Солнце – источник жизни, тепла и света на планете Земля, центр нашей галактики. С развитием науки и техники, люди решили брать от природы ее дары. Не исключение и солнечная энергия, она стала основополагающим фактором в открытии нового раздела науки — гелиоэнергетика. Для получения солнечной энергии используют специальные гелиоустановки. Те установки, которые способны преобразовывать полученную энергию в тепловую. Эта технология — основа солнечных коллекторов для дома. Самым технически простым методом добычи тепла считается сбор солнечного тепла с использованием гелиоколлекторов, применяемые для нагрева воды и отопительных систем.
Способы применения энергии Солнца
Солнечную энергию можно использовать пассивно или активно. В первом случае использования солнечной энергии, потребление осуществляется определенными элементами самого здания, при этом можно даже не использовать вспомогательные элементы. Такой способ также является самым дешевым вариантом, но при его использовании подача тепла будет неравномерной. Явным примером пассивного использования солнечной энергии являются застекленные балконы, веранды, теплицы, укрытые пленкой парники, окрашенные в черный цвет емкости для нагрева воды в жаркое время года.
В странах запада есть целое направление в строительстве – «пассивный дом». Они уже на начальных стадиях постройки дома задумываются о теплосбережении в зимний период, и недопущении сильного нагрева в летний, что в последствие поможет сохранить семейный бюджет от больших расходов на коммунальные услуги.
Существуют некоторые правила по постройке «пассивного дома», которое в дальнейшем приводит к желаемому результату: теплоизоляция всех элементов, установка качественного остекления. Также правила касаются проектов самих домов: стены северной стороны дома делают минимально допустимых размеров, вдобавок хорошо утепляют, а стены южной стороны наоборот, стараются возвести больших размеров, при этом максимально застеклить.
Активный способ использования солнечной энергии является более распространенным за счет большей эффективности. При нем солнечная энергия перед поступлением потребителям собирается и видоизменяется в тепловую, с нужными нам величинами на специальных устройствах. С этих устройств теплоэнергия постоянно поступает при помощи передатчиков тепла к потребителям или аккумуляторам. Этот вид применения энергии от солнца подразумевает вспомогательные устройства такие как: электромоторы, насосы. Активная эксплуатация солнечной энергии позволяет бесперебойно подавать в жилье необходимые энергетические ресурсы.
Солнечные коллекторы для отопления дома. Виды коллекторов
Научно доказанными и часто используемыми есть два вида гелиоколлекторов: плоские и трубчатые.
Плоский гелиоколлектор состоит из теплоизолированного короба, защищенного противоударным стеклом. Снизу короб теплоизолирован. В коробе закреплены теплопоглощающие панели, покрытые специальным раствором, показатель абсорбции которого равен 0,95. К пластине крепятся металлические трубки, по ним движется теплоноситель. Теплоносителем в простых коллекторах является вода или воздух, после нагрева, которых их применяют в быту, этот метод называют разомкнутым контуром. Данные системы применяются на территориях с умеренным климатом или в теплый сезон. В сложных гелиоколлекторах теплоносителем является антифриз. Она протекает по замкнутой цепи, принцип которой сравним с водяным отоплением при использовании котла. Поверхность контакта трубок с пластиной является передатчиком энергии теплоносителю. Поэтому данную соединительную площадь стараются увеличить за счет прямоугольного сечения трубок или штамповки специальных канавок для трубок. Принцип действия такого коллектора основан следующим образом: лучи солнца, попадая на короб, поглощаются абсорбентом, полученную тепловую энергию он отдает трубкам. В трубках происходит нагрев теплоносителей и передается в собирательную емкость, которая, в свою очередь, отдает все полученное тепло в бак-аккумулятор.
Трубчатые гелиоколлекторы находят своих потребителей во многих преуспевающих странах Европы и Америки. На вид это плоская коробка со стеклянными трубками внутри. На закрытой площади создают вакуум, для минимизации теплопотерь. Наружная часть внутренней трубы покрывается специальным селективным теплопоглотителем. Самые результативные трубчатые коллекторы основываются на тепловых трубах. Продуктивность работы трубчатых гелиоколлекторов выше, чем плоских, однако и цена у них тоже больше. Трубчатые коллекторы нельзя применять при отрицательных температурах.
Система водоснабжения
Бойлер больших объемов при горячем водоснабжении от гелиоколлекторов является баком-аккумулятором. Изготавливается он из качественного металла или нержавеющей стали. С применением отопления на гелиоколлекторах, предусматривается и вспомогательный нагрев при помощи электричества или традиционных тепловых источников.
Отопительные системы на гелиоколлекторах можно классифицировать:
по количеству контуров;
по виду движения теплоносителя.
От этих показателей формируется и цена самой системы.
Одноконтурные коллекторы применяют в теплое время года или на территориях, где нет холодных зим. Двухконтурные системы водоснабжения используют круглый год.
По принципу движения теплоносителя различают два способа циркуляции: естественная и принудительная.
При естественной циркуляции бак-аккумулятор должен размещаться выше самого коллектора. В том случае, когда такую установку произвести невозможно или нерационально, то бак располагают в любом месте и устанавливают насос – принудительная циркуляция.
Гелиоколлекторы могут производиться в разных вариациях. Например, для нагрева 250 л горячей воды в сутки понадобится 3 высокотехнологичных плоских коллектора.
В большинстве случаев солнечные коллекторы закрепляют на крышах с южной стороны зданий, иногда устанавливают отдельностоящими конструкциями. Также при установке необходимо соблюдать угол наклона коллекторов. Работоспособность коллекторов может снижаться при неблагоприятных погодных условиях (пасмурность, дождь, снег), а также в темное время суток.
