренажные отверстия. Затем аванкамеру присоединяют к системе водоснабжения дома и регулируют уровень жидкости в коллекторе. Если все стыки герметичны, можно начинать эксплуатацию нового устройства.
Несколько советов по монтажу
- В нижней части системы следует установить дренажные вентили для вывода лишнего воздуха из системы.
- Выполнить теплоизоляцию всех горячих трубопроводов.
- Установить вентиль, прекращающий движение теплоносителя в случае резкого похолодания, чтобы не повредить систему.
- При подводе горячей воды к устройствам потребления сделать смесители, поскольку температура жидкости может быть очень высокой.
Выполнение этих рекомендаций поможет сделать систему максимально эффективной.
Источник: http://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/solnechnoe-otoplenie-chastnogo-doma.html
Содержание
Принцип действия
Преобразование энергии солнца в тепло возможно двумя путями – электрическим и прямым нагревом. Фотоэлектрические преобразователь имеют очень низкий КПД, доступные – до 10%, лабораторные – до 40%. Для обогрева помещения малопригодны, практическое применение как источники тока находят в южных регионах с приоритетным количеством дней в году. Используются только потому, что государство и международные организации доплачивают за «зеленую», экологическую электроэнергию. Выработка электроэнергии на фотоэлементах дороже обычной, экономическая рентабельность возможна для России при удорожании электроэнергии в три раза.
Непосредственный нагрев теплоносителя рентабелен даже при покупке дорогих европейских моделей гелиоустановок. Принцип действия тот же что и в летнем душе – солнце греет оболочку с водой, нагретая вода используется. Необходимо отметить, что имеются системы с нагревом воздуха в качестве теплоносителя, но их применение очень ограничено самыми южными районами России. В дальнейшем будем рассматривать гелиосистемы с теплоносителем.
Виды гелиоустановок
Существует несколько систем солнечного нагрева жидкости – плоские, трубчатые, концентраторы.
Плоские представляют собой способ нагрева под стеклом. Металлические трубки прямые или спиралью окрашены в черный цвет для лучшего нагрева, термоизолированы с трех сторон, со стороны освещения — накрыты стеклом или стеклопакетом. Эти мероприятия направлены на снижение непроизводительных потерь тепла, напрямую влияют на КПД установки. Дешевые, просты в самостоятельном изготовлении, небольшой КПД.
Трубчатые нагреватели своей конструкцией напоминают матрешку, — труба в трубе. Наружная стеклянная труба выполняет роль термоизолятора, из нее откачан воздух до разряжения, близкого к вакууму. Внутренняя медная теплообменная трубка зачернена. Трубы собраны в систему нижним и верхним коллектором, количество можно набирать любое. Благодаря особой системе крепление трубок, замена их может выполняться в процессе эксплуатации. Дороже плоских, но имеют до 30% больший КПД.
Концентраторы представляют собой зеркало, а чаще систему зеркал, концентрирующих солнечную энергию на объект нагрева — ту же трубку с жидкостью. Бывают двух типов – ленточные, когда нагревательная трубка расположена горизонтально, параллельно параболическому длинному зеркалу. И точечные – система зеркал концентрирует поток света в точку. В быту такие системы применяются крайне редко ввиду высокой стоимости, но имеют самый высокий КПД благодаря системе управления. При движении солнца зеркала централизованно поворачиваются, максимально улавливая свет. Такие системы применяются также в тепловых электростанциях – вода доводится до кипения и вращает турбину.
Практическое применение
Для реального от отопления дома нужно использовать трубчатые нагреватели, имеющие коэффициент поглощения – до 98% и могут работать до температуры в — 40С. Но одних солнечных панелей недостаточно, нужна система отопления, включающая в себя термоизолированные трубопроводы, накопительный бак, насос, контроллер. Собрать самостоятельно такую систему не сложно даже начинающему слесарю. Нужно понимать принципы — в солнечной батарее циркулирует незамерзающая жидкость с низкой температурой кипения, отдача тепла происходит в теплообменном баке – накопителе. Солнечная панель устанавливается под углом, выше широты расположения на градус. Для средней полосы России оптимален угол наклона 30-40 градусов.
Гелиоустановки не могут обеспечить полную мощности отопления ввиду малого количества солнечных дней в году зимой, но помогут сэкономить на отоплении до 60% и обеспечить полностью горячей водой.
Обогреть дома с помощью солнца и ветра
Источник: http://www.proterem.ru/avtonomnyj-dom/otoplenie-doma-ot-solnca.html
Примерно треть источников энергии (уголь, нефть, газ) мы превращаем в тепло: большая часть этой энергии используется для отопления помещений и подогрева воды. Изменения климата и зависимость от ископаемых источников энергии, запасы которых заметно сократятся в ближайшие десятилетия, заставляют нас действовать быстро. Широкое применение солнечной энергии для отопления жилых домов уже сегодня показывает, как мы можем справиться с этой проблемой. Это означает не только использование новых стандартов при строительстве, но и то, что надо резко сократить потребление энергии в доме. Проведя продуманную перестройку дома и используя большую термическую гелиосистему, можно сократить расход тепла на треть или даже на четверть. Только при этом условии в будущем будет достаточно сырья (такого как древесина), чтобы покрыть оставшуюся потребность в энергии
План строительства.
Основные критерии строительного стандарта солнечных домов:
Изоляция соответственно "KFW 40" и выше. Первичный расход энергии < 15 кВт/м²
Отопление: основной источник энергии солнце (степень покрытия солнечной системой >50%)
Дополнительное отопление регенеративное.
Вертикально наклоненная на юг крыша и большой встроенный бак для воды являются отличительными чертами архитектуры солнечных домов и символами независимого энергоснабжения. Дом с компактным прибором контроля за климатом или электрическим отоплением, тепловым насосом не израсходует и на четверть годовой первичный расход энергии от 5 до 15 кВт на м² полезной площади здания. Первичный годовой расход энергии включает так же и вспомогательную энергию (такую, как ток для насоса) и количество энергии, необходимой для получения, преобразования и распределения источника энергии через цепной процесс, выходящий за рамки системы.
В плане отопления солнечного дома использование ископаемых источников энергии очень невелико, так как 100% тепла производится регенеративно. Кроме того, используются насосы, накапливающие энергию, таким образом, что лишь от 300 до 400 кВт часов потребления электрической энергии в год приходится на вспомогательную энергию.
Важной предпосылкой для низкого потребления энергии на отопление является хорошая, морозоустойчивая герметичная изоляция огибающая поверхности здания.
Идеальным решением такой изоляции может служить напыление пенополиуретана Пеноглас. На сегодняшний день — это самая эффективная теплоизоляция применяемая в строительстве. Так же пенополиуретановая изоляция Пеноглас соответствует всем экологическим нормам опережая конкурентов по многим показателям.
Следует стремиться достичь следующих результатов при планировании строительства:Внешние стены: 0,14-0,18 Вт/м²K, соответствует толщине напыленного ППУ Пеноглас 12 -15 см
Крыша: 0,12-0,16 Вт/м², соответствует толщине напыляемого ППУ Пеноглас 14 -17 см
Поверхность пола. соответственно, подвала: 0,20-0,24 Вт/м²K, соответствует толщине пенополиуретановой изоляции Пеноглас 8 -10 см
Окна с тройным детермальным остеклением: 0,8-1 Вт/м²K (включая рамы)
Для соблюдения экологического баланса следует обратить внимание на ресурс первичной энергии и утилизацию отходов строительной конструкции при выборе строительных материалов и определении размеров толщины конструктивных элементов.
Например, «израсходованная» деревянная стена с изоляцией целлюлозы 0,18 производит лишь 100 Вт/м² первичной энергии; кирпичная стена с покрытием из полистерола при такой же изоляции производит 200 Вт/м², то есть в два раза больше.
При размере внешних стен 300 м² эта разница составляет уже 30000 кВт/ч. Это соответствует количеству топлива, которое позволяет отапливать дом 5-6 лет. Для капитальных сооружений особенно хорошо подходит кирпич из перлита, который обладает хорошими качествами для строительства и не наносит вред экологии. При кирпичной кладке (42,5см) без дополнительной внешней изоляции достигается уровень изоляции 0,18 Вт/м²K, так же интересна кладка из обычного кирпича покрытая слоем напыляемой ППУ изоляции .
Пассивное использование солнечной энергии. Прозрачные конструктивные элементы (окна, иногда и зимний сад) обеспечивают внутреннюю часть здания светом и теплом – особенно если они направлены на юг. Однако они также являются источником потери тепла, когда солнце не светит: сама по себе изоляция тройного теплозащитного стекла где-то в четыре раза выше хорошей изоляции внешних стен. Получается двоякая ситуация: высокое качество окон (высокий уровень пропускания энергии при минимальных тепловых потерях, включая рамы) и адекватный выбор размеров стеклянного фасада – в зависимости от стороны света и аккумулирующей способности здания. На северном фасаде стеклянная поверхность должна быть минимального размера, на южном фасаде – большого размера, но не слишком большого.
Чтобы избежать перегрева летом и в переходный период, площадь окон, направленных на юг и запад, должна быть конструктивно затемнена или снабжена внешней защитой от солнца. Если солнце светит, солнечный дом зачастую даже в холодные дни обходится без активного отопления. Однако пассивное использование солнечной энергии не может конкурировать с ее активным использованием, так как собранное коллекторами солнечное излучение может храниться в резервуаре несколько дней, а иногда и недель. Вентиляционные установки с рекуперацией тепла: решение, но не необходимость.
При обычном проветривании потеря тепла происходит в разумных пределах. При наличии вентиляционной установки с рекуперацией тепла потери последнего можно сократить на половину. Это, однако, не уменьшит первичный энергетический баланс, так как тепло солнечного дома на 100% регенеративное, и следует учитывать потребление электрического тока вентилятором.
ОРИЕНТИРОВКА ДОМА ПО СОЛНЦУ
Солнечный дом «живет» от солнца и при солнце. Поэтому основным условием архитектуры и местоположения дома является в любое время года положение солнца. Рис 6 Зимой следует оптимально использовать инсоляцию и пассивно и активно. Летом следует избегать перегрева здания и гелиоустановки, используя для этого конструктивные решения.
Источник: http://www.ppu21.ru/article/127.html
Что такое «солнечная батарея»?
Солнечной батареей называют несколько фотоэлектрических элементов, объединенных в один прибор. В свою очередь фотоэлектрический элемент представляет собой полупроводниковое устройство, позволяющее напрямую преобразовывать энергию солнечного света в электрическую энергию.
Примеров использования солнечных батарей, а точнее фотоэлектрических элементов, немало, но самый простой и доступный, это пример работы калькулятора, снабженного солнечной батареей. Найти в нем фотоэлемент несложно. Как правило, это небольшое окошко темного цвета, расположенное на передней панельке калькулятора. Именно оно на свету вырабатывает ток, нужный счетному устройству и накапливает его в аккумуляторе.
Таким же образом работают и все другие солнечные батареи: в солнечную погоду они вырабатывают электрическую энергию, которая используется для зарядки аккумуляторов, а затем расходуется по необходимости.
Как используют солнечные батареи
Солнечные батареи вырабатывают только электрическую энергию. Никакого отношения к тепловой энергии они не имеют: не накапливают ее и не преобразуют.
Они в равной мере эффективно работают при положительной температуре воздуха и в морозный день: для них важна только интенсивность солнечного света. Так, к примеру, солнечные батареи широко используются для получения электричества на Чукотке, где немало солнечных дней в году, но при этом очень холодно, а также успешно функционируют даже в открытом космосе, вырабатывая электричество для космических кораблей и станций.
Это значит, что солнечные батареи для отопления дома можно использовать только в случае подключения к электрической сети, получающей от них энергию, нагревательных приборов. Например, установив солнечные батареи для отопления дома, к ним можно подключить тепловой насос, инфракрасный тепло излучатель или любой другой нагревательный прибор.
Солнечные коллекторы для отопления дома
Для накопления тепловой энергии солнца используют не солнечные батареи, а солнечные коллекторы. именно они предназначены для нагрева воды или теплоносителя, а также для устройства тепловых аккумуляторов, позволяющих поддерживать комфортные условия в доме за счет накопления солнечного тепла.
По сути, солнечный коллектор это устройство для сбора тепловой энергии Солнца, передаваемой его видимым светом и инфракрасным излучением. Его также часто называют «гелиоустановкой».
Солнечные коллекторы для отопления дома могут иметь различный вид и устройство. Самый простой, плоский коллектор, состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение и называемого «абсорбер». В примитивном виде это может быть плоская металлическая пластина черного цвета. Для защиты от потерь тепла абсорбер сверху накрывают светопрозрачной пластиной, например стеклом, оставляя между ним и поверхностью стекла свободное пространство. Задняя часть абсорбера покрывается слоем теплоизоляционного материала.
Для уменьшения потерь тепла теплопроводностью устройство делают герметичным и выкачивают из него воздух. На поверхности абсорбента располагают теплообменник в виде тонких труб, поверхность которых обладает высокой теплопроводностью. По ним циркулирует вода или теплоноситель, нагрев которого может составлять от 50 до 200 С.
Солнечные коллекторы являются высокоэффективными теплотехническими устройствами, с успехом используемыми практически во всех развитых странах. Они работают при любой температуре воздуха: главное, чтобы светило солнце и его лучи падали на поверхность абсорбента.
Для этого коллекторы устанавливают под определенным углом наклона к горизонту, ориентируя их на солнце. Более совершенные коллекторы могут перемещаться за небесным светилом в течение дня.
Источник: http://aquagroup.ru/articles/solnechnye-batarei-dlya-otopleniya-doma.html