Гелиосистема: что это такое, устройство, плюсы и минусы

Гелиосистемы для дома – стоит ли применять

Получать дармовую энергию от солнца на нагрев воды – заманчиво. Но оборудование для такого действа, а именно, гелиосистемы в комплекте, требует не мало вложений. Главный вопрос у пользователя – окупится ли гелиосистема с солнечным коллектором при использовании в частном доме? Рассмотрим какие конструкции бывают, какой опыт применения имеется…

Основной принцип работы

В основе домашней гелиосистемы находится солнечный коллектор. Работает предельно просто – ряд трубок с теплоносителем (водой) нагревается солнечными лучами. Разогретая вода поступает в устройство по теплообмену в доме (бойлер косвенного нагрева, гидроаккумулирующая емкость) и там нагревает теплоноситель системы отопления или воду, которую мы используем как горячую.

В результате отопление и (или) вода греются бесплатно. Все знают, что отопление и ГВС – основная статья расходов по дому, энергия дорога. А в Европе солнцем иногда вообще отапливают полностью, не сжигая и килограмма нашего природного газа.

Что получится у нас, и какой солнечный коллектор лучше?

Разновидности солнечных коллекторов

Упрощенное описание конструкций коллекторов гелиосистемы следующее.

    Плоские пластинчатые.
    Металлическая пластина, покрытая никелем (поглотителем) с припаянными к ней медными трубками. Или две пластины с канавками, сложенные вместе. Все это заключено в теплоизолированный кожух с ударопрочным самоочищающимся стеклопакетом.

Трубчатые.
Ряд вакуумных стеклянных трубок, внутри которых находятся тонкие трубки с теплоносителем. Вакуумные трубки имеют особое покрытие концентрирующие солнечный свет на нагреваемых трубах, которые с обоих сторон подключены к сборным шинам в теплоизоляторе.

  • Тепловые трубы
    Здесь похожие на предыдущий вариант вакуумные трубки, только внутри них находятся стеклянные трубы с жидкостью, которая легко испаряется при нагреве солнцем. Пар поднимается в верхнюю часть труб на охладитель, отдает энергию теплоносителю, и жидкость стекает вниз, чтобы опять испаряться…
  • Из описания ясно, что все эти конструкции не могут быть дешевыми. Отсюда и вопросы по окупаемости.

    Летом гелиосистема всегда пригодится

    Есть еще одна разновидность гелиосистемы – летняя плоская открытая. Тот же пластинчатый солнечный коллектор, но пластина с трубками из копеечного пластика, без теплоизоляций и стекла.
    Эффективно может работать только при высокой температуре наружного воздуха летом.

    Такой упрощенной гелиосистемой можно греть воду в бочке, с циркуляцией самотеком, если бочка будет выше коллектора на 0,5 метра и больше. Или греть воду в бассейне, или для нужд дома, но с принудительной циркуляцией.

    Причем пластмассовый коллектор греет в 10 раз эффективней, чем просто бочка летнего душа. Так что получить теплый бассейн можно, условно бесплатно. А простейшая система окупится, в сравнении с затратами на топливо, если нагрев делать посредством сжигания чего быто ни было.

    Сколько энергии дает солнце

    Из вышесказанного ясно, что эффективней всего гелиосистема будет работать летом, когда солнце высоко и солнечного света больше.

    В цифрах энергия солнечного света характеризуется для 52 параллели и южнее как:
    Для июня — около 600 Вт энергии с метра кв. нагреваемой площади за один час.

    Зимой же – чуть ли не в десять раз меньше.
    Для декабря – 80 Вт/м кв. за час.

    В межсезонье, что-то среднее – октябрь, апрель – 300 – 350 Вт/м кв.

    Но это, как указывалось, — для южных широт. Севернее солнца все меньше, и получаемой энергии значительно меньше.

    Что же это значит с практической точки зрения, — что можно нагреть?

    Окупается ли солнечный коллектор

    Нужно заметить, что пластинчатые коллектора начинаю работать, когда энергия солнца больше 80 Вт/м кв. Т.е. в зимние месяцы плоские практически не работают.

    Трубчатые начинают работать от 20 Вт/м2. Следовательно зимой они могут подогревать немного дом.

    Простые расчеты показывают, что даже в южном климате (52параллель), если применять гелиосистему для отопления, то солнечный коллектор не окупится. Отопление ведь нужно больше всего зимой, и меньше в межсезонье, — когда солнца меньше всего. Получаемой энергии с метра квадратного – очень мало, ее стоимость не возмещает цену оборудования и за десятки лет, при нынешних ценах на энергоносители.

    Но если применять коллектор для горячего водоснабжения, которое нужно и в межсезонье и частично летом, то он может окупиться. Т.е. у нас основной упор должен делаться на включение гелиосистемы в ГВС-схему, для максимального использования энергии солнца. Отопление может подключаться попутно, когда горячая вода уже подготовлена.

    Плоский или трубчатый коллектор выбрать

    • Плоский более эффективней летом, он имеет больше КПД при различных температурах теплоносителя, может разогревать его до больших температур.
    • Трубчатый эффективней при малых энергиях солнца, может работать круглый год.

    Так же плоский более дешевый. А варианты без теплоизоляции, для лета – копеечные.

    Для наших условий, для подготовки ГВС эффективней оказывается плоский коллектор, который вероятно окупится, если до этого на ГВС тратилось не мало топлива.

    Но трубчатый, — для любителей экспериментов, также может окупится, учитывая, что он в «хитрой» схеме может еще и отапливать зимой.

    Какая площадь коллектора, как использовать

    Можно обратить внимание на графики КПД солнечных коллекторов, в зависимости от температуры теплоносителя. Особенно для плоского заметна разница – он отдает больше энергии, пока теплоноситель холодный.

    Поэтому для ГВС-схемы делается приоритет гелиосистемы. Сначала она греет воду, затем уже включаются обычные методы нагрева.

    Из графиков ясно, что слишком большая площадь коллектора вредна, — из-за перегрева теплоносителя КПД падает, дорогая система большой площади не окупается.

    Существуют следующие рекомендации по площади коллекторов гелиосистемы, которая была бы оптимальной по окупаемости с учетом графиков КПД:

    • Для ГВС на одного человека — 1,2 м кв., на семью, — 5 м кв.
    • Для отопления – до 0,4 м2 на 1 м2 площади дома. Соответственно – до 40 м2 для дома 100 м2.

    Из чего состоит гелиосистема

    Сам солнечный коллектор должен размещаться под определенными углами к горизонту – плоскость светоприемника перпендикулярна потоку солнечного света, а также в направлении на юг, возможно с небольшими до 10 град отклонениями или автоповоротом вслед за солнцем.

    Крыша должна быть рассчитана на подобную нагрузку с учетом ветра и снега.

    Простейшая схема – с самотечной циркуляцией. Коллектор может быть и на крыше, при условии, что бак выше него на 0,5 м для самотечной циркуляции, а трубы в теплоизоляции большого диаметра.

    Также в гелиосистему может входить:

    • Теплоаккумулятор — Бойлер косвенного нагрева или буферная емкость, с отдельным змеевиком для подключения солнечного коллектора. Но прибор должен оборудоваться основным нагревом.
    • Циркуляционный насос.
    • Предохранительный клапан по давлению, — вода может закипать.
    • Трубопроводы в теплоизоляционной оболочке, выдерживающей повышенную температуру (минеральная вата).
    • Схема переключения «ГВС – отопление», отопление подключается при достижении максимальной температуры ГВС.
    • Автоматический воздухоотводчик в самом высоком месте.
    • Расширительный бак 1/10 объема теплоносителя – система замкнутая.

    Какая цена, что приобрести

    Гелиоустановки могут приобретаться как комплект оборудования со схемой подключения и рекомендациями. Они характеризуются определенной мощностью солнечного коллектора, т.е. его площадью.

    Так, например, усредненный теплоизолированный пластинчатый коллектор мощностью порядка 2,0 кВт/час (максимальный солнечный свет) обойдется от 150 000 руб. А вот выгодный ли он, окупится ли – нужно считать самостоятельно по расходуемой энергии на ГВС. Но к этой цене нужно добавить еще монтаж и содержание….

    Также, планируя расходы на домашнюю гелиосистему, нужно просто учитывать, тот факт, что в Австрии, в не самой теплой европейской стране, на 1000 жителей приходится 450 м кв. гелиосистем. В России этот показатель пока равен 0,2 кв. м. – в 2250 раз меньше. Возможно, настало время изменить этот показатель.

    Гелиосистема для нагрева воды, что это такое, своими руками и для отопления дома

    В современном мире, когда запасы традиционных источников энергии (газ, нефть, уголь) уменьшаются с большой скоростью, а их использование приводит к образованию парникового эффекта на планете, то все большее количество людей и государств в целом, обращают свое внимание на альтернативные виды энергии.

    Одним из видов альтернативной энергии является энергия солнца. Для преобразования солнечной энергии в другие ее виды, которые человек использует в повседневной жизни, служат гелиосистемы различного вида.

    Что это такое

    Гелиосистема – это комплекс технических устройств, посредством которого энергия солнца в виде солнечных лучей, преобразуется в тепловую или электрическую энергию, используемые человеком для своих нужд.

    В состав гелиосистемы входят следующие составные элементы:

    • Приемное устройство (солнечная батарея, солнечный коллектор и т.д.) – является элементом гелиосистемы, в котором энергия солнца преобразуется в другие виды энергии;
    • Устройства, обеспечивающие режим работы системы – инвертор, контроллер, аккумуляторная батарея (при получении электрической энергии) и теплообменник, система трубопроводов, технические устройствами, обеспечивающими циркуляцию теплоносителя (насосы) – при получении тепловой энергии.

    В зависимости от назначения, режима работы и технического устройства, гелиосистемы подразделяются на несколько видов, это:

    1. По типу получаемой энергии:
    • Электрические – в результате работы комплекта оборудования на выходе получается электрическая энергия.
    • Тепловые – путем преобразования в устройствах, входящих в состав данной группы гелиосистем, получается тепловая энергия.
    1. По назначению (для тепловых гелиоустановок):
    • Для отопления;
    • Для горячего водоснабжения;
    • Комбинированного типа (для отопления и горячего водоснабжения).
    • По виду теплоносителя (для тепловых гелиосистем):
    • С использованием жидкого теплоносителя (вода, антифриз и т.д.);
    • С использованием воздуха.
    1. По режиму работы:
    • Постоянного действия;
    • Периодического действия (сезонный или циклический характер работы).
    1. По типу использования:
    • В качестве основного источника получаемой энергии;
    • В качестве резервного источника, обеспечивающего покрытие части требуемой мощности (при получении электрической энергии) и частичное – при отоплении или получении горячей воды, при тепловом типе гелиосистем.
    1. По техническому оснащению и устройству:
    • Параметры напряжения на выходе гелиоустановки – при преобразовании солнечной энергии в электрическую;
    • Количество контуров, обеспечивающих получение и преобразование энергии солнца в тепловую энергию – одно-, двух- и многоконтурные.

    Принцип действия

    Принципы действия гелиосистем различаются в зависимости от типа получаемой энергии и их можно сформулировать следующим образом:

    1. Для солнечных электрических станций – работа основана на физических свойствах полупроводниковых материалов, в которых под воздействием солнечных лучей происходит образование разности потенциалов между разными слоями фотоэлемента. Фотоэлемент изготавливается на основе кремния, в основу работы которого, заложено образование «p-n» перехода между его слоями, характеризуемого «p-n» проводимостью полупроводников.
    2. При получении тепловой энергии – солнечные лучи нагревают теплоноситель, который циркулирует в солнечном коллекторе, с последующей передачей полученного тепла в систему отопления или горячего водоснабжения.

    Плюсы и минусы

    Использование гелиоустановок, как в прочем и любого технического устройства, имеет свои достоинства и недостатки, которые можно сформулировать следующим образом:

    1. Достоинства применения гелиосистем, как источника энергии:
    • Солнце, это источник бесплатной энергии, количество которой несоизмеримо больше, чем потребности человека на текущий момент времени.
    • Это возобновляемый ресурс, процесс воспроизводства которого, не зависит от процессов его потребления и переработки.
    • Экологическая безопасность процесса получения и преобразования энергии.
    • Возможность создания автономных систем энергоснабжения, вне зависимости от вида энергии получаемого в процессе преобразования.
    • Осуществление работы в автоматическом режиме, без постоянного контроля пользователя установок подобного типа.
    1. Недостатки, свойственные гелиоустановкам:
    • Зависимость от погодных условий, времени года и географического месторасположения.
    • Низкий КПД – для гелиосистем, использующих солнечные батареи (электрические системы) и большие габаритные размеры, для получения большой мощности, как при производстве тепловой, так и электрической энергий.

    Гелиосистемы для отопления и горячего водоснабжения жилого дома

    Как уже было указано выше, одним из направлений использования гелиосистем, является преобразование солнечной энергии в тепловую, используемую для отопления жилых домов, прочих зданий и сооружений, а также для обеспечения таких потребителей горячей водой.

    OLYMPUS DIGITAL CAMERA

    В зависимости от площади отопления и предназначения, конфигурация таких систем может различаться. Ниже рассмотрены некоторые варианты устройства подобных гелиосистем.

    Гелиосистема для отопления дома площадью 100 м 2

    Для того, чтобы выбрать оборудование для комплектации гелиосистемы, определиться с его количеством, способом и местом установки, нужно решить несколько организационных вопросов, это:

    • Узнать, какова солнечная активность в месте предполагаемого монтажа оборудования.
    • Определить потребность дома, заявленной площади, в тепловой энергии.
    • Решить, в каком качестве будет выступать установка, в системе теплоснабжения дома (автономная система или в качестве дополнения к прочим системам отопления).

    Сразу нужно отметить, что создание полностью автономной системы отопления на основе солнечной установки, достаточно сложное, с технической стороны, задание. Это обусловлено циклическим характером работы гелиосистемы, когда в темное время суток процесс получения энергии от внешнего источника (солнца) прекращается, что требует установки дополнительных резервуаров-накопителей тепловой энергии и прочих энергосберегающих устройств.

    В состав гелиосистемы для отопления дома входят:

    • Солнечный коллектор – бывают различные типы устройств, отличающиеся по конструкции и геометрическим размерам.
    • Насосная станция, оснащенная контроллером – регулирует работу системы в автоматическом режиме.
    • Бойлер – бак-накопитель, аккумулятор тепла.
    • Расширительный бак – обеспечивает работу системы отопления в нормальном режиме, вне зависимости от температуры теплоносителя циркулирующего в системе отопления.
    • Приборы автоматики (датчики давления и температуры).
    • Трубопроводы горячей и холодной воды (теплоносителя) с запорными элементами.
    Читайте также:  Почему горит ноль в щитке: причины, что с этим делать

    Схематично система отопления дома, на основе гелиоустановки, выглядит следующим образом:

    Как правило, применение солнечных коллекторов позволяет снизить затраты на использование прочих источников получения тепла в весенне-осенний период времени, когда солнце уже активно, а потребность в отоплении дома еще остается.

    Тем не менее, для дома, общей площадью до 100,0 м 2 , возможно создать полностью автономную систему отопления, но для этого нужно правильно подобрать оборудование, в соответствии с расчетом, который следует выполнить перед началом работ.

    Для расчета гелиосистемы, служащей для отопления дома, необходимо знать:

    1. Общую площадь дома (этажность) с учетом высоты помещений и их параметров (назначение – жилые комнаты, технические и иные помещения).
    2. Количество солнечных дней в году (солнечная активность) по данным метеослужб или приведенных в специальной литературе.
    3. Параметры теплоносителя, используемого в системе отопления (температура, вязкость, теплопроводность).

    Стоимость комплекта оборудования зависит от мощности и типа коллектора, а также компании их выпускающей. Разброс цен достаточно большой и составляет от нескольких десятков тысяч рублей (25000,00 – 80000,00), до сотен тысяч (110000,00 – 180000,00).

    Стоимость монтажа, который предлагают выполнить организации, специализирующиеся на подобных работах, также различна, в среднем подобные работы стоят от 50000,00 до 100000,00 рублей, в зависимости от типа коллектора и его мощности.

    Использование гелиосистем для создания автономных систем теплоснабжения возможно в южных регионах, но т.к. это достаточно затратное мероприятие, то на практике, подобные установки используются в этом качестве достаточно редко.

    Сезонность использования систем отопления, также определяет мощность подобных установок. Если в зимний период, когда солнечная активность ниже, чем летом, потребность в отоплении дома максимальна, и мощности коллекторов не хватает, чтобы обеспечить теплом всю имеющуюся потребность, то летом все наоборот. Излишки тепла, вырабатываемого коллекторами, нужно использовать, что позволяют сделать двух- и многоконтурные системы, позволяющие использовать получаемое тепло в системах горячего водоснабжения, подогрева воды в бассейнах, полива растений и отопления в теплицах.

    Гелиосистема для отопления дома площадью 200 м 2

    Для жилых домов площадью 200 м 2 и более, гелиосистемы могут использоваться исключительно как дополнительные, к прочим системам отопления, работающим на традиционных источниках энергии.

    Комплектация таких систем аналогична рассмотренной выше, отличие заключается в том, что в такой системе, бак-накопитель тепловой энергии связан с другим источником тепла.

    Таким источником, как на приведенной ниже схеме, может служить нагревательный котел, использующий различный виды топлива (уголь, газ, жидкое топливо) индивидуального использования, или централизованная система отопления, подключаемая к внутреннему контуру обогреваемого дома.

    В среднем, в весенний и осенний периоды, использование гелиоустановок, в качестве дополнительного источника тепловой энергии, позволяет снизить нагрузку на основные энергоресурсы, идущие на теплоснабжения дома, на 30-40 % от общего количества потребляемого тепла.

    Гелиосистема для нагрева воды

    При использовании солнечных коллекторов в системах горячего водоснабжения и сетях подогрева воды в бассейнах, конфигурация сети, аналогична сетям отопления, с той лишь разницей, что это может быть полностью отдельная система или являющаяся частью общей системы отопления дома.

    В каком качестве работает гелиосистема, зависит от количества контуров, смонтированных при ее разработке. На схеме, приведенной выше, рассмотрен вариант устройства системы горячего водоснабжения в общей системе отопления дома площадью 200 м 2 и более, когда гелиосистема является дополнительным источником получения тепла.

    Гелиосистема своими руками

    При наличии навыков работы с различным ручным инструментом, начальными знаниями физических свойств различных веществ, а также наличии свободного времени, можно сделать гелиосистему своими руками.

    Здесь может быть несколько вариантов создания и построения подобной установки, это и сборка конвектора из заводских комплектующих или его изготовление полностью из подручных средств или создание простых установок, работающих на свойствах жидкостей и атмосферного воздуха.

    К таким относятся ниже рассмотренные варианты конструкции.

    Термосифонная гелиосистема

    Термосифонная гелиоустановка, это простейшая система, работающая на свойствах жидкости (воздуха) циркулировать в системе без установки специального оборудования (насоса), что обусловлено их естественной конвекцией. Данную систему можно использовать в системах горячего водоснабжения и системах подогрева воды в бассейне.

    Плотность тепловой и холодной воды различается, что определяет ее перемещение в замкнутом пространстве – горячая вода поднимается вверх, холодная опускается вниз. Схема работы термосифонной системы приведена на ниже следующей схеме:

    Для самостоятельного изготовления подобной системы, понадобятся:

    • Две емкости (бочки), одна из которых служит накопителем холодной воды и располагается несколько выше конвектора и второй емкости, служащей распределителем нагретой воды.
    • Система труб, обеспечивающих соединение всех элементов конструкции в единое целое.
    • Конвектор, который собирается из подручных средств.

    Для изготовления конвектора можно использовать пластиковые бутылки, из которых собирается батарея. Подобных батарей может быть несколько, и они между собой соединяются последовательно (как на схеме, приведенной выше).

    Собранные батареи из бутылок можно поместить в отдельный корпус, в который для большего поглощения солнечного тепла, помещается утеплитель, хотя можно сделать и без него.

    Соединение бутылок должно быть герметичным, чтобы исключить протекание воды в местах их соединения.

    Кроме пластиковых бутылок можно использовать водопроводный шланг, укладываемый змейкой в смонтированном корпусе или иные подручные материалы, которые способны нагреваться под воздействием солнечных лучей, и которые можно герметично соединить между собой.

    Корпус конвектора изготавливается из имеющихся материалов (дерево, пластик, металлический или иной профиль), после чего собранная конструкция размещается на максимально освещенном участке и все ее элементы, соединяются в единое целое.

    В емкость накопитель наливается холодная вода и по истечении определенного времени, из емкости распределителя, можно осуществлять разбор нагретой воды.

    Воздушная гелиосистема

    Одной из простых конструкций, которую можно также изготовить самостоятельно, является воздушная гелиосистема. Данная установка может быть использована для частичного обогрева в южных регионах страны, где воздух прогревается значительно, а потребность в обогреве жилья – невелика.

    Принцип действия воздушного коллектора, аналогичен принципу действия термосифонной системы, рассмотренной ранее. Отличительная особенность лишь в теплоносителе, что отражается на устройстве коллектора.

    Для того, чтобы изготовить самостоятельно воздушный коллектор можно использовать подручные материалы, это: водопроводные трубы или жестяные банки, профилированный металлический лист или иной материал имеющий профильное сечение.

    Схема работы воздушного коллектора приведена на схеме:

    Из имеющихся в наличии материалов, как и в случае с термосифонной системой, изготавливается корпус коллектора. При помощи металлического профиля, жестяных банок или путем использования водопроводных труб, создаются ребра, разделяющие воздушный поток на отдельные составные части.

    Внутри корпуса укладывается утеплитель, а с наружной стороны, корпус закрывается стеклом, служащим теплоизолятором внутреннего воздуха от наружной среды.

    При использовании металлического профиля или иной конструкции, как на приведенной схеме, ребра, разделяющие потоки воздуха могут быть совмещены с панелью, являющейся приемником солнечного тепла. При использовании жестяных банок и водопроводных труб, эту функции выполняют они сами.

    С торцов корпуса предусматриваются места крепления коллекторов друг с другом (если их несколько) и для крепления с воздуховодами, обеспечивающими подачу холодного и отвод теплого воздуха.

    Где купить

    Гелиосистемы в целом и их составные элементы, являются специфическим товаром, для приобретения который лучше всего обратиться в организацию, которая специализируется на реализации товаров в этой отрасли энергетики.

    Оптимальный вариант, в этом случае, это найти дилера компании, производящей гелиосистемы, и заключить договор поставки.

    При невозможности сделать это, и при желании снизить затраты на приобретение оборудования, можно обратиться к сети интернет, где присутствует достаточно большое количество предложений о продаже гелиоустановок, как полной комплектации, так и их отдельных элементов.

    Использование в Крыму

    Крым, это регион нашей страны, расположенный в зоне активного солнечного излучения, поэтому использованию гелиосистем здесь всегда уделялось особое внимание.

    В промышленных масштабах, гелиоэнергетика Крыма развивалась как энергетическая система, обеспечивающая электрической энергией промышленные предприятия и бытовых потребителей. На полуострове запущены и успешно работают 13 солнечных электростанций общей установленной мощностью более 280,0 МВт.

    Получение тепловой энергии за счет использования гелиосистем, также широко применяется, как на отдельных промышленных предприятиях, так и в частном секторе, где с их использованием осуществляется отопление и горячее водоснабжение.

    Как использовать бесплатную энергию от солнца — гелиосистемы для отопления

    Обновлено: 2 марта 2020

    Гелиосистема

    Отопление частного дома — сложный и ответственный вопрос, решение которого требует расходов и усилий. Тарифы и условия поставки ресурсов порой становятся чрезмерно высокими и вынуждают искать более рациональные и экономные способы обогрева без излишних расходов. Одним из вариантов может стать гелиосистема, базирующаяся на совершенно бесплатной солнечной энергии.

    Ежедневно на земную поверхность падает гигантское количество гигаватт, которые рассеиваются в атмосфере и поглощаются земной корой. Количество энергии велико, но возможностей принимать и сохранять ее пока придумано немного. Гелиосистемы для отопления дома — один из способов использования солнечной энергии с практических целях.

    Что это такое?

    Гелиосистема — это комплекс устройств, используемых для приема тепловой энергии от Солнца для обогрева жилья или иных целей. Представляет собой источник нагрева теплоносителя для отопительного контура дома. Нагрев производится либо прямым, либо косвенным способом, через теплообменник.

    В состав гелиосистемы входят:

    • Коллектор. Устройство, производящее прием энергии от Солнца и передающее ее теплоносителю тем или иным способом.
    • Отопительный контур дома.

    Основным элементом системы является коллектор. Он является источником нагрева теплоносителя. Остальная часть представляет собой обычную радиаторную систему отопления, или (лучше) теплый пол.

    Необходимо учитывать, что гелиосистемы для нагрева воды, цена которых может быть достаточно высока, не всегда способны обеспечить полноценный и достаточный обогрев. Это зависит от климатических и погодных условий в регионе, от расположения дома и других факторов. Некоторые специалисты считают, что такой вид обогрева может быть использован только в качестве дополнительного варианта.

    Существуют разные конструкции коллекторов, способные демонстрировать свои эффективность и возможности:

    1. Открытые. Представляют собой плоские продолговатые емкости черного цвета, наполненные водой. Она нагревается от солнечного тепла и может поддерживать температуру воды в открытых бассейнах, летнем душе и т.д. КПД таких устройств крайне низок, поэтому их можно использовать только в летнее время
    2. Трубчатые. Основным элементом этих систем являются стеклянные коаксиальные трубки, между внешней и внутренней частями которых создан вакуум. Возникает прозрачный защитный слой с крайне низкой теплопроводностью, позволяющий воде (или антифризу) получать солнечную энергию, практически не расходуя ее на окружающую среду. Стоимость таких коллекторов высока, ремонтопригодность крайне низка и проблематична
    3. Плоские. Представляют собой плоские ящики с прозрачной крышкой. Днище покрыто слоем, активно принимающим энергию. КЕ нему припаяны трубки, по которым перемещается вода. Получая тепло, она направляется в отопительную систему. Иногда из-под крышки выкачивают воздух, усиливая эффективность приема энергии и снижая потери. Существуют также конструкции, где трубки находятся между двух приемных слоев, в которых для них созданы канавки. Это позволяет улучшить теплопередачу

    Существуют также более современные виды коллекторов, в которых используется принцип теплового насоса — в герметичной емкости находится легкоиспаряемая жидкость. Нагреваясь от солнечного тепла, она испаряется. Этот пар поднимается в конденсационную камеру и оседает на стенках, выделяя при этом много тепловой энергии. По ту сторону стенок создана водяная рубашка, которая принимает это тепло и направляется в систему отопления.

    Принцип действия

    Принцип действия любого коллектора заключается в нагреве воды или иного теплоносителя под воздействием солнечных лучей. Классическим примером может служить нагрев предметов на подоконнике, освещенном лучами Солнца, даже если за окном стоит мороз. Подобным образом происходит передача энергии в коллекторах.

    Для получения максимального эффекта необходимо обеспечить оптимальные условия, теплоизолировать все подводящие трубопроводы и накопительную емкость.

    Однако, следует учитывать, что любая гелиосистема для отопления дома, цена которой может оказаться чрезмерно высокой, имеет ограниченные возможности. Использовать ее в регионах с морозными зимами будет нерационально, так как максимальный перепад между температурами снаружи и внутри коллектора не должен превышать 20°. Такое возможно только в относительно теплых регионах, где нет сильных холодов и достаточно солнечных дней.

    Количество контуров

    Гелиоустановки могут быть одно- и двухконтурными. Одноконтурные системы выполняют единственную функцию — нагревают теплоноситель для отопительной линии. Двухконтурные системы не только производят нагрев теплоносителя, но и подготавливают горячую воду для бытовых нужд.

    Конструкция одноконтурной гелиосистемы для отопления частного дома состоит из коллектора, производящего нагрев воды, которая подается в накопительный бак, из которого она поступает в отопительный контур. Пройдя полный круг, вода остывает и вновь оказывается в коллекторе, где опять нагревается, и так по кругу.

    Двухконтурные системы устроены сложнее. Теплоноситель, нагревающийся в коллекторе, направляется в змеевик, установленный внутри накопительного бака, и отдает тепловую энергию, после чего вновь попадает в коллектор. Нагретая вода из бака подается на точки разбора (ванны, раковины и иные сантехнические приборы), а также направляется в отопительный контур. Остывая в нем, она вновь попадает в бак, где подогревается от змеевика. Обычно внутри линии коллектора циркулирует антифриз, так как жидкости не смешиваются, т.е. нагрев воды происходит косвенным способом.

    Читайте также:  Как перенести выключатель. В другое место или на другую стену

    Виды циркуляции теплоносителя

    Теплоноситель может перемещаться по системе двумя способами:

    Естественная циркуляция. Используется принцип подъема нагретых жидкостей вверх. Для обеспечения устойчивого перемещения надо располагать коллектор ниже накопительного бака, а отопительный контур должен располагаться так, чтобы теплая вода поднималась вверх и заходила в систему обогрева, а остывший обратный поток возвращался в коллектор для нагрева

    Принудительная циркуляция. В этом случае для перемещения теплоносителя используется циркуляционный насос. Такой вариант предпочтительнее, так как исчезают различные внешние факторы, воздействующие на режим циркуляции, скорость и направление потока становятся стабильными, выдержанными в заданном режиме. Недостатком способа является необходимость приобретать и обслуживать насос, нуждающийся в подключении к сети электротока. Положительная сторона заключается в возможности монтировать систему и располагать все элементы не по условиям циркуляции, а так, ка это удобнее и рациональнее в данном помещении

    Кроме того, существуют варианты циркуляции теплоносителя с заходом в отопительный контур, когда он подключен напрямую к коллектору, и по собственной замкнутой петле. Передача тепловой энергии при этом осуществляется косвенным способом через змеевик, установленный в накопительном баке.

    Установка и ориентация

    Монтаж коллектора производится на открытой площадке, в течение всего дня освещенной солнечными лучами. Оптимальным вариантом является крыша дома, но любое строение, дерево или возвышение, находящееся рядом, могут стать преградой для лучей, поэтому надо сразу проконтролировать плотность освещения.

    Также гелиосистема для нагрева воды должна быть установлена так, чтобы лучи падали на ее поверхность перпендикулярно. Для этого надо отметить положение Солнца в середине светового дня и установить панели перпендикулярно лучам, чтобы свет падал на них отвесно. В этом отношении трубчатые конструкции эффективнее, так как плоскости как таковой они не имеют, а поверхность трубки одинаково хорошо принимает поток с любой стороны.

    Срок окупаемости

    Гелиосистемы для отопления, цена которых зависит от размеров дома и внешних условий в регионе, способна окупиться за довольно короткий срок, или же не окупиться вовсе. Рассчитывать заранее, с какого времени она начнет приносить прибыль, крайне сложно, поскольку имеется слишком много тонких эффектов и факторов воздействия. Участвуют погодные или климатические обстоятельства, уровень технического исполнения элементов системы, тип отопительных контуров и многое другое.

    Гелиоустановка для нагрева воды — это своего рода инвестиционный проект, обладающий отложенным сроком окупаемости. Считается, что средний срок службы оборудования составляет 30 лет. Все это время комплекс будет давать определенное количество тепловой энергии, за которую ничего не надо платить.

    Вложения в создание системы только первоначальные, потом изредка понадобятся лишь текущие ремонтные работы, не требующие серьезных расходов. По истечении срока службы все узлы и элементы гелиосистемы могут быть использованы для других целей или проданы как вторичное сырье. Поэтому экономический эффект от работы будет получен в любом случае, хотя он и не является главной целью всего замысла.

    Плюсы и минусы

    К плюсам использования гелиоустановок можно отнести:

    • возможность пользоваться неиссякаемой и совершенно бесплатной солнечной энергией;
    • независимость от тарифов ресурсных организаций и поставщиков;
    • возможность регулировать и менять размеры системы по своему желанию;
    • длительный срок службы с минимальными расходами на ремонт.

    Недостатками гелиосистем являются:

    • система работает только в дневное время, расходуя ночью накопленное тепло;
    • зависимость от погодных и климатических условий;
    • низкий КПД и общая эффективность гелиоустановок;
    • возможность создания системы имеется не у всех домовладельцев;
    • в регионах с морозными зимами системы работать не могут.

    При выборе отопительной системы необходимо знать и учитывать достоинства и недостатки этой методики.

    Как выбрать гелиоустановку для отопления и горячего водоснабжения жилого дома?

    Выбор гелиосистемы является важным шагом, определяющим эффективность ее работы и вложения денег. Надо определить, какая нужна гелиосистема, цена и размер, тип солнечных коллекторов и прочие параметры комплекса.

    Необходимо подобрать конструкцию и комплектацию системы, руководствуясь следующим критериями:

    • уровень солнечной активности в регионе;
    • количество тепловой энергии, необходимое для обогрева дома;
    • установить приоритет солнечной энергии в отоплении дома — либо гелиоустановка служит в качестве основной системы, либо как дополнение.

    Определившись с главными факторами, можно приступать к выбору оптимального варианта конструкции и объема системы.

    До 100 м 2

    Гелиосистема для отопления дома 100 кв. м. может служить основным источником тепловой энергии. Основной задачей станет правильный выбор конструкции солнечных коллекторов, чтобы имелась возможность получать максимальное количество тепла.

    Необходимо произвести расчет с учетом этажности и конфигурации дома, количества солнечных дней в году, параметров теплоносителя в системе. Гелиосистема для отопления дома 100 кв. м., цена которой может составлять от 18 тыс. руб. до 180 тыс. руб. и выше, вполне способна обеспечить обогрев дома, если будут соблюдены все необходимые условия.

    До 200 м 2

    Для дома площадью 200 м 2 гелиосистема может стать только дополнительным источником обогрева. Обычно пик использования таких установок приходится на осенний и весенний период, когда солнечного тепла достаточно, но потребность в обогреве дома существует.

    Конструкционных отличий для таких систем практически не имеется, только накопительный бак является общим с основной отопительной линией дома. Специалисты утверждают, что использование гелиоустановок в весенний и осенний периоды позволяет снизить нагрузку на отопительные системы примерно на 30-40%.

    Гелиосистема для нагрева воды

    Использование солнечной энергии для нагрева воды производится тем же способом, что и для отопительного контура. Это может быть полностью отдельная система со своими коллекторами, или часть общей установки. Эффективность ее работы зависит от конструкции, размеров и внешних факторов. Примечательно, что работа гелиосистем в данном случае происходит и в летний период, когда отопление не требуется.

    Конструкция своими руками

    Конструкция солнечных установок не настолько сложна, чтобы люди, обладающие некоторой подготовкой, были не в состоянии самостоятельно изготовить и запустить их в своих домах. Гелиосистема для отопления дома 100 кв м своими руками — это вполне воплотимый замысел, который поможет существенно сэкономить на приобретении и ремонтных работах. Рассмотрим возможные варианты.

    Термосифонная гелиосистема

    Термосифонные гелиосистемы — это трубчатые коллекторы, которые были рассмотрены выше. Существуют безнапорные и напорные конструкции, различающиеся способом циркуляции теплоносителя. Безнапорные работают на естественном перемещении жидкости и не нуждаются в электроэнергии, состав комплекса намного проще и дешевле. Напорные способны обеспечить заданный режим циркуляции и позволяют получить максимальную эффективность. Наиболее активная работа таких систем — период с апреля по октябрь, чем севернее регион, тем короче срок наибольшей активности установок.

    Воздушная гелиосистема

    Воздушные коллекторы — это установки, использующие в качестве теплоносителя воздух. Они обогревают дом вентиляционным методом, что позволяет серьезно экономить на создании отопительных контуров и пользоваться системой круглый год.

    Коллектор представляет собой полый черный ящик, в котором от солнечного тепла нагревается воздух. Теплый воздух направляют в помещение, а остывший — в коллектор на подогрев. Для снижения теплопотерь ящик устанавливается в прозрачную герметичную емкость, защищающую от внешних воздействий — ветра, низкой температуры и т. п. Вход и выход размещают в разных помещениях для увеличения разницы давления и организации самостоятельно циркуляции потоков.

    Советы по эксплуатации

    Эксплуатация гелиоустановок производится в соответствии с особенностями конструкции. Основной задачей владельца является поддержание чистоты, удаление пыли или снега. В некоторых случаях требуется периодически изменять положение панелей в соответствии с сезонным изменением расположения Солнца. Ремонт или замена отдельных элементов производится по мере возникновения необходимости, все работы можно выполнять как самостоятельно, так и с помощью привлеченных специалистов.

    Гелиосистема. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

    Гелиосистема представляет собой устройство, которое используется с целью преобразования энергии солнца в иной вид, к примеру, в электрическую или тепловую. Главная особенность такой системы в том, что для ее получения не нужно что-то добывать или сжигать природные ископаемые, ведь это экологически чистая установка. Для возможности ее работы достаточно только солнечной погоды. Именно данный фактор ограничивает применение данного оборудования и ставит его эффективность в прямую зависимость от климатической зоны и времени года. Зимой такая установка поможет только подогревать воду, а летом ее энергии с лихвой хватит на удовлетворение всех нужд.

    Сегодня гелиоустановки производятся серийно, ведь доказана их эффективность и имеется спрос на них. К тому же в ряде стран предусмотрены различные льготы и поощрения за их использование. Вызвано это тем, что затраты на эксплуатацию подобных установок минимальны и нет вреда экологии. Такие устройства можно использовать в любых сферах жизни. При помощи них можно нагревать или охлаждать воду, воздух в помещении, вырабатывать электрическую энергию и т.п.

    Виды

    Гелиосистема по способу применения может быть:

    • Системы, которые используются для теплоснабжения. Их также называют солнечными.
    • Системы, используемые для выработки электрического тока. Данное оборудование работает на фотоэлектрическом принципе.
    • Системы, используемые для охлаждения, то есть для абсорбции и адсорбции.

    Больше всего на данный момент используются системы теплоснабжения, так как они больше всего востребованы. На текущий момент времени подобное оборудование применяется с целью снабжения горячей водой и поддержания необходимой температуры в помещениях. В первую очередь это касается загородных домов, коттеджей, пансионатов и гостиниц. К тому же подобные установки могут применяться в различных областях промышленности и при выполнении ряда технологических процессов. Также данное оборудование может быть комбинированным и выполнять сразу несколько функций.

    Системы солнечного теплоснабжения можно поделить по типу циркуляции теплового носителя:
    • Оборудование с принудительной циркуляцией.

    • Оборудование с естественной циркуляцией, то есть термосифонные.

    По количеству контуров теплоносителя система может быть:
    • Одноконтурной.
    • Двухконтурной.
    Одноконтурное оборудование
    • Вода по трубопроводной системе направляется от бака аккумулятора в солнечный коллектор.
    • Она нагревается и далее поступает в тепловую систему.
    • В помещении вода отдает свою тепловую энергию воздуху и постепенно остывает.
    • Далее вода направляется в бак, и цикл повторяется вновь.
    У такого метода много плюсов:
    • Простота устройства.
    • Высокий коэффициент полезного действия.
    Однако имеются и недостатки:
    • Вода вызывает коррозию металлов.
    • Сложность в условиях работы низких температур, ведь солнце не производит нагрев ночью и в плохую погоду. Это значит, что вода в системе может замерзнуть, расшириться и привести к поломке оборудования.
    Двухконтурные системы

    Предполагают использование специального теплоносителя в виде незамерзающей жидкости. При этом энергия тепла передается с помощью теплообменника, который часто имеет форму «змеевика».

    К плюсам подобных систем можно отнести:
    • Надежность.
    • Безопасность и сохранность системы даже в зимний период.
    • Продолжительная эксплуатация, достигающая полсотни лет.
    Однако имеются и недостатки:
    • Низкая эффективность функционирования.
    • Необходимость частой замены теплоносителя.
    Циркуляция теплоносителя может быть:
    • Естественной.
    • Принудительной.

    Гелиосистема естественной циркуляции базируется на том, что разогретый теплоноситель перемещается в вверх коллекторной системы, что приводит к появлению разности давления. Коллектор соединяется с баком, который находится выше него, что и приводит к появлению эффекта самопроизвольной циркуляции. Гелиосистема с принудительной циркуляцией предполагает применение специального насоса, который подключается к трубопроводной системе коллектора.

    Устройство
    Гелиосистема в большинстве случаев включает следующие основные элементы:

    • Солнечный коллектор или так называемый гелиоколлектор. Данный элемент является основополагающим, ведь именно он улавливает солнечные лучи и преобразует световую энергию в тепловую или электрическую. Так инфракрасная составляющая излучения, попадая на коллектор превращается в тепловую энергию. Это приводит к разогреванию панелей. В результате этого жидкий теплоноситель в виде воды или незамерзающей жидкости нагревается.
    • Система трубопроводов, по которым перемещается жидкость от коллектора в бак и наоборот.
    • Бак-аккумулятор, в котором накапливается теплоноситель.
    • Контур нагрева воздушных масс или воды. Это могут быть трубы отопления.
    • Насос, который гоняет теплоноситель по системе.
    • Устройства регуляции температуры и контроля.
    • Дублирующий источник энергии. Он необходим, если на улице непогода или ночь.

    Гелиосистема имеет замкнутый цикл работы, это значит, что теплоноситель отдает тепло и вновь перемещается к коллектору для нагревания.

    Гелиосистема может иметь три основных вида гелиоколлекторов:
    • Открытые.
    • Плоские.
    • Вакуумные.

    Все производители стремятся выпускать коллекторы, которые обеспечивали бы максимум поглощения энергии солнца с минимум потерь тепла.

    В открытых установках используется поглощающая панель без корпуса. Она производится из резиновых или пластиковых материалов. Данные панели выделяются устойчивостью к ультрафиолету, поэтому их можно устанавливать непосредственно на крыше. Подобные коллекторы в большей части случаев применяются для подогрева воды в странах, которые выделяются теплым климатом и значительным числом солнечных дней в году.

    К плюсам подобных коллекторов можно отнести:
    • Простота устройства.
    • Легкий монтаж.
    • Большой коэффициент полезного действия устройства.
    • Небольшой вес.
    К минусам относят:
    • Зависимость от погоды.
    • Ограниченность применения.
    • Небольшой эксплуатационный срок.

    Плоские коллекторы наиболее распространены, ведь они предлагаются по лучшему соотношению эффективности, стоимости и надежности.

    К плюсам подобных коллекторов можно отнести:
    • Возможность эффективного применения круглый год.
    • Надежность и эффективность.
    • Универсальность.
    • Длительный эксплуатационный срок.

    Однако в сравнении с вакуумными устройствами у них может наблюдаться снижение коэффициента полезного действия в период низкого излучения солнца.

    Вакуумные гелиоколлекторы бывают плоскими и трубчатыми. Основная проблема использования данных устройств заключается в поддержании вакуума на необходимом уровне в период их службы. Поэтому в плоских вакуумных устройствах дополнительно устанавливают специальные насосы.

    Читайте также:  Какие розетки лучше. С заземлением, керамика или пластик?

    К плюсам подобных коллекторов можно отнести:
    • Высокая эффективность.
    • Универсальность.
    • Максимальный коэффициент полезного действия в зимний период.

    Однако есть и минус — это низкая надежность, что вызвано большим риском побития градом или приведение в негодность другими погодными явлениями. К тому же любое небольшое повреждение приводит к исчезновению вакуума из панели.

    Принцип действия
    Главный принцип функционирования плоских солнечных коллекторов для отопления заключается в следующем:
    • Лучи солнца падают на плоский слой панели коллектора. В большей части случаев это пластины из специальных металлов, окрашенные в черный цвет и заключенные в стеклянный или пластиковый корпус. Панели устанавливаются на крышах или в других местах, где имеется прямой доступ к солнечным лучам. Они работают по принципу миниатюрной теплицы.
    • Полученная от солнца энергия нагревает воду, которая далее направляется к потребителю. Часть труб находится под пластинами.
    • Нагретая вода направляется в резервуар, где хранится до ее использования. В солнечный день температура нагретой воды достигает 70 градусов.

    Совсем другой принцип работы имеет гелиосистема, которая рассчитана на выработку электрической энергии. Солнечные панели данной установки выполнены из фотоэлектрических ячеек, которые смонтированы в рамку. Ячейки производятся из полупроводникового материала, к примеру, кремния.

    Работа таких панелей выглядит так:
    • Лучи попадают на полупроводник, что приводит к их нагреванию и частичному поглощению энергии.
    • Полученная энергия приводит к высвобождению электронов внутри полупроводника.
    • На фотоэлемент воздействует электрическое поле, приводящее к движению свободных электронов в требуемом направлении, что и приводит к образованию электрического тока.

    Сила тока определяется мощностью фотоэлементов и напряжением ячеек. Эту электроэнергию можно использовать для работы различных электрических устройств. Для доставки электричества потребителю используются инверторы, контролеры и аккумуляторы.

    Что такое гелиосистема: понятие, назначение, состав, преимущества и недостатки

    Обладаем бесценным опытом. Знаем, что к чему.

    Вся продукция сертифицирована. Гарантия от производителя

    Реализация проектов по вентиляции, кондиционированию и отоплению

    Собственные установщики осуществят монтаж любой сложности с гарантией

    Курьером и службами почтовой перевозки. Заказ свыше 4000 грн – доставка бесплатно.

    Подбор и проектирование любой сложности. Разработка концепций по всей Украине

    Оплата при доставке, в офисе или через кассу банка. Плательщик НДС.

    Обслуживание после окончания срока гарантии или не гарантийного случая

    Похожие материалы

    Альтернативная энергия для дома: солнечные и ветряные электростанции

    Альтернативная энергетика для дома: источники, предназначение, эксплуатация

    Солнечный коллектор для отопления дома

    Солнечные гелиоколлекторы для квартиры

    Использование энергии Солнца актуально для Украины?

    Cолнечные коллекторы: типы, особенности. Эффективны ли они в условиях украинс.

    Особенности и характеристики солнечных коллекторов NARVA

    Как выбрать солнечный коллектор – подробная инструкция

    Солнечные коллекторы для дома: расчет стоимости комплекта

    Гелиосистема для отопления дома площадью 200 м²

    Гелиосистема для отопления дома площадью 100 м²

    Проектирование систем альтернативной энергетики

    Консалтинг систем альтернативной энергетики

    Гелиосистема… В наше время этим словом уже похоже никого не удивить. Но не многие до конца понимают что же это такое. Некоторые “специалисты” задают вопрос: “А где же гелий?”, другие утверждают, что при проектировании системы мы забыли включить в смету гель, но на самом деле ГЕЛИОСИСТЕМА – это всего лишь установленный комплект оборудования, способный превращать солнечное излучение в полезную для нас энергию.

    Со времен появления на рынке Украины преобразователей солнечной энергии за ними крепко закрепились соответствующие названия:

    • Фотоэлектрическая система – установка предназначенная для выработки электрической энергии.
    • Гелиосистема – комплект оборудования, предназначенный для выработки тепловой энергии.

    Хотя в корне оба типа систем являются гелиосистемами.

    Что такое гелиосистема?

    Итак, гелиосистемой в классическом понимании этого слова является комплект оборудования, предназначенный для преобразования солнечной энергии в тепловую.

    Как известно солнце дарит нам огромное количество энергии. Задача человечества – правильно собрать эту энергию. Если быть точным, то среднее количество энергии, излучаемое солнцем на земную поверхность на широте Киева в летний период времени ровняется 6кВт∙час/м 2 в сутки.

    Первый закон термодинамики гласит, что энергия ниоткуда не берется и никуда не девается бесследно, а всего лишь переходит с одного состояния во другой.

    Назначение гелиосистемы

    Прямой задачей гелиосистем является максимально эффективное преобразование энергии солнечного излучения в тепловую.

    На сегодня максимальный КПД гелиосистем достигает 95%, что является высочайшим результатом по сравнению с другими технологиями.

    Гелиосистемы используются в быту для:

    • нагрева воды (горячего волоснабжения (ГВС)),
    • поддержки системы отопления,
    • подогрева воды в бассейне.


    Существует интересная технология, когда с помощью геотермальных тепловых насосов энергия загоняется в землю, а потом зимой оттуда изымается.

    Если использовать гелиосистему для горячего водоснабжения, отопления и подогрева бассейна, срок окупаемости становится более короткий, потому что потребляется абсолютно вся энергия.
    Если применять только для нагрева воды, то нужен очень точный расчет, чтобы не было избытка энергии.
    Если использовать для отопления и для ГВС, то это на самом деле это не очень эффективно, так как летом будет много избыточной энергии и возникнет проблема её распределения.

    Использование гелиосистем для предприятий

    Для нагрева воды в больших бассейнах (от 200 м³) гелиосистемы зарекомендовали себя очень хорошо. К примеру, для нагрева воды в бассейне объемом 980 м³ используется 37 коллекторов (1080 трубок).

    Также эффективно применять гелиоколлекторы для горячего водоснабжения отелей, ресторанов, где есть постоянный разбор горячей воды и большая тепловая нагрузка. Это хорошо, так как солнечный коллектр всегда рассчитывается на 80% тепловой нагрузки.

    То есть, если хотим применить гелиосистему для дома, где проживает семья из двух человек, то очень сложно рассчитать какая будет тепловая нагрузка: сегодня человек будет применять душ 2 раза, а завтра только раз. Это будет проблемой, так как целая четверть энергии не будет использована.

    Поэтому применение гелиосистем для масштабных предприятий более сбалансированно, потому что разбор воды стабильный.

    Состав гелиосистемы

    В стандартный комплект гелиосистемы входят следующие элементы:

    • генератор теплоты (гелиоколлектор любого типа),
    • устройство, переносящее теплоноситель (насос или давление внешней системы водоснабжения),
    • нагреваемый объект (вода системы ГВС, система отопления, бассейн).

    Преимущества и недостатки использования гелиосистемы

    Недостатки:

    • Недостатком же является сезонность. Отопление солнцем зимой, точнее ее эффективность снижается из-за небольшой инсоляции.
    • Высокая стоимость капиталовложений – это первоначальный минус, который быстро переростает в плюс. Потому что гелиосистема окупается очень быстро – на протяжении 7-8 лет.
    • На гелиосистему негативно влияют перепады напряжения. Бывает, что отключают электричество, то гелиосистема закипает. Со временем, если произойдет несколько десятков подобных кипений система может выйти из строя. В таком случае нужно будет проводить сервисное обслуживание, в последствии которого будет перезаправлятьтя (меняться жидкость), для того, чтобы система снова могла работать в нормальном режиме.

    Замена трубки солнечного коллектора. Конструкция солнечного коллектора и принцип работы

    Преимущества:

    • Неоспоримым преимуществом такой системы является возможность экономии существенной части энергии необходимой для нагрева необходимого тела.
    • При правильном расчете система должна компенсировать до 80% затрат энергии в летний период времени.
    • Длительный срок эксплуатации – 30 лет и больше.
    • Короткий срок окупаемости – 7-8 и меньше лет.
    • В состав гелиосистемы входят элементы изготовлены со стекла и алюминия, а занчит для изготовления комплектующих не используются материалы, которые подвергаются быстрому износу.

    Эффективность использования солнечных систем на територии Украины

    Вся территория Украины без исключения подходит для применения гелиосистем. То есть, даже северные регионы (например, Черниговская или Сумская области) прекласно подходят для использования на их территории солнечных коллекторов. Там достаточно солнечной инсоляции.
    К примеру, максимальный показатель инсоляции в Черниговской области – 950 кВт∙час/м², а Херсонской и Одесской областях может достигать 1400 кВт∙час/м².
    С этого следует, что наиболее эффективно применять гелиосистемы в южных регионах страны.

    Гелиосистемa или гелиоустановка для горячего водоснабжения и отопления дома

    Гелиосистема (гелиоустановка) – это устройство, которое позволяет использовать дармовую энергию солнца для горячего водоснабжения и отопления. Причем, современные системы такого типа позволяют превратить энергию солнечного излучения в тепловую, независимо от погоды и времени года. О принципе работы, устройстве и выборе оборудования для гелиосистемы Вы можете узнать из данной статьи.

    Содержание статьи:

    Устройство и виды гелиосистем

    Гелиосистема (гелиоустановка) позволяет использовать солнечную энергию для горячего водоснабжения и подогрева воды в бассейне или даже для отопление всего дома. Правда, чтобы отапливать дом с помощью такой системы необходимо достаточно большое количество солнечных коллекторов.

    Солнечный коллектор (гелиоколлектор) – основной элемент в конструкции гелиосистемы. Он может быть выполнен в виде пластин (плоский) или в виде вакуумных трубок. Солнечные лучи, попадая на поверхность коллектора, поглощаются им и, тем самым, нагревают теплоноситель, который циркулирует в коллекторе, до температуры 90 – 140 о С.

    По трубопроводам высокотемпературный теплоноситель подаётся в бак – аккумулятор, нагревая в нём воду. Эту воду можно использовать для горячего водоснабжения или отопления дома. Остывший теплоноситель возвращается обратно в коллектор.

    Накопительный бак горячей воды представляет собой ёмкость объёмом 250 – 500 литров, которая используется в гелиоустановке как аккумулятор тепла, полученного от солнечного коллектора. Конструктивно такой бак похож на бойлер – он имеет один или два внутренних теплообменника. К тому же он может иметь дополнительный электрический нагреватель.

    Такой накопительный бак аккумулирует и долгое время сохраняет, полученное из солнечного коллектора, тепло, а при необходимости, и подогревает воду с помощью электронагревателя и обеспечивает теплообмен с основной системой отопления дома.

    Виды гелиосистем

    Современные гелиосистемы могут отличаться:

    • количеством контуров теплоносителя – могут быть одно- или двухконтурными;
    • способом циркуляции теплоносителя – она может быть естественной или принудительной.

    В одноконтурных гелиосистемах (рис. 1) в коллектор поступает вода из бака-аккумулятора. Эта система достаточно проста и имеет самый высокий КПД. Принцип её действия основан на естественной конвекции – тёплая вода поднимается вверх. В такой гелиоустановке циркулирует вода, непосредственно используемая для горячего водоснабжения или отопления.

    Рис. 1 Схема одноконтурной гелиоустановки с естественной циркуляцией.

    Её недостаток – для эффективной работы в качестве теплоносителя необходима качественная «мягкая» вода, а в системах водоснабжения часто вода жёсткая (особенно при автономном водоснабжении из скважины или колодца). Содержащиеся в такой воде соли и примеси могут привести к быстрому разрушению такой гелиосистемы. К тому же вода в системе может просто замёрзнуть при отрицательных температурах воздуха.

    Поэтому в условиях нашего климата более рационально использование двухконтурной гелиоустановки (рис. 2).
    В ней циркулирует специальный теплоноситель (незамерзающая жидкость), тепловая энергия которого из коллектора(1 на фото справа) передаётся воде в баке-накопителе(2) с помощью теплообменника.

    Такой теплоноситель может циркулировать в гелиосистеме естественным образом или принудительно – с помощью циркуляционного насоса, что более эффективно.

    Следующий элемент гелиосистемы (гелиоустановки) с принудительной циркуляцией – циркуляционный насос или насосная станция(4), которая представляет собой готовый к подключению комплект, состоящий из насоса гелиоконтура (одного или нескольких), запорной арматуры (вентилей, термовентилей), предохранительного клапана, механического воздухоотводчика и расширительного мембранного бака (3). Бак выбирается исходя из объёма гелиосистемы. Кроме этого, такая гелиоустановка укомплектовывается автоматическим регулятором(5).

    Рис. 2 Вариант двухконтурной гелиоустановки для горячего водоснабжения и отопления с принудительной циркуляцией.

    Где лучше устанавливать и как ориентировать

    Коллектор гелиосистемы можно установить на крыше дома, на открытой площадке (на земле или балконе), возле бассейна и т.д. При этом необходимо учитывать экспозицию (север-юг) и угол наклона (0-90 о ), которые имеют большое значение для эффективности ее работы. Максимально эффективна южная ориентация.

    Функционирование гелиоустановок возможно в любое время года, но наибольшая производительность – в период весна-лето-осень.

    Выбор оборудования

    Благодаря гелиосистеме можно принимать тёплый душ, даже если солнце спряталось за облаками. Площади коллектора в 4-6 м 2 хватит для покрытия 60% необходимой энергии для горячего водоснабжения частного дома. При площади коллекторов около 10 м 2 в сочетании с комбинированным баком-водонагревателем можно уже поддерживать систему отопления дома. При этом, если энергии солнца не хватает, автоматически подключается отопительный котёл.

    Решающими факторами при выборе оборудования для гелиоустановки являются:

    • необходимый расход горячей воды;
    • тип и количество санитарно-технических приборов;
    • численность семьи;
    • уровень горячего водопотребления (повышенное или экономное).

    Гелиоустановка, как и отопительная система дома, требует периодического контроля и проверки состояния, которые необходимо проводить не реже одного раза в год. Как правило, осмотр и проверка их состояния осуществляется перед началом каждого отопительного сезона и по его окончании.

    Окупаемость

    Для жителей европейских стран срок окупаемости гелиосистем, по оценкам специалистов, составляет от 3 до 5 лет. Для жителей России и Украины эти цифры повыше. Но с учётом постоянного повышения тарифов на газ и электроэнергию, в перспективе, сроки окупаемости будут постоянно уменьшаться.

    Среднегодовая экономия энергоресурсов, при использовании гелиоустановок, составляет 60-70% – по сравнению с использованием только обычных видов отопления – газа, электроэнергии, угля или дров.

    Видео по теме

    Ниже Вы можете посмотреть видеоролик о том, как работает солнечный коллектор.


    Ссылка на основную публикацию