Нагрев воды от солнца

модели и цены готовых батарей, а также как сделать панели самостоятельно?

Типы солнечных водонагревателей и их характеристики

Солнечные водонагреватели представляют собой комплект оборудования для нагрева воды с помощью солнечной энергии. Другое название этих устройств — солнечные коллекторы. В отличие от фотоэлектрических панелей, использующих для производства электроэнергии солнечный свет, солнечные нагреватели сразу получают тепловую энергию, которую передают теплоносителю (воде, антифризу и т.п.).

Они образуют целую систему, состоящую из следующих элементов:

Коллектор. Панель, принимающая тепловую энергию и передающая ее теплоносителю.
Накопительный бак. Емкость, в которой аккумулируется нагретая вода и происходит замещение остывшего теплоносителя только что нагретым потоком.
Отопительный контур. Обычная радиаторная система или теплый пол, реализующие энергию теплоносителя. В некоторых типах системы отопительный контур не входит в объем системы коллектора, получая энергию в накопительном баке, который в данном случае является теплообменником.

По типу циркуляции

Циркуляция теплоносителя позволяет получать тепловую энергию взамен отданной во внутреннюю атмосферу дома. Существует два вида:

Естественная. Используется перемещение нагретых слоев жидкости вверх с замещением их более холодными слоями. Не требует никаких устройств или использования электроэнергии, но зависит от множества факторов — взаимного расположения коллектора, накопителя и остальных элементов системы, температуры и т.д. Перемещение жидкости нестабильное, способное усиливаться и ослабляться.
Принудительная. Потоки направляются с помощью циркуляционного насоса. Возникает стабильный режим с постоянной скоростью потока, что позволяет обеспечить устойчивый режим обогрева дома.

Принудительная циркуляция более эффективна и позволяет располагать узлы системы в наиболее удобном порядке, не обращая внимание на перепады высот и объемов.

По типу коллектора

Существуют конструкции коллекторов, обладающие разной эффективностью, возможностями и способом передачи тепла. В их числе:

Открытые. Плоские длинные лотки или желоба из черного пластика, в которых циркулирует вода. КПД открытых коллекторов очень низок, но простота и дешевизна способствуют их популярности. Используются для нагрева воды для летнего душа или бассейна.
Трубчатые (термосифонные). Основной элемент — коаксиальная трубка с вакуумной прослойкой между внешними слоями, которая надежно теплоизолирует содержимое трубок. Конструкция эффективная, но дорогая и не поддающаяся ремонту.
Плоские. Это закрытые емкости с прозрачной верхней панелью. Внутренняя поверхность покрыта слоем приемника тепловой энергии, отдающего ее воде, которая перемещается внутри припаянных к приемнику трубок. Простая и эффективная конструкция, в которой для большего эффекта иногда создают вакуум для теплоизоляции.

От того, какой коллектор установлен в системе, и насколько он удачно вписывается во внешние условия региона — климат, погода, количество и продолжительность солнечных дней — зависит, насколько эффективной будет система нагрева воды от солнца.

Для чего можно использовать?

Солнечный нагреватель воды, как правило, используется в качестве основного или дополнительного источника энергии для подготовки теплоносителя отопительного контура. Кроме того, солнечный подогреватель воды может готовить горячую воду для бытовых нужд.

Одним из распространенных способов использования нагрева воды от солнца является подача горячей воды в летний душ или умывальник, а также подогрев воды в бассейне. Возможно использование подогретой воды для полива растений в теплицах и парниках. Чем удачнее внешние условия, тем больше способов применения солнечных панелей для нагрева воды можно найти и использовать.

Установка

Солнечные водонагреватели для дома устанавливаются на открытой площадке с таким расчетом, чтобы поток солнечных лучей падал на них отвесно в течение всего дня. Солнце перемещается по небосклону, но обеспечить максимально равномерное освещение всегда можно. Основная задача — обеспечить отсутствие преград для получения тепловой энергии. Обычно установку коллекторов производят на скатах крыши, так как это позволяет сэкономить площадь участка и исключит доступ злоумышленникам, животным и прочим нежелательным элементам.

При удачном размещении панели температура застоя (теплоносителя, не находящегося в состоянии циркуляции) может достигать до 300°. Такого результата достичь непросто, чаще всего температура не превышает 60-65°, но и это вполне допустимый результат для отопительной системы, контура ГВС или теплого пола. Однако, возможность повышения температуры выдвигает особые требования к материалу соединительных трубопроводов.

Важно! Не допускается монтаж пластиковых или стальных труб, только из нержавеющей стали или меди. Кроме того, контур надо качественно теплоизолировать.

Ошибки, допущенные при монтаже, снижают эффективность работы водонагревателя на солнечных батареях, цена которого достаточно велика, чтобы относиться к этому с пренебрежением. Существуют два типа установки, имеющие принципиальное различие:

Пассивная

Работа установки протекает полностью самостоятельно, без каких-либо дополнительных приспособлений. Получение и передача энергии происходит непосредственно на теплоноситель, который самотеком поступает в накопительную емкость. Примером пассивной установки может служить емкость для воды темного цвета для лучшего нагрева. Нагрев воды в ней происходит без дополнительной помощи, надо лишь поставить бак под лучи Солнца.
Циркуляция также естественная, теплые слои поднимаются вверх, уступая место холодным, которые, нагреваясь, в свою очередь, уступают место остывшим слоям. Простота и отсутствие необходимости в обслуживании таких установок привлекательны, но режим их работы крайне неустойчив, а эффективность составляет лишь малую часть от физически возможной.

Активная

Активная установка солнечной батареи для нагрева воды позволяет решить все проблемы с режимом циркуляции и получить максимальную эффективность теплопередачи. Обычно нагревательный контур имеет замкнутую конструкцию, в которой циркулирует вода или масло. В нормальном состоянии естественной циркуляции о масла получить невозможно, но, с помощью циркулярного насоса, можно получить высокую степень теплопередачи, свойственную маслу в силу физических особенностей.
Горячая вода от солнца, полученная подобным образом, может быть направлена в одно- или двухконтурные системы, для отопления и подачи ГВС. Результаты, полученные от активной установки, значительно выше, но и расходы на ее приобретение намного заметнее. Для пользователей, которые решили выбрать солнечные водонагреватели для дома, стоимость комплекта может оказаться слишком высокой, поэтому следует заранее узнать цену подобных комплексов.

Обзор рынка: производители и модели

Наибольшее развитие и распространение технология получила в южных странах, где поток энергии находится в постоянном доступе. Покупателей, которые решили приобрести и установить солнечные батареи для нагрева воды, цена нередко интересует даже больше, чем технические и эксплуатационные характеристики.

Рассмотрим наиболее известные фирмы, занимающиеся производством этого оборудования:

Sunrain Solar Energy Co., Ltd. Это китайская фирма, полностью изготавливающая водонагревательные системы на собственных предприятиях.
Buderus, Vaillant, Viessmann — три фирмы из Германии. Европейское оборудование славится своим качеством и возможностями, но немецкие установки являются эталоном среди всех альтернативных вариантов.
Ariston, Ferroli. Итальянские компании, обеспечивающие высокое качество и сравнительно низкие цены на отопительное оборудование.

Приобретая солнечные нагреватели воды, цена которых кажется весьма приемлемой, необходимо внимательно изучить паспорт и технические характеристики установки. Встречаются недобросовестные производители и продавцы, предлагающие поддельные устройства. Если есть сомнения, следует попросить сертификаты на оборудование. Если их не имеется в наличии, нужные устройства следует поискать в других магазинах.

Необходимо учесть, что данное оборудование может быть очень дорогим не столько из-за высокого качества, сколько в зависимости от страны-изготовителя. Так, российские установки могут стоить 20 тыс. руб., а европейские аналоги того же уровня будут стоить в 3-4 раза больше.

Какой выбрать для бассейна?

Выбор гелионагревателя для бассейна обусловлен его размерами, объемом воды, местом расположения и прочими критериями. Солнечные водонагреватели, цены и параметры которых находятся в наилучшем сочетании, могут быть изготовлены в разных конструкционных вариантах. Могут быть использованы все доступные варианты, от простейших открытых конструкций, до наиболее сложных и дорогих систем с конденсационными камерами.

Чем проще комплекс, тем он дешевле и надежнее, но и эффективность его будет соответственно ниже. Основным критерием выбора следует считать размер искусственного водоема и частоту подпитки извне. Специалисты рекомендуют для бытовых целей обходиться несложными и дешевыми гибкими моделями, представляющими собой резиновые плоскости с впаянными внутри трубками, по которым пропускается вода. Они недороги, но дают вполне достаточно тепла для поддержания нормальной температуры в бассейне.

Если необходимо подогревать воду в искусственных водоемах общественного или коммерческого пользования, рекомендуется приобретать полноценные комплексы из вакуумных трубок, или панельные конструкции. Они демонстрируют высокую эффективность и позволяют получать достаточное количество тепловой энергии. Параметры таких установок подробно изложены в паспорте, что позволяет выбрать комплекс, наиболее подходящий по производительности.

Как сделать водонагреватель своими руками?

Самостоятельное изготовление солнечного водонагревателя позволяет сэкономить некоторое количество денег и получить возможность бесплатного нагрева воды для любых нужд. Нет смысла использовать дорогостоящие материалы, поскольку результат будет зависеть не столько от их, сколько от тщательности и аккуратности сборки, а также от площади нагрева. Браться за изготовление вакуумных или конденсационных установок нецелесообразно, проще сделать самые доступные и надежные панели. Рассмотрим наиболее популярные и распространенные варианты самостоятельного изготовления солнечных водонагревателей:

Из поликарбоната

Поликарбонат — прозрачный листовой пластик. Для изготовления коллектора нужен сотовый материал, представляющий собой двойной лист, соединенный поперечными полосками. Вся плоскость представляет собой множество каналов, разделенных друг с другом, но имеющих выход наружу с торцовой части.

Для изготовления надо взять два листа одинакового размера. Один будет абсорбером, т.е. получать солнечное тепло и отдавать его воде. Второй — наружный защитный слой, обеспечивающий безопасность рабочей пластины и способствующий сохранению тепловой энергии. Для утепления используется пенопластовый лист такого же размера, который будет наклеен на заднюю сторону.

В качестве манифольда (распределителя) будет использоваться полипропиленовая труба. Для каждой панели нужно 2 таких трубы. В них надо сделать продольный пропил, длина которого точно равна ширине листов поликарбоната. В эти пропилы вставляются торцы рабочих пластин (оба), после чего тщательно герметизируются с помощью клеевого пистолета.

Важно! Задняя сторона рабочей пластины красится в черный цвет, после чего на нее наклеивается пенопласт. Затем на лицевую сторону наклеивается внешний защитный слой.

На диагонально противоположные торцы полипропиленовых трубок наклеиваются штуцеры, с помощью которых коллектор будет присоединяться к остальной системе. Свободные торцы плотно герметизируются заглушками. После высыхания клея коллектор наполняют водой и проверяют наличие утечек, которые сразу же устраняют. После этого панель можно присоединять к системе и вводить в эксплуатацию.

Из пластиковых бутылок

Коллектор из пластиковых бутылок — один из вариантов самодельного трубчатого водонагревателя. Собственно, бутылки служат только для теплоизоляции, основную функцию выполняют черные пластиковые трубки, торцы которых вставлены в средние патрубки ПВХ тройников. Эти тройники соединяются в одну линию, образуя коллектор, который можно впоследствии увеличивать до любого размера, просто присоединяя дополнительные трубки. У бутылок отрезают дно, одевают их на трубку одну за другой так, чтобы горлышко плотно входило в заднюю част.

Получается внешняя прозрачная труба, прикрывающая трубку и создающая эффект парника внутри. Когда по трубкам пропускается вода, она нагревается от солнечного тепла и направляется в систему для использования по назначению.

Советы по эксплуатации

Эксплуатация солнечных нагревателей не представляет существенных сложностей. Если система правильно установлена и настроена, то от владельца потребуется лишь поддержание чистоты приемных панелей и целостности соединений. При необходимости надо менять вышедшие из строя узлы и элементы, восстанавливать герметичность трубок и прочих деталей. Никаких специальных рекомендаций не имеется, все действия производятся в соответствии с необходимостью и целесообразностью.

Цены на солнечные нагреватели и где лучше купить?

в чем плюсы и минусы такого агрегата

Солнечный нагреватель воды – эффективное оборудование, которое используются в промышленной сфере, в быту. В европейских странах такие установки активно распространяются. Ими комплектуют крыши многоэтажных построек, частных домов. Но стоимость такой конструкции довольно большая. Перед тем как принять решение об их установке, эксплуатации, стоит изучить некоторые факты.

Особенности устройства и принцип действия

В состав солнечных водонагревателей включены трубки, для подготовки которых использовано кварцевое стекло. Внутри трубок сосредотачиваются трубки с меньшим диаметром. Их заполняют соответствующими веществами, которые активно испаряются, если снижается температура.

Между трубками создается вакуум, с помощью которого минимизирует количество тепловых потерь. Конец каждого стеклянного элемента помещения в горизонтальный коллектор, наполненный жидкостью. Тепло, которое поступает от солнца, передается воде. После этого вещество приобретает жидкую форму. Поскольку его вес увеличивается, оно перемещается в нижнюю область трубки. Это способствует запуску следующего цикла.

В состав такой системы введен и бойлер. Его подсоединяют к батарее с трубками при помощи змеевика. Это позволяет передавать накопленное тепло в отопительную систему дома.

Плюсы водонагревательной солнечной системы

Солнечные нагреватели обладают такими достоинствами:

Относительно несложная конструкция.
Уровень надежности довольно высокий.
Эксплуатировать такую систему можно в течение года.
Период использования составляет не один десяток лет.
Введение в эксплуатацию такой системы способствует сокращению затрат электрической энергии, теплоносителей.
Монтаж агрегата проводят без предварительного оформления разрешения. Установка занимает минимум времени и отличается простотой.
Вес конструкции относительно небольшой.
Автономный режим функционирования.

Недостатки

Перед тем как использовать солнечные водонагреватели для дома, изучаются и минусы:

Сконструированное на заводе оборудование отличается повышенной стоимостью.
Уровень КПД зависит от различных показателей: климатический район, время года, прочее.
Град, мокрый снег пагубно влияет на состояние установки и ее работоспособность.
Монтаж емкости, в которой аккумулируется тепло, занимает определенное время. На этот процесс требуются дополнительные расходы.

При всех недостатках популярность водонагревательной солнечной установки ее популярность возрастает. Ведь она считается экологически чистой.

Разновидности водонагревательного солнечного оборудования

Типов солнечного водонагревателя для дачи множество. Перед тем как определить подходящий вариант, они изучаются.

Циркуляция

Модель с естественной циркуляцией. Жидкость перемещается по трубкам естественным путем. При конструировании такой системы учитывают свойства и параметры жидкости. Резервуар сосредотачивают над площадкой с трубками.
Модели с принудительной циркуляцией. Используется при условии, что возникает потребность в крупногабаритной емкости. Ее располагают в подвальном помещении.

Коллектор

Водонагреватели оснащают коллекторами вакуумного либо же панельного типа. Панельные модели применяются при условии, что солнечный свет постоянно попадает на конструкцию. Нагретая жидкость используется в качестве вспомогательного теплоносителя.

Вакуумные коллекторы отличаются минимальной потерей тепла. Из-за сложности конструирования его стоимость более высокая. Но и вложенные средства быстро окупаются.

Циркуляционный контур

Разомкнутый тип. Применяя такую систему, потребители получают дополнительное количество горячей воды.
Одноконтурная конструкция. Ее применяют для комплектации дач и небольших домов. Она выступает в качестве вспомогательного отопительного оборудования.
Двухконтурная конструкция. Ее применяют, дабы обеспечивать строение теплом и в зимний период.

Теплоноситель

Для таких водонагревателей используют различные теплоносители: антифриз, смазочная жидкость и вода.

Применение

Солнечные системы постепенно приобретают популярность. С их помощью решают множество задач:

Подогрев жидкости до требуемой температуры.
Повышение производительности отопительной системы.
Водонагреватель для бассейна, для летнего душа.
Подогрев жидкости для иных потребностей.

Конструирование простых солнечных водонагревательных систем

С экономической стороны выгоднее сконструировать солнечный водонагреватель своими руками.

Простая конструкция

Для этих целей требуются баки, которые покрыты черной краской. К ним присоединяется водопроводная магистраль из дома. Из такой тары вода поступает в душ.

Водонагреватель для бассейна своими руками конструируется из корыта, труб для холодной воды и перелива, выпуска и вентиля. Для прикрытия тары используется прозрачная крышка.

Простые конструкции отличаются такими недостатками:

В облачную погоду емкость с водой не нагревается.
Ежедневно тару заполняют жидкостью. Нагретую воду аккуратно сливают.
Такое устройство располагают только в горизонтальном положении. Поэтому в определенное время КПД снижается.

Использование коллектора

Монтаж сконструированного собственными силами коллектора выгоднее с практической и экономической стороны. Но для достижения положительного результата требуется подготовка.

Конструирование приемника тепла

Дабы нагрев воды осуществлялся круглогодично, требуются:

Аккумулирующая тара.
Емкость для подпитки.
Коллектор.

Монтаж насосного оборудования выполнять необязательно. Для циркуляции теплоносителя теплоприемник устанавливают ниже бака. Тара подпиточная располагается выше, чем аккумулирующая. Емкость, в которую перемещается подогретая жидкость, уплотняют.

Вторая емкость комплектуется поплавковым клапаном, дабы система функционировала. К отведенному патрубку подводят трубу, через которую будет поступать холодная жидкость.

Дабы сконструировать нагреватель воды своими руками, используют:

Медные трубки.
Трубки из полимерных составов или пластика.
Плоские радиаторы из прочной стали.
Алюминиевые трубки.

Дабы сконструировать корпус для нагревателя, нередко применяют древесину, фанеру. Мастера конструируют солнечный коллектор из поликарбоната своими руками.

Если все сделано правильно, то можно получить такие преимущества:

Пользоваться такой системой можно даже при максимальной загрузке.
Период окупаемости сконструированного нагревателя минимальный.
Снижение затрат горючего.
Такая система быстро подготавливается к эксплуатации.

Правила эксплуатации

Дабы дачный нагреватель солнечный, который собран своими руками, функционировал нормально, требуется выполнения ряда рекомендаций:

Расчет. Перед запуском и эксплуатацией рассчитывается оптимальная нагрузка на систему. Учитываются и ежедневные потребности потребителей.
Установка вспомогательного нагревателя. Посредством такого устройства обеспечивается требуемая нагрузка на бак, который предназначен для горячего водоснабжения. Запуск нагревателя осуществляют в случае, если необходима ликвидация разности температур. При этом нагревается емкость (при правильном расчете и монтаже) значительно быстрее.
Установка регулировочных клапанов. При помощи таких элементов перераспределяется нагрузка, контролируется скорость перемещения теплоносителей.
Теплоизоляция бака с подогретой водой. Дабы постоянно иметь под рукой горячую воду, бак с горячей водой изолируют. Толщина теплоизоляционного слоя определяется с учетом условий, в которых эксплуатируется бак, климатических особенностей.
Подготовка теплоприемника. Для обработки отдельных элементов используют черную краску. Она способствует поглощению большего количества тепла.

К баку с холодной водой трубку подводят внизу. Через такой патрубок жидкость постоянно будет поступать в емкость.

Бойлер не стоит располагать вне строения, поскольку это повлечет за собой существенные тепловые потери. В случае необходимости в систему вводят электронагреватели, которые отличаются соответствующей мощностью.

Коллектор необходимо расположить в южной части кровельной системы. Перед установкой определяется угол. Дабы солнечный водонагреватель функционировал в течение года, при расчетах учитывается климатический район, угол широты. Для повышения уровня прочности конструкции в состав вводят металлические элементы.

Комплектация загородного дома, дачи или другого объекта солнечным коллектором способствует сокращению затрат на отопление, подогрев жидкости и иные мероприятия. Сборка солнечного нагревателя собственными руками занимает немного времени. При этом очень важно учитывать особенности кровельной системы, климат, время года и другие показатели.

Видео о создании простейшего солнечного водонагревателя своими руками

Нагрев воды от солнца в Москве

Цену уточняйте

Система нагрева бассейна от солнца ЯSolar-Pool-25

Доставка из г. Москва

83% из 6

Солнечные нагреватели воды - особенности устройства своими руками, инструкции на фото и видео

Содержание:

1. Особенности гелиосистем
2. Вакуумные гелиосистемы

В последнее время в Европе стали активно использовать солнечные нагреватели воды. Они позволяют обеспечивать семью горячей водой, а нередко хватает солнечных батарей для отопления дома, если установлено достаточное количество солнечных батарей. Энергия Солнца бесплатна, поэтому такие устройства позволяют сэкономить, причем неплохо. Кроме того, использование такой энергии не сказывается на состоянии окружающей среды.

Нагрев воды солнцем практикуется не одно столетие. С давних пор люди нагревали воду в бочках, выставляя их на солнце. Что касается современных батарей, то они позволяют эффективно преобразовывать данную энергию в тепловую. Как они выглядят эти устройства, можно увидеть на фото.

Особенности гелиосистем

В развитых странах практически в каждом доме можно встретить солнечные батареи – их используют в качестве дополнительной системы нагрева воды и отопления. Гелиобатареи легко подключаются к основной системе, давая возможность экономить на других ресурсах (таких как газ, уголь) до 60%.

Чтобы обеспечить нагрев воды от солнца своими руками установить гелиосистему можно, но лучше подобную доверить эту работу специалистам. Чаще всего солнечные батареи устанавливают на крыше дома. Чтобы солнечные коллекторы для отопления были эффективны, необходимо внимательно просчитать угол наклона ската, угол падения солнечных лучей, количество ясных дней в году и многое другое. Исходя из этого, выбирают месторасположение коллекторов, их количество и площадь.

Водонагреватели на солнечных батареях работают следующим образом. Теплоноситель, нагретый солнцем, поступает в теплообменник, расположенный в накопительном баке. Чаще всего используют баки-аккумуляторы с двумя теплообменниками, сделанными из меди (прочитайте также: "Устанавливаем тепловой аккумулятор своими руками"). Этот материал имеет хорошую теплопроводность. Такая конструкция дает возможность применять нагретую воду не только в бытовых целях, но и для отопления (прочитайте: "Солнечное отопление дома своими руками - принцип изготовления").

Благодаря естественной конвекции горячая вода поднимается вверх, а холодная поступает вниз. Встроенный датчик регулирует температуру в устройстве и реагирует на ее изменение. Таким образом, человеку практически не нужно контролировать работу гелиосистемы.

В пасмурные дни, когда солнечных лучей недостаточно для нагрева, начинает работать основная система отопления. В жаркие дни, когда вода нагревается солнцем слишком быстро, расширительный бак принимает излишек теплоносителя. Наиболее эффективен нагрев воды солнцем в странах с теплым климатом, где в году много ясных дней.

Глобальное использование энергии Солнца даст возможность существенно сократить расходы основных ресурсов-теплоносителей и улучшить экологическое состояние окружающей среды. Кроме того, это скажется на экономике стран с низкими запасами энергоресурсов.

На сегодняшний день наиболее распространены вакуумные трубчатые и пластинчатые солнечные коллекторы. Каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками. В то же время, специалисты считают, что наиболее эффективный нагрев воды от солнца обеспечивают вакуумные батареи.

Солнечный водонагреватель своими руками - подробное видео:

Вакуумные гелиосистемы

Установить солнечный нагреватель воды своими руками вполне возможно, но сначала нужно разобраться с принципом его работы.

Вакуумный коллектор работает по принципу термоса. Состоит он из двух трубок, между которыми находится вакуум. Внутрь помещена медная герметичная трубка, в которой циркулирует жидкость, а снаружи располагается стеклянная трубка большего диаметра.

Вакуум и медь благодаря хорошей теплопроводности позволяют воде закипать уже при 30 градусах. Установив солнечные нагреватели воды своими руками, можно эффективно отапливать дом даже в регионах с холодными зимами. Когда вода закипает, образовавшийся пар поднимается вверх и отдает тепло медному теплоприемнику, который передает его теплоносителю. Потом остывшая вода поступает вниз, и процесс начинается заново.

Использование вакуумных коллекторов удобно еще и тем, что они легко ремонтируются. Если один из коллекторов пришел в негодность, то вышедший из строя элемент можно легко поменять на новую деталь, не демонтируя всю систему. Устройство солнечного водонагревателя вакуумного типа таково, что теплоноситель идет одним потоком, поэтому для замены испорченного элемента зачастую требуется остановить работу всей системы. В то же время, КПД гелиосистемы достигает 76%.

Широко распространено мнение, что от солнечных водонагревателей зимой и в пасмурную погоду нет никакой пользы. На самом деле, горячая вода от солнца – это вполне реально. Вакуумные коллекторы сделаны таким образом, что они достаточно эффективны даже при минусовой температуре (до -35 градусов). Кроме того, тучи не являются препятствием для нагрева воды, так как эти гелиосистемы улавливают даже ультрафиолетовое излучение. Но периодически коллекторы нужно очищать от инея и снега. Плоские гелиосистемы от снеговых осадков самоочищаются, их стоимость меньше, но в то же время, они не столь функциональны.

Солнечные коллекторы – это эффективный способ обогрева дома, который позволяет неплохо сэкономить на традиционной системе отопления. Также массовое использование гелиосистем позволит улучшить экологическую обстановку. Именно поэтому в последнее время все большее количество людей выбирает такой способ получения тепловой энергии.

Как солнцем нагреть воду за городом без лишних расходов летом, весной и осенью

Каждый год традиционные источники энергии дорожают, и конца этой гонке цен не видно. А между тем мощнейший источник энергии, который мы видим почти каждый день, «работает» совершенно бесплатно. И если пока человечество не научилось достаточно эффективно получать энергию напрямую в виде электричества, то тепловую энергию солнца может использовать любой человек, – было бы желание!

Ведь в солнечной местности светило посылает приблизительно 1 кВт энергии каждый час. Грех не воспользоваться таким источником хотя бы для нагрева воды. При этом расходы по созданию и установке водонагревательного устройства – минимальны. Изобретатели на просторах страны уже давно используют самые различные установки для нагрева воды.

Среди них есть простейшие и более сложные, с автоматическим управлением. Всё зависит от технической подготовленности, финансовых возможностей и, конечно же, желания.

Как же умельцы получают сегодня горячую воду от солнца?

Создать солнечный нагреватель своими руками совсем несложно.

Изготавливаем водонагреватель с помощью нагревательной ёмкости

Это самый простой вариант.
Обычную ёмкость в виде бочки, старого бака, устанавливают на крыше летнего душа или дома, сарая и подключают через шланг к обычному крану.

Если ёмкость окрасит в чёрный цвет, нагрев будет происходить быстрее.

К концу дня вода прогревается примерно до 45С. Эти данные справедливы для полиэтиленового бака в 200-300 литров. Желательно, чтобы он был плоским – это повышает эффективность нагрева.

Весь минус в том, что всю воду необходимо использовать вечером, т.к. утром она станет холодной.

Чтобы «ликвидировать» этот недостаток, придётся утеплять саму ёмкость или сливать нагретую воду в опять-таки утепленный резервуар. Можно воду просто подать в бойлер и, когда она остынет, подогреть. Хоть сколько-то электричества, но экономится.

Ещё один вариант – держать бойлер постоянно подключённым к установленному на крыше резервуару. Тогда вода будет постоянно циркулировать; её можно будет использовать в режиме «онлайн».

Существенный недостаток системы в том, что она не работает при температуре ниже +20С. Поэтому существуют и другие способы нагрева воды в межсезонье.

ПЛЭН отопление создаст уют и обогреет вашу дачу в холодную погоду.

Не хотите делать монтаж отопительной системы, т.к. на даче бываете редко? Купите переносной инфракрасный обогреватель. О том какие виды существуют, и какой прибор больше подойдет вам, прочитаете в нашей статье.

Солнечный водонагреватель – коллектор

Такое устройство считается наиболее эффективным. Здесь всё дело – в материале, из которого изготавливается коллектор. Чаще всего это:

сталь
медь
латунь.

Но сборка с применением металла трудоёмка (пайка, сварка, уплотнения и т.п.), поэтому используют другие материалы. Есть вариант применения полипропиленовых труб, – они стоят дешевле. Однако их соединение также может вызвать трудности, связанные с уплотнением стыков.

Другой минус – значительная деформация при нагреве, у металлопластиковых труб это не так заметно, но полипропилен имеет высокий коэффициент теплового расширения. Этот недостаток может вызвать протечки в системе.

Есть оригинальное и простое решение, заключающееся в использовании садового шланга, как солнечного коллектора. Весь процесс сборки ограничивается скручиванием его в спираль и помещением в подходящий ящик.

Отличная гибкость, отсутствие соединений гарантируют отсутствие протечек, а длина шланга позволяет подсоединять его непосредственно к сантехническим приборам без промежуточных соединений.

Производительность такой системы зависит от длины шланга. При его диаметре в 2,5 см и температуре воздуха не менее +25С, один метр шланга нагревает 3,5 литра воды до +45С.

Выходит, что в солнечный день к вечеру 10 метров «выдадут» вам 280 литров горячей воды. Система работает при понижении температуры до +8С.

Как происходит процесс нагрева воды

Солнечные лучи попадают на спираль через стекло и нагревают спираль. Нагретая вода становится источником длинноволнового излучения, которое отражается от стекла. Т.е., солнечные лучи оказываются в своеобразной тепловой «ловушке».

Для создания этого обогревательного устройства понадобится ящик, куда будет помещаться спираль из шланга чёрного цвета, использование других оттенков приведет к потере 5% тепла. Он может быть резиновым или из ПВХ. Диаметр – не менее 1,9 см, толщина стенок не более 2,5 мм.
Шланг присоединятся к бойлеру, который должен быть выше спирали. Дно ящика необходимо утеплить пенопластом, окрашенным в чёрный цвет.
Сам ящик сверху закрывается оконным стеклом (органическое не подойдёт из-за того, что плохо удерживает солнечное излучение).
Между стеклом и ящиком необходимо установить резиновую прокладку.

Получить горячую воду, а также отопить помещение вам поможет печь с водяным контуром. Очень подходит для дач и небольших загородных домиков.

Прежде чем вы решитесь на покупку водонагревателя, почитайте отзывы и изучите основные преимущества и недостатки. Информацию по наливным водонагревателям для дачи можно найти по адресу: https://obogreem.net/otopitel-ny-e-pribory/vodonagrevateli/nalivnoj-vodonagrevatel-dlya-dachi.html.

Водонагреватель из бутылок ПЭТ

Мысль в том, чтобы сначала создать модули (по 3 бутылки, можно и 4, 5), затем каждый из них подсоединить к пластиковой трубе, которая подключается с одной стороны к источнику холодной воды, с другой – выдаёт горячую жидкость. Лучше всего использовать бутылки ёмкостью в 2-2,5 литра. Соединять их надо по принципу «горлышко в дно».

Для этого в дне вырезается отверстие под горлышко диаметром 26 мм. Отверстие должно быть расположено строго по центру. Поэтому сначала наметьте центр, просверлив дырку сверлом 3-6 мм.
Чтобы обеспечить герметизацию, резьбу на горлышке смажьте герметиком и оставьте конструкцию в неподвижном состоянии на 2-3 дня. На дне верхней бутылки сделайте отверстие!
Модуль из трёх бутылок таким же способом (можете придумать и какой-то другой) присоединяются к пластиковой трубе, в один конец которой входит холодная вода.

Число модулей может быть и большим. Для получения 200 л горячей воды надо где-то 110 бутылок – это три квадратных метров площади.

Получившийся блок разместите в ящике, закрытом оконным стеклом. Угол наклона – от 10-ти до 30-ти градусов.

Получившаяся система гораздо эффективнее чёрной бочки с водой, установленной на крыше.

Большинство самодельных конструкций по нагреву воды солнцем летом дают экономию 70-80% энергии, растрачиваемой на нагревание. Осенью, весной – до 40%. При этом за год у светила «забирается» до 400 кВт/ч на человека! Есть о чём подумать.

Самодельный солнечный водонагреватель своими руками для дома: схема, принцип работы

Солнце является мощным и бесконечным источником тепловой энергии для нашей планеты. Она достается нам абсолютно бесплатно, отсюда и возникла идея использовать ее для потребностей человека. Другое дело, что устройства – преобразователи солнечного излучения в тепло нынче достаточно дороги. Даже небольшой солнечный коллектор заводского изготовления стоит приличных денег. Зато собственноручно смастерить самодельный солнечный водонагреватель может любой желающий, а как это сделать, будет рассказано в этой статье.

Принципе действия водонагревателя

Чтобы взяться за дело с пониманием вопроса, следует вначале разобраться, в чем заключается принцип работы солнечного водонагревателя. В качестве примера лучше всего взять заводской аппарат, который в состоянии подогревать воду даже в зимнее время, хотя в гораздо меньших объемах, нежели летом.

Устройство представляет собой батарею, собранную из множества отдельных элементов в виде стеклянных трубок.Внутри каждой трубки, изготавливаемой из кварцевого стекла, располагается еще одна, окрашенная в черный цвет и наполненная веществом, что испаряется при низких температурах.

С целью не допустить потерь тепла изнутри, а также избежать воздействия окружающей среды снаружи, из пространства между трубками удален воздух. Концы всех элементов входят в горизонтальный коллектор, где протекает нагреваемая вода. Подобные вакуумные трубки для водонагревателя весьма эффективно поглощают солнечное тепло и передают его воде за счет испарения / конденсации вещества (рабочего тела).

Система функционирует следующим образом:

под воздействием солнечных лучей рабочее тело превращается в пар и поднимается в верхнюю часть стеклянной колбы;
контактируя сквозь стенки с потоком воды, вещество отдает ему тепловую энергию и возвращается в жидкое агрегатное состояние;
подчиняясь силе тяжести, рабочее тело стекает в нижнюю часть, где цикл начинается заново;
обычно солнечные водонагреватели, находящиеся на крыше, присоединяются к дополнительному змеевику бойлера косвенного нагрева. Таким способом осуществляется передача теплоты домашней отопительной сети.

Примечание. Вакуумные трубки изготавливаются из кварцевого стекла, которое, в отличие от обычного, пропускает волны ультрафиолетового диапазона. Это позволяет поглощать энергию солнца во время облачности и в холодный период года.

Как нетрудно догадаться, соорудить подобную конструкцию в домашних условиях невозможно. Приведем более удачный пример: безнапорный водонагреватель, где происходит передача тепла напрямую, без посредника. В прямоугольный корпус с хорошо утепленной задней стенкой помещен змеевик из меди, подключенный к накопительному баку. В контуре естественным образом циркулирует вода, нагреваясь от солнца напрямую, вследствие чего температура в накопительной емкости постепенно возрастает.

Трубка змеевика запрессована в металлическую пластину – теплоприемник темного цвета, от воздействия осадков она защищена прочным стеклом. Данный солнечный накопительный водонагреватель не так дорог, как вакуумный, но и менее эффективен. Он хорошо действует только в солнечную безоблачную погоду. Зато его конструкция проще и может быть реализована в домашних условиях.

Для справки. Существует еще один способ воспользоваться энергией солнца – установить обычный водонагреватель на солнечных батареях, вырабатывающих электричество. Но такая система очень дорога, хотя может функционировать круглогодично.

Выбор материалов

Итак, определившись с концепцией будущего солнечного нагревателя для воды, перейдем к подбору материалов для теплообменника. Тут есть из чего выбирать, нагревательный контур можно сделать из:

медной трубки – идеальный вариант;
черных полимерных труб;
секций плоских стальных радиаторов;
алюминиевых трубок.

Примечание. Мастера – умельцы, давно воплотившие идею в жизнь у себя дома, применяли в качестве нагреваемого контура резиновый садовый шланг черного цвета или теплообменник от старого холодильника.

Сложнее всего определить теплообменную поверхность змеевика. Если вместо него взять стальные радиаторы, то долго думать не придется. Все равно больше 2 панелей в одном корпусе установить не получится, иначе конструкция будет слишком тяжелой. В остальных случаях солнечный водонагреватель, сделанный своими руками, надо рассчитывать экспериментальным путем. Солнечная активность в каждом регионе разная, также играет роль расположение дома и его ориентация в пространстве. Поэтому дать однозначные рекомендации о длине змеевика из такого-то материала затруднительно, ее надо определить индивидуально.

Для изготовления корпуса теплоприемника можно взять деревянные доски и лист фанеры, а вместо лицевой панели из стекла применить такой простой материал, как поликарбонат. Он прозрачен и достаточно прочен, разбить его не сможет даже сильный град.

Так что водонагреватель из поликарбоната выйдет ничем не хуже стеклянного. Что касается накопительного бака, то его можно смастерить из листового металла либо приобрести готовую пластмассовую или стальную емкость. Соединительные трубы проще всего поставить полимерные, например, из металлопластика.

Заключение

Благодаря солнечной энергии в теплое время года ваш частный дом или дача может быть обеспечена горячей водой, за которую не придется платить. Затраты, что придется понести при изготовлении водонагревательной установки, минимальны: надо купить трубы, краны и прочие недостающие материалы. Вложения средств в самодельную систему несравнимы с ценой заводских солнечных коллекторов.

Основы солнечного нагрева воды - что вам нужно для нагрева воды с помощью солнца

Совместное использование - это забота!

В этом посте я дам вам обзор основ солнечного нагрева воды, чтобы вы могли решить, подходит ли вам этот вариант зеленого дома.

В моей жизни до н. Э. (До детей) я получила степень магистра машиностроения с акцентом на возобновляемые источники энергии. После выпуска я работал в компании, которая эксплуатировала самую большую в мире систему солнечного нагрева воды (SWH) с плоскими коллекторами и производила установки для нагрева воды на солнечной энергии.

Когда мы строили наш нынешний дом, мы добавили солнечную систему водоснабжения вскоре после завершения строительства дома. Он обеспечивает нас горячей водой с 2006 года. (У нас также есть пассивное солнечное отопление в нашем нынешнем доме). По сути, я использовал солнечное отопление воды в моей жизни уже более 20 лет, живу в районе, где вы меньше всего ожидаете чтобы увидеть это (Висконсин).

Почему используется солнечный водонагреватель?

После нагрева и охлаждения водонагреватель обычно является одной из областей, где люди потребляют больше всего энергии.Оценки колеблются от 15% до 40% энергопотребления, причем лучшая часть приходится на старые, неэффективные электрические обогреватели.

Солнечный водонагреватель использует солнечную энергию солнца, чтобы нагреть часть или всю воду. По сути, это можно сделать, оставив темный контейнер на солнце.

Наши друзья разбили лагерь на своей территории, пока строили свой дом, и установили душ на открытом воздухе из 50-галлонных бочек, окрашенных в черный цвет, на платформе над их душевой.Другой вариант - душевые мешки на солнечной батарее, которые можно наполнить и повесить в солнечном месте для обеспечения горячей водой во время кемпинга (или во время чрезвычайной ситуации).

В нашем случае наши солнечные коллекторы подогревают воду для горячего водоснабжения и для обогрева полов. В солнечные зимние дни пассивная и активная солнечная энергия покрывают большую часть нашей тепловой нагрузки.

Обогрев плавательного бассейна - отличное применение для солнечного нагрева воды, потому что использование бассейна наиболее интенсивно, когда солнце наиболее интенсивно.

Первая книга в списке написана Бобом Рамлоу, одним из первых висконсинцев, одним из первых солнечных человек, которых я встретил в этом районе.

Солнечные водонагреватели косвенного и прямого нагрева

Солнечные водонагревательные системы можно классифицировать по нескольким направлениям. Одна из основных классификаций - прямая или косвенная.

Системы прямого действия нагревают используемую воду. Теплообменника нет. Эти системы лучше всего работают в регионах с теплой погодой, потому что их необходимо сливать, когда температура опускается ниже нуля.(Прямые системы, которые сливаются в холодную погоду, называются, что неудивительно, дренажными системами). Эти системы также склонны к накоплению жесткой воды, если вода, проходящая через них, богата минералами. Они также известны как системы с открытым контуром.

Непрямые системы нагревают жидкость (обычно смесь антифриза) и передают тепло от этой жидкости через теплообменник питьевой воде в резервуаре для хранения. Они необходимы для круглогодичной эксплуатации в холодном климате.Поскольку вы не вводите новую жидкость в коллектор, вероятность образования минеральных отложений в них снижается. Обратной стороной является то, что они обычно будут дороже, потому что в них больше деталей. Они также известны как системы с замкнутым контуром.

Сравнение пассивных и активных солнечных водонагревателей

Пассивные солнечные водонагреватели используют естественную конвекцию для перемещения холодной воды из нижней части коллектора в верхнюю по мере ее нагрева.

Активные солнечные водонагревательные системы имеют циркуляционные насосы, которые перемещают жидкость (обычно смесь полипропиленглицерина).

Детали солнечной системы водяного отопления

Коллекторы

Все солнечные системы водяного отопления нуждаются в способе сбора тепла. Варианты исполнения варьируются от окрашенного в черный цвет резервуара или черного резервуара в изолированной коробке (нагреватели периодического действия) до плоских пластинчатых коллекторов и изолированных трубчатых коллекторов.

Нагреватели периодического действия объединяют в себе коллектор и накопитель.
Плоские коллекторы имеют трубопроводы для жидкости, подключенные параллельно (обычно медные), с металлическими ребрами, окрашенными в черный цвет для увеличения площади поглощения, и все они заключены в изолированную коробку.
Изолированные трубчатые коллекторы - это отдельные трубки с проходами для жидкости и ребрами, заключенными в то, что по сути является термосом. Нет воздуха вокруг абсорберов = нет воздушного потока = превосходная изоляция. Если бы мы расширили нашу систему, мне бы потребовались эти коллекторы, поскольку они имеют наименьшие потери тепла в холодном климате.

Резервуар

Где хранится нагретая вода.

Нагреватели периодического действия накапливают воду прямо в панели, резервуаре или накопительном резервуаре, прикрепленном к верхней части панели.
Плоские коллекторы и изолированные трубчатые коллекторы имеют отдельный накопительный бак.

В зависимости от типа системы, она может включать или не включать следующие части.

Теплообменник

В косвенных системах тепло от солнечных панелей передается в систему горячего водоснабжения через теплообменник. Этот теплообменник может быть расположен внутри резервуара для хранения или вне резервуара для хранения.

Внутри резервуара для хранения обычно улучшается теплопередача, потому что он максимизирует площадь поверхности воды, контактирующей с теплообменником, но когда-либо возникает проблема с теплообменником, весь резервуар и комбинация теплообменника должны быть заменены.

При наличии внешнего теплообменника их часто можно подключить к стандартному водонагревателю с удаленными нагревательными элементами, что снижает затраты, но они могут быть не такими эффективными, как внутренний теплообменник.

Наша текущая система имеет внутренний теплообменник, наша последняя система имела внешний теплообменник.

Контроллер

В косвенных системах с насосом переменного тока контроллер сообщает насосу, когда следует выключить и включить.Его также обычно называют дифференциальным контроллером, поскольку он учитывает разницу температур между панелями и водой в резервуаре для хранения.

Когда достигается заданная разница температур (когда панели достаточно нагреваются), включается насос. Когда панели остынут, насос отключается.

Насос

Непрямые системы могут иметь насос переменного или постоянного тока. Насосы переменного тока обычно питаются от электросети. Насосы постоянного тока почти всегда питаются от солнечной электрической (фотоэлектрической) панели.Как упоминалось выше, насосы переменного тока включаются и выключаются контроллером.

Насосы

постоянного тока включаются автоматически, когда солнечная электрическая панель вырабатывает достаточно энергии для включения насоса. При правильном размере жидкость в панелях должна быть достаточно горячей, чтобы эффективно передавать тепло, когда у насоса достаточно мощности для работы.

В нашем последнем доме в системе солнечного нагрева воды использовались насос постоянного тока и солнечная электрическая панель. В нашей нынешней системе используется насос переменного тока с контроллером.

Установщик солнечной энергии, который работал над нашей нынешней системой, указал, что он увидел значительно лучшие характеристики насосов переменного тока при низких температурах, потому что у насосов постоянного тока не было достаточно мощности для перемещения жидкости, когда она становилась холодной и слякотной.

Датчик температуры и давления

В большинстве систем с внутренним хранилищем один из этих манометров находится рядом с резервуаром для хранения, чтобы вы могли легко увидеть текущее состояние системы и убедиться, что она находится под надлежащим давлением.

Расширительный бак

Вода, даже вода с добавленным антифризом, будет расширяться и сжиматься при прохождении через различные диапазоны температуры и давления. Чтобы избыточный объем жидкости куда-то направлялся в системах с замкнутым контуром, в контур вставляется резервуар с расширяющейся и сжимающейся камерой.

Клапан сброса температуры и давления

В качестве дополнительной защиты во многих системах в верхней части коллектора (-ов) размещается предохранительный клапан по температуре и давлению. Если оставить панели на солнце и они станут опасно горячими, жидкость будет выпущена за пределы дома, чтобы избежать повреждений внутри. На накопительном баке также может быть предохранительный клапан T&P.

Существует множество вариантов оборудования, но вам всегда нужно собирать тепло и хранить тепло.Вы можете купить детали и собрать их самостоятельно, получить весь комплект, готовый к установке, или нанять подрядчика, который установит для вас систему.

На что обращать внимание при установке солнечного водонагревателя

Убедитесь, что ваша солнечная система установлена правильно

Еще в 1970-х годах на рынке солнечной энергии многие подрядчики устанавливали оборудование, отличное от номинального, и делали это плохо. Одна из моих первых работ по солнечной энергии заключалась в ремонте нефункционирующих систем в программе Orphan Solar Program.

Нельзя сокращать работу, иначе система либо будет работать неправильно, либо прослужит очень недолго.Когда эти щенки протекают, они могут устроить действительно большой беспорядок, поэтому обычно это не проект для неквалифицированного домовладельца (если вы не делаете что-то очень простое, например, сезонное подогревание бассейна). Кроме того, неправильно установленные панели на крыше могут привести к серьезным повреждениям крыши и даже к разрушению конструкции. Вода тяжелая, и проемы в крыше всегда должны быть надежно закрыты. Независимо от того, установлены ли они на земле или на крыше, вы хотите убедиться, что ваши панели очень надежны, чтобы они не действовали как паруса, когда начинается хорошая буря.

Работа на качественном оборудовании

SRCC (Solar Rating and Certification Corporation) тестирует панели и системы, чтобы убедиться, что они обеспечивают обещанную энергию. Если ваше оборудование не имеет рейтинга SRCC, по крайней мере, убедитесь, что на него распространяется гарантия. Солнечное водонагревательное оборудование должно выдерживать очень экстремальные диапазоны температуры и давления.

Не весь материал выдержит наказание. Некоторые домовладельцы пытались сэкономить, прокладывая стандартные трубы из полиэтилена PEX от коллекторов до дома.Вместо этого трубка разорвалась при нормальных (для солнечных) условиях эксплуатации, и ее пришлось заменить.

Найдите установщик со ссылками

Если вы нанимаете установщика, убедитесь, что он знает, что делает. Североамериканский совет сертифицированных специалистов по энергетике (NABCEP) предлагает программы оценки знаний начального уровня, профессиональной сертификации и аккредитации компаний для специалистов по возобновляемой энергии по всей Северной Америке.

В некоторых штатах также существует множество местных программ обучения.Ваша система будет значительным вложением средств, поэтому убедитесь, что вы работаете с тем, кому доверяете.

Воспользуйтесь скидками и льготами для снижения стоимости вашей системы

DSIRE - это база данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности. В зависимости от вашего местоположения эти стимулы могут помочь вам значительно снизить стоимость вашей солнечной системы нагрева воды. Стоит взглянуть.

Учитывая, что эта статья уже становится довольно длинной, я собираюсь подвести итоги на этом.Надеюсь, это дало вам общее представление о том, как работает солнечный водонагреватель.

Статьи по теме

Последнее обновление: Янв 2020

Солнечные водонагревательные системы | Солнечный луч солнечной

О солнечном водяном отоплении

Использование энергии солнца для нагрева воды не новость. Сегодня несколько миллионов домов и предприятий используют солнечные водонагревательные системы. Вы можете присоединиться к миллионам тех, кто пользуется экономичным и надежным выбором для горячей воды. Первоначальные инвестиции в солнечные водонагревательные системы составляют от 1000 до 3000 долларов в зависимости от ваших потребностей в горячей воде. Эти первоначальные вложения выше, чем у обычных электрических или газовых водонагревателей, но стоимость солнечной системы нагрева воды в долгосрочной перспективе ниже, поскольку ваша система будет использовать бесплатный источник энергии.

Солнечные водонагреватели Sun Ray

Модель Sun-Ray WH-1 - это активная система прямого действия. Эта система использует питьевую воду в солнечном коллекторе, и она открыта для городского давления. Эта система в среднем обеспечивает большую эффективность, но требует некоторого внимания в холодную погоду. WH-1 разработан для установки в областях, где температура воздуха опускается ниже 41 ° F не чаще 3–4 раз в год, а продолжительность этой низкой температуры не превышает 8 часов.

Как работает система WH-1?

Когда доступна солнечная энергия, небольшой автоматически управляемый насос циркулирует нагретую воду из солнечных коллекторов, бросая резервуар для хранения, чтобы достичь желаемой температуры (130F - 180F) Когда используется горячая вода, предварительно нагретая вода из солнечного резервуара для хранения течет в вашу воду нагреватель и, следовательно, нагревательный элемент в вашем водонагревателе не включается, что экономит ваши деньги и энергию. Ваш водонагреватель станет подспорьем на несколько дней без солнца.

Размер системы

Солнечные водонагревательные системы рассчитаны на обеспечение от 60% до 80% потребности в горячей воде круглый год. Чтобы определить подходящий размер вашей солнечной системы отопления, вы должны сначала оценить суточную потребность в горячей воде, которую ваша система должна удовлетворить. Потребность в горячей воде варьируется в зависимости от образа жизни каждого человека, но 15-20 галлонов на человека в день - это консервативная оценка.

После расчета ежедневной потребности в горячей воде общая кв. / Фут. Количество солнечных коллекторов можно определить по вашему географическому положению и ориентации панелей на солнце.Поскольку солнечные коллекторы Sun-Ray очень эффективны, один квадратный фут коллектора нагревает до 2 галлонов воды в зоне солнечного пояса. (См. Выбор системы WH-1)

Обслуживание системы

Sun Ray Системы солнечного нагрева воды требуют относительно небольшого внимания. Но, как и в случае с любой механической системой, для обеспечения бесперебойной работы системы необходимо некоторое базовое обслуживание.

Требования к техническому обслуживанию водонагревательной системы Sun-Ray Solar аналогичны требованиям к обычным водонагревателям.Коллекторы, трубопроводы и резервуар для хранения следует проверять на герметичность, систему следует периодически промывать для удаления резервуара и собранных загрязнений (образование накипи в районах с жесткой водой). Системы следует проверять не реже двух раз в год на предмет правильной работы насоса, контроллера и датчиков. Стекло коллектора можно периодически ополаскивать для удаления скопившейся пыли, чтобы повысить эффективность коллектора.

Используя базовые компоненты, профессионалы Sun Ray могут спроектировать и настроить систему в соответствии с вашими требованиями.

Наклон и ориентация коллекторов

Идеальная ориентация солнечных коллекторов Sun-Ray - строго на юг и наклонена в соответствии с градусом вашей местной широты, но любое направление в пределах 90 (градусов) от юга приемлемо, если общий градус наклона + угол ориентации строго на юг меньше затем 130 (градусов).

WH-1 Основные компоненты системы

Основные компоненты водонагревательных систем Sun Ray Solar:

- Солнечные коллекторы Sun Ray
- Накопитель солнечной воды
- Автоматический контроллер
- Циркуляционный насос малой мощности

Коллекционеры

Солнечные коллекторы нового поколения Sun Ray; просты, эффективны, долговечны и экономичны.Коллекторы Sun Ray доступны с нашими уникальными высокоэффективными поглотителями из меди или алюминия. Рама коллектора и стакан для остекления изготовлены из 25 ga. нержавеющая оцинкованная сталь. Крышка представляет собой прозрачное закаленное стекло 3/16 ″, прикрепленное к раме резиновым уплотнением. Изоляция из полиизоцианурата толщиной 1 дюйм с просверленной перфорированной основой из тяжелой алюминиевой фольги. Вес коллектора составляет примерно 4,5 фунта / кв. / Фут.

Резервуар для хранения

Бак для хранения имеет стеклянную облицовку и анодный стержень для максимальной защиты от коррозии.Внутренний коллектор обеспечивает равномерное распределение тепла, а изоляция из пенопласта сводит к минимуму потери тепла. Бак доступен с элементом или без него. (Зарегистрировано UL, 5 лет гарантии. Местное производство)

Контроллер солнечной системы

Контроллер представляет собой термостат дифференциальной температуры, разработанный специально для регулирования работы солнечной системы. Его основная функция - контролировать температуру коллектора и хранилища и автоматически включать или выключать небольшой циркуляционный насос при соответствующих перепадах температур.Контроллер также может обеспечивать дополнительные функции, такие как: защита системы от замерзания (слив в дренаж или циркуляция), верхний предел резервуара для хранения и положительное выключение, когда температура коллектора ниже 80 (градусов) F. (Зарегистрировано UL. 5-летняя гарантия. Локально изготовлено.) Циркуляционный насос

Все жизненно важные компоненты изготовлены из коррозионно-стойкой высококачественной нержавеющей стали. Этот тихий самосмазывающийся циркуляционный насос не требует технического обслуживания и требует очень мало энергии для работы.
(Зарегистрировано в UL.Гарантия 18 месяцев. Местное производство)

Щелкните здесь для получения инструкций по установке

Защита от замерзания

Когда вода в коллекторе достигает температуры, близкой к замерзанию, один из трех механизмов защиты от замерзания защищает ее следующим образом:
(A) Контроллер периодически включает и выключает насос, чтобы нагреть коллектор водой из накопительного бака. .
(B) Клапан защиты от замерзания промывочного типа, установленный рядом с коллекторами, открывается, позволяя теплой воде проходить через коллектор.
(C) При более длительном замораживании или при одновременном сбое питания и замораживании коллектор необходимо опорожнить вручную.

Солнечный водонагреватель - 5 важных причин иметь один в вашем доме

«Если на этой планете есть магия, - писала антрополог и натуралист Лорен Эйсели в 1957 году, - она содержится в воде».

Если бы Эйсели был еще жив, он, несомненно, аплодировал бы тому факту, что все больше и больше людей в современном обществе осознают важность сохранения наших запасов воды. И все же он, несомненно, указал бы на то, что магия воды включает в себя даже больше, чем ее животворные свойства.

Вода: волшебный транспортер

Часть того, что делает воду столь важной для жизни, - это ее способность быть носителем для других вещей. Вода, которую в научных кругах называют «универсальным растворителем», может легко переносить питательные вещества и отходы внутрь, через живые системы и из них. И все же одна из самых важных вещей, которые вода способна удерживать и переносить, - это совсем не вещество. Это тепло. Наши огромные водные океаны поглощают и удерживают солнечную энергию, регулируя температуру и погоду на нашей планете.

Знали ли вы, что есть способ еще больше извлечь выгоду из этой волшебной способности воды сохранять тепло? Это правда - и вы можете сделать это прямо у себя дома, установив солнечный водонагреватель.

«Другой» вид солнечной энергии

Солнечный водонагреватель - это система солнечной энергии, которая использует солнце для нагрева воды для бытового потребления. Как и солнечная электрическая система, в ней используются панели для сбора солнечной энергии. Однако эти панели содержат жидкость на водной основе, которая переносит солнечное тепло в резервуар для горячей воды.

Без смешивания жидкостей система передает солнечное тепло в систему горячего водоснабжения с помощью устройства, называемого теплообменником. Охлажденная жидкость возвращается к панелям, чтобы забрать больше тепла - и у вас есть горячая вода без вредных выбросов, которую можно использовать для душа, стирки и мытья посуды.

Преимущества солнечной горячей воды

Хотя солнечный водонагреватель напрямую не сокращает потребление воды, он несет в себе множество преимуществ. Вот лишь несколько:

1.Борьба с изменением климата.

На водяное отопление приходится 17 процентов энергопотребления в типичном доме. Во многих домах в Северной Америке вода нагревается с помощью природного газа или другого ископаемого топлива. Это много тонн углерода, попадающего в атмосферу. Переход на солнечную горячую воду - отличный способ сократить выбросы углерода и других парниковых газов и защитить наш климат.

2. Защита качества воздуха.

Многие дополнительные дома используют электричество для нагрева воды. Более одной трети U.Электроэнергия получается при сжигании угля. Твердые частицы и другие побочные продукты горения угля загрязняют наш воздух и вызывают ряд негативных последствий для окружающей среды и здоровья. Когда вы нагреваете воду с помощью солнечной энергии, вы становитесь частью решения этих проблем со здоровьем.

3. Защита качества воды.

Углерод и твердые частицы - не единственные побочные продукты сжигания ископаемого топлива. Совет по защите природных ресурсов определил электростанции как основной источник ртути и других токсичных тяжелых металлов, ежегодно выбрасываемых в окружающую среду.Эти вещества представляют собой серьезную угрозу для здоровья наших рек, ручьев и озер, а также для здоровья человека. Солнечный водонагреватель - это один из практических шагов, которые мы можем предпринять, чтобы остановить ртутное загрязнение наших водосборов.

4. Ежемесячная экономия.

Солнечный водонагреватель может обеспечить до 80 процентов ваших потребностей в горячей воде даже в умеренном климате. Это означает значительную экономию на счетах за коммунальные услуги месяц за месяцем. Фактически, солнечная система горячего водоснабжения обычно окупается всего за четыре-восемь лет, и можно ожидать, что она прослужит 40 или более лет.Это много бесплатной энергии и большая экономия.

5. Повышение стоимости дома.

Исследования показывают, что дома с солнечными батареями продаются быстрее и по более высоким ценам, чем дома без них. Таким образом, добавление солнечной горячей воды в ваш дом - это инвестиция, которая окупится независимо от того, останетесь вы или продадите.

Волшебное побочное преимущество солнечной горячей воды

Конечно, солнце светит не весь день, каждый день. Солнечные водонагреватели обычно имеют резервный газовый или электрический водонагреватель, который включается в периоды небольшого количества солнца.Однако многие владельцы солнечных водонагревателей предпочитают как можно меньше использовать резервное отопление. Вместо этого они превращают горячую воду в игру, когда она наиболее доступна. Небольшие изменения в привычках, такие как стирка в солнечные дни, могут привести к еще большей экологической и финансовой экономии.

Побочная выгода? Многие из этих домовладельцев говорят, что внимание к потреблению горячей воды помогло им лучше понять, как они используют всех своих ресурсов. Несмотря на то, что их солнечный водонагреватель не экономит воду напрямую, они обнаруживают, что потребляют меньше воды, а экономят еще больше.Благодаря силе воды!

Последнее примечание

Некоторые коммунальные предприятия предлагают скидки за установку солнечных водонагревателей. Свяжитесь с вашим поставщиком услуг, чтобы узнать, есть ли у него программа скидок и как на нее претендовать.

Время от времени Water - Use It Wisely приглашает блоггеров, которые пишут на темы, связанные с водой и их сохранением. Райан Макнил является президентом Renewable Energy Corporation , одной из крупнейших компаний по производству солнечной энергии для жилых домов в Средней Атлантике, которая занимается установкой качественных солнечных панелей американского производства, солнечных водонагревателей и солнечных вентиляторов на чердаках.Представленное изображение любезно предоставлено Eco-livingon.

греется на солнце | Сделай математику

Кто не наслаждался солнечным теплом ? Это представляет собой прямую передачу энергии - через излучение - от горячей поверхности солнца к вашей коже. Один квадратный метр может уловить около 1000 Вт, что сопоставимо с мощностью переносного обогревателя. Темная поверхность может улавливать энергию почти со 100% -ной эффективностью, например, превосходя (нагревая?) Штаны эффективности улавливания солнечных фотоэлектрических элементов. Мы уже видели, что солнечные фотоэлектрические системы квалифицируются как сверхизобильный ресурс, требующий панелей, покрывающих только около 0.5% земли для удовлетворения всех наших потребностей в энергии (все еще огромные, предоставлено). Таким образом, прямая тепловая энергия от солнца, собранная более эффективно, чем то, что может сделать фотоэлектрическая энергия, автоматически попадает в клуб изобилия. Давайте рассмотрим некоторые практические вопросы, связанные с солнечным теплом: для отопления дома или для производства электроэнергии.

Тепло как нечто полезное

На уроках физики я часто ловлю себя на том, что повторяю мантру о том, что тепла - это неупорядоченное , бесполезное состояние энергии, которое обычно является конечной точкой процесса потока энергии.Например, энергия, выделяемая быстро вращающемуся колесу перевернутого велосипеда, будет медленно истощаться, поскольку колесо перемешивает воздух, издает звук и испытывает трение в подшипнике. Каждый из этих энергетических путей приводит к выделению тепла, пока 100% вложенной энергии не рассеивается, и в результате в комнате становится немного теплее. Мы никогда не соберем потерянную энергию в полезную форму, если энтропия потребует ее. Все это достаточно верно, но мне очень неловко произносить слова о том, что тепло - кладбище энергетических потоков, и я должен поставить звездочку на это утверждение.

Звездочка означает, что подавляющее большинство энергопотребления нашего общества использует тепло - более 90% в США! Так что тепло не заслуживает плохой репутации как бесполезный отходный продукт. Скорее тепла управляет нашим миром ! Иногда нам просто нужно тепло напрямую через: природный газ для печей, горячую воду и кухню; мазут для дома; а также газ и уголь для промышленного производства тепла. Это составляет 20% нашего общего спроса на энергию, оставляя около двух третей нашего общего потребления энергии в виде тепла, которое приводит в действие тепловые двигатели для производства электроэнергии, транспорта и оборудования.Короче говоря, вся энергия, которую мы получаем от ископаемого топлива, ядерной энергии и биомассы, происходит от тепла. Вряд ли это бесполезно!

Лучистое тепло

Солнце передает свою энергию Земле через пустоту космоса посредством излучения. Каждый квадратный метр поверхности при температуре T излучает излучение со скоростью σT ⁴, где T выражается в Кельвинах (важно!) И σ = 5,67 × 10 ⁻⁸ Вт / м² / К ⁴. Эту константу легко запомнить с помощью последовательности 5-6-7-8.Если сейчас игнорировать тонкости парниковых газов, то поверхность Земли - обычно при температуре 288 К - излучает 390 Вт / м². С другой стороны, Солнце при 5800 К излучает 64 МВт на квадратный метр!

Суммируя площадь сферического Солнца, в 109 раз превышающую радиус Земли, мы находим, что общая мощность излучения Солнца составляет колоссальные 3,9 × 10 ²⁶ Вт. Теперь это лампочка! Лучистая энергия Солнца распространяется во всех направлениях, создавая сферу света. На расстоянии от Земли эта сфера имеет площадь 4 πr ² ≈ 2.8 × 10 ²³ м², где r - среднее расстояние Земля-Солнце. Разделив эти огромные цифры, мы находим, что интенсивность излучения на Земле составляет 1370 Вт / Вт / м² - что, я надеюсь, к настоящему времени станет знакомым числом для читателей Do the Math.

Мы также можем перевернуть соотношение σT ⁴ с ног на голову и сказать, что участок полного солнца (на земле), получающий 1000 Вт / м², соответствует температуре излучения 364 K или вздутию 91 ° C. Это означает, что черная панель на полном солнце могла бы стать такой горячей, если бы для охлаждения панели не было других путей, кроме излучения.Тогда мы бы сказали, что панель находится в радиационном равновесии с Солнцем. Но воздух может уносить тепло за счет конвекции. Самоконвекция горячей плоской пластины будет составлять около 10 Вт / м² на градус разницы между панелью и окружающим воздухом. Требование суммы радиационных и конвективных потерь в сумме с входной мощностью 1000 Вт / м² дает решение с температурой около 55 ° C (328 K; 131 ° F), если температура окружающего воздуха 20 ° C. Это предполагает, что пластина не имеет тепловых путей через (изолированную) заднюю сторону.Если, с другой стороны, это тонкая панель, допускающая конвекцию с обеих сторон, она будет холоднее, хотя явление «повышения температуры» будет подавлять тепловой поток на задней стороне относительно передней, если пластина действительно ровная. Просто для удовольствия, если мы получим дополнительные 5 Вт / м² / K конвективных потерь на спине, равновесная температура упадет до 47 ° C (117 ° F). Все это кажется разумным.

Passive Solar: Используем тепло

Самый простой способ заменить энергию ископаемого топлива солнечной энергией - это окно .Одиночный кусок стекла без покрытия будет пропускать 92% видимого света (остальной отраженный), когда свет попадает прямо (до 75% при падении угла наклона 20 °, 60% при падении угла наклона 10 °). Стекло непрозрачно для ультрафиолетового света и среднего и дальнего инфракрасного (ИК) света, но пропускает более 95% неотраженного падающего солнечного спектра.

Учитывая, что окна в домах / зданиях обычно вертикальные, мы можем оценить подвод энергии через окна, принимая во внимание потери передачи, потери на отражение и угловой ракурс.Поскольку летом Солнце находится выше в небе, окно кажется укороченным для прямого солнечного света, а также отражает больше. Таким образом, окна, выходящие на юг, автоматически пропускают больше тепла зимой, чем летом, без каких-либо регулировок. Помещение выступа над окном - в идеале с некоторым вертикальным пространством между окном и выступом - может полностью устранить влияние летнего полудня. На рисунке ниже показана доля падающей прямой солнечной энергии (предположим, 1000 Вт / м²), допускаемой окном.Вертикальные опорные линии показывают высоту Солнца в полдень на широте 40 ° для зимнего и летнего солнцестояния. Полуденное солнце будет находиться где-то между этими значениями в течение всего года. Настройка на другие широты включает в себя простое смещение пунктирных линий на разницу широты.

Доля падающей прямой энергии (перпендикулярной лучам), проходящей через вертикальное окно. Свес расширяется на половину высоты окна и может иметь нулевой интервал.2 единицы высоты окна над верхней частью окна.

Таким образом, не будет преувеличением впустить в ваш дом энергию, превышающую 500 Вт / м², на зимнем солнце. Вы можете довольно быстро собрать примерно дюжину обогревателей.

Мрачная зима?

Звучит здорово, но зимы не всегда самые солнечные. Однако все не так плохо, как вы могли опасаться. Каждый фотон видимого света, который проходит через ваше окно, даже если исходит от тусклого серого облака, выделяет одинаковое количество тепла, независимо от того, насколько извилистым он путь от Солнца.Действительно, кампания по измерениям в моем доме показала, что чердак становится на удивление теплее (на 10 ° C или 18 ° F), чем окружающий воздух даже в день сильных облаков, когда моя солнечная фотоэлектрическая система улавливает только четверть обычного количество света. Таким образом, мы можем использовать базу данных NREL для плоского коллектора (в данном случае окна), ориентированного на юг под углом 90 °, чтобы представить количество энергии, которое могло бы захватить окно. В следующей таблице указано эквивалентное количество солнечных часов в день в отопительные месяцы для Сиэтла, штат Вашингтон (бедный конец), Сент-Джонс.Луи, штат Миссури (средний солнечный город США) и Сан-Диего (мой дом).

Город	Октябрь	ноябрь	декабрь	января	фев.	Март	Апрель
Сиэтл, окно	2,7	1,7	1,3	1,5	2,2	2,8	3,0
Сиэтл, полное солнце	2,3	1.1	0,9	1,0	1,7	2,5	3,1
Сент-Луис, окно	3,8	3,2	3,0	3,5	3,7	3,4	3,1
Сент-Луис, полное солнце	4,1	2,9	2,4	2,9	3,2	3,6	4,3
Сан-Диего, окно	4,4	4.6	4,5	4,5	4,3	3,9	3,2
Сан-Диего, полное солнце	5,3	4,9	4,5	4,5	4,8	5,1	5,8

Таблица также включает количество эквивалентных часов полного солнечного света в день, которое могла бы восстанавливать 2-осевая концентрирующая система, что является хорошим показателем среднего дневного количества часов прямого солнечного света. Окно часто может получать больше энергии, чем присутствует на полном солнце из-за рассеянного усиления, что имеет место для шести из семи месяцев для Сиэтла в таблице выше.

Если бы в доме было четыре больших окна, выходящих на юг, каждое 2 м шириной и 3 м высотой, в типичный декабрьский день в Сиэтле было бы внесено 900 Вт / м² (из предыдущего графика, низко расположенное солнце), умноженное на 24 м², или около 22 кВт энергии. мощность около 1,3 часа. Это составляет 28 кВтч энергии (что соответствует примерно 1 терм энергии природного газа).

Чтобы обеспечить такое количество тепла, дом должен быть чрезвычайно хорошо изолирован, иметь красивые окна и не иметь сквозняков - с помощью вентилятора с рекуперацией тепла.Но такие подвиги могут быть достигнуты в пассивном домашнем дизайне даже в климате, который, казалось бы, полностью враждебен понятию пассивного солнечного отопления.

Также часто бывает выгодно иметь в доме накопитель тепла на несколько дней, чтобы усреднить солнечные и пасмурные дни. Темная, массивная стена из камня или кирпича может сделать эту работу - предпочтительно напротив огромных окон, выходящих на юг, чтобы напрямую впитывать солнечную энергию. При удельной теплоемкости 1000 Дж / кг / К и плотности 3000 кг / м³ каменная стенка 0.При толщине 5 м и соответствующей площади окна 24 м² температура повышается примерно на 2 ° C за каждый час солнечного света, падающего на него. Хороший солнечный день, нагнетающий в массу пять часов солнечной энергии, поднимет ее температуру на 10 ° C, так что ленивый воздух, отбирающий тепло при 2 Вт / м² / K, первоначально будет выдавать 2400 Вт энергии после захода солнца (при условии, что задняя часть стены изолирована) и обеспечивает около 2 дней обогрева без дополнительных затрат.

Конечно, продуманная конструкция пассивного солнечного тепла сопряжена с рядом инженерных проблем, и мне следует отойти, пока столб не увязнет (вы говорите, слишком поздно?).Возможно, я вернусь к этой теме позже. На данный момент стоит понимать, что количество падающей на дом солнечной радиации может быть достаточным для обеспечения отопления даже в неблагоприятном климате. Я должен добавить одно предостережение: пассивного отопления может быть достаточно в 90% случаев, требуя либо резервного тепла, либо - желательно - гибкости при работе с более холодным домом в остальных 10% случаев.

Горячая вода

Использование солнца для нагрева воды - очень похожая концепция. Мы видели, что плоская черная тарелка на солнце может сильно поджариться.На практике плоские коллекторы могут поглощать около 60% падающей солнечной энергии, передавая ее воде. Пути тепла через излучение через стекло на передней панели, конвекцию воздуха внутри панели и теплопроводность через заднюю часть и монтажную раму - все это способствует потерям. Из-за радиационных потерь излучение черной панели перехватывается стеклом (тепловое ИК-излучение не передается стеклом), нагревая его. Затем он может излучаться как в небо, так и обратно в поглотитель. Второй кусок стекла (двойное стекло) может сократить потери излучения, возвращая примерно половину того, что в противном случае было бы потеряно, с передней панели.Некоторые модные блоки удаляют воздух, чтобы минимизировать конвективные потери, а задняя часть может быть изолирована для уменьшения потерь. Учитывая все эти тепловые утечки, удержание 60% падающей энергии довольно впечатляет.

Пример конструкции простого плоского коллектора.

Предположим, вашему домашнему хозяйству требуется 300 литров горячей воды каждый день, что эквивалентно четырем «продолжительным» 10-минутным душам со здоровым потоком 8 литров в минуту. Это, кстати, на намного больше, чем я считаю действительно необходимым для домашнего хозяйства, даже если это типично.Если вода поступает с температурой 10 ° C и нагревается до 60 ° C, тогда нам нужно обеспечить 15 000 ккал энергии - в соответствии с определением килокалорий. Принимая во внимание эффективность 60% и допуская некоторые ежедневные потери в хранении, нам необходимо ежедневно обеспечивать 30 000 ккал солнечной энергии, что составляет 35 кВт-ч энергии. Оказывается, наклон панели до 54 ° в Сент-Луисе дает минимум 3,5 часа солнечного эквивалента (1000 Вт / м²) даже в декабре, так что нам понадобится 10 м² панелей (размер спальни).

Две панели на крыше обеспечивают горячую воду.

Солнечная тепловая энергия

Относительно низкие температуры, достигаемые плоскими панелями на солнце, не способствуют их использованию в виде тепловых двигателей для производства электроэнергии. Но мы можем исправить это простым действием концентрации . Нет, не просто серьезно об этом думать. Подобно тому, как увеличительное стекло можно использовать для сжигания бумаги, любое скопление солнечного потока может повысить температуру. Я лично плавил гроши, кипяченую воду и превращал песок в стекло с помощью большой ручной линзы Френеля.Даже несколько плоских зеркал, направляющих солнечный свет на обычное место, могут создавать очень высокие температуры.

Концентрация выражается в виде отношения, поэтому, если я возьму круговую лупу диаметром 100 мм, которая делает изображение солнца 1 мм в поперечнике, коэффициент концентрации составит 10 000 (отношение площадей). Используя наше радиационное соотношение, итоговые 10 МВт / м² соответствуют температуре 3600 К! Такая температура расплавит любой металл, если направить концентрированный свет на металлическое пятно размером меньше яркого пятна.Типичные котлы на электростанциях вырабатывают горячую температуру около 1000 К. Для достижения сопоставимой температуры за счет солнечной энергии требуется концентрация, превышающая 60.

Одним из недостатков является то, что концентрация подразумевает отслеживание, что усложняет работу. Двумерная концентрация - как увеличительное стекло - требует двухкоординатного управления, чтобы горячая точка оставалась на маленькой цели. Одномерная концентрация, такая как параболический желоб, требует отслеживания только вдоль одной оси. Соотношение концентраций одномерного концентратора - это примерно квадратный корень из двумерного разнообразия, но это нормально, если нам нужны только коэффициенты концентраций около 100 или около того.Одномерная концентрация также гораздо более прощает дефекты формы отражателя (может быть изготовлена дешевле).

Еще одним недостатком концентрации является то, что для работы требуется прямой солнечный свет. Вы видите резкую тень на земле? В противном случае концентрация фактически мертва. По сути, концентратор формирует изображение солнца - иногда вытянутое линейное изображение в случае желобных коллекторов. Создание изображений облаков на коллекторе не вызовет у него особого восторга.Ему нужна настоящая вещь. Сравнение эффективной доходности для конфигураций слежения на разных участках дает некоторое представление о том, какие преимущества имеют некоторые места для использования солнечной энергии. В целом пустынные районы очень хорошо себя чувствуют.

Город Плоская панель в лат. 1 ось, N – S 2-осевой

Сиэтл, Вашингтон 1,4 / 3,7 / 5,7 0,4 / 2,5 / 5,2 0,9 / 2,9 /5.5

Сент-Луис, Миссури 3,1 / 4,8 / 5,9 1,5 / 3,5 / 5,3 2,4 / 4,1 / 5,5

Сан-Диего, Калифорния 4,6 / 5,7 / 6,5 3,8 / 4,1 / 4,9 4,5 / 5,3 / 6,3

Dagget, CA 5,2 / 6,6 / 7,4 3,5 / 6,6 / 9,6 5,4 / 7,5 / 9,7

В приведенной выше таблице приведены средние дневные урожаи (кВт-ч / м² / день или эквивалентные часы при 1000 Вт / м²) для трех типов солнечных батарей в четырех местах, каждая запись дает наихудший месяц / среднегодовое значение / значения лучшего месяца.Первый - для плоской пластины, наклоненной к широте участка (подходит для PV или горячей воды), за которым следует наклон концентрации по 1 оси вдоль оси север-юг, и, наконец, конфигурация концентрации по 2 осям. Солнечное тепло имеет наибольший смысл в тех областях, где будет собираться больше энергии, чем с фотоэлектрическими панелями, но это не строгий критерий, поскольку солнечное тепло имеет некоторые преимущества по сравнению с фотоэлектрическими панелями, о чем мы немного поговорим. В приведенной выше таблице только в Даггет, Калифорния, в пустыне Мохаве, есть концентрация, превосходящая по общей энергии плоские фотоэлектрические панели.Другие пустынные города на юго-западе США также благоприятствуют использованию солнечной тепловой энергии. Но это определенно зависит от местоположения.

Солнечные тепловые схемы

Существует множество схем: 1) силовые башни, где массив плоских зеркал с индивидуальным управлением наклонен так, чтобы солнечный свет попадал на вершину башни в середине массива; 2) сегментированные чаши спутниковой формы с тепловым двигателем в фокусе; 3) решетки параболических желобов с нисходящим трубопроводом горячего масла, спускающимся по фокусу; 4) и другие топологии, я уверен.

Солнечная "энергетическая башня" за пределами Барстоу, Калифорния.

Если взять простой параболический желоб в качестве примера, около 70% падающей энергии попадает в жидкость с температурой 400 ° C, текущую внутри центральной трубы. Тепло, переносимое маслом, заставляет пар вращать турбины в традиционном смысле для электростанций. КПД части силовой установки находится на уровне обычных 30%. Сами по себе эти два фактора дают эффективность 20%, но другие потери, как правило, снижают ее до 15% или около того. Желоба обычно ориентированы с севера на юг, с ежедневным отслеживанием (например.г., поворот вокруг горячей трубы). Самозатенение становится проблемой, которую можно решить, оставив достаточно места между сборщиками. Например, если вы хотите отслеживать солнце на высоте до 15 градусов без затенения, используется только четверть площади суши. Ориентация восток-запад также возможна, что менее эффективно круглый год, но более равномерно в течение всего года.

Коллекторы параболические желоба.

Параболические желоба довольно удобны, я думаю, по ряду причин. Во-первых, параболическая форма обеспечивает фокусировку независимо от угла наклона света в направлении вдоль оси: математическое совершенство независимо от угла.Это приводит ко второму серьезному преимуществу - уже обсуждавшемуся - одноосного отслеживания вдоль оси север-юг. Способность передавать тепло вдоль оси с помощью жидкости / трубы уникальна для этой конструкции, что делает ее удобной для распределения тепла там, где вы хотите. Наконец, поскольку блестящий материал нужно согнуть только в одном направлении ( на легче, чем форма чаши), изготовление отражателей относительно недорогое.

Рассматривая реализованный пример, электростанция Nevada Solar One имеет номинальную мощность 64 МВт, вырабатывая 134 миллиона киловатт-часов энергии в год.Разделение этих двух значений означает около 2100 часов работы на полной мощности в год при рабочем цикле 24% или 5,7 часа в день. База данных NREL для Лас-Вегаса ожидает, что одноосный трекер с севера на юг будет получать в среднем 6,2 часа в день от горизонта до горизонта. Так что не так уж и далеко. Строительство завода обошлось в 266 миллионов долларов, что составляет 4,15 доллара за ватт. Очень похоже на установленные солнечные фотоэлементы. Завод занимает около 1,6 км² земли, обеспечивая при номинальной полной мощности 40 Вт / м². Это 4% от 1000 Вт / м² (в разгар лета), что довольно близко к тому, что мы могли бы предположить для коллектора с КПД 15%, занимающего 25% площади суши.Я люблю, когда числа имеют смысл!

Хранение Благо

Одно серьезное преимущество солнечной энергии, которое еще не используется в полной мере, - это аккумулирование тепла. Заготавливайте сено, когда светит солнце, и убирайте его на ночь. Все солнечные тепловые установки имеют кратковременную защиту от перебоев из-за наличия тепловой массы в системе. Солнечные тепловые электростанции спроектированы с различной степенью хранения, многие просто стремятся в течение нескольких часов лучше следить за кривой пикового спроса в вечернее время.Но по мере того, как возобновляемые источники энергии преобладают над ископаемым топливом (как я надеюсь, они это сделают), хранение будет приобретать все большее значение. На мой взгляд, соотношение между хранением и сбором довольно просто изменить (т. Е. Больший резервуар с горячей жидкостью), так что в принципе солнечные тепловые электростанции могут хранить несколько дней с небольшой дополнительной сложностью. Мы не можем сказать этого о фотоэлектрических батареях или ветре. А эффективность хранения для большого контейнера линейно растет с размером резервуара, поскольку в нем содержится энергия, которая масштабируется как объем, а пути тепловых потерь имеют тенденцию масштабироваться с увеличением площади.

Один из победителей

Мы рассмотрели три категории использования солнечного тепла: пассивное отопление дома, горячая вода и солнечное тепловое электричество. Практически все, что связано с прямым использованием солнечной энергии - в отличие от гидроэлектроэнергии, ветра, волн и т. Д. В качестве вторичных и третичных производных солнечной энергии - неизбежно окажется на стороне изобилующих . И так обстоит дело с этими тремя, хотя, возможно, учитывая, что первые два ограничены скудной областью, представленной крышами и / или окнами, а не всей земельной площадью, их более справедливо следует спрятать в «мощной» коробке.

Солнечная тепловая энергия определенно входит в число богатых ресурсов лагеря. Некоторые из других обильных ресурсов, описанных на сегодняшний день (ядерные размножители, геотермальное истощение и многое другое), представляют собой технические препятствия или другие практические препятствия, которые уменьшают мое волнение по ним. Я не буду утверждать, что солнечное тепловое электричество не вызывает проблем (например, отражатели пылятся / истираются песком пустыни). Но он довольно низкотехнологичный, в нем используется более чем вековой опыт работы с тепловыми двигателями, он позволяет хранилищу быть неотъемлемой частью конструкции и в нем очень много.Тем не менее, мы нашли еще один жизнеспособный способ производства электроэнергии, мало что сделав для непосредственного решения проблемы нехватки жидкого топлива.

Низкая технологичность солнечного тепла делает его особенно надежным в тяжелые времена. Я могу лично представить себе проектирование и строительство дома с пассивной солнечной батареей, плоских тепловых коллекторов для горячей воды и даже параболического желоба для создания пара. Я не могу сказать того же о фотоэлектрической панели, ядерном реакторе или геотермальных скважинах глубиной в несколько километров. Он получает мой голос.

На следующей неделе мы увидим ядерный синтез.Звучит знакомо?
.
Смотрите также

Охранная зона кабеля 10 кв в земле

Объемный вес цемента м400

Холодный асфальт технология укладки

Для монтажа окон

Тонкие листы древесины

Монтаж бойлера косвенного нагрева

Средства для обработки пола из лиственницы

Гидропосев газона своими руками

Объемный вес керамзита

Что такое угарный газ

Как сделать каркас

Академия декора +7-952-736-57-39

Оформительская компания