Теплый пол от солнца

Обновлено: 19.04.2024

Из года в год растет популярность систем отопления и горячего водоснабжения, использующих неисчерпаемую энергию солнца. Несмотря на большие первоначальные затраты, при правильно расчете в южных регионах солнечный коллектор может обеспечить до 100% потребности дома в горячей воде и до 50% в отоплении.

Принцип работы

Солнечный коллектор преобразует инфракрасную энергию солнца в тепловую. Солнечная панель , в отличии от коллектора, преобразует энергию солнца в электрическую.

Солнечное излучение попадает на специальную поверхность коллектора, нагревает ее, тепло передается теплоносителю, циркулирующему по медным трубкам. Кроме самого коллектора в состав системы входит расширительный бак, бак-аккумулятор, насосы и контроллер.

Разновидности

Плоский коллектор представляет собой поглощающую панель (абсорбер), защищенную специальным стеклом. Вакуумный коллектор состоит из стеклянных трубок с двойными стенками. Во внутренней трубке находится теплоноситель, а в пространстве между трубками - вакуум, снижающий потери тепла.

Плоский коллектор неприхотлив, надежен, работает круглый год. Однако зимой его эффективность снижается. Вакуумный коллектор воспринимает рассеянную солнечную энергию и хорошо работает зимой, но имеет более низкий максимальный КПД, больший вес и размеры.

Расчет

Чтобы не разочароваться в эффективности вложения средств необходим предварительный инженерный расчет, учитывающий форму крыши, расход горячей воды. Для расчета отопления важен материал стен, расположение дома по сторонам света, климат и площадь.

Для южных районов условно можно принять необходимую площадь плоского коллектора из расчета 1,5 квадратных метра на каждого проживающего в доме (для вакуумного - 0,8 кв.м). Увеличив в 2,5 раза площадь коллекторов, можно обеспечить до половины потребности дома в отоплении. Необходимо учитывать, что температура теплоносителя не поднимается выше 45 °C , необходимо использовать низкотемпературные системы отопления, например теплый пол. Возникает еще и проблема утилизация лишнего тепла летом.

Стоимость системы горячего водоснабжения "под ключ" на базе солнечного коллектора, рассчитанной на 3-х человек, составляет порядка 100 тыс.руб . Если воду греть электробойлером, то в год на оплату электроэнергии уйдет около 5 тыс.руб . Осталось добавить стоимость электронагревателя и посчитать срок окупаемости.

Использование

В Краснодарском крае солнечные коллекторы используются достаточно активно, приходилось встречать их и в Ростовской области. По отзывам пользователей семье из 3-4-х человек коллектор может обеспечить полную потребность в горячей воде круглый год. Отопление только солнечными коллекторами мне встречать не удавалось, а догревание электрокотлом снижает экономическую эффективность солнечного отопления.

У вас есть опыт использования солнечных коллекторов? Приглашаю высказаться в комментариях.

Гелиосистемы экономически выгодны. Даже с учетом высокой стоимости, первоначальные затраты, при всесезонном применении окупятся за 2-3 года. Системы солнечного отопления частных домов не предназначены для автономной работы. Коллекторы компенсируют только часть необходимого для обогрева тепла, позволяя сэкономить за отопительный сезон до 300 м³ газа и до 4 м³ дров. Если использовать энергию Солнца только для отопления, окупаемость составит 6-7 лет.

У альтернативного отопления частного загородного дома существуют свои недостатки и преимущества. Перед покупкой и подключением требуется изготовление грамотного проекта и проведение теплотехнических расчетов.

Можно ли обогреть дом солнцем

На теплоэффективность во многом влияет интенсивность ультрафиолетового излучения. В районах крайнего севера мощность и теплоотдача солнечного коллектора будет меньшей, чем в регионах с умеренным климатом.

Отопление на солнечных батареях используется исключительно как дополнительный источник тепла. Принцип работы коллектора основан на преобразовании ультрафиолетового излучения в тепловую энергию.

Получаемое тепло направляется в аккумулирующий бак, буферную емкость, установленную внутри здания. В воздушных системах жидкостный теплоноситель отсутствует. В помещение, при помощи вентиляторов нагнетаются разогретые воздушные массы.

Если учесть, что эффективность гелиоколлекторов зимой существенно снижается, автономное отопление дома требует правильных расчетов. Специалисты рекомендуют на этапе планирования установить в здание источник тепла на традиционных энергоносителях (газ, дрова, пеллеты, уголь, дизтопливо, электричество), способный удовлетворить потребность здания в обогреве и ГВС на 100%. Гелиосистема будет использовать солнечную энергию и частично компенсировать затраты с разной эффективностью, в зависимости от месяца года.

Чтобы определить стоит ли устанавливать альтернативное отопление частного дома, стоит обратить внимание на существующие преимущества и недостатки солнечных коллекторов. При составлении таблицы плюсов и минусов, нужно учитывать реальные отзывы о гелиосистемах оставленные пользователями:

• Недостатки — главным минусом остается высокая стоимость (стоит отметить, что с появлением коллекторов российского производства, солнечные системы отопления стали экономически доступнее). Существует еще несколько минусов:
  
  1. 1. сезонность — солнечные коллекторы с вакуумными термотрубками эффективны до температуры окружающей среды –50°С. Вакуумный гелиоколлекторы продолжат работать до тех пор, пока антифриз в теплообменнике не замерзнет. Солнечные панельные коллекторы работают при температуре до –25°С.

1. 1. зависимость от электричества — всесезонные системы работают с принудительной циркуляцией теплоносителя. При отключении напряжения теплоноситель может закипеть.
   1. долгая окупаемость — в случае отопления, работа коллектора большую часть осуществляется при отрицательных температурах. Теплоэффективность гелиосистемы снижается. Время окупаемости увеличивается до 6-7 лет.
   • Преимущества — рекордно низкие температуры в средних широтах редки. На весь отопительный сезон приходится не более недельного периода, когда коллекторы перестают работать. При правильном подборе оборудования и расчетах удастся подобрать готовое решение, способное по максимуму компенсировать потребности жилого здания в тепле. Для средних широт компенсация энергозатрат достигает 20-30%. Дополнительные плюсы:
     
     1. 1. срок эксплуатации от 30 до 50 лет;

   1. 1. присутствует антивандальная и противоградовая защита;

      
      Выше описаны общие преимущества и недостатки для любой системы отопления частного дома от солнечной энергии. У каждого типа гелиоколлекторов, воздушных и жидкостных, есть присущие им особенности, влияющие на окупаемость автономного обогрева.

      Виды отопления от солнца

      Существует несколько типов солнечных батарей. Главное отличие между гелиоколлекторами, используемый принцип работы. Типы солнечного отопления делятся на греющие воду или теплоноситель и нагревающие воздух.

      Принцип работы влияет на теплоэффективность, особенности эксплуатации и подключения. Гелиопанели отличаются внутренним устройством, обвязкой, функциональными возможностями.

      Отопление на водяных коллекторах

      В основе работы лежит принудительная циркуляция теплоносителя. Отопление частного дома солнечными панелями происходит в следующем порядке:
      

      1. 1. полученная тепловая энергия нагревает теплоноситель, циркулирующий в трубопроводе от гелиоколлектора до теплообменника бака накопителя;
         1. 1. змеевик внутри бойлера косвенного нагрева отдает тепло окружающей жидкости;
            1. происходит теплообмен, вода для бытовых нужд и отопления нагревается, остывший теплоноситель возвращается обратно к абсорберу.

            
            В описанной схеме через буферную емкость закольцовано отопление и ГВС, и солнечный водонагреватель. Гелиоколлектор не сможет работать без накопительного бака. Для автоматизации отопления используется блок управления, регулирующий скорость циркуляции теплоносителя в зависимости от интенсивности нагрева.

            Обогрев осуществляется гелиосистемами двух типов. Каждая отличается особенностями эксплуатации и техническими характеристиками:
            

            Использование солнечных трубчатых коллекторов в системах отопления — оптимальный всесезонный вариант в условиях холодного климата, подходят для водяного радиаторного отопления и систем теплых полов, удовлетворения потребностей в ГВС. Теплопотери снижены за счет того, что теплопередающие элементы находятся в вакуумных трубках.
            Отопление дома солнечными вакуумными коллекторами зимой более эффективно, чем обогрев с использованием гелиопанелей. Внутри колбы коллектора, при условии отсутствия съема тепла, максимальная температура достигает 280-300°С, контролируемая модулем, предотвращающим закипание теплоносителя.

            Отопление частного дома солнечными панелями — решение больше подходит для средних и южных широт. В этих регионах гелиопанели быстрее окупаются и отличаются большей теплоэффективностью. Принцип нагрева идентичен вакуумным коллекторам, только вместо колб в солнечных нагревателях для нагрева воды используется панель. Абсорбирующая поверхность прогревает соприкасающуюся с ней медную или алюминиевую пластину. Тепло передается циркулирующей жидкости. Интенсивность нагрева теплоносителя существенно ниже, чем у вакуумных гелиоколлекторов.
            При помощи теплоаккумулятора, солнечные панели подключают к низкотемпературным системам отопления загородных домов (тёплым полам). Средняя температура нагрева 40-60°С. Для радиаторного обогрева «незакипающие» солнечные системы не подходят.

            
            Неотъемлемая часть гелиоколлекторов панельного и трубчатого типа — бойлер косвенного нагрева. Внутри емкости расположено два змеевика. Основной теплообменник подключен к котлу. Второй змеевик накопительного бака теплоаккумулятора предназначен для системы солнечного отопления.

            В БКН или теплоаккумуляторе используется принцип косвенного нагрева. Основной источник нагрева воды, находящейся в буферной емкости, это отопительный котел. Гелиоколлекторы дополняют определенный запас тепла. При достижении заданной температуры в баке подача теплоносителя на нагрев прекращается.

            Обогрев воздушными гелиосистемами

            Принцип работы отличается тем, что в качестве теплоносителя используется горячий воздух. Внутреннее устройство воздушного коллектора во многом напоминает гелиосистемы панельного типа. Исключение составляет то, что абсорбер не соединяется с контуром отопления. Фактически, это обычный воздухонагреватель или конвектор. Воздух в помещение направляется посредством вентиляторов и гофрированных каналов.

            Отопление в частном доме от воздушных коллекторов отличается быстрой окупаемостью и высокой теплоэффективностью. Единственный минус в том, что от системы воздухогрейного типа нельзя обеспечить потребности ГВС. Хотя существует несколько технических решений этого вопроса, но все они с низким КПД.

            Одна из современных разработок: дом с пассивным обогревом или «солнечная стена». Абсорбером в этом случае выступает наружная стена здания, защищенная от внешней среды стеклом. Стена в течение всего дня аккумулирует тепло и затем ночью отдает его в отапливаемые помещения. Смотрится такая гелиоустановка современно и отличается хорошей теплоотдачей.

            Тепловое аккумулирование используется не только для обогрева, но и охлаждения помещений. В летнее время года за счет солнечных батарей вентиляторы работают в режиме кондиционирования.

            Что эффективнее — воздушный коллектор или водяной

            Все зависит от того, какие цели ставит перед собой владелец частного дома. Сравнение солнечных водонагревателей с воздухогрейными конвекторами покажет следующее:
            

            Эффективность зимой — панельные и вакуумные гелиосистемы предназначены для нагрева воды ГВС и отопления. После наступления холодов теплоэффективность коллекторов падает.
            Панельные системы прекращают аккумуляцию тепла при –25°С. Трубчатые , хотя и с минимальной эффективностью, продолжают работать до –50°С.

            Воздушный коллектор в первую очередь предназначен для обогрева помещений. Зимой гелиосистема воздушного типа продолжает отапливать здание. Отсутствие жидкостного теплоносителя позволяет коллектору работать при любой температуре.

            • Стоимость — солнечные воздухогрейные гелиосистемы обходятся дешевле, установка не требует больших затрат и использования дополнительного дорогого оборудования. Трубчатые и панельные коллекторы стоят дорого. В обвязке используется накопительный бак, контроллер и другое дорогостоящее оборудование.

            
            Эффективность солнечного воздушного отопления можно увидеть в том, что полная окупаемость наступает уже через 1-2 года эксплуатации. При этом коллекторы работают на отопление, кондиционирование и поддержание необходимого микроклимата в доме.

            Как сделать солнечный обогрев в своем доме

            Для начала следует учесть, что гелиосистема не устанавливается одна по себе. Для нормального обогрева здания потребуется ее одновременная работа с отопительным котлом.

            Необходимо изначально установить основной источник тепла — котел, из расчёта 100% покрытия всех теплозатрат здания. Только после этого приступают к расчету коллекторов.

            Расчет гелиосистемы

            Теплоотдача у водогрейных вакуумных и панельных коллекторов, а также воздухонагревателей, использующих энергию солнца разная. Соответственно нет единой системы расчетов. Для удобства можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами.

            Примеры самостоятельных расчетов:
            

            • • Воздушные гелиосистемы — дадут 1,5 кВт тепловой энергии на каждый 1 м² поверхности коллектора. Дом на 100 м² будет полноценно отапливаться при помощи 4 воздухонагревателей, общей площадью 8 м².
              • Вакуумный трубчатый коллектор — 15 трубок дадут в общей сложности 4,8 кВт/час. Для комфортного проживания одного человека потребуется от 2-4 кВт/час тепла. Дальнейшие расчеты выполняются по количеству проживающих в одном доме.

              
              Таблица выбора бойлера косвенного нагрева и площади солнечного коллектора:
              

              
              Стоимость коллекторов российского производства начинается от 15 тыс. руб. Аналоги, изготовленные в странах ЕС нередко достигают 40-50 тыс. руб. (указана стоимость комплекта). Учитывая общую цену нужно учесть, что для автоматизации солнечного отопления от панелей и трубчатых водонагревателей нужно установить блок управления, контроллер температуры, подключить бойлер косвенного нагрева, сделать обвязку, позволяющую одновременно работать котлу и коллекторам. Конечная стоимость «под ключ» будет зависеть от общей конфигурации отопительной системы.

              Монтаж солнечной системы отопления дома

              Существует несколько общих рекомендаций, облегчающих подключение гелиоколлекторов:
              

              • • Оптимальным считается размещение на крыше, за исключением воздушных обогревателей, для них рекомендуется установка на стену, направленную на южную сторону света. Допускается применение плоской кровли и специальных монтажных площадок.
                • • Подключить гелиосистему напрямую к отоплению здания не получится. Присутствует существенная разница температуры нагрева. В обвязке должен присутствовать тепловой аккумулятор, предназначенный для многовалентных систем отопления.
                  • • Автоматика контролирует процесс теплопередачи. Гелиоколлекторы должны работать поочередно с котлом. После достаточной аккумуляции тепла от солнечной системы происходит переключение на котел, продолжающий повышать температуру теплоносителя.
                    • • Расчет теплоаккумулятора выполняют с учетом, что после зарядки сможет поддерживать автономное отопление здания в течение 5-18 часов.
                      Угол монтажа коллекторов отличается в зависимости от региона и определяется по таблице:

                      
                      Отзывы владельцев доказывают, что при возможности сделать первоначальное материальное вложение, солнечная гелиосистема полностью окупится. Средний срок эксплуатации 30-50 лет. Окупаемость наступает за 2-7 лет. Дальше коллекторы начинают работать в плюс. Выгода очевидна.

                      
                      Альтернативные источники энергии пользуются огромной популярностью. Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома и горячего водоснабжения позволяют снизить затраты на оплату коммунальных услуг, обеспечивают достаточным количеством дополнительного дешёвого тепла.

                      Чтобы определить теплоэффективность гелиосистем, следует разобраться как работают солнечные водонагреватели, а также правильно рассчитать их мощность.

                      Как работает вакуумный коллектор

                      Классические гелиосистемы используют принцип преобразования тепла в электричество (солнечные батареи). Вакуумные солнечные коллекторы работают как обычные водонагреватели.

                      При поглощении ультрафиолетового излучения продуцируется достаточное количество тепла, чтобы обеспечить потребности ГВС. Можно подогреть воду для бассейна, душа. В зимнее время года коллекторы обеспечат некоторым количеством тепловой энергии для обогрева дома.

                      Существует два типа вакуумных трубок. Устройства отличаются принципом нагрева и хранения воды:

                      • «Мокрая трубка» — особенность внутреннего устройства в том, что накопительный бак установлен непосредственно на краях блока. Вода нагреваясь поступает в бак, холодная стекает в трубки. Второе название — солнечный коллектор на вакуумных трубках прямого нагрева.
                      • Конструкция U-образного типа, heat-pipe — в этом случае накопительная емкость не соединена непосредственно с ёмкостью. Бак может устанавливаться в любом месте дома, подключаясь к системам водоснабжения и отопления.
                        В последнее время получили распространение перьевые солнечные водонагревательные коллекторы с вакуумными трубками, своеобразный гибрид системы heat-pipe и плоского абсорбера. Все перечисленные типы водонагревателей используют режим косвенного нагрева.

                      Независимо от принципа теплопередачи устройство вакуумных трубок остается практически без изменений. Используется идентичный способ абсорбции.

                      Устройство вакуумных трубок

                      Внутренняя конструкция схожа для всех типов гелиоколлекторов. Трубка вакуумного солнечного водонагревателя устроена следующим образом:
                      

                      • прозрачная стеклянная колба, из которой полностью выкачан воздух;
                      • медная трубка, расположенная внутри коллектора, с газообразным или жидким теплоносителем;
                      • один или два сборных распределителя;
                      • отражатели, фокусирующие излучение на колбы.

                      Вакуумные трубки солнечного коллектора изготавливают из прочного боросиликата. Дополнительно внутренняя поверхность обработана специальным поглощающим слоем. Покрытие трубок выполнено с использованием бариевого газопоглотителя. В исправном состоянии цвет колбы серый, при разгерметизации становится белым. Трехслойное покрытие обеспечивает максимальную абсорбцию и моментальную теплопередачу. Эффективность поглощения тепла не менее 70%.

                      Солнечный коллектор на вакуумных трубках работает следующим образом:
                      

                      • при попадании прямых солнечных лучей происходит абсорбция тепла и передача его медной сердцевине;
                      • теплоноситель в трубке закипает и испаряясь поднимается вверх к конденсатору;
                      • пар отдает энергию возвращаясь в первоначальное состояние;
                      • жидкость стекает обратно в медную трубку, играющую роль теплообменника.

                      В устройстве вакуумных коллекторов обязательно присутствует накопительная емкость. В режиме косвенной теплопередачи конденсатор соединен с магистралью, отводящей энергию в буферный бак, установленный внутри дома. В режиме прямой теплоотдачи вакуумные трубки соединены с накопительным баком, подключаемым непосредственно к точке водоразбора.

                      Система водоснабжения работает:

                      • Под давлением — при открытии крана ГВС горячую воду из емкости вытесняет холодная. В систему обязательно устанавливают циркуляционный насос. Рабочее давление 0,6 Мпа. Решение применяется в коммерческих целях. Оптимальный вариант для нагрева воды в кемпингах, гостиницах и пансионатах.
                      • Без давления — вода к точкам разбора сбегает самотеком. Второе название гелиосистемы: термосифонная или работающая с использованием естественной конвекции.

                      Технические характеристики коллекторов во многом зависят от принципа передачи тепловой энергии конечному потребителю.

                      Работа в режиме прямой теплоотдачи

                      • бак объемом до 200 л, подсоединен к колбам коллектора;
                      • нагретый до состояния пара теплоноситель подается в медный змеевик, выполняющий функции теплообменника и расположенный внутри накопительной емкости;
                      • разогретый теплообменник отдает тепло воде, окружающей его;
                      • после охлаждения теплоноситель возвращается обратно внутрь колбы.

                      Циркуляция осуществляется при помощи естественной конвекции. Баки с прямой теплопередачей способны разогреть до 300 л. воды в сутки, с номинальной температурой до 60°C. Система предназначена исключительно для сезонного использования, с апреля до сентября (период зависит от территориального расположения вакуумного коллектора).

                      Режим косвенной теплопередачи

                      Преимущество систем с БКН в том, что их можно использовать вне зависимости от времени года. Зимой солнечный водонагреватель продолжает работать, абсорбируя дополнительную тепловую энергию, направляемую в систему отопления дома. Максимальная температура нагрева теплоносителя в вакуумных трубках достигает 250-300°, чего более чем достаточно для подогрева воды.

                      Медный теплообменник расположенный в вакуумных колбах заполняют антифризом, что дает возможность коллектору работать даже при температуре до –50°C.

                      Работа системы в зимний период

                      Для зимы используется всесезонная гелиосистема с косвенной теплопередачей. Интенсивность солнечного излучения снижается в течении зимы. Для отопления дома зимой одних только коллекторов будет недостаточно. Гелиосистемы используют исключительно в качестве дополнительного источника тепла, подключая их через буферную емкость к системе отопления. При условии правильных расчетов вакуумные гелиоколлекторы способны компенсировать до 53% всех теплозатрат здания.

                      Для зимы, как видно из графиков, способны удовлетворить около 15-20% тепловых затрат:

                      Плюсы и минусы коллекторов с вакуумными трубками

                      Опыт использования гелиоустановок на территории РФ достаточно продолжительный, что позволяет увидеть реальную картину теплоэффективности систем. При описании достоинств и недостатков учитывают возможности работы в режиме отопления и горячего водоснабжения, технические характеристики и реальные отзывы о вакуумных коллекторах.

                      Для определения рентабельности важно принимать в расчет сроки окупаемости гелиоустановок, с учетом существующих законов, действующих на территории Российской Федерации.

                      Об эффективности в режиме отопления

                      Важно помнить, что коллекторы не используются в качестве основного источника тепла в доме. Цель подключения компенсировать определенные энергозатраты. Причем изначально в отапливаемом здании должен быть установлен котел, способный полностью обогреть здание.

                      Эффективность гелиоустановки определяется тем, на сколько процентов система с солнечными вакуумными коллекторами способна компенсировать затраты на отопление дома. Максимальные показатели достигают 40-50%.

                      За время эксплуатации в регионах с холодным и средним климатом были выявлены следующие преимущества вакуумного коллектора, по сравнению с плоскими гелиоколлекторами:
                      

                      • оптимальное соотношение стоимости и теплоотдачи;
                      • теплопотери минимальны, 75% абсорбируемой энергии передается в буферную емкость;
                      • трубчатая гелиосистема способна работать при отрицательных температурах и при низком ультрафиолетовом излучении, что делает возможным всесезонное солнечное отопление с использованием вакуумных коллекторов;
                      • простая установка и демонтаж.

                      Практика показывает, что в зимнее время года аккумулируемого тепла достаточно для полноценного отопления системой теплых полов. Даже при низкой солнечной активности теплоноситель будет прогреваться до температуры 30-40°C. Водяные полы соответственно будут нагреваться до комфортных 26-35°C.

                      Отопление частного дома солнечными вакуумными коллекторами имеет несколько недостатков:
                      

                      • высокая стоимость — необходимость первоначальных вложений;
                      • жесткие требования к монтажу, при неправильном угле наклона, относительно земли теплоэффективность резко снижается;
                      • обслуживание — еще один недостаток вакуумных коллекторов: в зимнее время года трубки, нередко заметает снегом, их приходится чистить.

                      В зимнее время года работают исключительно коллекторы с выносным баком. Буферная емкость к которой подключаются вакуумные трубки, используется для обеспечения многовалентных систем отопления.

                      Использование для горячей воды

                      Зимой для нагрева воды мощности может быть недостаточно. В внешних накопительных баках дополнительно устанавливают электроТЭН, предназначенный компенсировать недостаток нагрева. Существуют решения, в которых для подогрева воды гелиосистемы работают одновременно с бойлером.

                      Горячее водоснабжение от солнечных вакуумных коллекторов, также, как и аналогичная система отопления, требует значительных первоначальных вложений, что и остается главным недостатком. Рентабельность применения достигается при коммерческом использовании гелиоводонагревателей. В гостиницах, кемпингах, отелях окупаемость систем достигается через 3-4 года.

                      Как выбрать коллектор вакуумного типа

                      Для начала следует определиться для какой цели выбирается гелиосистема. Для удовлетворения потребностей в ГВС в течение дачного сезона, подойдет моноблочный водонагреватель. Объем накопительного бака до 200 л.

                      Чтобы отапливать помещение используются исключительно вакуумные коллекторы с внешним баком косвенного нагрева. Следует ознакомиться со следующими техническими характеристиками:
                      

                      • коэффициент тепловых потерь;
                      • параметры оптического КПД;
                      • площадь установки.

                      По указанным параметрам можно определить производительность вакуумного коллектора и в конечном счете высчитать окупаемость системы.

                      Как рассчитать мощность гелиоколлектора

                      Подбор гелиосистемы по производительности осуществляется в индивидуальном порядке. Во время расчетов вакуумных солнечных коллекторов учитывают: территориальное размещение, количество необходимой нагретой воды и т.д. Точные вычисления требуют наличия инженерных навыков.

                      Для приблизительных расчетов потребуется:
                      

                      • определить коэффициент инсоляции (для Московской обл. равен 1137,7);
                      • узнать активную площадь абсорбции вакуумной трубки (в среднем 0,15 м²);
                      • с помощью технической документации узнать КПД коллектора (0,67).

                      Имея перечисленные данные можно высчитать мощность одной вакуумной трубки. Для этого умножаем все числители между собой. В итоге получаем, что в течение года одна колба способна произвести 117,95 кВт/час, что равняется 0,325 кВт/час в течение одного дня. Дальнейшие расчеты не представляют сложности. Умножаем полученную производительность на количество вакуумных колб:
                      

                      • 15 трубок = 4,8 кВт/час;
                      • 20 трубок = 6,5 кВт/час;
                      • 30 трубок = 9,75 кВт/час.

                      Оптимальный расход теплоносителя высчитывается в согласии с средней нормой тепловой энергии для обеспечения потребностей ГВС в день. Для удовлетворения нужд в горячем водоснабжении, на одного человека требуется от 2 до 4 кВт.

                      В солнечные летние дни температура в вакуумной трубке увеличивается до 300°С. Теплоотдача одной трубки увеличивается до 0,545 кВт/час, соответственно производительность блока прямого нагрева на 15 трубок, поднимается до 8 кВт/час.

                      Какой бренд выбрать и стоимость

                      На цену влияет несколько факторов:
                      

                      • раскрученность бренда;
                      • территориальная принадлежность производителя;
                      • мощность гелиосистемы;
                      • сложность подключения.

                      В среднем цена за блок на 15 трубок обойдется порядка 50-90 тыс. руб. в зависимости от марки. Точную стоимость вакуумного солнечного коллектора рассчитывают в индивидуальном порядке.

                      На отечественном рынке представлены коллекторы российского производства. Существует возможность выбрать продукцию европейских производителей. Судя по отзывам покупателей особой популярностью и востребованностью пользуются следующие модели:

                      • Россия :
                        • Атмосфера СВК-Nano
                        • Сокол-Эффект

                        • Европа :
                          • Sunrain
                          • Elecro Thermecro
                          • Azuro
                          • Vaillant auroTHERM exclusiv
                          • Hummel HVC
                          • Ecosystem
                          • Sidite SCH
                            

                          В сериях оборудования указанных производителей есть вакуумные коллекторы для бытового и коммерческого применения, работающие только летом и внесезонные модели.

                          Как установить вакуумный коллектор

                          Рекомендуется чтобы монтаж осуществляли специалисты компании, продавшей солнечный водонагреватель. Во время установки учитывают необходимый угол наклона коллектора, ветровую нагрузку. Принимается решение как лучше всего подключить блоки:
                          

                          • встроить в кровлю;
                          • расположить на скате крыши;
                          • смонтировать на специальной рамной конструкции.

                          Установка моноблока не требует особого умения. Достаточно выбрать место под монтаж, способное выдержать нагрузку бака до 200 л. Что касается сборных систем, то работы выполняются в следующем порядке:
                          

                          • Устанавливаются крепления для коллектора — конструкция повторяет формы черепицы или иного кровельного покрытия. Подходит для установки на керамическую, металлическую и битумную кровлю. Анкера входят в базовую комплектацию;
                          • На раму монтируют первый коллектор, после чего фиксируют специальными зажимными механизмами с четырех боков.
                          • Коллекторы собираются в единый блок при помощи специальных ниппелей. Чтобы избежать изменения в давлении и сбоев в работе вакуумного коллектора, допускается подсоединение панелей с равным количеством трубок.
                          • После затягивания всех гидравлических соединений, проводится проверка герметичности.

                          Основной принцип монтажа вакуумных солнечных коллекторов — тщательно соблюдать письменные указания и рекомендации, приложенные производителем.

                          В самом конце установки солнечных коллекторов выставляется оптимальный угол наклона с помощью рамы. В зимнее и летнее время года крен будет разным. Высчитывается угол по формуле:
                          

                          • для лета — (широта + (широта — 22,5 градуса)) ÷ 2 ;
                          • для зимы — (широта + (широта + 22,5 градуса)) ÷ 2 .

                          Для всесезонных систем менять угол наклона придется каждые полгода, поэтому место установки выбирают с учетом доступности обслуживания коллекторов.

                          Согласно указу РФ №600 от 17.06.2015 при установке солнечных коллекторов полагается компенсация 30% стоимости за счет государства. При правильных расчетах и интенсивной эксплуатации гелиосистема окупится уже через 3-4 года. Если учесть, что средний срок службы вакуумных коллекторов 15 лет, выгода становится еще более очевидной.

                          Пользователи портала делятся опытом изготовления и эксплуатации бюджетных солнечных коллекторов для летнего душа.

                          Выбираете энергоэффективные решения?

                          Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

                          Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

                          Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

                          Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

                          Идеи о том, как сэкономить, но при этом иметь все блага цивилизации на приусадебном участке без централизованного электро- и водообеспечения, не дают «самоделкиным» покоя. Но зачастую, когда речь заходит об инженерном оборудовании, работающем на «зелёной» энергии, то застройщики от него отмахиваются. Мол, всё это не подходит для наших широт и суровых природных условий с коротким летом, частыми дождями и небольшим количеством по-настоящему жарких дней. Однако опыт пользователей FORUMHOUSE говорит об обратном.

                          Из этой статьи вы узнаете:

                          Как своими руками собрать недорогой гелиоколлектор.

                          Есть ли экономическая выгода от солнечного коллектора, установленного в Подмосковье.

                          Как своими руками собрать бюджетный солнечный коллектор

                          Если за границей солнечные батареи, а также гелиоколлекторы давно стали привычным оборудованием инженерной системы загородного дома, то у нас это всё ещё экзотика. Сказывается высокая цена на фирменные установки, а также скепсис домовладельцев, которые не хотят вкладывать деньги в дорогую «игрушку».

                          
                          

                          Именно желание сэкономить и при этом получить на даче источник горячей воды для летнего душа натолкнуло пользователя портала с ником izhur на мысль: а почему бы не попробовать сделать гелиоколлектор самостоятельно. А заодно - на практике проверить, будет ли толк от этой системы в средней полосе России (Подмосковье).

                          
                          

                          Думаю, что мысль использовать энергию солнца для нагрева воды приходила не только мне. Но покупать дорогой гелиоколлектор «от фирмы» для эксплуатации на даче мне не хотелось. Тем более, распространено мнение, что толку от него в нашем климате мало. Поэтому я решил засучить рукава и сделать солнечный коллектор самостоятельно и заодно проверить эффективность его работы. Тем более, что старый «народный» летний душ, изготовленный на базе двух полиэтиленовых баков, честно прослужив 4 года, пришёл в негодность.

                          Чтобы сравнить «было» и «стало», вначале расскажем о старой системе. Летний душ пользователя представлял собой два бака по 40 литров каждый, установленных на крыше «помывочного домика». Первый бак - для горячей воды, второй - для холодной. Вода накачивалась в ёмкости из колодца при помощи электрического насоса. Уровень жидкости контролировался «на глаз».

                          
                          

                          Душ работал так: вода в первом баке нагревалась электрическим нагревателем и подавалась через обычный садовый шланг к смесителю. Если вода перегревалась (даже при наличии терморегулятора), к ней подмешивалась холодная вода из второго бака, которая также поступала к смесителю через садовый шлаг. Но за четыре года активной эксплуатации баки, под влиянием УФ излучения, потрескались и пришли в негодность.

                          
                          

                          Можно сказать, всё, что не делается — к лучшему. Наступил черёд модернизации системы. Я сделал плоский алюминиевый гелиоколлектор, с поликарбонатным покрытием, площадью 2 кв. м. Мощность установки примерно 1.5 кВт. Вес – 7 кг.

                          Пользователь остановился на этой конструкции (плоский гелиоколлектор), т.к. второй тип солнечного коллектора — т.н. «вакуумник», хотя и имеет больший КПД, более дорогой и сложный для изготовления в домашней мастерской.

                          
                          

                          
                          

                          Кстати, большая часть гелиоколлекторов для домашнего использования, даже промышленного изготовления, имеют площадь до 2 кв. м. Опыт показал, что такие системы проще изготовить и смонтировать даже в одиночку. Мощность системы (при необходимости) наращивается путём объединения нескольких солнечных коллекторов в одну группу.

                          
                          

                          После тщательного изучения FORUMHOUSE пользователь остановился на плоском варианте гелиоколлектора. Для этого потребовалось освоить пайку алюминиевых трубок твёрдым припоем. Стоимость трубок составила около 450 руб. Также гелиоколлекторы собирают на базе полипропиленовых труб, трубок из меди или гофрированной нержавейки.

                          
                          

                          Я сделал гелиоколлектор из нержавеющей гофрированной «пятнадцатой» трубы. Её цена - 78 руб. за 1 погонный метр. Площадь коллектора - около 1 кв. м. Вода поступает в бочку на 160 литров, утеплённую пенофолом толщиной в 1 см. Перепад высоты точки забора воды и входа в коллектор — 2 метра. Себестоимость всей системы - менее 1500 руб.

                          
                          

                          
                          

                          «Поколдовав» с точкой сброса воды (перенеся её из верхней в нижнюю треть гелиоколлектора), пользователь добился естественного и более комфортного перемешивания слоёв холодной и горячей воды. К вечеру вода в бочке, смешавшись, нагревается до рабочей температуры в 40-45 °C. В пасмурные дни - до 30-35 °C.

                          
                          

                          Кроме этого, есть вариант солнечного коллектора, когда в листе ЭППС вольфрамовой нитью, согнутой в виде буквы «П», присоединённой к трансформатору т.н. электрическим терморезаком, «фрезеруются» канавки в виде змейки. В корпус гелиоколлектора врезаются штуцеры для подводящей и отводящей воду магистрали. Далее на лист экструзионного пенополистирола, на «жидкие гвозди», наклеивается тонкий оцинкованный железный лист или лист алюминия. Затем металл красится в чёрный цвет, и бюджетный и вполне работоспособный вариант гелиоколлектора практически готов. Остаётся только установить его, присоединить магистрали к подводящему баку (ёмкости, где находится холодная вода), накопительному (хорошо утепленному) баку для аккумулирования нагретой воды и заполнить систему водой.

                          Выбирая схему солнечного коллектора, следует ориентироваться на доступность материалов и свое умение работать с тем или иным инструментом.

                          Возвращаемся в гелиоколлектору izhur. В качестве ёмкостей для воды пользователь приобрёл две полиэтиленовые бочки по 160 литров, по цене 700 руб. за каждую (здесь и далее цены указаны за 2012-2013 годы). Бочки обвязываются при помощи полипропиленовых труб. Такие трубы проще монтировать (паять специальным паяльником) и, в отличие от металлопластиковых, в местах соединений (в фитингах) сохраняется одинаковое сечение.

                          Это важно для свободной и естественной циркуляции воды из коллектора в бочку, т.к. вся система работает на термосифонном эффекте. Т.е. идёт процесс конвекции — горячая вода поднимается вверх, а холодная – опускается вниз. Поэтому для работы гелиоколлектора не требуется циркуляционный насос и электричество.

                          Процесс монтажа солнечного коллектора наглядно демонстрируют следующие фотографии. Из профильной трубы сваривается рама под гелиоколлектор. Угол наклона рамы 45 градусов. Коллектор ориентируется строго на юг.

                          
                          

                          Делается рама и подставка под бочки.

                          
                          

                          В подставке высверливаются отверстия для труб.

                          
                          

                          Подставка монтируется на крыше летнего душа.

                          
                          

                          В бочку (для горячей воды) врезается ТЭН.

                          
                          

                          Электронагреватель необходим, чтобы не остаться без горячей воды в душе в пасмурные дни или при необходимости дополнительно подогреть воду.

                          
                          

                          Если посмотреть на дно бочки, то видно 3 выхода. 2 выхода нужны для подключения магистрали от гелиоколлектора, а 3-й вывод идёт в смеситель на лейку душа. Все соединения труб – «американки». Так проще, прямо на месте, прикрутить/открутить трубы и собрать систему. Все трубы дополнительно утеплены.

                          
                          

                          
                          

                          От бочек с горячей и холодной водой к смесителю идут шланги (обычные садовые, одетые в утеплитель из вспененного полиэтилена - «шубку», закреплённые на штуцерах при помощи хомутов). Перед смесителем оба шланга соединяются шунтом с шаровым краном.

                          Это сделано для удобства. Например, израсходовав в баке всю горячую воду, пользователь на шунте открывает шаровый кран, и уровень воды в бочках выравнивается, а при подаче воды из шланга обе бочки одинаково заполняются водой.

                          Далее кран перекрывается, и гелиоколлектор функционирует по следующему принципу: холодная вода поступает в нижний патрубок коллектора, нагревается, поднимается и через верхний патрубок поступает в накопительную бочку.

                          Также пользователь организовал забор воды только из верхних, более нагретых слоёв, т.к. горячая вода, попадая в бочку, устремляется вверх, а холодная остаётся внизу. Для этого на поплавке из куска пенопласта в бочке с горячей водой от дна поднимается гибкий гофрированный заливочный шланг от стиральной машины.

                          Для контроля уровня жидкости в систему врезана прозрачная трубка, в которой помещен черный поплавок.

                          
                          

                          В завершении монтажа системы пользователь утеплил бочки пенофолом (два слоя по 5 мм каждый), а сверху бочки с горячей водой положил круг, вырезанный из ЭППС, толщиной 50 мм.

                          
                          

                          Бочка для холодной воды утеплена «за компанию», чтобы выдержать единый дизайн.

                          
                          

                          
                          

                          Такое утепление, конечно, недостаточное. Правильно: надо утеплить бочку минеральной ватой, толщиной около 100 мм, или пенопластом в 5 см.

                          Чем лучше теплоизолирован теплоаккумулятор (бочка с горячей водой), тем дольше вода в ней сохранит свою температуру.

                          Экономическая выгода от установки гелиоколлектора в Подмосковье

                          Испытания показали, что гелиоколлектор отлично работает даже в условиях Подмосковья. Система эксплуатируется следующим образом. С вечера баки заполняются водой, примерно 120-130 литров. Солнце начинает освещать гелиоколлектор в 8:30 утра (до этого на коллектор падает тень от дома). Часам к четырём солнечный коллектор затеняется деревом, которое впоследствии спилили.

                          
                          

                          После 6 часов вечера лучи падают на гелиоколлектор по касательной, и КПД системы снижается.

                          В итоге: 120 литров холодной воды, залитой в систему из колодца (температура воды - около 8 °C) при температуре воздуха в 22-24 °C к трем часам дня нагревается до 45 °C. К пяти часам температура воды в баке поднимется до 52 °C.

                          
                          

                          Я специально записывал данные электросчетчика. Если раньше, до использования солнечного коллектора мы на даче «нажигали» света в месяц около 300 кВт, то после установки - по 150 кВт. Если учесть, что у нас 1 кВт стоит 4 рубля, то экономия получается 600 руб. в месяц. При проживании с мая по октябрь, а это практически пять месяцев, экономия составила 3000 рублей.

                          
                          

                          По расчётам пользователя, гелиоколлектор, с учётом затрат на всю реконструкцию системы летнего душа, окупится за 2 года эксплуатации. Т.к. гелиоколлектор доказал свою эффективность, пользователь планирует сделать небольшой солнечный коллектор (площадью до 1 кв. м) для рукомойника в доме.

                          
                          

                          Подведя итог, скажу: солнечный коллектор - штука полезная и позволяет экономить на энергоносителях. Работает, нагревая воду весной, летом и ранней осенью. Система энергонезависима. Даже если вырубили электричество, вы не останетесь без горячей воды и душа. Солнечный коллектор не надо растапливать, как дровяную водогрейную колонку. Гелиоколлектор можно спокойно оставить на неделю, ничего не сломается и не выкипит, а приехав на дачу в пятницу, у вас уже нагрето 120-150 литров воды!

                          Добавим, что друг пользователя, как-то подсчитав, сколько в день незаметно «сжирает» его хорошо утеплённый электрический водонагреватель на 80 литров, задумался о том, как вписать в систему ГВС коттеджа гелиоколлектор и тем самым сэкономить.

                          Отапливаться зимой можно не только дровами, газом или электричеством, но и солнечным теплом. Правда, на 100% энергия солнца расходы домовладельца не сократит, но зато позволит очень существенно сэкономить, как минимум, на треть, а то и вполовину. К тому же не нужно будет приобретать и устанавливать дорогостоящие солнечные батареи и тепловые аккумуляторы.

                          В окна жилых зданий зимой проникает достаточно много солнечной энергии, чтобы нагревать их как минимум до комфортного проживания

                          В окна жилых зданий зимой проникает достаточно много солнечной энергии, чтобы нагревать их как минимум до комфортного проживания

                          Сегодня тема экономного зимнего отопления частных домов весьма актуальна. Ну, наиболее она актуальна в западных странах, где отопление стоит довольно немалых денег, но у нас тоже эта тема очень важная. И каждый домовладелец старается хоть как-то минимизировать эти расходы, не полностью, конечно, но хотя бы часть.

                          То есть, другими словами, желательно получить топливо на халяву, и как можно больше.

                          Ну, халява – это дело хорошее, когда оно используется в благородных целях. А что может быть благороднее извечного стремления другого человека сэкономить не в ущерб другим людям?

                          Для того чтобы сэкономить на отоплении, и не ущемить интересы своих соотечественников, следует брать топливо там, где оно никому не принадлежит. И самое лучшее топливо находится на небе – в виде солнечных лучей. Вот эти самые солнечные лучи люди издавна стараются эксплуатировать, чтобы обогреть свой дом, не влезая в непомерные расходы на топливо для классических отопительных печей и прочего оборудования – дровяного, газового, электрического.

                          Многие домовладельцы замечают, что в пригожее зимнее утро, когда в окно врываются целые снопы солнечных лучей, в комнате становится значительно теплее, даже если помещение плохо отапливается. И особенно тепло в таком помещении, когда лучи падают на пол, имеющий темный цвет. По такому полу ходить очень комфортно босиком, даже если он каменный и под ним находится только грунт.

                          Часто в комнате, в которую через окно врываются солнечные лучи, находятся разные предметы, тоже темного цвета, и если они изготовлены из плотного материала (металл, камень, керамика), то до них бывает больно дотронуться – так сильно они нагреваются солнцем. Эти предметы способны аккумулировать в себе солнечное тепло, а потом, когда солнце исчезает, отдавать его обратно в помещение, то есть, нагревать воздух в нем даже ночью.

                          Таким образом мы наблюдаем, что есть очень веские причины нашим загородным домовладельцам заинтересоваться возможностями получения халявной тепловой энергии от солнца. Конечно, солнечная энергия полностью заменить полноценное отопление не сможет, но зато поможет очень хорошо сэкономить на обычном топливе. У нас хоть и меньше солнечных дней зимой, чем в той же Америке, зато они не менее солнечные, то есть способны обеспечить достаточно большим количеством тепловой энергии дома тех домовладельцев, которые этим вопросом займутся очень плотно.

                          И речь тут не идет об установке на крыши солнечных батарей, которые и стоят дорого, и окупаются очень долго, особенно в нашем климате. Нужно обратить внимание на простейшие системы, вернее даже не системы, а элементы интерьера дома, и только усовершенствовать их, чтобы получать как можно больше тепла в целом и экономить как можно больше денег в перспективе.

                          На Западе, кстати, такой упрощенный метод сбора халявной солнечной энергии без использования специального оборудования в зимний период, весьма распространен. Особенно широко такой подход практикуется в северных странах – Канаде, Норвегии, Финляндии. Там просто ставят на солнечной стороне большие панорамные окна и стелят за ними «эбонитовые» полы.

                          Ночью, когда солнце заходит, или же в пасмурный день, такие окна закрываются шторами или ставнями, не позволяющими теплу выходить наружу через стекла. Нагревшийся за день пол отдает тепло обратно в помещения, и чем сильнее он нагревался на солнце, тем дольше он делится своим теплом с воздухом, и часто не приходится даже включать в доме отопление, несмотря на мороз на улице.

                          Повторяю – в наших слишком суровых климатических условиях на 100% заменить обычное отопление в доме такой метод не сможет, не сможет, скорее всего, и на 50%. Но даже если он сэкономит хотя бы треть средств, расходующихся на отопление, то это будет просто прекрасно.

                          Но нет предела совершенству, как говорили древние мудрецы. Многие наши умельцы так организовывают внутреннее пространство своего дома, что умудряются даже при сибирских морозах получать до половины всего нагревающего дом тепла именно от солнца. Учитывая то, что зимой немало пасмурных дней, когда «солнечная система отопления» не работает, они стараются запасти энергии как можно больше, в любом случае сэкономить на других вещах, для которых требуется нагрев.

                          Так, понимая, что устраивать какие-либо тепловые аккумуляторы длительного действия невозможно, они направляют излишки солнечной энергии на получение горячей воды, снижая, тем самым, расход топлива очень существенно. Правда, обычные, хоть и большие, окна в этом деле не помогут, но тут имеются некоторые другие методы.

                          Например, можно смонтировать из нержавейки специальные «тепловые коллекторы», которые развешиваются на солнечных стенах и расставляются на крыше. Такие коллекторы нагреваются на солнце и нагревают находящуюся внутри них воду, которая сливается в специальный бак и расходуется в соответствии с бытовыми потребностями. Нет нужды напоминать, что в этом случае на подогрев уже теплой воды уходит значительно меньше электроэнергии или газа, и часто даже ее экономится более 50%.

                          Есть очень много моментов, которые позволят организовать систему отопления частного дома солнечным теплом, не прибегая к использованию дорогостоящего оборудования. Правда, такие «кустарные» варианты не позволят отапливаться вообще на 100%, чего можно достичь, устроив профессиональную систему, включающую солнечные коллекторы и промышленные тепловые батареи.

                          Однако в солнечные дни они позволят вообще не включать отопление, потому что солнечная энергия даже через небольшую площадь остекления поступает в помещение в огромных количествах – главное ее правильно аккумулировать, потому что воздух нагревают не сами солнечные лучи, а предметы, нагретые ими.

                          В общем, в деле зимнего обогрева помещений солнечными лучами есть много интересных нюансов, которые никогда особо не афишировались, потому что этот вариант совершенно не выгоден производителям обогревательных приборов и поставщикам топлива.

                          Однако информации по этому поводу хватает. И если будущий домовладелец не поленится ее изучить хотя бы в малой части того, что имеется в свободном доступе, то он значительно снизит траты на отопление своего жилища, даже проживая в тех регионах, где, как кажется, ничего больше, кроме традиционных видов отопления, не поможет.

                          Читайте также:

                            
                          • Пропускает ли гипсокартон пар
                            
                          • Как гидроизолировать фундамент снаружи и сделать отлив вокруг дома
                            
                          • Сколько будет стоить сделать балкон пластиком
                            
                          • Размеры мата теплого пола электрического
                            
                          • Устройство дверного замка с защелкой с ручкой входной двери апекс