Теплая вода нагретая солнцем

Альтернативная нагревательная установка для воды от солнца

Истощение природных ресурсов приводит к увеличению цен на газ и электроэнергию. Поэтому уже в ближайшее время актуален переход на использование альтернативной энергии, например энергии солнца.

Предлагаю описание варианта солнечного нагревателя и использования солнечной энергии для нагрева воды, например на даче или в частном доме.

Солнечный водонагреватель

Многие дачники или жители частного дома пользуются душем, у которого вода нагревается солнечной энергией в металлической ёмкости на душе. Недостатки такой простейшей конструкции очевидны. Температура воды из такой ёмкости полностью зависит от погоды и значительно меняется в течение суток. Кроме того, надо следить за уровнем воды в баке.

У предлагаемой солнечной нагревательной установки эти недостатки проявляются в меньшей степени, а поэтому она удобнее и использовании.

Чтобы увеличить скорость нагрева воды и её температуру используется дополнительный нагревательный коллектор. А для сохранения накопленного тепла используется теплоизоляция накопительного бака и нагревательного коллектора. Это позволяет иметь тёплую воду в довольно прохладную погоду, даже если солнце светило недолго. Вода в бак поступает через постоянно открытые краны 10, 3, и поэтому не требуется следить за доливкой воды. Выход нагретой воды через краны 4 и 7, а для душа и 9.(см. рис.)

Нагретая вода как более лёгкая из нагревательного коллектора поднимается в верхнюю часть накопительного бака. Её место занимает более холодная из нижней части бака. Нагревательный коллектор должен располагаться несколько ниже бака, тогда в нагреватель поступает более холодная вода.
Конструкция бака накопителя представляет собой металлическую ёмкость произвольной, но лучше прямоугольной формы. Эта внутренняя ёмкость вставляется в наружный корпус и ставится на кирпичи или деревянные бруски. Наружный корпус металлический или деревянный. После монтажа труб промежуток между корпусами заполняется теплоизолятором. Это может быть монтажная пена, пенопласт, стекловата или другой материал.

Хороший вариант корпуса нагревательного коллектора можно изготовить по технологии современных стеклопакетов для оконных рам с дополнительной теплоизоляцией. Или корпус может быть изготовлен по технологии изготовления бака, но верхняя часть должна быть застеклена. К внутреннему металлическому корпусу нагревательного коллектора на хомутах крепятся трубы желательно прямоугольного сечения, по которым при нагреве циркулирует вода. Внутренний металлический корпус и трубы для лучшего нагрева солнечным излучением окрашены в чёрный цвет. Поэтому солнечные лучи нагревают всю металлическую внутреннюю площадь нагревательного коллектора. Трубы прямоугольного сечения имеют большую площадь соприкосновения с чёрным металлическим листом внизу, поэтому быстрее нагреваются и отдают тепло воде. Благодаря остеклению тепло не рассеивается, нагревательная способность устройства увеличивается и можно достичь высокой температуры нагрева воды. Можно получать нагретую воду в прохладную погоду даже в начале весны и до поздней осени. Коллектор должен располагаться под наклоном в южную сторону.

Отбор нагретой воды из верхней части бака имеет существенное преимущество по сравнению с отбором снизу. При кратковременном появлении солнца в пасмурную погоду вода успевает нагреваться только в верхней части бака, а в нижней части остаётся холодной. Поэтому от этой конструкции можно получить заметно больше нагретой воды.

Летом температура нагретой воды может быть довольно высокой, поэтому для душа лучше пользоваться ею через кран смеситель, смешивая её до нужной температуры с холодной водопроводной водой.
Размеры бака и коллектора не критичны. Чем больше бак, тем больше можно накопить воды, а чем больше коллектор, тем больше скорость нагрева и температура воды в баке. Мощность солнечного излучения в летний полдень достигает 1000 ват на каждый квадратный метр площади нагревательного коллектора, а зимой в десять раз меньше. Чёрная внутренняя поверхность коллектора имеет небольшую отражательную способность и 80% — 90% тепловой энергии передаётся коллектору. Небольшая часть солнечной энергии отражается стеклом и поглощается им при загрязнении.

Ориентировочно для бака ёмкостью 0,5м3 достаточно коллектора площадью 2-3м2 и общей длиной труб в коллекторе 15-20м прямоугольного сечения 40мм * 60мм. Диаметр труб соединяющих коллектор с баком не меньше одного дюйма.

При хорошей термоизоляции вода будет нагреваться в солнечную погоду и при минусовой температуре окружающего воздуха, но при сильных длительных морозах и пасмурной погоде вода в коллекторе может замёрзнуть и произойти авария. Можно применить системы автоматического контроля и электроподогрева коллектора, но лучше на зимний период слить воду из коллектора и бака. Тогда можно пользоваться обычной газовой колонкой помимо бака через кран 5. Как заполнять систему и сливать воду из коллектора легко разобраться по рисунку.

Чтобы не беспокоиться о своевременном сливе воды из нагревателя при неожиданных заморозках и получать некоторое количество тёплой воды даже зимой можно несколько усовершенствовать солнечную нагревательную установку. Поскольку количество солнечной тепловой энергии и светлого времени зимой меньше, а тепловые потери больше, то необходимо увеличить площадь нагревательного коллектора, применять хорошую теплоизоляцию и двойное остекление. В накопительном баке вход и выход коллектора соединить теплообменником в виде спирали из труб. Нагревательный коллектор и теплообменник заполняются антифризом, тосолом, или другой незамерзающей в данной местности жидкостью. При наличии в баке теплообменника обязательно установить расширительный бачок для незамерзающей жидкости. При использовании солнечного нагревателя в холодную погоду, чтобы меньше охлаждалась вода в баке нужно увеличить разность по высоте нагревательного коллектора и бака.

Нагревательная установка находится под давлением воды в системе но при качественном изготовлении может служить многие годы. Для защиты от неожиданных протечек можно предусмотреть под установкой металлический лист с загнутыми краями и стоком воды наружу. В случае кратковременных перебоев с водой частично может помочь обратный обратный клапан в трубе подачи воды. Но многие последние усовершенствования не обязательны.

Нагретая вода собирается, прежде всего, в верхней части бака, поэтому предусмотрен отбор воды из верхней части бака, что позволяет использовать даже короткие прояснения при пасмурной погоде. Для бесперебойного обеспечения нагретой водой в любое время и в любом количестве предусмотрена возможность совместной работы солнечного водонагревателя и газовой колонки или электроводонагревателя, например, в баке-накопителе.

Особенно удобно использовать газовую колонку или электрический водонагреватель после бака накопителя с автоматической регулировкой температуры. Тогда даже небольшой нагрев воды в солнечном коллекторе, например, в межсезонье или в зимний период, уменьшит расход основного энергоносителя в виде электричества или газа. При регулярном использовании нагретой воды солнечная энергия как альтернативная энергетика может быть рентабельной уже сейчас.

Количество энергии Солнца падающей в течение 1 сек. на площадку в 1 м² поставленную на границе атмосферы перпендикулярно солнечным лучам, называют солнечной постоянной равной примерно 1400 Вт/м² или 2,0 кал/см²*мин. На поверхности Земли после прохода через атмосферу энергия уменьшается и для расчётов обычно принимается 1000 Вт/м².

Расчёт экономической эффективности солнечной нагревательной установки.

Количество теплоты воспринимаемой солнечным водоподогревателем вычисляется по выражению:
Qт.с.р = Fпан Dср Вот, Вт
где Fпан — поверхность тепловоспринимающей панели коллектора, м2;
Dср — суммарный удельный поток на поверхность Вт/м2;
Вот — отражающая величина теплоотражающей панели

Удельный тепловой поток солнечной радиации Dср зависит от географического места расположения объекта применения солнечного теплоприёмника.
В таблице приведены данные суточного изменения удельного теплового потока солнечной радиации при наклоне под углом 460 к горизонту поверхности теплоприёмника на широте 560 с.ш. при наклоне к горизонту теплоприёмника под углом 460 при южной ориентации (Москва — Казань — Курган — Красноярск — Братск)

Дата замеров по месяцам

Суммарная дневная радиация

При вертикальном расположении оконного остекления удельный тепловой поток примерно на 25% будет меньше данных в таблице.

ПРИМЕР расчета к практическому применению альтернативного нагревателя воды:

В подмосковном коттедже устроена система горячего водоснабжения от теплоты солнечной радиации. Применяемые солнечные коллектора имеют поверхность 1 м2 и коэффициент отражения Вот = 0,68.
Требуется: определить количество нагретой воды в трёх коллекторах, установленных на крыше коттеджа с южной ориентацией под углом 460 к горизонту.
Решение: По формуле вычисляем количество теплоты солнечной радиации в дневное время, поступающей на три коллектора.
В апреле количество поступающей в дневные часы теплоты солнечной радиации:
Qт.с.р.4 = 3 * 7185 * 0,68 = 14657,4 Вт*ч/сут.
Температура водопроводной воды в апреле tх.вод. = 120С, определяем количество нагретой за сутки воды для системы ГВС:
Qг.в.4 = Qт.с.р.4 * 3,6/Сw(tг.в.4 — tх.в.4) = 14657,4 * 3,6/4,2 * (50 — 12) = 261,7 кг/сут.
В мае при температуре водопроводной воды в 160С количество нагретой воды составит 297 кг/сут.
Соответственно в июне при температуре водопроводной воды 180С, количество нагретой воды составит 313 кг/сут. опубликовано econet.ru

Автор: Сергей Южный

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник

Солнечный водонагреватель для частного дома — устройство и принцип работы гелиоколлекторов

Гелиосистемы устанавливаются в частных домах, коттеджах, бассейнах, хостелах и других зданиях для обеспечения ГВС. Солнечные водонагреватели для частного дома способны обеспечить большим количеством горячей воды. Одна гелиоустановка производит до 200 л нагретой воды в день. Особенно выгодным считается коммерческое применение гелиоколлекторов, при котором полная окупаемость достигается уже через 2-3 года эксплуатации.

Существует несколько видов гелиоводонагревателей, отличающихся способом аккумуляции и хранения тепла, внутренним устройством и принципом работы. Различия влияют на теплоэффективность и технические характеристики оборудования.

Виды солнечных коллекторов

Гелиосистемы делятся на два класса по: принципу нагрева и способу хранения теплоносителя. Первые используют встроенный бак теплоаккумулятор. Вторые подключаются к выносной накопительной емкости, устанавливаемой в непосредственной близости от коллектора или внутри здания.

При выборе гелиосистемы в первую очередь обращают внимание на тип баков аккумуляторов солнечной тепловой энергии, так как отличия конструкции и устройства отражаются на особенностях эксплуатации и технических характеристиках.

Коллекторы с встроенным баком

Моноблочные гелиоколлекторы предназначены для работы в сезон весна-осень. Зимой оборудование отключают, сливают теплоноситель. Коллекторы со встроенным баком проще установить и обслуживать. Для использования требуется просто подключить гелиосистему к системе горячего водоснабжения или точке водоразбора.

Нагрев воды гелиоколлекторов со встроенным баком теплоаккумулятором происходит следующим образом:

• солнечные лучи улавливаются абсорбером;
• полученная энергия передается в змеевик, расположенный в встроенном баке теплоаккумуляторе;
• происходит передача тепла, от нагретого теплоносителя воде, используемой для бытовых нужд.

В некоторых теплоаккумулирующих ёмкостях предусмотрен встроенный ТЭН, необходимый в случаях, если солнечный коллектор не смог обеспечить необходимым количеством горячей воды. Недогрев возможен в случае пасмурной или холодной погоды. Солнечный коллектор в нормальных условиях может нагреть объем воды до 200 л. в день.

Коллекторы с встроенным баком в основном работают без давления, c применением естественной циркуляции жидкости. Термосифонные гелиосистемы устанавливают в высшей точке ГВС, чтобы обеспечить необходимый напор воды, при открытии крана водоснабжения. Баки выдерживают максимальное давление не более 0,2 атм. После нагрева вода самотеком стекает к точке водоразбора.

Солнечные водонагреватели с встроенным баком отличаются несколькими преимуществами:

• нагрев воды в солнечную погоду всего за 3-4 часа;
• обеспечение потребности в ГВС от 3 человек и выше, в зависимости от площади абсорбирующей поверхности;
• простой монтаж;
• низкая цена.

Принцип термосифона широко используется в ГВС с солнечными коллекторами. Работа водонагревателя основывается на естественной конвекции, когда нагретая жидкость перемещается вверх, а остывшая опускается вниз. Непременное условие термосифонной схемы ГВС — резервуар для воды должен находится выше коллектора.

Гелиосистемы с выносным баком

Солнечные коллекторы, подключаемые к отдельно стоящему баку теплонакопителю, относятся к классу водонагревателей для круглогодичного использования. Нагрев воды продолжается в любое время года, при условии, что будет ярко светить солнце и температура воздуха не упадет ниже –50°С.

Для нагрева воды используется внешний бойлер косвенного нагрева, удаленный от источника тепла. В качестве теплоносителя используется антифриз. Нагрев ГВС коллектором с выносным баком осуществляется следующим образом:

• абсорбер аккумулирует тепло и передает его жидкостному теплоносителю;
• под давлением, нагретый антифриз поступает в теплообменник бака накопителя;
• при прохождении через змеевик бака, теплоноситель нагревает воду.

Для обеспечения нормальной работы, гелиоколлектор с выносным баком подключается к насосной группе. Циркуляция теплоносителя осуществляется принудительно. Процесс и интенсивность нагрева, и давление регулируются автоматикой.

Главное достоинство гелиосистем с выносной емкостью — возможность круглогодичного применения. Недостаток: необходимость в подключении дорогостоящего оборудования, необходимого для нормальной работы гелиосистемы. Водонагреватель работающий под давлением имеет еще один минус: при отключении электроэнергии насосы перестают работать, что приводит к перегреву теплоносителя и негативно сказывается на работоспособности гелиоколлектора (проблема решается установкой ИБП).

Как работает система ГВС от гелиосистемы

Солнечные водонагревательные установки способны компенсировать около 50% затрат тепла на нагрев воды. Экономия в года составляет около 300 м³ газа или 4 м³ дров. Даже несмотря на необходимость первоначальных вложений, накопительный водонагреватель, работающий от солнечных батарей крайне выгоден. При коммерческом применении окупаемость наступает спустя 2-3 года интенсивной эксплуатации, а срок службы коллекторов составляет от 30-50 лет.

Чтобы понять насколько горячее водоснабжение на солнечных коллекторах выгодно, стоит рассмотреть, несколько важных вопросов:

• как работает гелиосистема;
• сколько воды сможет нагреть гелиоколлектор в течение дня.

Хорошее понимание перечисленных моментов поможет выбрать наиболее подходящую гелиосистему в каждом конкретном случае.

Принцип нагрева воды солнцем

Существует несколько разновидностей коллекторов, отличающихся по принципу абсорбции или аккумуляции тепла. Все оборудование делится на две группы:

• Трубчатые вакуумные коллекторы — аккумуляция тепла осуществляется благодаря особым колбам. В процессе производства из стеклянных трубок выкачивают воздух, что приводит к созданию вакуума, играющего роль своеобразного теплоизолятора. Внутри колба покрыта высокоселективным слоем. Там же находится алюминиевая или медная пластина, контактирующая с трубками теплообменника, которые для солнечного водонагревателя изготавливаются из меди.

Принцип действия трубчатых коллекторов следующий:

1. в трубках, благодаря высокоселективному покрытию и внутреннему устройству (напоминает колбу термоса) воздух нагревается до 280-300°С;
2. тепло передается через пластину к циркулирующей жидкости;
3. теплоноситель поступает в отдельно стоящий или моноблочный накопительный бак, происходит нагрев воды.

По своему устройству трубчатые вакуумные коллекторы делятся еще на несколько групп: с U-образными (коаксиальными) или прямоточными трубками.

• Панельные коллекторы — нагреватели используют парниковый эффект. Солнечные лучи проходят сквозь прозрачную поверхность, попадают на абсорбер, аккумулирующий тепло. Солнечный водонагреватель устроен так:
  1. обычное или закаленное стекло, с различными дополнительными функциями (антивандальное, противоградовое, самоочищающееся и т.д.)
  2. корпус, изготовленный из адонированного алюминия;
  3. абсорбер — роль теплообменника выполняет медная пластина, помещенная между двух стекол. Селективная поверхность состоит из металла, обработанного специальной теплопоглощающей краской. К теплообменнику припаян проточный трубопровод, по которому вовнутрь панели подается жидкость, отбирающая излишки тепла.
     Абсорбер, важнейшая часть солнечного водонагревателя. От качества абсорбирующего покрытия зависит теплоэффективность панельного коллектора.

Принцип работы солнечных водогрейных коллекторов трубчатого и панельного типа основан на обычных физических законах. Ультрафиолетовое излучение проходит сквозь атмосферу земли практически не теряя тепла. При попадании на твердую поверхность солнечные лучи прогревают ее. В свою очередь нагретые предметы отдают тепло окружающей среде. Подобным образом происходит нагрев и в гелиосистеме.

Солнечные лучи попадают на абсорбирующую поверхность, которая сильно разогревается благодаря тому, что окрашена в темный цвет. Тепло, аккумулируется при помощи абсорбера и направляется в накопительный бак. Описанный принцип работы остается одинаковым для всех гелиоколлекторов, независимо от внутреннего устройства.

Виды и способы аккумулирования солнечной тепловой энергии влияют на особенности эксплуатации солнечных водогрейных систем. Трубчатые водонагреватели отличаются большей теплоотдачей, способны работать при температуре до –50°. Хотя вакуумные колбы стоят дороже, их теплотехнические параметры: скорость и интенсивность нагрева лучше, по сравнению с панельными коллекторами.

Сколько воды может нагреть солнечный коллектор

Все зависит от нескольких факторов: способа нагрева и аккумуляции тепла, времени года, погоды. Отдельно учитывается то, какая система рециркуляции используется. Средним значением для гелиосистемы на 1 м² принято считать следующие возможности нагрева в час:

• 100 литров на 7 °C;
• 50 литров на 14 °C;
• 25 литров на 28 °C;
• 15 литров на 46 °C;
• 10 литров на 70 °C.

В пасмурную погоду солнечный коллектор может снизить скорость нагрева ГВС, в ясную солнечную наоборот, увеличить, поэтому в списке приводятся средние значения.

В теплую летнюю погоду, при отсутствии облачности водонагреватель всего за час подогревает около ведра воды, что достаточно для экономного душа. В течение светового дня собирается около 200 л. горячей воды с температурой около 40°, при условии, что используется коллектор, имеющий более 1,5 м² абсорбирующей площади.

Зимой потребитель столкнется с тем, что получаемого тепла будет недостаточно, чтобы произвести необходимое количество горячей воды. Проблема решается установкой накопительной емкости.

Принцип работы коллектора при низких температурах окружающей среды несколько изменяется. Если летом можно было подключить бойлер и периодически, раз в час «сбрасывать» в него горячую воду, то зимой водонагреватель будет нормально функционировать только в системе косвенного нагрева. Суть такого подключения в следующем:

• зимой, вода в солнечных коллекторах нагревается до температуры 30°С, чего будет недостаточно для мытья;
• в систему ГВС подключают буферную емкость с двумя теплообменниками, для котла и гелиоколлектора;
• водонагреватели от солнечной энергии подогревают воду до температуры 25-30°С;
• основной нагрев осуществляет газовый, электрический или твердотопливный котел, доводя температуру до 60-70°;
• при открытии крана ГВС пользователю подается горячая вода.

Солнечный водонагреватель работает зимой на компенсацию энергоресурсов, необходимых для работы системы ГВС. Автономное горячее водоснабжение при помощи одних только гелиоколлекторов невозможно. Требуется, чтобы в системе ГВС присутствовал водонагреватель, способный удовлетворить потребности водоснабжения на 100%.

Чем заправляют гелиосистемы

Теплоноситель для коллекторов выбирают в зависимости от условий эксплуатации. Так, для всесезонных систем используют специальный антифриз, не замерзающий в зимнее время года. Летом, водогрейный контур заправляют дистиллированной водой.

В связи с выбором теплоносителя существует несколько общих рекомендаций:

Эксплуатация зимой — состав незамерзающих жидкостей для солнечных водонагревателей — это смесь пропиленгликоля с водой и добавлением антикоррозионных веществ. Пропорции подбираются в зависимости от средней температуры промерзания окружающей среды:

• –20°С нужен 40% раствор: на 10 л теплоносителя / 6 л. пропиленгликоля;
• –30°С потребуется 50% раствор, пополам дистиллированная вода и пропиленгликоль.

В готовый теплоноситель необходимо добавить щелочь NaOH. Пропиленгликоль под длительным воздействием перепадов температур превращается в кислоту. После добавления щелочи, кислотный баланс рН не должен превышать 7. В готовых антифризах все компоненты добавлены в оптимальных пропорциях.

• Сезонная эксплуатация — коллектор будет использоваться с весны до ранней осени. В качестве теплоносителя следует применять дистиллированную воду, предотвращающую образование накипи внутри труб.

Целесообразность использования готовых незамерзающих жидкостей (стоящих приблизительно в 3 раза больше, чем подобный состав, приготовленный в домашних условиях), ставится под сомнение. Приобретать заводские антифризы следует в тех случаях, когда сделать их самостоятельно не представляется возможным.

Готовые решения нагрева воды солнцем и их цена

Экономическое обоснование приобретения гелиосистемы зависит от нескольких критериев:

• полной стоимости, включая установку;
• теплоотдачи;
• периода окупаемости;
• срока службы.

Не все гелиосистемы одинаково эффективно работают. При использовании коллекторов, сделанных из дешевых и некачественных материалов можно столкнуться с проблемами во время эксплуатации: недостаточной производительностью и быстрым выходом оборудования из строя. Чтобы не испытать разочарования, следует покупать только проверенное временем оборудование.

Ниже приводятся несколько моделей популярных солнечных водонагревателей, которые, судя по отзывам потребителей, сделаны качественно и считаются лучшим выбором в соотношении стоимость/теплоотдача:

• Atmosfera — на базе украинской компании производителя, изготавливаются вакуумные и панельные коллекторы для всесезонного нагрева ГВС и поддержки систем отопления. Водонагреватели Атмосфера подходят для систем с принудительной циркуляцией, имеют улучшенную теплоизоляцию. В корпусе предусмотрено место для установки регулирующих датчиков.
• Особенность гелиоколлекторов Atmosfera в высокой производительности в пасмурную погоду и зимнее время года. Приобрести водонагреватель можно начиная от 20 тыс. руб.
• Sidite — китайская компания, наладившая выпуск гелиосистем и всего, что необходимо для их обслуживания и подключения. Выпускаются трубчатые и панельные солнечные водонагреватели.
  В ассортименте продукции присутствует огромное количество готовых решений для оснащения: коммерческих зданий, бассейнов, хостелов, многоквартирных домов, больниц и др. Водонагреватели Sidite только приобретают популярность среди отечественного потребителя.
• Vaillant auroSTEP plus — гелиоколлекторы с безупречным немецким качеством сборки и такой же традиционной ценой. За систему, достаточную чтобы обеспечить горячей водой семью на 2-3 человека, придется заплатить не меньше 200 тыс. руб. За эти деньги покупателю предоставляется полностью готовая система ГВС Vaillant auroSTEP plus, включая бойлер косвенного нагрева и контроллер.
• SunRain — еще одна модель от китайского производителя. Согласно заявленным техническим характеристикам гелиоколлекторы смогут работать при снижении температуры до –50°С. Допускается горизонтальная и наклонная установка.
  Водонагреватели способны работать в течение всего года. Подключаются к выносному баку. Стоимость трубчатых гелиоколлекторов SunRain от 40 тыс. руб.
• Viessmann Vitosol — линейка немецкого производителя, основная деятельность которого связана с производством водогрейного оборудования. Главные отличия от аналогичной продукции других изготовителей: безупречное качество сборки, полное соответствие заявленным характеристикам.
  В Viessmann Vitosol присутствует антивандальная и противоградовая системы. Поверхность стекла самоочищающаяся. Стоимость от 200 тыс. руб.
• ЯSolar — российская компания, выпускающая системы горячего водоснабжения «под ключ». В комплектацию входит: накопительный бак, контроллер, датчики нагрева, насосная станция, воздухоотводчик.
  Выпускаемые солнечные коллекторы ЯSolar предназначены для подключения в системы с принудительной циркуляцией. Полная стоимость комплекта от 430 тыс. руб.

Заявленный срок службы каждой из представленных моделей 35-50 лет. На первые 15 лет эксплуатации дается гарантия производителя. При всесезонной эксплуатации, в условиях коммерческого применения гелиосистема окупится за несколько лет. Если планируется использовать коллектор только летом, окупаемость наступит через 7-8 лет. Расчет экономической эффективности можно выполнить по следующему графику, показывающему зависимость теплоотдачи от времени года:

Расчет солнечного коллектора для нагрева воды осуществляется по коэффициенту потребления ГВС, используемому в СНиП. Для обеспечения потребности одного человека в горячей воде требуется от 2-4 кВт/час. В технической документации на приобретаемую гелиосистему указывается предполагаемая мощность конвектора, по которой можно узнать подходит ли понравившееся оборудование под конкретные условия эксплуатации.

Перед покупкой желательно изучить отзывы о солнечных коллекторах для нагрева воды. Из комментариев можно узнать о некоторых недостатках гелиосистем и их преимуществах, подобрать подходящую модель гелиоколлектора.

Как установить солнечную систему нагрева воды

Гелиосистема устанавливается на скатной кровле, специальных наклонных площадках или стенах здания. Место для водогрейной установки с солнечными коллекторами выбирается индивидуально с учетом следующих рекомендаций:

• южная сторона здания;
• отсутствие видимых препятствий, загораживающих солнечные лучи: деревьев, близлежащих домов и т.д.;
• место должно быть удобным для дальнейшего обслуживания и ремонта системы.

Перед монтажом и регулировкой трубчатых или панельных водонагревателей определяют оптимальный угол наклона установки. В этом отношении руководствуются следующей формулой:

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

Ориентация Угол наклона коллектора 30° 50° 70° Восток 1,64 1,61 1,61 Восток ­ Юго­Восток 1,45 1,47 1,61 Юго­Восток 1,17 1,15 1,34 Юг ­ Юго­Восток 1,04 0,98 1,14 Юг 1 0,94 1,11 Юг ­ Юго­Запад 1,03 0,97 1,13 Юго­Запад 1,13 1,09 1,27 Запад ­ Юго­Запад 1,35 1,35 1,60 Запад 1.61 1,61 1,61

Угол наклона будет меняться в зависимости от времени года. В связи с этим перед началом зимнего или летнего сезона будет необходимо заново отрегулировать гелиостанцию. Набирает популярность автоматика слежения за солнцем, самостоятельно подстраивающая угол наклона и расположение гелиопанели. В движение конструкцию приводит электромотор, подключенный к бытовой сети на 220 В.

Подключение солнечного коллектора к системе горячего водоснабжения осуществляется следующим образом:

• Установка водонагревателя — коллектор монтируется с помощью специальной рамы, при необходимости меняющей угол наклона. Можно встроить гелиопанель в кровлю или поставить на ровной площадке. Допускается одновременное подключение нескольких модулей в единую сеть, посредством гидравлических переходников. При установке моноблока учитывают, что вес наполненного бака достигает 300 кг. В месте монтажа потребуется укрепить конструкцию крыши.
• БКН — бойлер косвенного нагрева необходим для всесезонных гелиосистем. В баке присутствует отдельный змеевик (располагается внизу) к которому, с помощью труб, подсоединяется солнечный коллектор. Ко второму теплообменнику подключается котел. Системы безопасности — в схеме монтажа солнечного водонагревателя трубчатого и панельного типа предусматривается:
  • Устройство для сброса давления — узел, предназначенный защитить от закипания систему ГВС. Модуль подключен к канализации, через трубопровод. При перегреве теплоносителя срабатывает датчик, сбрасывающий горячую воду. Открывается клапан подпитки. В систему ГВС добавляется холодная вода.
  • Защитить солнечную систему от закипания можно при помощи шторок, автоматически закрывающих абсорбер при достижении определенной температуры теплоносителя.
  • Устройство для сброса давления входит в принципиальную схему монтажа солнечного водонагревателя трубчатого типа. Особенность работы этой гелиосистемы в высокотемпературном режиме нагрева. Вода греется до рекордных 60-80°C и может быстро достигнуть точки кипения. Чтобы не допустить перегрева используют группу безопасности.
• Насосное оборудование — необходимо системам горячего водоснабжения на солнечных коллекторах с принудительным движением теплоносителя. Циркуляционный узел включает: группу безопасности и насос. Оборудование подключается к автоматике солнечного коллектора.

Основные правила техники безопасности при эксплуатации гелиоустановок описаны в СниП III-4-80. Отдельные рекомендации указываются производителями оборудования:

• монтаж на высоте свыше 5 м выполняет персонал, имеющий допуск к высотным работам;
• во время составления проектной документации, производят расчет опорных конструкций с учетом возможных ветровых и других нагрузок.
• для компенсации тепловой нагрузки, расширительный бак выбирается с вместительностью не менее 15% от общего объема теплоносителя.
• используется предохранительный клапан, с пограничным значением не более 3 атм.

Применение правил техники безопасности и рекомендаций по подключению гелиоколлекторов, непременное условие для ввода системы в эксплуатацию. При нарушении условий подключения стабильная работа солнечных водонагревателей не гарантируется.

Источник