Солнечный коллектор для нагрева воды, критерии выбора

Вслед за солнечными батареями на рынке стали появляться устройства для подогрева воды и отопления. Солнечный коллектор — хороший способ получить солнечную энергию для обогрева помещений, как дома, так и теплиц или промышленных ангаров. Единственный минус — относительно высокая цена приобретения и монтажа конструкции. Но на этом расходы заканчиваются, и стоимость получаемой энергии будет с каждым днем снижаться, так как не требуется приобретать какое-либо дополнительное топливо. Источником энергии выступает солнечный свет.

Вакуумный солнечный коллектор

Солнечный коллектор для нагрева воды в наших широтах выступает в качестве дополнительного источника тепла, а в широтах где преобладает годовое активное солнце устройство может быть использовано в качестве основного и единственного источника отопления.

Понятия «солнечный коллектор» и «солнечная панель» часто путают. Тут главное отличие в том, что солнечная панель превращает свет в электрический ток, а гелиоколлектор — в тепло.

Виды солнечных коллекторов

Существуют несколько типов такой климатической техники:

Плоский солнечный коллектор

Модули сделаны из металла и к ним подведена жидкость в качестве теплоносителя. Циркулируя через коллектор, она от него нагревается и кипятит бак с водопроводной водой. Устройство это гораздо проще, чем кажется, хотя и технологичнее, чем выкрашенный черной краской бак дачного душа.

Плоский солнечный коллектор состоит из следующих частей:

  • кофр (в него заключены все детали устройства, своего рода чемодан);
  • абсорбер (элемент, поглощающий солнечное излучение);
  • термоизолирующий слой;
  • теплоноситель.

Абсорбер можно сравнить с радиатором, только действует он иначе. Источник тепла находится внутри радиатора, который излучается наружу. В случае с системой абсорбции источник тепла, солнце, находится снаружи, и задача устройства транслировать тепло внутрь для согревания жидкости. Емкость абсорбера должна быть герметичной. Поверхность элемента покрывается специальным селективным покрытием, наносится по типу краски. Такое покрытие улавливает энергию солнечного излучения.

Далее абсорбер помещается в пластиковый термоизолированный короб со стеклянной поверхностью.

Селективное покрытие хоть и похоже на черную краску, но это все же уникальный химический состав, который за счет многослойности преломляет солнечный свет таким образом, чтобы эффективность преобразования была максимально высокой. Если взять просто черную краску, то эффект нагрева будет, но не такой высокий, чтобы согреть воду для отопления или пользования в качестве горячей воды этого будет недостаточно.

Селективное покрытие удерживает до 95% солнечного света, преобразуя его в тепловую энергию.

Бак, покрытый черной краской, может нагреть воду до 45-50°С. А бак, покрытый селективной краской, может нагревать воду до 200°С. Разница в эффективности ощутимая.

Вакуумный солнечный коллектор

В вакуумном гелиоколлекторе несколько иная организация медных трубок. Здесь они расположены параллельно друг другу, и каждая трубка с поглощающим и отражающим элементами заключена в стеклянную колбу. Между трубкой и стеклянной колбой образуется вакуумное пространство, цель которого термоизоляция. Коэффициент полезного действия вакуумного солнечного коллектора гораздо выше чем у плоского.

Воздушный солнечный коллектор

Такое устройство используется для отопления дома. Внутри находится не вода, а воздух, солнечный свет поглощается селективным покрытием, воздушные массы внутри нагреваются и под действием конвекции (может быть установлен вентилятор) горячий воздух перемещается в помещение. В самом модуле продолжает нагреваться следующая порция воздуха.

Критерии выбора

Какой тип солнечного коллектора выбрать зависит от планируемых условий его использования. У каждого вида есть свои плюсы и минусы:

Прочность. Здесь выигрывают плоские устройства. Самым уязвимым местом в вакуумных моделях являются хрупкие стеклянные трубки. Воздушные практически не ломаются, так как конструкция довольно проста.

Пригодность к ремонту. Несмотря на то, что плоские гораздо прочнее, поломка приводит в негодность весь абсорбер. Это увеличивает стоимость ремонта. Вакуумный гелиоколлектор состоит из модулей. И можно заменить отдельные трубки или колбы.

Эффективность в зимний период. Тут с отрывом от остальных выходит вперед вакуумное устройство, так как выдает более широкий диапазон нагрева и по принципу термоса дольше сохраняет тепло. Применять вакуумный коллектор возможно при —30°С. Тогда как плоский высокоселективный модуль хоть и показывает высокую производительность летом, зимой такой работоспособностью похвастаться не может. Воздушные коллекторы слабее остальных прогревают помещение.

Стоимость. Самая высокая цена начального проекта у установки вакуумного гелиоколлектора, но учитывая его производительность в холодный период, это оправдано.

Эффективность работы

Эффективность работы зависит и от правильной установки модуля. Лучше для этого пригласить специалиста. Необходимо составить проект всей системы отопления дома и определить, каким образом будет крепиться модуль на крыше. Если установить устройство вертикально, то в зимний период не будет проблем с очисткой его от снега, но это в разы снижает коэффициент полезного действия. Как правило, выбирается установка, при котором фронтальная часть модуля повернута на юг или отклоняется не более 30°.

Расчет площади коллекторов

Расчет площади и количества коллекторов стоит производить по зимнему периоду, так как именно в это время устройство выдает минимальную производительность.

Так, температура водопроводной воды около 10°С, требуется нагреть ее хотя бы до комфортных 40°С. Коллектор может выдать температуру от 40° до 70°С, а летом – до 100°С.

Стандартный вакуумный коллектор площадью 3м² и объемом 150 литров будет разогреваться до 40-45°С в среднем около 2 часов при солнечной погоде, при пасмурной время разогрева может увеличится до 4 часов.

Объем 150 л будет достаточен для одного человека, если же семья состоит из 3 человек, то для пользования горячей водой достаточно будет 2 коллектора с баком на 300 л. Если же планируется еще и отопление, то нужно 6 секций.

В летний период температура воды будет достигать 100°С, то есть у вас будет некоторый перебор с горячей водой. Но, учитывая, что энергия бесплатная, переживать об этом не стоит.

Расчет периода окупаемости

Окупаемость затрат на приобретение и установку гелиоколлектора для дома стоит ожидать в течение 1,5-3 лет при постоянной работе. Конечно, если думаете об установке солнечного коллектора для дачи, где проживаете не постоянно, то этот период увеличивается. Срок работы преобразователя энергии 15-25 лет.

Выводы

Несомненный плюс в технологиях будущего такая манящая автономность за счет использования солнечной энергии, независимость от централизованного отопления. Производители солнечных коллекторов работают над усовершенствованием модулей, и несомненно настанет время полного перехода на альтернативные источники энергии.

Обзор моделей и производителей

На рынке солнечные коллекторы представлены как российского, так и зарубежного производства.

Большое количество этой климатической техники производится в Китае. Наиболее известна компания Sunrain Solar Energy Co.

Несомненными лидерами благодаря качеству можно назвать немцев, компания Viessmann и две наиболее популярные марки вакуумных коллекторов Vitosol 200 и Vitosol 300. Итальянский Ariston производит всего одну модель геликорректора.

Все эти марки считаются первопроходцами и лучшими на рынке гелиоколлекторов.

Среди российских производителей хочется отметить:

  • Новый полюс
  • АльтЭнергия (выпускает две модели вакуумного SunRain и плоского Eraslan типа)
  • АНДИ Групп (предлагает не только полноценные гелиоколлекторы, но и упрощенные более дешевые варианты для дачников)

Принцип работы солнечного коллектора достаточно прост, здесь отсутствует какой-то принципиальный технологический момент. Поэтому можно смело рассматривать российских производителей, чья продукция в сравнении отличается привлекательной стоимостью (250-450 долларов) и качественной сборкой с заявленной гарантией 25 лет.

Установка гелиоколлектора несомненно сэкономит бюджет, который приходится каждый год тратить на оплату водоснабжения и отопления. К тому же приятным бонусом будет автономность. Ведь чтобы получить тепло нужен только сам гелиоколлектор и солнце.

Ссылка на основную публикацию