Солнечный коллектор для нагрева воды - INTEHNO23

Поиск
Перейти к контенту

Главное меню:

Солнечный коллектор для нагрева воды

статьи
primenenie-solnechnoj-ehnergii
возможности солнечной энергии    

Энергия солнца является неисчерпаемым источником тепла для людей. Её  также можно преобразовывать в электрическую энергию.
В отличии от газа , нефти, угля, которые рано или поздно закончатся - солнце будет светить всегда, являясь возобновляемым источником энергии, к тому же экологически чистым. Поэтому человечество старается больше использовать солнечную энергию. Этому способствует постоянный рост тарифов на энергоносители, не доступность в некоторых местах традиционного сетьевого природного газа, или трудность в подвозе жидкого топлива, отсутствие угля, дров.
 За границей уже давно используют возобновляемые и экологически чистые источники энергии - энергию приливов и отливов, энергию ветра, горячих источников, энергию солнца. Причем последняя в отличии от приливов и отливов, ветра (определённой скорости), и горячих источников  - есть всегда, даже в пасмурную пагоду, кроме ночного времени суток.
Количество солнечной энергии, приходящейся к примеру в центральном федеральном округе нашей России на площадь 150 м.кв.( площадь ддля постройки частного дома 200-300 м.кв.) от 130 до 210 мегаватт в год, в зависимости от местоположения, а потребность такого дома в тепловой энергии всего навсего 27 мегаватт в год. Как видите тепловой энергии вполне достаточно, даже переизбыток.

применение солнечной энергии

  Самым простым и распространённым применением солнечной энергии является солнечный коллектор для приготовления горячей воды, однако на этом его функция не исчерпана. При желании мощность солнечной энергии можно применить в отоплении или подогреве бассейна, причем есть несколько схем применения. Можно скомплектовать так оборудование для одного объекта (например частный дом), что в доме будет горячая вода от солнца, отопление от солнца, подогрев бассейна. Конечно такие системы требуют грамотного проектирования и монтажа.
Солнечные коллектора в виду своей востребованности и в то же время относительной дороговизны бывают сезонные и всесезонные, первые на много дешевле, но ограниченны по времени использования. Сезонные как правило применяются на побережье при отсутствии газа, где много отдыхающих в определённое время года.sezonnyj-kollektor
Области применения солнечных коллекторов для нагрева воды:
  • гостинничные комплексы на побережье Черного и Азовского морей
  • частные домовладения
  • фермерские хозяйства
  • автомойки
  • учереждения здравоохранения
  • выездные полевые бригады
  • строительные площадки с ограничением по электрической энергии
   

 устройство солнечного коллектора

Солнечный коллектор бывает нескольких видов:ploskij-solnechnyj-kollektor
  • плоский солнечный коллектор
плоский солнечный коллектор использует энергию солнца. В металлический короб из легкого сплава встроены медные тонкие трубки в форме змеевика с теплоносителем, под трубками находится абсорбер для сбора тепловой энергии, под ним теплоизолятор. Тепло от солнца попадает скозь стекло на медную трубку с теплоносителем, нагревая её до высокой температуры, теплоноситель подаётся насосом в  теплообменник бака водонагревателя , где отдает свое тепло воде.

  • вакуумный трубчатый солнечный коллектор
vakuumnyj-kollektornyj-kollektorвакуумный коллектор состоит из стеклянных трубок (абсорберов) в нутри которых находится медная трубка с легко кипящей жидкостью, жидкость нагреваясь превращается в пар и поднимается вверх, в верху пар конденсирует от соприкосновения с теплоносителем, имеющем более низкую температуру, и в виде жидкости стекает вниз - повторяя цикл преобразования в пар. Внутри стеклянной трубки вакуум, благодаря которому создается хорошая теплозащита /вакуум является отличным теплоизолятором/ и абсорбция тепла. Температура тепловой жидкости, превращенной в пар, в точке соприкосновения с телоносителем может достигать 250 *С. В следствии чего все компоненты теплового солнечного коллектора для нагрева воды делают из специальных материалов, которые выдерживают не только высокие положительные температуры но и низкие. Ведь зимой в ночное время циркуляции нет а температура может опуститься до -25*С (Краснодарский край).

  • воздушный солнечный коллектор
воздушный коллектор применяется в основном для обогрева помещений, но имеет малую производительность по сравнению с предыдущими видами, поэтому используется реже.

При проектировании гелиосистемы учитывают такой параметр как интенсивность солнечного излучения, он на прямую влияеет на производительность гелиоустановки. Вторым фактором является эффективность самого коллектора. Самым эффективным считается вакуумный солнечный коллектор. Следующим по эффективности идет плоский коллектор.

 солнечные коллекторы для отопления дома
при правильном проектировании гелиосистемы, она покрывает до 70% потребности тепловой энергии на ГВС, плюс можно добиться экономии на отоплении до 35% (данные взяты по Краснодарскому краю, по другим регионам до 20%) в год.
Для выполнения поставленных целей существует несколько схем применения гелиосистем.

компоненты гелиосистемы

Любая гелиосистема служит для максимального сбора солнечной энергии и преобразовании её в тепловую для приготовления ГВС, поддержки отопления, подогрева бассейна. В зависимости от выполняемой функции комплектация соответственно тоже может быть разная.

вариант № 1
приготовление гвс на семью из 3 человек, оптимально подходит для тех котельных где отопление происходит с помощью твердотопливного котла илиgeliosistema-v-kotelnoj-s-tverdotoplivnym-kotlom-i-ehlektricheskim электрокотла, но имеют малую потребность в горячей воде
  • плоский солнечный коллектор
  • бак для приготовления гвс с одним теплообменником
  • незамерзающая жидкость для гелиосистем
  • трубопровод для подвода тепла от гелиосистемы
  • однотрубная солнечная станция
  • расширительный бак для солнечной станции
часто бывает что в котельной уже стоит водонагреватель но летом приготовление гвс вылетает в круглую сумму за счет энергоносителей, установка солнечного коллектора решает эту проблему. Нет надобности разжигать твердотопливный котел, нет необходимости греть воду с помощью электричества, солнечная станция сама нагревает воду.
princip-raboty
  1. тепло от коллектора поступает в бак
  2. лишнее тепло от коллектора скидывается в бак(защита коллектора от закипания)
  3. если температура в баке достигла максимума то лишнее тепло скидывается через коллектор

вариант № 2
приготовление гвс на семью из 3 человек с бивалентным баком, преимущества этого варианта - практически полный отказ от нагрева газовым котломprincip-raboty-varianta-2 горячей санитарной воды
  • плоский солнечный коллектор
  • бак водонагреватель с двумя теплообменниками (бивалентный бак)
  • незамерзающая жидкость для гелиосистем
  • однотрубная солнечная станция
  • расширительный бак для солнечной станции
  • трубопровод для подвода теплоносителя от коллектора
при такой комплектации теплоноситель нагревшись поступает в нижний теплообменник бойлера, прогревая воду, которая прогревшись подымается вверх. Если температура в верхем слое бака(темп.Б.) выше чем установленная на датчике котла, котел не включается. При опуске температуры ниже температуры датчика, включается котел и работает на нагрев воды в баке. Такая схема работы позволяет использовать минимальное количество автоматики, автоматика котла и коллектора не связана друг с другом.

  1. нагрев бойлера
  2. защита от закипания коллектора
  3. выхолаживание
  4. подогрев котлом при остывании или нехватке тепла от гелиосистемы

вариант №3
приготовление гвс на семью из 3 человек с поддержкой отопления, лишнее тепло утилизируется в отоплении (желательно применение variant-so-sbrosom-tepla-v-otoplenieвакуумных коллекторов, в виду их большей эффективности в зимний период)
  • вакуумный солнечный коллектор
  • бивалентный бак водонагреватель
  • незамерзающая жидкость для гелиосистем
  • двухтрубная солнечная станция Grundfos Solar
  • расширительный бак для солнечной станции
  • солнечный регулятор Energy Pro
в этом варианте избыток тепла полученный от солнца идет в отопление, приоритетный потребитель такого тепла низкотемпературный контур, например напольное отопление, или теплые стены. Энергия солнца используется максимально, котельная и солнечная установка работают не зависимо друг от друга


  1. нагрев санитарной воды
  2. защита коллектора от закипания
  3. зброс тепла в низкотемпературный контур
  4. подогрев котельной установкой в случае нехватки тепла для нагрева воды

вариант № 4
приготовление воды на семью больше 3 человек. За счет увеличенной площади гелиополя, тепло от панелей подаётся в буферную ёмкость а не sistema-s-bufernoj-yomkostyuнапрямую в бивалентный бак.
  • плоский солнечный коллектор
  • незамерзающая жидкость для солнечных панелей
  • трубопровод для подачи теплоносителя от панелей
  • расширительный бак для солнечной станции
  • буферная ёмкость
  • бивалентный бойлер
  • солнечный регулятор Maximal Pro
  • двухтрубная солнечная станция
  • трехходовый смесительный клапан 2шт.
в данном варианте реализована следующее решение: солнечные панели греют воду в буферной емкости, когда поступает запрос на гвс то в нижний теплообменник бойлера подаётся теплоноситель, при избытке солнечного тепла возможна подача его любому потребителю, при не хватке включается котел и догревает воду.


  1. гелиополе нагревает буферную ёмкость
  2. лишнее тепло отводится потребителю
  3. тепло забирается потребителем у которого температура ниже
  4. при недостатке солнечного тепла включается штатный котел

 Мы рассмотрели только основные варианты компоновки солнечных систем нагрева воды и отопления, но существует множество других вариантов которые не противоречат друг другу, а решают специфические задачи.

расчет площади гелиополя коллекторов

      для расчета площади солнечного коллектора на приготовление горячей воды необходимо:
  • количество человек умножить на суточный объём воды, для каждого человека примерный объём 70 литров на одного человека
  • площадь коллектора для нагрева 100 литров равна 1-1,5м/кв.
  • орентировочное соотношение для выбора водонагревателя можно принять – на 100 л водонагревателя - 1,5 м2 или 1,0 м2  вакуумированного трубчатого коллектора. Крыша может иметь отклонение от юга не более 45°С, а угол наклона её  находолжен быть в пределах от 25° до 55°, иначе потери производительности компенсируются небольшим увеличении площади коллектора.

при расчете гелиополя для открытых бассейнов, площадь коллектора примерно соотносится к площади бассейна как 0,5/1.
То есть для бассейна площадью 50 квадратных метров -площадь коллектора должна быть 50*0,5=25 м.кв.
Вывод: мы знаем что площадь одного солнечного коллектора равна 2,26-2,5 м.кв, отсюда вывод потребуется 25/2,26=11 коллекторов.



 
 
Copyright 2015. All rights reserved.
Назад к содержимому | Назад к главному меню