Достоинства и недостатки коллекторного отопления дома

Концепция энергетически эффективного дома предполагает создание, внедрение и эксплуатацию возобновляемых источников энергии. Все большее распространение стали получать собранные солнечный коллектор своими руками, которые не так давно встречались крайне редко.

Принцип работы

Перед тем как приступать к постройке самодельного солнечного коллектора для отопления дома не помешает разобраться за счёт чего он способен эффективно нагревать воду. Условно устройство можно поделить на три составных части:

  • аккумулятор,
  • световой улавливатель,
  • теплоноситель.
Принцип работы

Задача аккумулятора самодельного солнечного коллектора для отопления дома преобразовывать солнечную энергию. В вакуумных конструкциях действует принцип термоса.

Обычно в качестве теплоносителя используется вода. Но для большей эффективности лучше залить внутрь самодельного солнечного коллектора для отопления дома антифриз. Также если вы хотите использовать его и зимой, необходимы дополнительные теплообменники, два контура и большая площадь пластин.

Как работает солнечный коллектор?

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечный коллектор для отопления дома своими руками, нужно объяснить принцип его функционирования.

Как работает солнечный коллектор?

Принцип работы солнечного коллектора В любом солнечном коллекторе есть два рабочих узла – улавливатель солнечного излучения и теплообменный аккумулятор. Последний занимается преобразованием энергии излучения в тепловую. Эта энергия передаётся теплоносителю, роль которого в большинстве случаев выполняет вода.

По конструкции солнечные коллекторы делят на трубные, плоские и вакуумные. Самая большая эффективность у вакуумных, которые имеют конструкцию типа термоса. Трубы вставлены одна в другую. Пространство между ними заполняет вакуум, что обеспечивает отличную теплоизоляцию. В роли теплоносителя выступает вода. Эта вода может направляться как на отопление дома, так и использоваться для технических нужд. Напрямую в качестве горячей воды для мытья она не используется. Она идёт в бойлер, где нагревает воду, циркулирующую в другом контуре.

Солнечный коллектор не потребляет топлива и не даёт выбросов в окружающую среду углекислого газа. При этом эффективность подобных коллекторов доходит до 80 процентов. Если говорить о России, то на её большей территории выработка солнечной энергии с начала весны и до середины осени составляет около пяти киловатт на квадратный метр. Такое количество солнечной энергии даёт возможность подогревать около ста литров воды в коллекторе площадью 2 на 2 метра.

Как работает солнечный коллектор?

Вакуумный солнечный коллектор Если вы собираетесь подогревать воду в коллекторе круглый год, придётся использовать солнечный коллектор большей площади. И лучше всего, если он будет вакуумный. Тогда можно будет получать подогретую воду круглый год, снимая нагрузку с основного котла и уменьшая потребление энергоресурсов.

Устройство плоского коллектора

Когда люди организуют солнечное отопление частного дома своими руками, то их чаще всего интересуют именно плоские коллекторы для нагрева воды. В таких устройствах теплоприёмник (металлическая пластина с медным змеевиком) находится в корпусе. Последний может быть как металлическим, так и выполненным из дерева. Теплоприёмник некоторые выполняют не в виде металлической пластины, а из жестяного профиля. Вместо медного змеевика используются чёрные трубы или ПВХ. Конечно, такие системы менее эффективны, но в домашних условиях годятся.

Теплоприёмник окрашивается в чёрный цвет, а между ним и задней стенкой коллектора прокладывается теплоизоляция. Сверху корпус коллектора накрывается поликарбонатом или прочным стеклом.

Как работает солнечный коллектор?

Плоский солнечный коллектор Приёмник преобразует солнечную энергию в тепловую и передаёт воде (или антифризу). Стекло или поликарбонат нужны обязательно, поскольку выступают защитой для теплообменника от внешней атмосферы. В то же время стекло должно беспрепятственно пропускать солнечный свет, а значит, нуждается в периодической чистке от грязи и пыли. Кроме того, нужно надёжно герметизировать все швы между стеклом и корпусом. От этого зависит эффективность работы солнечного коллектора. Иначе через щели будет улетучиваться тепло. С целью сохранения тепла выполняется теплоизоляция задней стенки корпуса. Так, что плоские коллекторы привлекают тех, кто делает отопление дома своими руками, своей несложной конструкцией и привлекательным соотношением цены и качества. Однако такой коллектор подойдёт для использования в регионах с высокой инсоляцией круглый год. Или в летний период в средней полосе России. Зимой эффективность такого устройства сильно падает из-за больших потерь тепла через элементы корпуса. Есть примеры, когда люди изготавливают солнечный воздушный коллектор своими руками для отопления дома, но такие устройства мы рассматривать не будем по причине их низкой эффективности.

Читайте также:  Как правильно подобрать и установить датчик температуры для котла?

Виды солнечных коллекторов

Сейчас на рынке большое изобилие солнечных коллекторов. Они имеют ряд различий, отличаясь предназначением, своим внешним видом, принципом функционирования и т.п.

Виды солнечных коллекторов
  • Классификация по внешнему виду: трубчатый вакуумный солнечный коллектор и плоский.
  • По назначению: для отопления дома и нагрева воды.
  • По принципу работы: самотечные (совершенно не требуют электроэнергию и идеально подходят для дачных участков) и с принудительной циркуляцией (подключается к общей системе отопления).
  • По сезонности работы: круглогодичные и сезонные (которые используют только летом и в межсезонье, зимой же они не работают).

Воздушные солнечные коллекторы для отопления дома

Кроме вышеописанных солнечных коллекторов в которых  с помощью солнечной энергии нагревается жидкость можно изготовить своими руками конструкции в которых нагревается воздух. Такой солнечный коллектор можно использовать для дополнительного отопления дома. Холодный воздух из помещения подается в его теплообменник, нагревается там и подается обратно в помещение.

Теплообменник для такой гелиоустановки может быть изготовлен из листового металла, тонкостенных металлических труб, а также даже из банок от пива или других напитков. Сами конструкции таких коллекторов мы рассмотрим в другой статье этой рубрики.

Как выбрать распределительный коллектор

Производители предлагают достаточно разнообразный модельный ряд коллекторных систем, а народные умельцы собирают такое устройство из подручных средств. Выбор зависит от места эксплуатации, стоимости изделия, наличия автоматики, надежности и эффективности.

  • Наиболее простой вариант – труба из нержавеющей стали, к которой приварены выходы для подключения радиаторов. Несмотря на видимую простоту, такая распределительная гребенка обойдется в солидную сумму, потому что для удобства эксплуатации потребуется установка дополнительных элементов.
  • Более надежный и недорогой вариант – коллектор, собранный из полипропиленовых труб, соединительных тройников, необходимых вентилей и запорных кранов.
  • Если же требуется полная автоматика в управлении, то лучше выбрать устройство с максимально возможным набором контролирующих элементов. Расходомеры, датчики температуры помогут равномерно распределить поток тепла между радиаторами и контурами теплого пола. Правда, стоимость такой модели будет довольно высокой.

Помимо экономических факторов на выбор коллектора могут повлиять технические условия эксплуатации: максимальное давление системы, потребление устройством электрической энергии, количество подключаемых контуров и потенциальная возможность их добавления. Коллекторная система отопления возможна только в современных новостройках, где в каждой квартире установлены дополнительные вентили для подключения устройств различной конфигурации.

Монтаж всей системы

Для того, чтобы получить большое количество солнечной энергии на протяжении максимального времени обычно коллектор наклоняют. Устанавливают сооружение где-нибудь на крыше.

Нужно будет ввести в помещения трубы от солнечного коллектора, и соединить с водоподающей системой или с трубами отопления. Второй вариант, скорее всего, потребует наличие больших коллекторов на крыше для каждой отдельной комнаты.

В южных регионах России, где солнце круглый год, наслаждаться благом цивилизации, использующем древнейший вид энергии, можно даже зимой (хотя, конечно, лучше иметь еще и другой источник подачи тепла и горячей воды). В более северных районах такая система будет оправдана только весной и летом.

Что такое солнечная теплица и как ее построить

Потребление продуктов питания увеличивается с каждым годом в связи с ростом населения, а значит существует необходимость выращивать фрукты и овощи круглый год.

Для таких целей может использоваться солнечная теплица, в которой можно искусственно создавать необходимый микроклимат для растений.

Читайте также:  Какие виды систем отопления существуют и что лучше

Теплица — это конструкция, которая имеет прозрачные стены и потолок, внутри которых создается необходимый микроклимат для растений круглый год.

Конструкция теплицы.

Теплица аккумулирует энергию, которая используется в основном для фотосинтеза, при котором растения поглощают и собирают до 10 % энергии от солнечного излучения. Затем из диоксида углерода и воды посредством воздействия солнечных лучей образуется кислород и углеводы, из которых в последствии образуются органические вещества, благодаря которым растения развиваются.

Утепление солнечных теплиц

Но в обычных теплицах из-за большой площади прозрачных поверхностей происходят сильные теплопотери. Компенсируются эти теплопотери с помощью дополнительного обогрева системы.

Что такое солнечная теплица и как ее построить

Теплицы могут обогреваться горячей водой, паром, инфракрасными излучениями. Для того чтобы создать качественную теплицу, необходимо позаботиться о максимальном снижении теплопотерь. Минимизировать теплопотери можно за счет создания хорошей теплоизоляции, улавливания максимального количества солнечной энергии и аккумулирования избыточной теплоты.

Виды теплиц.

Но солнечное отопление теплицы имеет свою специфику. Аккумулятор должен быть прежде всего безопасен, не содержать токсичных веществ, иметь высокую тепловую емкость и доступную цену. Эмпирическим путем ученые установили, что лучшим аккумулятором, который обладает всеми вышеперечисленными свойствами является заранее утепленный грунт.

Совет

Экструдированный пенополистирол наилучшим образом подходит в качестве теплоизолятора. Этот материал не деформируется при сильной нагрузке и попадании влаги. Данная несложная конструкция сохраняет благоприятную температуру в теплице даже при сильных морозах.

Теплица обогревается наиболее эффективно при использовании асимметричного покрытия.

Асимметричная конструкция теплицы позволяет воспринимать солнечные лучи под прямым углом даже при зимнем солнцестоянии, но летом данная конструкция предотвращает перегрев теплицы.

Доказано, что эффективность такой конструкции на 25 % больше классической. Для увеличения эффективности в зимний период времени следует дополнительно утеплить теплицу с солнечной стороны.

Особенности солнечных коллекторов

Солнечные системы отопления частного дома наиболее эффективны в регионах, где в течение года насчитывается большое количество солнечных дней. Кроме того, зимой солнечное освещение также должно быть достаточно интенсивным. При монтаже подобной системы отопления нужно учитывать следующие особенности.

Чтобы конструкция обогрева была эффективной, необходимо качественно выполнить утепление дома. Рекомендуется сочетать солнечное отопление с другими видами — газовым или электрическим – это самый оптимальный вариант. Интеграция элементов гелиосистемы в традиционную схему обогрева значительность увеличивает эффективность отопления дома и снижает материальные затраты.

Особенности солнечных коллекторов

В регионах, для которых характерен низкий уровень инсоляции (потока лучей солнца на горизонтальную поверхность), нужно правильно рассчитать площадь коллекторов и в точности соблюдать инструкцию по монтажу, чтобы система работала максимально эффективно. Специалисты рекомендуют устанавливать коллекторы под углом, равным географической широте местности, в таком случае они будут более эффективны. Дело в том, что максимальный уровень поглощения солнечной энергии происходит в том случае, если их поверхности находятся под прямым углом по отношению к инсоляции.

При определении степени потока лучей следует помнить о том, что его интенсивность значительно выше в середине дня. Поэтому поверхности солнечных батарей для отопления дома желательно располагать в южном направлении. Допустимы незначительные отклонения в юго-восточном и юго-западном направлениях. При монтаже коллекторов необходимо проследить за тем, чтобы их не затеняли деревья или соседние постройки. Организуя отопление от солнца своими руками, нужно слегка увеличить угол наклона, чтобы повысить эффективность работы этих устройств зимой. При этом в летнее время эффективность системы несколько понизится, но это допустимо, так как в любом случае будет переизбыток тепловой энергии.

Принцип работы геотермальной системы отопления загородного дома

Геотермальное отопление дома является современной инновационной системой. Она вполне может заменить традиционные методы подачи тепла, а также снизить вредоносные выбросы и уменьшить потребление газа, угля, жидкого топлива

Принцип работы геотермального отопления основан на физическом процессе передачи тепла хладагенту из окружающей среды. Тот же процесс происходит в обычном холодильнике. Только это холодильная система «наоборот». Испаритель (морозилка) вкопан в землю, а конденсатор (в холодильнике это медный змеевик на задней части корпуса) используется для нагрева помещений. При этом температура испарителя ниже окружающей среды, поскольку на глубине этот показатель постоянен и составляет +5…+8 °С. 80 % тепла, передаваемое помещениям, — это энергия, которая поставляется, накапливается и способна само восстанавливаться.

Читайте также:  Трубчатые радиаторы отопления – тепло и эстетика вашего дома

Главный элемент геотермальной системы отопления — тепловой насос. Благодаря ему подземное «низкокачественное» тепло преобразуется в то, которое подходит для обогрева любых помещений. В процессе работы насоса никакое топливо не сгорает, следовательно, отсутствует вероятность взрыва или возгорания системы. Установив такую нетрадиционную систему отопления, не требуется оборудовать жилье специальным дымоходом и вытяжной системой. Насос занимает мало места, не выделяет при работе неприятных запахов и вредных испарений, действует бесшумно. Оборудование для геотермального отопления загородного дома легко впишется в любой современный интерьер и не будет заметно ни жильцам, ни их гостям. Кроме того, с установкой системы можно забыть о таких вопросах, как доставка и хранение топлива, так как понадобится только энергия земли, а она неисчерпаема. Интересно, что для охлаждения дома и отопления можно использовать одно и то же геотермальное оборудование, а значит, не понадобится установка кондиционера в летний период.

Принцип работы геотермальной системы отопления загородного дома

Противники геотермального отопления геотермальное отопление частного дома частного дома могут возразить, что его установка обойдется владельцу дома гораздо дороже, чем монтаж того же газового котла. Заплатив один раз, потом можно будет экономить на оплате за топливо и электроэнергию. К примеру, при работе насоса на 1 кВт потраченной электроэнергии возвращено будет 3-5 кВт тепловой энергии и немного меньше, если включен режим кондиционирования.

Чтобы тепловой насос занимал меньшую площадь при установке, воспользуйтесь следующими рекомендациями.

1. Используйте подземные зонды. Контур с антифризом следует опустить в скважину на глубину около 100 м.

2. Используйте тепло грунтовых вод. Необходимо пробурить скважину и выкачать из нее воду с помощью насоса.

Затем прогнать ее через теплообменник и сбросить в другую скважину, которая пробурена ниже течения грунтовых вод.

Принцип работы геотермальной системы отопления загородного дома

3. Проложите горизонтальные зонды на дне водоема. Они должны располагаться ниже уровня оледенения. Водяные системы имеют высокий коэффициент трансформации по сравнению с системами с закрытым первичным контуром.

Для максимально эффективного использования геотермального отопления рекомендуется совместить его с системой теплых полов. Такое сочетание позволит распределить тепло по всей площади пола равномерно, без возникновения участков перегрева. Теплоноситель геотермальной системы обычно находится в пределах 35 °С, а если используются теплые полы, его можно снизить еще на 2 °С. Это позволяет экономить за время отопительного сезона до 18 % денежных средств, направленных на обогрев жилья.

Подведем итоги

В условиях тотального подорожания коммунальных услуг можно использовать альтернативные способы обогрева помещений, подогрева воды для хозяйственных нужд. В других странах солнечные коллекторы применяются для отопления довольно давно.

Если вы не хотите платить большие деньги за промышленный водяной коллектор, его можно собрать самостоятельно, используя подручные материалы. Хотите, чтобы конструкция была более солидной и действительно могла удовлетворять потребности в горячей воде и отапливала ваш дом? Тогда придется посетить строительный магазин, подготовиться к сборке более основательно: приобрести вакуумные колбы, специальные трубки, листы стекла или поликарбоната, другие комплектующие.

Резка и зачистка медных труб для солнечного коллектора

Когда будете решать вопрос, какая система оптимальная, принимайте во внимание: солнечные коллекторы, как любое техническое решение, имеют плюсы и минусы, которые обязательно нужно учитывать

Плюсы и минусы гелиосистемы

Из положительных сторон выделяют:

  • экологически чистый вид энергии, получаемый бесплатно;
  • снижение расходов на оплату коммунальных услуг за централизованный подогрев воды до 40-50 %;
  • небольшой срок окупаемости;
  • возможность подогревать воду для хозяйственных нужд и отапливать небольшие помещения d зимний период;
  • широкий выбор материалов, простота сборки конструкций.

К отрицательным моментам можно отнести:

  • трудозатраты на создание светового коллектора;
  • понижение коэффициента полезного действия в зимнее время, что делает практически невозможным использование таких систем в северных широтах;
  • нужны профилактический уход и очистка;
  • в холодное время необходимо использовать антифриз, что влечет дополнительные расходы.

Видео по теме: