Солнечные панели для нагрева воды: Система без давления «Дача» — Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления

Солнечные коллекторы, системы для нагрева воды и воздуха на их основе

Плоские солнечные коллекторы и системы для нагрева воды и воздуха

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 6 февраля, 2017

Опубликовано автором

Отличительной особенностью плоских солнечных коллекторов является большая площадь застекления и абсорбера, что обеспечивает эффективное использования солнечной энергии, попадающей на поверхность гелиоколлектора.
Абсорбционная поверхность плоских солнечных коллекторов образована из высоко селективного покрытия, имеющего повышенную способность поглощения солнечного излучения. Теплоотдача в окружающую среду сведена к минимуму.
Специальное закаленное стекло имеет высокую устойчивость к разрушению и высокую способность к поглощению солнечного излучения. Теплоизоляция ограничивает потерю тепла солнечными коллекторами, повышая эффективность.

Плоский солнечный коллектор устанавливается на крыше, бак-накопитель с водой — в помещении, удобном для развода горячей воды.

Электронный контроллер автоматически поддерживает оптимальные параметры циркуляции и обеспечивает комфортную заданную температуру.
При отсутствии достаточной солнечной активности или в ночное время, автоматика системы обеспечивает минимально необходимое привлечение дополнительной энергии для поддержания заданной температуры. В баке возможна установка электрического нагревателя или использование дублирующего греющего контура от существующей системы отопления, которые обеспечат поддержку системы при недостаточном количестве солнечного излучения.
Плоские солнечные коллекторы используются для нагрева воды для бытовых нужд, подогрева воды в бассейне или поддержания отопления в доме (в южных регионах). Коллекторы позволят вам в большей степени использовать солнечную энергию даже осенью и зимой при благоприятных условиях.

Мы предлагаем использовать в системах горячего водоснабжения плоские солнечные коллекторы как российского, так и зарубежного производства.

1. Солнечные коллекторы производства ООО «Новый полюс». В коллекторах ЯSolar используются абсорберы с медными трубками и пластинами с селективным покрытием.
2. Солнечные коллекторы производства фирмы Wolf (Германия).
3. Выпускаются также коллекторы «Сокол» (НПО Машиностроения), они немного дороже коллекторов ЯSolar при аналогичном качестве.

Эта статья прочитана 6061 раз(а)!

Продолжить чтение

• Солнечный коллектор для нагрева воды «ЯSolar»

  85

  Плоский солнечный коллектор ЯSolar Назначение Солнечные коллекторы ЯSolar являются основным элементом систем солнечного теплоснабжения или бытовых солнечных водонагревателей и в их составе используются для обеспечения горячей водой жилых зданий, промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов. Их можно использовать для нагрева не…

• Солнечный коллектор для нагрева воды «TopSon»

  75

  Пластинчатый TopSon F3-1/F3-Q Назначение Солнечные коллекторы разного типа позволяют получить тепловую энергию, которая, в первую очередь, используется для приготовления горячей воды, что особенно актуально в летний период года, когда наблюдается максимальная солнечная активность и максимальное потребление горячей воды. Фирма Wolf предлагает комплексное использование…

• Солнечные коллекторы: правда и мифы

  64

  Плоские и вакуумные солнечные коллекторы: правда и мифы Источник: svetdv.ru — сейчас уже не работает Когда нам рассказывают об очередной чудо-технологии, то обычно во всех красках расписывают достоинства и деликатно умалчивают о недостатках. Также очень часто потребителям дают нелестные отзывы…

• Установка солнечных коллекторов

  62

  Подготовка к работе и монтаж солнечных коллекторов Требования к расположению коллектора На месте эксплуатации коллекторы устанавливаются так, чтобы их остекление было направлено на юг с возможными отклонениями на восток до 20o, а на запад – до 30o. Превышение допускаемых отклонений…

• Солнечное теплоснабжение

  54

  Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в…

• Вакуумный коллектор с тепловыми трубками

  54

  Вакуумный солнечный  коллектор с тепловыми трубками Солнечный коллектор с тепловой трубой состоит из стеклянной вакуумной и медной тепловых трубок.

  Вакуумная труба установлена наклонно, под определенным углом. Минимальный угол — около 5 градусов; это требуется для того, чтобы конденсат с верхней…

Опубликовано в рубрике Солнечные коллекторыОтмечено коллекторы, плоские коллекторы, солнечные коллекторы

Реклама

Солнечная энергия для горячего водоснабжения. Теория

Исторически Советские, а позже и Российские граждане были вынуждены закаляться «как сталь» отчасти в связи с хроническим отсутствием горячей воды, даже в больших городах. Тем не менее, на дворе 21 век и обеспечить себя горячим водоснабжением довольно просто, не прибегая к помощи водоканала и энергетических компаний. Солнечная энергия, которой вполне достаточно на поверхности земли, может эффективно использоваться для нагрева воды, необходимой для бытовых нужд.

Солнечные батареи или коллектора

Существует два основных мнения о том, каким образом получать горячую воду в автономном здании. Первое мнение гласит о том, что для нагрева воды можно использовать солнечные батареи. Разумное зерно в таком подходе, безусловно, есть, ведь любой автономный дом уже оборудован солнечной электростанцией и ничего не мешает заложить мощность солнечного массива с учетом электрического бойлера, к тому же цена на солнечные фотоэлектрические модули стремительно снижается в последние годы. Несмотря на очевидные преимущества, данный метод годится, если потребность в горячей воде не велика (50-100литров/сутки), так как КПД солнечных батарей не велик (13-20%), к тому же существуют потери энергии в самой солнечной электростанции.

Для нагрева большого количества воды (150литров/сутки и более) целесообразно использовать устройства для прямого нагрева жидкости от солнечного излучения — солнечные коллектора, КПД которых достигает 90%. Существуют два основных типа солнечных водонагревателей:

• плоские солнечные коллекторы;
• коллекторы с вакуумными трубками.

В плоских коллекторах теплоизоляция жидкости от окружающей среды осуществляется за счет селективных покрытий стекла и теплоизоляционных материалов. В вакуумных солнечных коллекторах нагрев происходит в вакуумных трубках, служащих идеальным теплоизолятором. В настоящее время устройства обоих типов близки по характеристикам и по стоимости.

Приведем данные для солнечного коллектора площадью 2м2, установленного в Ленинградской области:

                                                       

Варианты применения солнечных коллекторов в системах ГВС

Приведем различные теплотехнические схемы систем ГВС с применением солнечных коллекторов.

Одноконтурная схема с естественной циркуляцией. Холодная вода поступает в нижнюю часть бойлера. Горячая вода забирается из верхней точки бойлера. Солнечный коллектор подключается между нижней и средней точкой бойлера. Циркуляция возникает за счет разности плотностей нагретой и холодной воды. Данная схема применима только в летний период.

                                              

Рис.1 Одноконтурная схема с естественной циркуляцией.

В двухконтурной системе с естественной циркуляцией уже можно использовать в качестве теплоносителя антифриз и эксплуатировать систему круглый год. Принцип работы тот же, что и в предыдущей схеме за исключением того, что используется бойлер с косвенным нагревом.

                                                

Рис.2 Двухконтурная схема с естественной циркуляцией.

Как наиболее эффективная чаще всего применяется двухконтурная схема с принудительной циркуляцией, когда теплоноситель перекачивается циркуляционным насосом. Такая схема не накладывает ограничений на размещение оборудования и позволяет снизить диаметр трубопроводов. Однако для нормальной работы системы требуется блок автоматики с двумя термодатчиками (температура в бойлере и температура в солнечном коллекторе). Задача автоматики – управлять насосом с целью предотвращения перегрева бойлера и сброса тепла в окружающую среду через солнечный коллектор.

                                              

Рис.3 Двухконтурная схема с принудительной циркуляцией.

 

Статьи со схожей тематикой:

Устройство солнечной батареи. .

Альтернативные источники энергии..

Как расcчитать солнечную электростанцию..

Техническое обслуживание и ремонт системы солнечного водонагрева

Энергосбережение

Изображение

Солнечные энергетические системы требуют периодических осмотров и планового технического обслуживания для поддержания их эффективной работы. Также время от времени компоненты могут нуждаться в ремонте или замене. Вы также должны принять меры для предотвращения образования накипи, коррозии и замерзания.

Вы можете справиться с некоторыми задачами по проверке и техническому обслуживанию самостоятельно, но для других может потребоваться квалифицированный специалист. Работы, требующие подъема по лестнице, хождения по крышам, пайки или огневых работ, а также обрезки ветвей деревьев, должны выполняться профессиональной службой из соображений безопасности. Запросите смету расходов в письменной форме, прежде чем выполнять какие-либо работы.

Для систем со значительными повреждениями замена, отключение или удаление солнечной системы может оказаться более рентабельным, чем ее ремонт.

Список периодических проверок

Вот некоторые рекомендуемые проверки компонентов солнечной системы. Также прочтите руководство пользователя, чтобы узнать рекомендуемый график обслуживания, и следите за предыдущими действиями по техническому обслуживанию, чтобы управлять интервалами профилактического обслуживания и лучше отслеживать неуловимые проблемы

• Затенение коллектора
  утро, полдень и середина дня) ежегодно. Затенение может сильно повлиять на работу солнечных коллекторов. Рост растительности с течением времени или новое соседнее строительство могут привести к затенению, которого не было при установке коллекторов.

• Загрязнение коллектора
  Пыльные или загрязненные коллекторы плохо работают. Периодическая очистка может быть необходима в районах с определенными источниками загрязнения, такими как птицы или пыль от вспашки, и если дождя недостаточно для их смывания.

• Остекление и уплотнения коллектора
  Осмотрите остекление коллектора на наличие трещин и убедитесь в хорошем состоянии уплотнений. Пластиковое остекление, если оно чрезмерно пожелтело, может потребовать замены.

• Сантехнические, воздуховодные и электропроводные соединения
  Ищите утечки жидкости на соединениях труб. Проверьте соединения воздуховодов и уплотнения. Воздуховоды следует герметизировать мастикой. Все соединения проводки должны быть затянуты.
• Изоляция трубопроводов, воздуховодов и электропроводки
  Убедитесь, что все клапаны находятся в правильном рабочем положении. Ищите повреждения или разрушение изоляции, покрывающей трубы, воздуховоды и электропроводку. Накройте изоляцию трубы защитной пластиковой или алюминиевой оберткой и при необходимости замените ее. Защитите проводку в кабелепроводах
• Проходки через крышу
  Поддерживайте гидроизоляцию и герметик вокруг проходов через крышу по мере необходимости. Следите за любыми признаками протечки воды на нижней стороне крыши (если они видны).
• Опорные конструкции
  Проверьте затяжку всех гаек и болтов, крепящих коллекторы к любым опорным конструкциям. Следите за коррозией на стальных деталях, очистите и покрасьте их, если необходимо.
• Предохранительный клапан (на жидкостных солнечных коллекторах)
  Нажмите на рычаг, чтобы убедиться, что клапан не застрял в открытом или закрытом положении.
• Заслонки (в системах солнечного нагрева воздуха)
  Если возможно, убедитесь, что заслонки правильно открываются и закрываются и находятся в правильном положении.

• Насосы или воздуходувки
  Убедитесь, что насосы или воздуходувки (вентиляторы) работают. Прислушайтесь, загораются ли они, когда солнце светит на коллекторы после полудня. Если вы не слышите, как работает насос или воздуходувка, то либо контроллер неисправен, либо насос или воздуходувка неисправны. Проблема часто заключается в пусковом конденсаторе, который можно заменить без замены насоса или двигателя.

• Элементы управления
  Элементы управления солнечным нагревом воды состоят из датчика температуры на выходе солнечного коллектора, еще одного датчика на дне резервуара для хранения солнечной энергии и контура (контроллер Delta-T) для запуска насоса, когда коллектор становится более горячим чем бак и остановить насос, если это не так. Если насос работает ночью, это может быть связано с коротким замыканием датчика коллектора или обрывом цепи датчика бака. Если насос не работает в течение дня, может произойти обратное, и сопротивление этих датчиков следует сравнить с эталонным значением, чтобы определить, какой из них неисправен. Распространенной проблемой является то, что датчики температуры просто падают с поверхности, для измерения которой они предназначены, поэтому убедитесь, что они закреплены проушиной или зажимом из нержавеющей стали.
   
• Жидкие теплоносители
  Растворы антифриза на основе пропиленгликоля в жидких (водяных) солнечных коллекторах необходимо периодически заменять. pH (кислотность) и температуру замерзания жидкости можно измерить ручными приборами и заменить, если они не соответствуют спецификации. Эту задачу лучше всего доверить квалифицированному специалисту. Если вода с высоким содержанием минералов (например, жесткая вода) циркулирует непосредственно в коллекторах, может потребоваться удаление минеральных отложений из трубопровода путем добавления в воду средства для удаления накипи или мягкого кислого раствора каждые несколько лет.

• Системы хранения
  Проверьте резервуары для хранения и т. д. на наличие трещин, утечек, ржавчины или других признаков коррозии. Стальные резервуары для хранения имеют «жертвенный анод», который подвергается коррозии раньше, чем резервуар, и его следует заменять с интервалом, рекомендованным поставщиком. Рекомендуется периодически промывать резервуары для хранения, чтобы удалить осадок.

Предотвращение образования накипи и коррозии

Два основных фактора, влияющих на работу правильно расположенных и установленных систем солнечного водонагрева, включают образование накипи (в жидкостных или гидравлических системах) и коррозию (в гидравлических и воздушных системах).

Накипь

Бытовая вода с высоким содержанием минералов (или «жесткая вода») может вызвать накопление или образование накипи минеральных (кальциевых) отложений на теплопередающих поверхностях. Нарастание накипи снижает производительность системы несколькими способами. Если в вашей системе в качестве теплоносителя используется вода, в коллекторе, распределительном трубопроводе и теплообменнике может образоваться накипь. В системах, в которых используются другие типы жидких теплоносителей (например, пропиленгликоль), на поверхности теплообменника, контактирующего с питьевой водой , которая передает тепло от солнечного коллектора к водопроводной воде, может образовываться накипь. отказы насоса в контуре питьевой воды

Вы можете избежать образования накипи, используя смягчители воды или циркулируя слабокислый раствор (например, уксус) через коллектор или контур ГВС каждые 3–5 лет или по мере необходимости, в зависимости от состояния воды. Возможно, вам потребуется тщательно очистить поверхности теплообменника. Внешний теплообменник «обтекания» является альтернативой теплообменнику, расположенному внутри накопительного бака.

Коррозия

Большинство хорошо спроектированных солнечных систем подвержены минимальной коррозии. Когда они это делают, обычно гальваническая коррозия , электролитический процесс, вызванный контактом двух разнородных металлов друг с другом. Один металл имеет более сильный положительный электрический заряд и вытягивает электроны из другого, вызывая коррозию одного из металлов. Таким образом, соединение трубопровода от медной трубы к стальному резервуару должно быть «биметаллическим» соединителем, в котором используется пластиковая втулка для разделения разнородных металлов. Жидкий теплоноситель в некоторых солнечных энергетических системах также может служить мостом, по которому происходит этот обмен электронами.

Кислород, попадающий в гидроническую солнечную систему с открытым контуром, вызывает ржавчину любого компонента из железа или стали. Такие системы должны иметь компоненты из меди, бронзы, латуни, нержавеющей стали, пластика, резины в сантехническом контуре, а также резервуары для хранения, облицованные пластиком или стеклом.

Защита от замерзания

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используются жидкости, нуждаются в защите от замерзания в климатических условиях, когда температура опускается ниже 42ºF (6ºC).

Не полагайтесь на изоляцию коллектора и трубопровода (контура коллектора) для защиты от замерзания. Основная цель утепления – уменьшить теплопотери и повысить производительность. Для защиты коллектора и трубопровода от повреждений из-за отрицательных температур у вас в основном есть два варианта:

• В качестве теплоносителя используйте раствор антифриза.
• Слейте воду из коллектора(ов) и трубопровода (контура коллектора) вручную или автоматически, если существует вероятность того, что температура может упасть ниже точки замерзания жидкости.

Использование раствора антифриза

Солнечные водонагревательные системы, использующие раствор антифриза (всегда пропиленгликоль, никогда или этиленгликоль из-за токсичности) в качестве теплоносителя, имеют эффективную защиту от замерзания, пока поддерживается надлежащая концентрация антифриза. Антифризы со временем ухудшаются, и обычно их следует менять каждые 3–5 лет. Поскольку эти системы находятся под давлением, обычному домовладельцу нецелесообразно проверять состояние раствора антифриза. Если у вас есть система такого типа, периодически проверяйте ее у специалиста по солнечному отоплению.

Перегрев

Перегрев происходит, когда в доме мало используется горячая вода, но солнце продолжает нагревать воду. Контроллер выключит насос, когда резервуар для хранения солнечной энергии достигнет верхнего предела (по умолчанию 180F, но часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить ошпаривание). Коллектор будет продолжать нагреваться, что допустимо для большинства систем, но это может привести к сбросу жидкости через клапан сброса давления и преждевременной деградации теплоносителя. Слив жидкости обратно в сливной бак может предотвратить повреждение жидкости, вызванное перегревом. Некоторые системы включают в себя электромагнитный клапан, который открывается для слива воды из бака в случае перегрева.

Слив коллектора и трубопровода

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используется только вода, наиболее уязвимы к повреждениям от замерзания. Системы «слива» или «обратного слива» обычно используют контроллер для автоматического слива контура коллектора. Датчики на коллекторе и накопительном баке сообщают контроллеру, когда следует отключить циркуляционный насос, слить воду из контура коллектора и когда снова запустить насос.

Неправильное размещение или использование некачественных датчиков может привести к тому, что они не смогут обнаруживать условия замерзания. Контроллер может не опорожнять систему, что может привести к дорогостоящему повреждению из-за замерзания. Убедитесь, что датчики замерзания установлены в соответствии с рекомендациями производителя, и проверяйте контроллер не реже одного раза в год, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Изображение

Для обеспечения полного опорожнения контура коллектора также должны быть предусмотрены средства предотвращения образования вакуума внутри контура коллектора при сливе жидкости. Обычно воздухоотводчик устанавливается в самой высокой точке контура коллектора. Хорошей практикой является теплоизоляция вентиляционных отверстий, чтобы они не замерзали. Также убедитесь, что ничто не блокирует поток воздуха в систему, когда цикл слива активен.

Коллекторы и трубопроводы должны иметь правильный уклон, чтобы обеспечить полный сток воды. Все коллекторы и трубопроводы должны иметь минимальный уклон 0,25 дюйма на фут (2,1 сантиметра на метр).

В системах хранения со встроенным коллектором или в «периодических» системах коллектор также является резервуаром для хранения. Укладка большого количества изоляции вокруг незастекленных частей коллектора и накрытие остекления на ночь или в пасмурные дни поможет защитить коллектор от низких температур. Однако вода в коллекторе может замерзнуть в течение продолжительных периодов очень холодной погоды. Трубы подачи и обратки коллектора также подвержены замерзанию, особенно если они проходят через неотапливаемое помещение или снаружи. Это может произойти, даже если трубы хорошо изолированы. Лучше слить всю систему до того, как наступят отрицательные температуры, чтобы избежать возможных повреждений от замерзания.

• Узнать больше

Техническое обслуживание и ремонт системы солнечного водонагрева

Солнечные водонагреватели Узнать больше

Оценка стоимости и энергоэффективности солнечного водонагревателя Узнать больше

Строительные нормы и правила для солнечных водонагревательных систем Узнать больше

Теплообменники для солнечных водонагревательных систем Узнать больше

Жидкие теплоносители для солнечных водонагревательных систем Узнать больше

Жидкие теплоносители для солнечных водонагревательных систем

Энергосбережение

Изображение

Жидкие теплоносители переносят тепло через солнечные коллекторы и теплообменник к резервуарам для хранения тепла в системах солнечного нагрева воды. При выборе теплоносителя вы и ваш подрядчик по солнечному отоплению должны учитывать следующие критерии:

• Коэффициент расширения – относительное изменение длины (или иногда объема, если указано) материала на единицу изменения температуры
• Вязкость – сопротивление жидкости сдвиговым силам (и, следовательно, течению)
• Теплоемкость – способность материи накапливать тепло
• Температура замерзания – температура, ниже которой жидкость превращается в твердое вещество
• Температура кипения – температура, при которой жидкость закипает
.
• Температура вспышки – самая низкая температура, при которой пар над жидкостью может воспламениться в воздухе.
• Коррозионная активность – совместимость с другими материалами и добавками для снижения коррозии
• Токсичность – в системе питьевой воды можно использовать только нетоксичные жидкости.

Например, в холодном климате для систем солнечного нагрева воды требуются жидкости с низкой температурой замерзания. Жидкости, подвергающиеся воздействию высоких температур, должны иметь высокую температуру кипения. Вязкость и теплоемкость определяют количество необходимой энергии перекачивания. Жидкость с низкой вязкостью и высокой удельной теплоемкостью легче перекачивать, поскольку она менее устойчива к течению и передает больше тепла. Другими свойствами, которые помогают определить эффективность жидкости, являются стабильность и срок замены.

Иллюстрация солнечного водонагревателя.

Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых теплоносителей и их свойства. Проконсультируйтесь со специалистом по солнечному отоплению или местными властями, имеющими юрисдикцию, чтобы определить требования к жидкому теплоносителю в системах солнечного нагрева воды в вашем регионе.

• Воздух
  Воздух не замерзает и не кипит, не вызывает коррозии. Однако он имеет очень низкую теплоемкость, требует большого теплообменника для нагрева воды и имеет тенденцию вытекать из коллекторов, воздуховодов и заслонок.
• Вода
  Вода нетоксична и недорога. Благодаря высокой удельной теплоемкости и очень низкой вязкости его легко перекачивать. К сожалению, вода имеет относительно низкую температуру кипения и не имеет защиты от замерзания. Он также может вызывать коррозию, если pH (уровень кислотности/щелочности) не поддерживается на нейтральном уровне. Вода с высоким содержанием минералов (т. е. «жесткая» вода) может вызвать образование минеральных отложений в трубопроводах коллекторов и трубопроводах системы.
• Смеси пропиленгликоля и воды
  Смеси пропиленгликоль/вода имеют отношение гликоля к воде 50%/50% и выше или ниже в зависимости от опасности замерзания. Этиленгликоль нельзя использовать из-за токсичности, поэтому используется нетоксичный пропиленгликоль. Эти смеси обеспечивают эффективную защиту от замерзания до тех пор, пока поддерживается надлежащая концентрация антифриза. Антифризы со временем ухудшаются, и обычно их следует менять каждые 3–5 лет. Эти типы систем находятся под давлением и должны обслуживаться только квалифицированным специалистом по солнечному отоплению. Ингибиторы коррозии добавляются для предотвращения коррозии, обеспечивая некоторую резервную щелочность для противодействия агрессивным кислотам.
• Силиконовые жидкости
  Силиконовые жидкости имеют очень низкую температуру замерзания и очень высокую температуру кипения. Они не вызывают коррозии и долговечны. Поскольку силиконы имеют высокую вязкость и низкую теплоемкость, для их перекачки требуется больше энергии. Силиконы также легко протекают даже через микроскопические отверстия в солнечной петле.

Другие типы теплоносителей включают синтетические, минеральные или ароматические углеводородные жидкости; хладагенты, например, используемые в системах тепловых насосов; метиловый спирт; и аммиак. Многие из них токсичны, легко воспламеняются, строго регулируются или влекут за собой воздействие на окружающую среду. Хотя эти жидкости-теплоносители, возможно, имеют промышленное применение, их нельзя найти в бытовой солнечной системе нагрева воды.