Солнечный воздушный коллектор: Солнечный коллектор воздуха

Содержание

Солнечный коллектор воздуха

Относительно недавно на рынке появились, и уже стали достаточно популярными, воздушные коллекторы на солнечных батареях. «Умельцы» собирают воздушные нагреватели из пивных банок и прочего мусора, снимают видео и обсуждают на форумах. В этой статье мы расскажем о конструкции воздушных коллекторов и о сфере их применения в строительстве домов.

Воздушный коллектор представляет собой некую плоскую камеру, черную изнутри, с одной прозрачной стенкой. С одной стороны в камеру заходит холодный воздух - с другой стороны выходит нагретый. Изготовить воздушный коллектор несложно, по крайней мере гораздо проще, чем водяной, но есть ряд тонкостей..

Насколько полезен воздушный солнечный коллектор?

Применяются воздушные коллектора либо для нагрева приточного воздуха в системах вентиляции, либо для нагрева воздуха в режиме рециркуляции. Вроде бы все просто, но возникает ряд логичных вопросов. Мы уже писали о сложностях солнечного отопления при помощи водяных солнечных коллекторов, с воздушными системами, ровно та же проблема -  солнце плохо светит зимой. Таким образом, применение солнечных коллекторов для отопления ограничено. Это могут быть:

  • жилые дома в южных регионах;
  • цеха, склады, производственные помещения;
  • или дачи и теплицы, отапливаемые преимущественно в межсезонье.

Гораздо больший интерес представляет задача о нагреве приточного воздуха. Дело в том, что в зимний период, перед тем, как подавать свежий воздух в помещение, его нужно нагреть до температуры, близкой к комнатной, и именно для этих целей коллектор воздуха на солнечной энергии крайне полезен. Конечно, солнце зимой светит очень мало, но и приточного воздуха требуется не так уж много. 

Ранее, когда дома остекляли деревянными рамами, проблем с вентиляцией помещений не возникало. С санузле и на кухне работала естественная вытяжка, а свежей воздух поступал через щели в окнах. Сегодня ситуация иная - почти все окна заменены на пластиковые, квартира в целом становится герметичной и если нет дополнительной механической вентиляции, вытяжка не работает должным образом, а притока свежего воздуха практически нет. Между тем, для каждого человека нужно подавать до 60м³*час свежего воздуха, поэтому крайне важно летом открывать окна, а зимой иметь хоть какой-то приток.

Из этих соображений воздушный солнечный коллектор должен висеть на стене и подавать через эту самую стену воздух в комнату. При этом коллектор должен иметь свой вентилятор, работающей от небольшой солнечной батареи, находящейся там же, где и само устройство. Принцип работы довольно прост, солнце светит, воздух нагревается, вентилятор крутится, происходит приток. Если солнце не светит, вентилятор не вращается, и подачи воздуха не происходит.

Именно такие солнечные системы российского производства поставляет наша компания. Небольшая солнечная батарея и вентилятор находятся непосредственно внутри коллектора, плюс само устройство работает как крупнодисперсный фильтр воздуха, что в городских условиях довольно важно. В результате система работает сама по себе, без подключения к электросети и может быть полезна в автономных системах, где подключение к сетевому электричеству отсутствует. Системы комплектуются крепежными элементами для крыши или фасада и системой управления и поставляются в собранном виде с детальной инструкцией по установке.

Конечно, сфера применения воздушных СК не столь велика, однако, при их помощи можно довольно просто и недорого решать очень важную задачу – приток свежего воздуха в помещение в зимний период.


Самые популярные модели воздушных солнечных коллекторов

SolarFox vsf-1w

Тип крепления - к стене

Макс. площадь, м² - 25

Воздушный поток, м³ - 35

Повышение темп., °С - 15-20°

SolarFox vsf-2w

Тип крепления - к стене

Макс. площадь, м² - 50

Воздушный поток, м³ - 90

Повышение темп., °С - 25-30°

SolarFox vsf-3w

Тип крепления - к стене

Макс. площадь, м² - 80

Воздушный поток, м³ - 110

Повышение темп., °С - 30-35°

SolarFox vsf-4w

Тип крепления - к стене

Макс. площадь, м² - 100

Воздушный поток, м³ - 140

Повышение темп., °С - 35-40°

 

SolarFox vsf-5w

Тип крепления - к стене

Макс. площадь, м² - 150

Воздушный поток, м³ - 200

Повышение темп., °С - 40-45°

SolarFox vsf-1r

Тип крепления - на крышу

Макс. площадь, м² - 25

Воздушный поток, м³ - 35

Повышение темп., °С - 15-20°

 

SolarFox vsf-2r

Тип крепления - на крышу

Макс. площадь, м² - 50

Воздушный поток, м³ - 90

Повышение темп., °С - 25-30°

SolarFox vsf-3r

Тип крепления - на крышу

Макс. площадь, м² - 80

Воздушный поток, м³ - 110

Повышение темп., °С - 30-35°

 

SolarFox vsf-4r

Тип крепления - на крышу

Макс. площадь, м² - 100

Воздушный поток, м³ - 140

Повышение темп., °С - 35-40°

SolarFox vsf-5r

Тип крепления - на крышу

Макс. площадь, м² - 150

Воздушный поток, м³ - 200

Повышение темп., °С - 40-45°

 

Полный ассортимент и цены представлены в разделе каталога Солнечные коллекторы воздуха

Перейти к другим полезным статьям..

Солнечный воздушный коллектор SolarBox

Применение солнечного воздушного коллектора SolarBox:

Туристические объекты

Промышленные объекты

Коммерческие объекты

Сушильные технологии

Герметичный светопрозрачный короб, внутри которого циркулирует воздух, нагреваясь от солнечного света.


Изделие автономно работает от солнечной панели. Включается в момент, когда солнце активно и выключается, когда солнца нет. Используется осенью, зимой, весной как дополнительный источник отопления или вентиляция помещения свежим подогретым воздухом. Также может работать в комбинированном режиме (отопление+вентиляция). Перенастройка режимов происходит пользователем вручную без демонтажа коллектора.

Воздушный коллектор монтируется на стене или крыше, на южной стене здания. Солнечные лучи должны попадать на коллектор беспрепятственно.

Солнечный воздушный коллектор SolarBox создаст комфортные условия для жизни и работы, здоровый микроклимат в Вашем доме, исчезнут условия развития грибка, плесени, будет чистый и свежий воздух в помещениях, обеспечится качественное вентилирование, дополнительный прогрев помещения, увеличение срока службы здания, сохранность материальных ценностей, будет значительная экономия денежных средств.

При попадании солнечных лучей на поверхность коллектора, нагревается алюминиевый абсорбер, окрашенный в чернный цвет, который находится внутри утепленного короба. Солнечный воздушный коллектор имеет с фасадной стороны светопрозрачную конструкцию, для пропускания солнечных лучей.
Воздух, который проходит сквозь нагретый абсорбер, нагревается, и вентилятором подается в помещение нагретым. Разница температуры воздуха на входе и выходе из солнечного воздушного коллектора SolarBox составляет 20-40 градусов в солнечную погоду.
Работа вентилятора обеспечивается подачей энергии от солнечной панели, встроенной в солнечный коллектор. Коллектор работает только в солнечную погоду.

Принцип работы солнечного воздушного коллектора

Схемы установки воздушного солнечного коллектора:

Существует несколько схем установки и крепления солнечных воздушных коллекторов, наиболее распространенные - на стене, на крыше, рядом с домом. Место установки и способы крепления подбираются индивидуально, исходя из характеристик объекта, и по желанию заказчика. Солнечные воздушные коллекторы SolarBox устанавливаются на солнечной стороне здания под таким углом, чтобы их нагрев от солнечных лучей был максимальным.

SolarBox 2,0

SolarBox 0,7

Габариты коллектора: 960x1970x50 мм
Максимальная площадь помещения, где установлен коллектор: 100 кв.м.
Объем воздушного потока: до 60 куб.м./час.
Расстояние между центрами отверстий: 1540 мм.
Масса изделия в упаковке: 25,0 кг.

Габариты коллектора: 670x1000x50 мм.
Максимальная площадь помещения, где установлен коллектор: 50 кв.м.
Объем воздушного потока: до 60 куб.м./час.
Расстояние между центрами отверстий: 660 мм.
Масса изделия в упаковке: 15,0 кг.

Модельный ряд солнечного воздушного коллектора SolarBox

Солнечный воздушный коллектор SolarBox может работать в 3 режимах:

Режим отопления.

Режим вентиляции.

Режим комбинированный (отопление и вентиляции).

Ручной электрический выключатель, (прилагается), позволяет отключать вентилятор, когда прогрев и вентиляция воздуха не требуется.
Потребитель самостоятельно устанавливает необходимый для него режим работы коллектора.

Воздух в коллектор поступает из помещения, нагревается и возвращается нагретым в помещение. Этот режим используют, как дополнительное отопление помещения. В солнечные дни в помещении может быть достаточно тепло только лишь от воздушного солнечного коллектора, и не потребуется включения основного отопления: газового, электрического или от другого источника тепла;

Свежий холодный воздух с улицы через фильтр поступает в коллектор, подогревается, проходя сквозь нагретый от солнца коллектор, и поступает в помещение нагретым. В зимний и осенне - весенний период ценно то, что свежий воздух заходит в помещение не холодным, а подогретым. Люди меньше болеют, помещение не выхолаживается, происходит циркуляция воздуха в помещении, проживание стает более комфортным.

Воздух в коллектор поступает из помещения для отопления, но дополнительно открывается клапан для частичного подмешивания свежего воздуха. Свежий холодный воздух будет смешиваться с теплым воздухом из помещения, и будет поступать в помещение подогретым солнцем.

Солнечный коллектор своими руками: воздушный и плоский

Использование солнечной энергии для отопления дома хорошо всем, кроме того, что стоят эти системы очень уж недешево. Но многие системы при наличии хотя бы относительно «прямых» рук, желания, времени и некоторого количества денег, достаточно просто реализуются самостоятельно. Рассмотрим несколько вариантов тепловых коллекторов, сделанных умельцами своими руками.

Воздушный солнечный коллектор, сделанный своими руками

Воздушные коллекторы любой конструкции использовать как основное отопление не удастся: слишком низкая эффективность. А все потому, что теплоемкость воздуха во много раз меньше, чем воды. Но в качестве дополнительного источника тепла для снижения расходов за отопление — это вполне возможно.

Этот воздушный коллектор занимает всю южную стену. Благо, выходит она на задний двор и ничем не затенена. Скажем сразу: получилось неплохо по эффективности. При дневной температуре +2oC на выходе воздух был +65oC.

Итак, очищаем, ровняем, на всю поверхность стены прикрепляем черную плотную пленку (от 100 до 200 мк). Для лучшего эффекта можно под пленку теплоизоляцию набить, так будет нагрев еще более значительным. Но без изоляции стена будет служить теплоаккумулятором, так что можно и так.

Как сделать воздушный коллектор для отопления (для увеличения размера кликните по фото)

Вверху справа и слева делаем два отверстия, через которые будет происходить обмен воздуха. По контуру каждого из них набиваем бруски. Бруски (20*40 мм) крепим и по периметру стены, и на расстоянии примерно 80 см снизу и сверху поперек стены. По опыту эксплуатации можно уже сказать, что лучше поперечные промежуточные бруски не делать сплошными, а оставлять зазоры в 15-20 см. Получится своеобразный лабиринт. К нижним и верхним брускам крепим заглушки для выбранного профиля профнастила.

Теперь на собранную раму устанавливаем гофрированные листы, окрашенные в черный цвет. Цвет может стать проблемой — нет у нас в продаже такого. Но выйти из положения можно, покрасив поверхность черной термостойкой краской.

Для крепления листов профнастила и одновременно, для устройства лабиринта нужно в местах стыка листов прибивать вертикальные планки. Только они не должны доходить до поперечных перекладин. Так будет воздух свободнее двигаться и эффективность его нагрева повысится.

Это уже почти финал

Закрепив листы профнастила, все стыки хорошо нужно загерметизировать. С боков  заложить кусками пенополистирола, плотно забить щели чем-то, все это замазать герметиком. Тоже проделать внизу и вверху. С местами стыка листов все чуть проще: заполняем герметиком. Черный герметик, больше подходит по цвету, но это жаростойкий, дорогой. А те, что дешевле — красного цвета. Наверное, можно все залить силиконом, но в данном случае использован черный.

Теперь поверх профнастила набиваем каркас для стекла. Чем больше будет лист стекла, тем большую его толщину нужно брать. Это не очень хорошо с финансовой точки зрения. К тому же светопропускание у толстого стекла меньше. Потому решетку собираем под не очень большие  фрагменты стекол. Слишком маленькие куски — это тоже нехорошо: много стыков. Много стыков — значит, через них может утекать тепло, и к тому же швы отнимают полезную площадь, через которую попадает в наш воздушный коллектор солнце. Чтобы бруски не портили картину, и также служили общему делу собирания тепла, их красим в черный цвет.

На готовую и высохшую решетку крепим стекла (можно использовать прозрачный пластик, но нужно смотреть чтобы он хорошо пропускал свет). Нормальная толщина стекла 3-5 мм. Все стыки заделываем силиконовым герметиком. Герметик распределить ровно не получилось, потому все заклеено еще и черным скотчем. Хотя, наверное, зря. Зато получилось красиво. Осталось только собрать воздуховод. Сложного тут ничего нет: приделываете гофро-рукав или собираете конструкцию из жести, к ней крепите вентилятор. В этом варианте был использован канальный, а крепить его пришлось при помощи кусков от старой велосипедной камеры. Вот и все, воздушный коллектор для отопления своими руками собран.

Плоский солнечный коллектор из шланга

Каждый, наверное, замечал, что в оставленном на солнце шланге вода сильно нагревается. И это можно использовать для нагрева горячей воды. Летом таким образом можно нагревать воду в бассейне или для дома. Зимой, к сожалению, ничего не выйдет, но идея проста до неприличия.

Некоторые умудряются греть воду в черной трубе, скрученной змейкой делать (кликните по картинке чтобы увеличить ее размер)

Просто сворачиваете черный (обязательно) шланг в плоскую бухту, закрепляете его каким-то образом и устанавливаете на крыше. Некоторые умельцы умудряются разложить его просто на черепице, другие делают небольшие кассеты из тонкого листового металла или фанеры. Красят кассеты в черный цвет, а на них уже закрепляют шланг. Крепить можно любым доступным методом. Хоть одиночными фиксаторами, хоть ленточными, можно использовать металлическую ленту и саморезы. Крепеж любой, но надежный — система работает с насосом, так что давление будет серьезное.

Способы крепления труб для тех, кому такая идея понравилась (кликните по картинке чтобы увеличить ее размер)

Несколько этих кассет размещаете на крыше. Концы заводите на две гребенки: подающую, где будет течь холодная вода и отводящую, где собираться будет уже нагретая. На подающем трубопроводе установлен циркуляционный насос. С системой, кажется, все понятно. Вот только учтите, что воды в каждой такой кассете будет прилично: не перегрузите кровлю.

Подробнее о солнечных коллекторах и их видах читайте тут. Возможно, вас заинтересует статья о солнечных батареях.

Вот еще один вариант в видео- формате самодельного солнечного коллектора. Для отопления дома зимой его нужно будет усовершенствовать, но для весеннего или осеннего варианта этот неплохо работает.

Тепловой коллектор своими руками

Идей и разных модификаций самодельных солнечных коллекторов немало. Это еще одна из них. Чуть измененная версия представленного выше варианта. Тут на обширном листе толстой фанеры закреплены трубки. Фанера предварительно окрашена в черный цвет. Трубы негибкие, потому использованы фитинги, схема укладки — змейка. Времени на сборку пошло немало. Все дело в правильном подключении. Для использования с естественной циркуляцией контур слишком длинный, потому обязательна установка циркуляционного насоса.

Этот плоский коллектор требует терпения: соединение труб на фитингах

Возможно, вам будет интересно, как сделать солнечную батарею своими руками.

Итоги

Все эти самодельные солнечные коллекторы легки в изготовлении и не требуют больших затрат. Но все конструкции идеальны, но это  — рабочие модели. В каждом из них вы можете изменить то, что вам кажется неправильным, и потом с полным правом говорить, что эту модель солнечного коллектора вы не только сделали своими руками, но и сами ее усовершенствовали.

отзывы владельцев, реально ли сделать своими руками

Системы отопления в частных загородных домах могут строиться на абсолютно разных источниках энергии. Это могут быть системы, основанные на котлах, нагрев теплоносителя в котором основывается на сжигании различных видов топлива, например газа или жидкой солярки. Котлы могут отапливаться углем или дровяными пеллетами. В любом случае для того, чтобы запустить в действие такую систему отопления придется помимо собственно монтажа отопительных котлов еще и закупать само топливо. А вот эта статья расходов может в определенной ситуации превысить даже расходы на монтаж системы отопления. И вот здесь на помощь могут прийти солнечные коллекторы для отопления дома.

Солнечные отопительные коллекторы на крыше частного дома

Плюсы и минусы солнечных коллекторов для отопления дома

Использование возобновляемых источников энергии в автономных системах отопления предполагает денежные затраты исключительно на приобретение и установку такой системы, а также на ее техническое обслуживание и на необходимый поддерживающий ремонт. Но вот после установки такие системы начинают работать совершенно автономно и абсолютно бесплатно для их владельцев. В самом деле – за солнечные лучи платить ничего не нужно.

Некоторые потребители выражают сомнение в эффективности установки и применения солнечных коллекторов в средней полосе России, где солнечных дней не так много, как, например, на Кубани. Однако, солнечные коллекторы для нагрева воды могут использоваться не только как основной источник нагрева теплоносителя, но и как дополнительный источник. В этом случае прибор нагрева воды на солнечной энергии будет работать только в то время, когда на небе нет облаков, а в другие периоды можно задействовать классические нагревательные приборы, например газовые котлы.

схема отопления

Что же касается эффективности использования солнечных коллекторов по соотношению цена-отдача, то рекомендуем вам обратить внимание на северные провинции Китая. Значительное количество домов в этих китайских городах и селах оборудовано солнечными коллекторами для отопления. Климат и солнечная активность в этих местностях не слишком отличается от сопредельных российских областей: например, Хабаровского и Забайкальского краев. Сами понимаете, что климат в Забайкалье, месте, куда ссылали каторжников в царские времена – совершенно не сахарный. Значит, использование солнечных коллекторов для отопления домов даже в российских регионах с самым суровым климатом не только возможно, но и вполне востребовано и экономично.

Эффективность работы солнечных нагревательных коллекторов

Стоит отметить, что солнечные коллекторы на сегодняшний момент стали пожалуй наиболее эффективными приборами, использующими солнечную энергию. Если классическая солнечная фотоэлектрическая батарея может показать эффективность всего лишь на уровне до 18 процентов, то солнечный коллектор для отопления достигает завидных показателей КПД до 95 процентов. Разница очевидна.

Принципы функционирования нагревательных коллекторов

Одной из основных конструкций солнечных отопительных коллекторов являются устройства вакуумного типа. Исходя из названия очевидно, что такие устройства будут собирать лучистую солнечную энергию и передавать ее для нагрева воды или другого теплоносителя. Собственно так и обстоит в реальности.

Системы автономного обогрева, имеющие в своем составе солнечные коллекторы состоят из следующих основных составных частей:

  • Собственно солнечный нагревательный коллектор – то есть устройство которое размещается на прямых солнечных лучах и служит для нагрева теплоносителя,
  • Контур теплообмена: система трубопроводов, по которой перемещается горячий теплоноситель, постепенно передавая свое тепло в обогреваемые помещения,
  • Тепловой аккумулятор: это бак для воды, в котором нагретая вода запасается впрок.

Итак солнечный коллектор, состоящий из труб, в которых находится пока еще не нагретый теплоносителя находится под действием прямых солнечных лучей. Жидкость-теплоноситель (обычно вода, но возможно и специальный антифриз) поступает в коллектор, нагревается там и передается в контур теплообмена, который смонтирован внутри теплового аккумулятора. Нагретый теплоноситель, перемещаясь внутри трубопроводов контура теплообмена нагревает воду в тепловом аккумуляторе. Нагретая вода в баке с функцией аккумуляции тепла хранится вплоть до возникновения необходимости ее использования, например до подачи в контуры отопительной домашней системы и в отопительные радиаторы или в контуры горячего домашнего водоснабжения, например для умывания.

Циркуляция водоснабжения в отопительном коллекторе

Поскольку солнечная энергия воздействует на коллектор совершенно бесплатно, то в системе в любой момент времени имеется нагретая вода, которая подогревается постоянно циркулирующим теплоносителем.

Естественно, что бак теплового аккумулятора должен иметь отличную теплоизоляцию, способствующую сохранению температуры нагретой воды в течении как можно более долгого времени. Это позволит избежать падения температуры воды ночью, когда солнечный нагрев отсутствует или в периоды пасмурной погоды. Для обеспечения бесперебойной работы такой системы в совсем уж облачные или дождливые дни в бак теплового аккумулятора может быть вмонтирован обыкновенный электрический водонагреватель.

Для того, чтобы теплоноситель постоянно переносил тепло солнечных лучей для нагрева воды – он должен постоянно циркулировать. В системах с солнечными коллекторами циркуляция жидкого теплоносителя может быть принудительной (с подачей насосами) или естественной (смотеком).

Типы отопительных солнечных коллекторов для дома

Современная промышленность освоила выпуск различных типов солнечных отопительных коллекторов. Для того, чтобы понять, какой из них может подойти для монтажа системы домашнего отопления или горячего контура водоснабжения в вашем доме – необходимо ознакомиться с их разновидностями. Основных типов насчитывается два: плоские и вакуумные, менее широко распространены воздушные коллекторы.

Плоский светопоглощающий

Плоский отопительный солнечный коллектор представляет собой тонкую коробку, внутри которой находится особое вещество, активно аккумулирующее, адсорбирующее тепло. Сверху коробка закрыта стеклом, которое пропускает солнечные лучи. Внутри адсорбирующего слоя, собирающего тепло расположена система трубопроводов, внутри которых перемещается теплоносителя. В качестве теплоносителя в таких системах, как правило используется пропилен-гликоль.

плоский коллектор в разрезе

Вакуумный

Внутри вакуумного отопительного коллектора на месте единственной плоской коробки находятся полые стеклянные или кварцевые трубки, из которых откачан воздух, то есть создан вакуум. А вот уже внутри таких полых трубок располагаются трубки с веществом, адсорбирующем солнечную тепловую энергию. Соответственно трубопроводы с теплоносителем находятся внутри трубок с адсорбером. Солнечные лучи легко проникают сквозь вакуум в промежутке между трубами и нагревают теплоноситель. Однако этот же вакуум препятствует обратной утечки тепловой энергии из адсорбера в окружающее пространство, выступая в роли теплоизолятора.

вакуумный коллектор

Воздушный

Как уже понятно из названия – такие устройства не имеют теплоизолирующего вакуумного слоя. Следовательно КПД их действия будет ниже, чем у вакуумных коллекторов. Такие устройства рекомендуется устанавливать в местности с большим количеством солнечных дней. Более того, в таких коллекторах теплоносителем является обычный воздух. Он переносится в отапливаемое помещение вентилятором или естественной конвекцией. Работа вентилятора при перемещении воздушных потоков также требует отдельного источника питания Это дополнительная причина того, что данная система имеет более низкий КПД, чем плоские или вакуумные коллекторы. Конечно же, ни о каком горячем водоснабжении в такой конструкции не может быть и речи.

Как выбрать необходимый тип отопительного коллектора?

Каждый из типов солнечных отопительных коллекторов имеет свои очевидные преимущества и явные недостатки. При выборе устройства стоит обратить внимание, что плоский коллектор является более прочной конструкцией, а вот вакуумные из-за наличия полых воздушных трубок очень чувствительны к внешним воздействиям. Однако в плоских коллекторах при ремонте замене подлежит вся система адсорбции, при поломке же одной из трубок вакуумного коллектора можно ограничиться только ее заменой.

Воздушный коллектор, при всех своих недостатках является чрезвычайно простым устройством, и не критичен в воздействию низких температур. Он может работать даже лютой сибирской зимой.

Плоский коллектор идеален для нагрева воды в диапазоне от 20 до 40 градусов выше, чем окружающая температура, а от вакуумные устройства имеют более высокую степень нагрева теплоносителя. Таким образом в зимних условиях вакуумный коллектор будет более эффективен, да и просто возможен в использовании. Они также лучше сохраняют тепло при работе в пасмурную погоду и хорошо сохраняют тепловую энергию в холодных погодных условиях. Тем не менее общая хрупкость конструкции снижает срок службы вакуумных солнечных коллекторов, которые не дотягивают по этому показателю до плоских устройств. Последние при хорошем изготовлении могут прослужить в вашем доме от 15 до 30 лет.

Особенности, на которые стоит обратить внимание при выборе коллектора

Показатель передачи лучистой солнечной энергии солнца в тепловую энергию теплоносителя в вакуумном солнечном коллекторе напрямую зависит от величины трубок этого устройства. Если вакуумная трубка коллектора будет короткая и тонкая, то она не сможет достаточно эффективно аккумулировать вакуумную энергию. Обычно для комплектации вакуумных солнечных коллекторов используются трубки длиной до 2 метров с диаметром около 6 сантиметров. Внутри вакуумной трубки может монтироваться простая прямая или изогнутая U-образная трубка для более эффективного сбора тепла.

Установка солнечного отопительного коллектора

Солнечный отопительный коллектор вместе с системой аккумуляции тепла и теплообменным контуром в сборе представляет собой довольно сложную технологическую систему. Комплекты такого оборудования оснащаются подробными инструкциями по установке, также в сети Интернет можно найти подробные видеоуроки. Но перед покупкой и установкой солнечного коллектора необходимо составление проекта отопительной системы. В этот процесс обязательно нужно привлекать специалиста, который произведет необходимые расчеты материалов и оборудования.

Использование альтернативных источников энергии может существенно снизить затраты на содержание вашего дома, более того, оно может сделать вас независимыми от поставщиков традиционной энергии.

Солнечные коллекторы для отопления дома: видео

Честные отзывы о работе солнечных коллекторов различных моделей для отопления дома

Модель КС 2000

Время работы — 3 года:

Модель RKraft

Время работы — 5 лет:

Вакуумный коллектор Altek

1 год эксплуатации:


Эффективность работы вакуумного коллектора зимой:


Модель Chromagen

Опыт эксплуатации — 4 года:

Модель АТМОСФЕРА СВК Nano

На рынке с 2013 года:

Можно ли сделать реально работающий солнечный коллектор своими руками?

Солнечные воздушные коллекторы | AW-Therm.com.ua

С. Михненко

Солнечные воздушные коллекторы приобретают все большее число сторонников. Это решение, которое открывает намного больше возможностей, чем жидкостные фототермальные коллекторы. Они действительно заслуживают того, чтобы на них обратили более пристальное заинтересованное внимание

Солнечные воздушные коллекторы (СВК) – это тепловой абсорбер, в котором в качестве рабочего тела используется воздух, а в качестве источника тепла – солнечное излучение. Холодный воздух попадает в систему каналов, где он нагревается солнечным теплом, и затем поступает в обогреваемое помещение.

Доступно каждому

СВК – это настолько просто, что домашние умельцы сами берутся изготавливать их буквально из подручных материалов. В ход идут даже пустые алюминиевые банки (рис. 1). Автор этой конструкции поделился своими разработками в социальной сети и сообщил, что осенью и весной в таком «подоконном» коллекторе воздух нагревается от 10-12 ºС до 80–85 ºС, а зимой в солнечный день от –15ºС на входе в СВК до +40–45ºС на выходе в помещение. Если в теплый сезон такой солнечный нагреватель уже не нужен – его просто убирают.

Рис. 1. Самодельный подоконный СВК из алюминиевых банок

Когда в ЕС разрабатывали нормы и стандарты по отоплению и теплоизоляции, то выяснилось, что их первые версии содержали существенно завышенные нормы. Оказалось, что сначала не учли все количество солнечного тепла, падающего снаружи на оболочку здания и попадающего внутрь через окна. Это исправили и ввели термин solar gain – количество «дарового» тепла от солнечной радиации, которого даже зимой бывает настолько много, что от него нужно защищаться, и которое нужно обязательно принимать во внимание при всех тепловых расчетах для зданий и сооружений.

Простой солнечный воздушный коллектор состоит из воздухопроводов, хорошо поглощающих солнечное излучение. Затем эта тепловая энергия передается воздуху. Нагретый в СВК воздух соединяется с вентиляционным каналом, подающим его внутрь здания.

Немного школьной физики

Теплопроводность воды приблизительно в 28 раз больше теплопроводности воздуха. При этом удельная теплоемкость воздуха примерно в 4 раза меньше удельной теплоемкости воды, а плотностьводы больше плотностивоздуха примерно в 816 раз.

Из этого следует, что как теплоноситель воздух менее выгоден, чем вода. Чтобы перенести одинаковое количество теплоты с воздухом, его нужно подать в сотни раз больше, чем воды. При этом между жидкостным теплоносителем и воздухом имеется «посредник». Но мы живем именно в воздушной среде. И нагревать, в конце концов, нужно именно воздух.

СВК обычно используется как дополнительный обогреватель для экономии на отоплении. Вспомните, как нагревается воздух в припаркованном на солнце автомобиле. Примерно то же самое происходит и в СВК.

Солнечный коллектор, работающий на воздухе – это отличная альтернатива жидкостным системам. В работе СВК практически нет ограничений – воздух в качестве теплоносителя не закипает и не замерзает. Такого понятия как «стагнация гелиосистемы», вынуждающая инженеров идти на дорогостоящие конструктивно-технологические решения в жидкостных коллекторах, просто нет.

Быстрый прогрев воздуха в помещении до нужной температуры – тоже одна из особенностей СВК. Несмотря на то, что воздух имеет меньшую теплоемкость, чем вода, он подвижен, хорошо регулируется (по температуре и количеству). Воздух обеспечивает быстрое изменение температуры и более равномерное распределение тепла внутри помещений. Он безопасен в пожарном отношении. Нагретый воздух можно распределять по каналам вентсистем.

На широте Киева

Как много тепла можно сэкономить, применяя СВК? Для этого количество солнечного тепла, падающего на землю, например, на широте Киева (~ 1384,05 кВт·ч/м2/год), умножим на КПД солнечного коллектора ~ 65–70 %. В результате получим выработку тепла одним квадратным метром солнечного коллектора около 900 кВт·ч. Показанная на рис. 1 самоделка потенциально может выработать до 2 МВт·ч тепла в год. Это немало.

Поступление солнечного тепла в течение года неравномерно. На широте Киева зимой поступает 14 %, весной - 29 %, летом -36 %, а осенью - 21 % от всего годового количества солнечной радиации. В январе-феврале эта цифра снижается до 3 % от суммы годового solar gain, и с 1 м2 СВК за это время удастся собрать около 30 кВт·ч тепловой энергии.

Тем не менее, СВК отлично работают именно в холодном климате. Особенно – когда погода неустойчива и возможно неожиданное понижение температуры или заморозки. Вот три фото (рис. 2 а, б, в) частных домов, оборудованных СВК. Один - в г. Ричмонде, штат Миннесота, (45°27′ с. ш.), два других – в г. Метуен (42°43′ с. ш.) и г. Оберн (42°12′ с. ш), штат Массачусетс, США. Все находятся намного севернее широты г. Киева (50° 25' с. ш.).

Рис. 2. СВК на стенах жилых зданий:
а) г. Ричмонд, Миннесота, США; б) г. Метуен, Массачусетс, США; в) г. Оберн, Массачусетс, США

Основные схемы

СВК выполняют по разным схемам – с забором наружного воздуха, с забором внутреннего воздуха; с перепуском. Их выполняют с остеклением и без. Они бывают пассивные и активные.

Есть три основные схемы подключения СВК: рис. 3 – с притоком наружного воздуха (а), с рециркуляцией внутреннего воздуха (б), с подмешиванием нагретого в СВК воздуха в вентиляционный канал (в) и их сочетания.

Если СВК использовать зимой для нагрева воздуха, циркулирующего только внутри помещения, то это значит, что 2 коллектора (рис. 1) площадью по 2,5 м2 в самые холодные месяцы года (январь – февраль) смогут обеспечить для донагрева в среднем 150 кВт·ч, а за всю зиму – 630 кВт·ч, весной – 1,3 МВт·ч, за осень – 0,95 МВт·ч. В ночное время перепуск воздуха можно отключать.

Рис. 3. Основные схемы подключения настенного СВК

Поскольку теплоноситель в СВК – это воздух, то, естественно, его очень часто используют совместно с системой вентиляции.

Если СВК подключить к каналу геотермальной гравитационной системы естественной вентиляции (рис. 3, в), то это значительно увеличит тягу в нем за счет увеличения перепада температур между притоком и выпуском и стабилизирует ее работу в межсезонье.

Пассивные схемы (рис. 3, 4) – это недорогое решение, его можно довольно просто применить в уже построенном доме.

Рис. 4. СВК с рекуператором тепла

При подключении по рециркуляционной схеме (рис. 3, б) или по схеме с подмешиванием воздуха из вентканала (рис. 3, в), можно получить систему очистки воздуха, многократно прогоняя внутренний воздух через систему фильтров, присоединенную к патрубкам СВК. Комбинированные схемы (рис. 4, 5), как правило, выполняются по схеме с рекуператором тепла. СВК с рекуператорами можно устанавливать как на стенах, так и на крышах.

Рис. 5. СВК в комбинации с рекуператором тепла воздуха, теплообменником для ГВС, аккумулятором тепла и воздушной печью

Активные СВК

Активная система с СВК (рис. 5, 6, 7) для циркуляции воздуха имеет привод вентилятора. В активной системе нет необходимости «правильно» размещать по вертикали впускные и выпускные отверстия, так как воздух всасывается или нагнетается принудительно, и гравитационные и конвекционные потоки, как в естественной системе, не используются. Поэтому СВК в активной системе можно устанавливать на наклонной крыше под самый конек, а затем нагретый воздух направлять вниз вентилятором.

Рис. 6. Когенерационная СВК в комбинации с PV-модулем, рекуператором тепла воздуха, теплообменником для ГВС

Еще один способ, который сейчас набирает популярность – это комбинация солнечного фотовольтаического коллектора (PV-панели) и расположенного снизу СВК. Суть этого метода заключается в рекуперации тепла, отбираемого с нижней (затененной) стороны PV-модулей (его часто бывает в 3 – 4 раза больше, чем электроэнергии, произведенной модулем).

Рис. 7. Активная СВК с системой слежения за температурой и вентилятором переменного расхода

Тут имеется очевидное техническое преимущество – помимо получения электричества от PV-панели, а от СВК – тепловой энергии (когенерация), отбор и рекуперация тепла воздушным коллектором улучшает режим работы и КПД PV-модуля. СВК позволяет PV-системе работать ближе к его наилучшей эффективности (обычно это около 25 ºС). Это уменьшает общий период окупаемости всей комбинированной системы. Избыточное тепло, которое поступает в помещение «не вовремя», можно сбросить в емкость ГВС. Если СВК имеют большую площадь, причем располагаются на стенах, по-разному ориентированным по сторонам света, то имеет смысл установить систему автоматики (рис. 7), следящую за работой системы. На рынке представлен большой выбор различных универсальных датчиков и программируемых контроллеров, которые можно подобрать к вентилятору с переменной скоростью, и затем собрать такую активную систему самому.

Сейчас имеется огромное число конструктивных решений для СВК. Постоянно появляются новые оригинальные предложения (например, как на рис. 8).

Рис. 8. СВК в виде съемной оконной фрамуги из алюминиевого профиля

Барьерные функции СВК

Помимо генерации тепла СВК может выполнять барьерные и теплозащитные функции. В этом случае СВК занимает всю поверхность стены или крыши. Наружная поверхность СВК и стена здания образуют так называемый фасад с двойной оболочкой (ФДО). Таким путем можно «накрыть» стены, крыши и наклонные элементы зданий. Наружная часть ФДО выполняет с одной стороны барьерную функцию (защита внутренней части – т.е. собственно стены здания от намокания), с другой – это теплопоглощающая поверхность, хорошо пропускающая тепло на свою внутреннюю сторону. Ее обычно выполняют с мелкой перфорацией.

ФДО внутри разделен на вертикальные секции. Наружная поверхность ФДО нагревается солнечным теплом и передает его воздуху между наружной и внутренней стенками. Нагретый воздух активно поднимается вверх, откуда его отбирают внутрь для подогрева здания. Очень часто, как и в обычных СВК, горячий воздух здесь используется в сочетании с системой вентиляции – непосредственно или косвенно, через рекуператор. Восходящий поток горячего воздуха в полости ФДО энергично подсушивает стену здания, улучшая его теплоизоляционные характеристики.

Это свойство высоко оценили в странах с суровым климатом – в Канаде, на севере США, в Германии и Скандинавии. СВК типа «солнечная стена» здесь не только используется для отопления или подогрева воздуха в системе вентиляции, сколько выполняет энергосберегающие функции.

На рис. 9 показаны примеры применения СВК в виде ФДО – в аэропорту Торонто, Канада, на крыше и наклонной стене производственного здания в г. Бутбей Харбор, Мэн, США, в средней школе в г. Шервуде, Массачусетс, США, на базе ВМС США в Портсмуте. Здание авиационной администрации в аэропорту Торонто удостоено серебряного сертификата LEED – за высокие энергосберегающие и экологические свойства.

Рис. 9. СВК типа «солнечная стена» на фасадах общественных и производственных зданий в Канаде и США

Важное свойство сочетания СВК–ФДО в том, что в жаркое время года эта система охлаждает здание. Вверху и внизу системы устроены заслонки, которые обычно закрыты в холодное время. Воздух через перфорированные отверстия (в некоторых профильных системах выполнены специальные щели) в режиме работы СВК проникает в межфасадное пространство ФДО, поднимается вверх и поступает в распределительные каналы для обогрева. В жаркое время года верхние и нижние заслонки полностью открываются, каналы для обогрева перекрываются, и нагретый воздух интенсивно вентилирует межфасадный зазор. Избыточное тепло уносится вверх, а само здание не перегревается. Автоматика регулирует поворот наружных заслонок и степень открывания каналов для забора теплого воздуха внутрь здания. Ночью заслонки закрываются, и СВК–ФДО служит буфером, препятствующим потере тепла зданием.

Перспективное решение

СВК появились и начали активно применяться не так давно. Намного позже, чем, например фотовольтаические и жидкостные фототермальные коллекторы. Все особенности и преимущества СВК еще не раскрыты. Специальные исследования, проведенные в США и Канаде, показали, что системы СВК (фасадные и модульные) уменьшают энергопотребление здания примерно на 10–50 % от обычной тепловой нагрузки на отопление зимой и охлаждение летом. Совместное использование СВК с системами отопления, вентиляции и климатизации, а также в качестве наружного защитного щита здания, весьма перспективно.

В Украине технологию СВК активно продвигают энтузиасты экологического строительства. Однако в нашей стране уже имеются компании, предлагающие эту разновидность солнечной техники в промышленном исполнении.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Просмотрено: 12 506
Вас может заинтересовать:

Вам также может понравиться


Заказ был отправлен, с Вами свяжется наш менеджер.

Воздушный солнечный коллектор

Привычные источники тепловой энергии постепенно истощаются, попутно загрязняя окружающую среду при горении. Поэтому человечество много внимания уделяет возобновляемой солнечной энергии. Естественно, полноценные, автоматизированные системы на базе гелиоустановок – удовольствие не дешевое, но простой воздушный солнечный коллектор для дачи или подсобного хозяйства вполне можно соорудить самому. О том, как он работает, из чего состоит, что нужно для его сборки, поговорим далее.

Как это работает

Выйдя летним знойным днем на улицу можно на личном примере убедиться, что солнечные лучи не только освещают все вокруг, но также обладает приличным запасом тепла, нагревая окружающий воздух. В отличие от традиционных источников (газа, угля, древесины), эта энергия неограниченная – нужно просто взять да воспользоваться ею. Для этого придется задействовать элементы разных гелиоустановок, например, воздушный или вакуумный коллектор. Но, как уже оговаривалось выше, подобные серийно производимые системы имеют сложную конструкцию и достаточно высокую цену, чтобы претендовать на массовое использование.

Если анализировать их на примере систем отопления или горячего водоснабжения, то нужно признать, что панельный или вакуумный солнечный коллектор – это такой же теплообменник, как обобщенно бытовой котел (газовый, мазутный, угольный). То есть его конструкция предусматривает возможность циркуляции теплоносителя (воды, воздуха). Последний греется за счет поглощенного внешним селективным покрытием (поверхность адсорбера) видимого/инфракрасного излучения. В серийных образцах воздушного или водяного коллектора для этого используется напыление из никеля или оксида титана черного цвета. Он впитывает весь спектр солнечного света – все семь цветов радуги, каждый из которых имеет запас внутренней энергии. То есть, главной задачей солнечной установки в целом, а коллектора в частности, является максимальное поглощение лучей видимого спектра и превращение их в тепло, которое затем передается циркулирующему в системе/корпусе теплоносителю.

Конструкция и принцип действия воздушного аппарата довольно просты: попадая внутрь солнечного коллектора, воздух постепенно нагревается под действием солнечных лучей, становится легче и поднимается вверх. Сама циркуляция в корпусе аппарата может быть организована по естественному и принудительному пути. В первом случае горячий воздух, отдав тепло по назначению, остынет и опустится вниз, выталкивая более легкий греющийся вверх. Для принудительной циркуляции нужно задействовать вентиляционное оборудование солнечного теплообменника.

Вода или воздух

Большая стоимость солнечного коллектора для традиционных водяных систем отопления связана косвенно со свойствами используемого теплоносителя. Вода обладает высокой теплоемкостью, то есть при охлаждении отдает намного больше тепла окружающему пространству, нежели воздух. Но ее функционирование связано с рядом проблем, которые следует учитывать в процессе эксплуатации системы с солнечным коллектором:

  • Как и любая жидкость, вода практически не сжимается, но при этом расширяется с ростом температуры, а значит, нужно контролировать давление, особенно в закрытых системах;
  • Вода меняет свое агрегатное состояние, то есть зимой нужно следить, чтобы она не замерзла, разрушив корпус, трубопроводы, арматуру;
  • В ней содержится кислород, вызывающий коррозию труб, а значит, придется позаботиться о дополнительной защите.

Теплоемкость воздуха в 4 раза ниже, нежели у воды. Расчеты показывают, что при одном и том же объеме, воздушный коллектор выделяет в окружающую среду до 8 ккал тепла, по сравнению с 300 ккал у водяного. Но это также значит, что для нагрева кубометра воздуха нужно вчетверо меньше тепла. Газообразная среда обладает прекрасной подвижностью, позволяя наладить естественную циркуляцию в корпусе аппарата и системе, она не токсична, не может замерзнуть или закипеть и, что главное, воздуха много вокруг. Для его применения в системах отопления не требуется масса специальных инженерных решений.

Из этого можно заключить, что воздушный коллектор имеет более простую конструкцию, порядок эксплуатации. Он не так прихотлив в плане эксплуатации. Кроме того, его легко изготовить своими руками.

Конструктивные особенности

Естественно, существует масса технических решений, но обобщенно устройство, конструкцию, схему действия воздушного солнечного коллектора можно изобразить следующим образом:

Из иллюстрации следует, что основными его частями являются:

  • Герметичный корпус. Служит для удобства монтажа системы и размещения основных действующих компонентов солнечного воздушного коллектора;
  • Адсорбер/поглотитель. Обычно это оребренная панель, располагающаяся внутри корпуса. Главной ее задачей является поглощение солнечных лучей с последующей теплоотдачей воздуху, который циркулирует в коллекторе. Для этого внешняя сторона адсорбера должна быть черного цвета с матовой структурой (в этом случае отражающая способность будет ниже). Материалом служит обычно алюминий или медь, обладающие высокой теплопроводностью. Ребра главным образом используются в конструкции для увеличения площади теплоотдачи, обеспечения требуемого режима движения воздушного потока внутри корпуса;
  • Внешняя изоляция. Это прозрачный материал (закаленное стекло), главной задачей которого является защита адсорбера солнечного воздушного коллектора от механических повреждений и обеспечение максимальной пропускной способности для лучей;
  • Тепловая изоляция. Слой материала, расположенный между адсорбером и стенкой корпуса. Устраняет теплопотери при циркуляции потока воздуха в окружающую среду.

При установке, воздушный коллектор направляют на юг, под наклоном к горизонту. Так делают, чтобы обеспечить максимальную нагрузку поверхности поглотителя в течение дня и сезона. Влияние ориентации места установки в пространстве на степень инсоляции (продолжительность и площадь падения солнечных лучей) можно оценить на следующей иллюстрации.

Круговая диаграмма слева показывает степень/интенсивность потока солнечных лучей, а макет справа – эффективность воздушных коллекторов в зависимости от ориентации стен относительно сторон света.

Также следует учитывать, что вся конструкция в корпусе должна быть расположена максимально близко к объекту обогрева, иначе теплопотери в воздушной магистрали системы сведут на нет весь эффект.

Нагрев воздуха за счет пивных банок

Когда стоит задача спроектировать и собрать воздушный солнечный коллектор своими руками, первое, что принимается во внимание – максимальная простота итоговой конструкции. Использование подручных материалов ускорит процесс сборки и удешевит его, но не следует пренебрегать их свойствами.

Выше уже упоминалось, что лучшим вариантом для адсорбера воздушного солнечного агрегата является медь или алюминий, ввиду их высокой теплоемкости, но в розничной сети такой листовой металл имеет высокую стоимость. Заменить его в конструкции можно, как оказывается, простой банкой из-под пива или Кока-Колы – кто сказал, что адсорбер солнечного коллектора с воздушной циркуляцией должен быть плоским. Для их изготовления используют марганцево-алюминиевый сплав, а все размеры стандартизированные и одинаковые.

Кроме самих банок, придется изготовить корпус воздушного солнечного коллектора, для чего целесообразно использовать листовую фанеру или ДСП. Для обеспечения достаточной жесткости и прочности толщина плит солнечного теплообменника должна быть примерно 16-20 мм. Для отрезания деталей в размер нужно использовать дисковую пилу вместе с шаблоном – так поверхность реза досок получится более ровной.

Важно! При разметке нужно оставлять припуск на отрезку и будущую обработку порядка 3-5 мм на сторону.

Между собой доски корпуса воздушного коллектора крепятся шурупами или конфирматами с обязательной прослойкой герметика. Если используется фанера, то нужно всю конструкцию обработать защитным лаком или пропиткой.

Внутренние стенки корпуса воздушного солнечного теплообменника утепляют. Проще всего для этих целей использовать плиточный пенополистирол (ППС, ЭППС), который садится на любой клеящий состав. Поверх них укладывается рулонная алюминиевая фольга, как отражающий слой. Ее стыки проклеиваются алюминизированным скотчем.

Банки крепятся между собой встык – дно вставляется в горлышко, которое предварительно подрезается ножницами по металлу и вдавливается внутрь корпуса. В дне банки проделывается несколько отверстий сверлом для организации циркуляции воздуха, а при соединении стыки обязательно обрабатываются герметиком. Чтобы собранные колонны (8 штук по 8 банок) надежно располагались в деревянном корпусе, для них следует изготовить направляющие – трубные решетки, отверстия под которые проделываются корончатыми сверлами.

Когда конструкция воздушного коллектора готова, следует провести ее окрашивание. Для этого можно использовать автомобильную матовую (это важно!) краску в баллончиках. С внешней стороны банки закрываются каленым или оргстеклом. Оно обеспечивает высокую степень прохождения лучей и защиту для воздуховодов внутри корпуса.

На задней стенке предварительно проделываются отверстия для обеспечения циркуляции воздуха. Для придания более эстетичного внешнего вида, готовую конструкцию можно облагородить, для чего использовать облицовку из вагонки или мебельных профилей.

Перед началом эксплуатации также придется продумать схему работы воздушного коллектора. Возможно, будет задействована естественная циркуляция или придется устанавливать вентилятор, чтобы гонять воздух принудительно.

Металлический лист в помощь

Еще одним простым вариантом установки для подогрева воздуха является коллектор, в котором роль поглотителя играет обычный профнастил. Это ребристый, волнообразный лист, который также, как и банки в прошлом примере помещается в деревянный корпус. Под ним также укладывается слой изоляции, например, минеральной ваты. С внешней стороны крепится прозрачное стекло. Поверхность листа также придется покрыть термостойкой, матовой и обязательно черной краской. Достоинством такого воздушного коллектора является отсутствие необходимости дополнительного оребривания. Кроме того, здесь не нужно использовать в качестве материала дорогостоящие алюминий или медь. Аналогично баночному варианту используются режимы циркуляции – естественной или принудительной.

Оба упомянутых выше варианта воздушных коллекторов при правильной эксплуатации позволяют повысить температуру в отапливаемом помещении до 20…30°С по сравнению с окружающей средой. Кроме того, несомненным преимуществом является постоянное поступление свежего воздуха внутрь, улучшение микроклимата.

Важно! Обе конструкции не являются аккумулирующими, то есть в дневное время солнечные лучи будут циркулирующий воздух греть, а в темное время суток, наоборот, охлаждать. Следовательно, проток на ночь придется прикрывать.

Солнечные коллекторы. Какие они бывают?

Классический солнечный коллектор представляет собой металлические пластины черного цвета, установленные на крыше дома. Цвет и положение коллектора предполагает максимальное поглощение и накапливание солнечной энергии. Эти металлические пластины помещаются в корпус, изготовленный из стекла или пластмассы. Наклон к южной стороне, при установке позволит увеличить количество поглощаемой радиации. Проще говоря, солнечный коллектор – это миниатюрная теплица, которая накапливает солнечную энергию под стеклянной панелью. Солнечная радиация распределяется по поверхности равномерно, по этому, чем больше площадь коллектора, тем больше энергии будет поглощено.

На сегодняшний день солнечная энергетика развита достаточно обширно, это дает возможность устанавливать солнечные панели различных комплектаций и размеров. Этот аспект позволяет солнечным коллекторам обеспечивать хозяйственные нужды человека, такие как отопление и снабжение горячей водой.

К примеру, существует несколько отдельных видов солнечных коллекторов, которые различаются, в зависимости от температуры, до которой они способны достигать:

  • Коллекторы низких температур. Такие коллекторы дают достаточно низкие температуры – не выше 50 С. Такие коллекторы, широко применяются для подогрева воды в бассейнах, и в других случаях, когда не требуется слишком высокая температура воды.
  • Коллекторы средних температур. Такой тип коллекторов способен нагревать воду от 50 до 80 С. Зачастую, такой коллектор представляет собой плоскую остекленную пластину, в которой с помощью жидкости происходит теплопередача или же это коллекторы-концентраторы. В последних тепло концентрируется и может использоваться для нагрева воды в жилых секторах.Представлен коллектор-концентратор, в большинстве случаев, вакуумированным трубчатым коллектором
  • Коллектор высоких температур. Зачастую имеют форму параболических тарелок. Такое устройство, в большинстве случаев используется большими предприятиями, которые генерируют электричество и распределяют его для городских электросетей

Интегрированный коллектор

Накопительный интегрированный коллектор

На данный момент одним из самых простых видов солнечных коллектором является емкостной коллектор, который еще называются термосифонным коллектором. Такое название, данный генератор получил за счет того, что он одновременно может и аккумулировать тепло и хранить определенное, уже нагретое, количество воды. Такие коллекторы, зачастую используются для начального нагрева воды, которая впоследствии нагревается до необходимой температуры стандартными установками (газовыми, электрическими колонками и т.д.). Такой метод позволяет экономить на потреблении электричества, за счет того, что в бак котла поступает уже подогретая вода.

Рассмотрим основные плюсы такого вида коллекторов. Первое – это, конечно же, экономия на электричестве. Второе – это возможность использовать достаточно дешевую альтернативу солнечной водонагревательной системе. Третьим плюсом стоит отметить простоту использования коллектора – минимум технического обслуживания, за счет отсутствия в нем движущихся частей (насосов и прочего).

Такие коллекторы бывают также "Integrated Collector and Storage", или, проще говоря, интегрированными коллекторами-накопителями. Такой вид коллектора, зачастую представлен одним или несколькими баками, которые заполнены водой. Эти баки помещаются в теплоизоляционный ящик и накрываются стеклянной крышкой. Порою, в этот же ящик помещаются прибор-рефлектор, который позволяет увеличивать солнечное излучение. Принцип действия данного устройства достаточно прост – солнечный свет, проходя через стекло, нагревает воду. Такая простота функционирования обуславливает достаточно не большую цену самого устройства. Однако стоит помнить, что в холодное время года, воду стоит защищать от замерзания, или же сливать.

Плоские коллекторы

Такие коллекторы, пожалуй, самые популярные для использования в бытовых условиях, для нагрева воды и в отопительных системах. Внешне, такое устройство выглядит как обычный металлический ящик. Однако внутри него находиться черная платина, которая поглощает солнечный свет. Крышка у этого ящика должна быть в обязательном порядке, стеклянной или пластмассовой, дабы лучше пропускать солнечную энергию.

Остекление плоского солнечного коллектора может быть прозрачным или матовым. Зачастую, все же, отдается предпочтение матовому остеклению, поскольку такое стекло позволяет пропускать только свет. А также, содержание железа в стекле должно быть очень низким, что бы позволить пропускать большую часть поступающего света, в коллектор. Принцип действия заключается в том, что солнечный свет, попадая на пластину, тепловоспринимающую пластину, которая и вырабатывает тепло. Стекло служит теплоизоляцией, а для повышения КПД коллектора, его стенки прокладывают теплоизолятором. Такая конструкция, позволяет снизить тепловые потери до минимума.

Пластина абсорбента, или же пластина, поглощающая солнечный свет, зачастую окрашена в черный цвет, дабы увеличить количество поглощаемой солнечной энергии, ведь тот факт, то темные тела притягивают ее больше – ни для кого не секрет. Проходя через стекло, и попадая на поглощающую пластину, солнечная радиация превращается в тепловую энергию. Далее, чтобы продолжить процесс, полученное тепло передается тепловому носителю. Тепловым носителем может выступать воздух или жидкость, которые циркулируют в трубах. К сожалению, даже полностью черные поверхности, способны отражать около 10% солнечной радиации, падающей на нее. Дабы избежать этого, абсорбирующие пластины покрываются дополнительно специальным покрытием, которое призвано удерживать солнечный свет попадающие на пластину. Такое покрытие служит дольше обычной краски и позволяет повысить КПД коллектора. В состав такого селективного покрытия входит слой аморфного полупроводника, который наноситься на металлическое основание пластины.

Абсорбирующие пластины изготавливаются из металла, который наилучшим образом проводит тепло. Высокий уровень теплопроводности металла позволит уменьшить теплопотери при передаче переработанной энергии теплоносителю. К списку таких металлов можно причислить медь и алюминий. Разница между ними заключается в том, что медная пластина способна лучше проводить тепло, и более устойчива к коррозиям, в отличии от алюминиевой пластины.


Плоские солнечные коллекторы бывают жидкостными или воздушными. А в зависимости от наличия остекления, и тот и другой вид бывает как остекленным, так и не остекленным.

Жидкостные коллекторы

В солнечных коллекторах этого типа, теплоносителем выступает жидкость. Солнечная энергия, перерабатывается в поглощающей пластине в тепло, и передается жидкости, которая течет по трубам, прикрепленным к пластине. Эти трубы могут идти параллельно друг другу, но на каждой, в обязательном порядке должно быть входное и выходное отверстие. Существует возможность расположение труб в виде змеевика. Такое положение уменьшает количество соединительных отверстий, что, в свою очередь, снижает вероятность протекания. Таким образом, змеевидное расположение обеспечивает более равномерный поток жидкости-теплоносителя. Однако, могут возникать сложности при спуске жидкости перед похолоданием, поскольку в изгибах трубы может остаться жидкость.

Простые системы жидкостных солнечных коллекторов предполагают использование обычной воды, которая сразу же, нагреваясь в коллекторе, поступает пользователю. Такие модели называют «разомкнутыми» или «прямыми» системами. Однако применение таких коллекторов неудобно в регионах с низким температурным режимом. Поскольку, при снижении температуры ниже точки замерзания – необходимо сливать воду. В этот период систему использовать невозможно. Альтернативой является использование незамерзающих жидкостей вместо воды. Этот вид системы жидкостных солнечных коллекторов использует жидкие теплоноситель, который, поглощая тепло, направляется в теплообменник. Зачастую теплообменником является водяной бак, конструкция которого предполагает передачу тепла воде. Такую систему называют «замкнутой» или «непрямой».

Остекление жидкостных коллекторов позволяет нагревать воду для бытовых нужд, и для отопления дома, поскольку их КПД выше, чем у неостекленных аналогов. Неостекленные коллекторы, зачастую используют для нагрева воды в бассейнах. В последних приборах не требуется нагревать температуру до высоких температур. Это позволяет использовать менее дорогие материалы, такие как пластмасса и резина.

Воздушные коллекторы

Теплоносителем в воздушных коллекторах выступает воздух, а он не замерзает и не кипит, в отличие от воды. Этот факт позволяет избежать проблем, которым подвержены жидкостные коллекторы. К тому же, утечка в системе воздушных коллекторов приносит намного меньше трудностей, хотя, конечно же, обнаружить ее достаточно сложно. Стоит помнить, что перед материалами, используемыми в воздушных солнечных коллекторах, не стоят особо сложные эксплуатационные задачи. По этому, в воздушных системах возможно использование более дешевых материалов.

Конструкция воздушных коллекторов, представляет собой сочетание плоских коллекторов. Такой прибор используется в основном для просушки сельскохозяйственной продукции, или же для отопления помещений. Металлические панели и многослойные неметаллические экраны могут послужить поглощающими пластинами в конструкции воздушных коллекторов. Теплоноситель проходит через стенки поглотителя с помощью естественной конвекции, или с помощью специального вентилятора.

Теплопроводимость воздуха, на порядок хуже, чем проводимость тепла, жидкостью. По этому, поглотитель получает значительно меньше тепла от воздуха, чем от жидкости. Вентилятор, присоединенный к поглощающей пластине, позволяет увеличить поток воздуха, таким образом, улучшая теплоотдачу. Однако и в этой конструкции есть свои недостатки. Для работы вентиляторов, необходимо дополнительно использовать электроэнергию, а это, в свою очередь увеличивает затраты на работу системы. В условиях холодного климата, необходимо направлять воздух между поглощающей пластиной и утепленной стенкой коллектора, это позволяет избежать потерь тепла. Но не стоит применять такою циркуляцию, если, все же, воздух в помещении, нагревается на 17 С больше, чем воздух на улице. В этом случае, воздух может спокойно циркулировать без потерь эффективности.

Поговорим о достоинствах воздушных коллекторов. В первую очередь – это простота и надежность. Воздушные коллекторы имеют достаточно простое устройство, благодаря этому снижается уровень необходимости технического обслуживания, при этом увеличивая их безусловную надежность. При достойных условиях эксплуатации, срок службы качественного воздушного коллектора колеблется от 10 до 20 лет. За счет того, что теплоносителем выступает воздух, исключается необходимость использования теплообменника и термоизоляции в холодное время года.

Однако не все так красочно, в сфере солнечных воздухонагревателей. Все дело в том, что применение таких установок распространено исключительно для отопления помещений и просушки сельскохозяйственной продукции, причем, в основном, в развивающих странах. Причиной этому стало то, что существуют некоторые ограничения, для использования в промышленных условиях. Начнем с того, что по сравнению с жидкостными, воздушные коллекторы занимают достаточно большую площадь, за счет низкого уровня удельной теплоемкости. К тому же, требуется оборудовать длинный воздуховод для эффективной работы коллектора. И самая главная трудность – это необходимость использования электроэнергии для прогонки воздуха через функциональные части коллектора. Еще иногда встречаются сложности с аккумулированием самой теплоты. Все эти проблемы, даже в регионах с достаточным количеством солнечных дней, приводит к значительному увеличению стоимости на эксплуатацию и установку воздушных коллекторов.

Принцип действия солнечных коллекторов

Элементарный воздушный коллектор

Воздушные солнечные коллекторы делятся на две группы, в зависимости от способа циркуляции воздуха. В самом простейшем случае, поток теплоносителя (воздуха) в коллекторе проходит как раз под поглотителем. Таким образом, данный коллектор позволяет повысить температуру воздуха, не больше чем на 3-5 С. Причиной такого низкого КПД является потери тепла на конвекцию и излучение.

Любой прозрачный материал, с низкой проводимостью инфракрасного излучения, позволяет снижать уровень теплопотерь, при накрывании им поглотителя. Все дело в том, что поток воздуха, образовывается или под поглотителем, или между поглотителем и данным прозрачным покрытием. Прозрачная крышка (из особого стекла или пластмассы) позволяет не на много снижать уровень излучения тепла с поглотителя. Однако, это снижение конвективных тепловых потерь, может позволить увеличить температуру до 20-50 С. Но и этот параметр будет зависеть от интенсивности солнечной энергии попадающей в коллектор и качества воздушного потока. Как плюс к этому всему, наблюдается, также снижение тепловых потерь на излучение, за счет снижения температуры поглотителя. Но стоит помнит, что при этом происходит еще и снижение возможности абсорбента поглощать энергию, за счет его запыления, в том случае, если поток воздуха проходит с обеих сторон.

Накрытый поглотитель в воздушном коллекторе

Отказ от остекления металлического ящика и теплоизоляции, в некоторых случаях, позволяет существенно снижать затраты. Дело в том, что изготовляется такой коллектор из перфорированного металла черно цвета. Такой материал позволяет улучшать качество теплообмена. Принцип этого процесса заключается в том, что этот металл нагревается достаточно быстро, а вмонтированный вентилятор втягивает теплый воздух, через отверстия в металлических листах. Коллекторы такого типа, достаточно часто используются в жилых домах. Зачастую размеры такого прибора составляют 2,4 м?0,8 м, при этом скорость нагрева воздуха составляет 0,002 м3/с. Даже в солнечный зимний день, температура воздуха, который нагревается в коллекторе, может достигать разницы в 28 ?С по сравнению с наружным. К тому же, стоит учесть, что в значительной мере улучшается качество воздуха, поскольку нагревается непосредственно воздух, поступающий снаружи.

Одним из главных плюсов подобных коллекторов, является тот факт, что они достаточно эффективны. КПД некоторых промышленных моделей может достигать 70%. А их стоимость снижается, за счет уменьшается количество используемых материалов.

Вакуумированный солнечный коллектор

Плоские солнечные коллекторы, изначально создавались для использования в местах с большим количеством солнечной энергии. При плохой погоде, их эффективность достаточно не значительна. Холодная, ветреная, пасмурная погода – не позволяют работать таким коллекторам в полную мощь. Но и это не все – повышенная влажность в значительной мере неблагоприятно сказывается на состоянии внутренних деталей такого коллектора. А это влечет за собой уменьшение срока службы коллектора, а также ухудшение эффективности его работы. Дабы устранить такие недостатки были созданы вакуумированные солнечные коллекторы.

Современные вакуумированные солнечные коллекторы способны нагревать воду, для обеспечения хозяйственных нужд. Принцип действия такого прибора заключается в следующем: солнечная энергия, проходя через наружную трубку, попадает в поглощающую трубку, где и происходит превращение солнечной энергии в тепло. А далее, переработанное тепло передается теплоносителю (жидкости). Сам коллектор представляет собой сочетание определенного количества параллельных рядов стеклянных трубок. К каждой из этих трубок прикрепляется трубчатый поглотитель с селективным покрытием (аналог пластины-поглатителя в вышеописанных плоских коллекторах). Нагретая в коллекторе жидкость поступает в бак накопитель, и уже там отдает все полученное тепло воде.

Трубки в вакуумированном коллекторе можно менять. Добавлять или даже убирать, в зависимости от необходимости. Это позволяет называть такие коллекторы модульными. Но стоит помнить, что между трубками коллектора должен быть вакуум, что бы уменьшить потери тепла в процессе конвекции. Однако, радиационная потеря тепла остается. Уточним, что радиационная потеря тепла – это то тепло, которое идет на нагревание поверхностей рабочих частей коллектора. Но не стоит думать, что эти потери существенно повлияют на эффективность работы коллектора. Радиационная потеря достаточно мала, по этому можно уверенно считать, что рабочие характеристики вакуумированного коллектора достаточно велики.

На данный момент, создано большое количество вакуумированных коллекторов, которые имеют различные комплектации, а, следовательно, и разные эксплуатационные характеристики и особенности.

Создание вакуумированного коллектора – это достаточно сложный и трудоемкий процесс. Особенные трудности вызывает запайка оболочки коллектора. Проблема заключается в том, что по сей день не найдено достаточно эффективного метода создания эффективной высоковакуумной системы, при не больших затратах.

Стоит помнить, что такие вакуумированные коллекторы достаточно эффективны, по сравнению с обычными плоскими коллекторами. Все дело в том, что эффективность работы вакуумированного коллектора не зависит от качества радиации, т.е. как в условиях прямой, так и рассеянной радиации, данный коллектор работает одинаково эффективно. К тому же, вакуумное строение коллектора позволяет свести к минимуму потери тепла. Помимо всего вышесказанного, такие приборы достаточно долго и качественно служат, полностью обеспечивая все хозяйственные нужды человека.

Концентраторы

Фокусирующий солнечный коллектор

Концентраторы или же коллекторы отличаются от предыдущих описанных коллекторов тем, что их принцип действия заключается в концентрации солнечных лучей. Делается это за счет зеркальных поверхностей, которые направляют солнечную энергию конкретно на поглотители. Температура, которая обеспечивается концентраторами значительно выше, чем максимальная температура плоских коллекторов. Но стоит помнить, что концентраторы могут воспринимать исключительно прямую солнечную радиацию, по этому. В пасмурную погоду их использование не возможно. Такой тип коллекторов-концентраторов, особенно эффективен в регионах близких к экватору и в пустынных районах с большим количеством солнечных дней.

Для более эффективной работы концентратора, используется специальный прибор, который отслеживает направление солнечных лучей и поворачивает прибор к солнцу. В зависимости от оси, по которой может вращаться, такой коллектор различают одноосные и двуосные следящие устройства. Первые предполагают вращение устройства с востока на запад, а вторые, предполагают поворот устройства во все четыре стороны света, для того что бы точно отслеживать направление солнца в течение всего года. Данные коллекторы-концентраторы, в основном используются в промышленных условиях. Причиной этому стала достаточно большая стоимость этого устройства, а также необходимость постоянного технического обслуживания. Для бытового применения, они просто не приемлемы.

Солнечные печи и дистилляторы.

Солнечная печь

Помимо всех вышеописанных приборов, существуют также приборы, которые имеют достаточно простую структуру, и узкую сферу применения. К примеру, такие приборы могут выступать в роли солнечной печи, для приготовления пищи, или солнечного дистиллятора – прибора достаточно дешево очищающего воду любого состояния.

Поговорим про солнечные печи. Они достаточно просты, как при эксплуатации, таки при изготовлении. Солнечные печи представляют собой достаточно хорошо теплоизолированную коробку, которая покрыта материалом, отражающим свет (фольгой, например). Эта коробка накрывается стеклом и оборудована внешним отражателем. Кастрюля черного цвета послужит поглотителем, поскольку может намного быстрее нагреваться. Такие печи, можно использовать для стерилизации воды, при кипении.

Что касается солнечных дистилляторов, то они могут в результате своей работы предоставлять дистиллированную воду достаточно дешево, притом, что брать воду, можно практически из любого источника. Принцип работы солнечного дистиллятора лежит в основе процесса испарения, а сам прибор использует солнечную энергию, с целью ускорить этот процесс. За день работы, небольшой солнечный дистиллятор может произвести около 10 литров идеально чистой воды.

На данный момент солнечная энергия используется достаточно обширно. Одним из самых эффективных примеров его использования является метод нагрева воды солнечной энергией. Несколько миллионов жителей нашей планеты, уже достаточно долго и давно используют солнечные коллекторы для обеспечения своих нужд. Такие приборы достаточно эффективны, не требуют особых затрат на эксплуатацию, к тому же не приносят вреда окружающей среде.

Солнечные воздушные коллекторы - Solar Tribune

Солнечные коллекторы горячего воздуха монтируются на южных вертикальных стенах или крышах. Солнечное излучение, достигающее коллектора, нагревает пластину поглотителя. Воздух, проходящий через коллектор, забирает тепло от пластины поглотителя.

Замерзание, перегрев и протечки менее опасны для солнечных коллекторов, чем для жидкостных коллекторов. Но поскольку жидкость является лучшим проводником тепла, солнечные коллекторы, использующие воду или теплоноситель, больше подходят для нагрева горячей воды для дома.Солнечный коллектор горячего воздуха чаще всего используется для отопления помещений. Есть два типа воздухосборников: застекленные и неглазурованные.

Фото: Министерство энергетики США

Застекленные коллекторы воздуха

Застекленные коллекторы нагревают воздух за счет циркуляции. Вентилятор перемещает холодный воздух из дома в коллектор. Пройдя через коллектор, нагретый воздух возвращается в дом. Существует несколько конструкций системы:

  • проход воздух проходит от одной стороны абсорбера к другой.Эта система имеет наибольшую площадь поверхности, что делает ее эффективным способом передачи тепла. Однако более низкое давление может потребовать большей мощности вентилятора. Износ некоторых типов поглощающих материалов после многих лет воздействия солнечного излучения может ухудшить качество воздуха и производительность.
  • задний, передний и комбинированный канал в этих случаях воздух направляется либо к задней, либо на переднюю, либо к обеим сторонам поглотителя. Эта система более склонна к накоплению пыли, что в конечном итоге снижает эффективность поглотителя.В холодную погоду воздух, проходящий мимо остекления, также склонен к потерям тепла.

Неглазурованные воздухосборники

Неглазурованный солнечный коллектор воздуха относительно недорог. Эти коллекторы лучше всего подходят для помещений с высокими требованиями к вентиляции и меньшими потребностями в обогреве помещений. Поэтому эти коллекторы чаще всего используются в коммерческих целях и менее подходят для использования в жилых помещениях.

Солнечные воздушные коллекторы SolarVenti Professional

Модели SolarVenti Professional, используемые на заводе в Дании
Для больших коммерческих и профессиональных зданий

SolarVenti ® Профессиональные солнечные коллекторы воздуха значительно сокращают эксплуатационные расходы на отопление и осушение больших коммерческих и профессиональных зданий.

SolarVenti ® Professional может быть интегрирован с существующими системами кондиционирования воздуха ( HVAC : Отопление, вентиляция и кондиционирование ) или разработан специально для оптимизации требований HVAC в новом здании.

Функция

Солнечный коллектор нагревается за счет солнечного излучения.
Энергия солнечного излучения передается в здание в виде свежего, предварительно нагретого воздуха.

Воздух поступает в коллектор через запатентованную заднюю стенку с двойной перфорацией.Воздух проходит через поглотитель из черного технического материала, устойчивого к высоким температурам. Материал также является эффективным воздушным фильтром.

Уникальной особенностью этого коллектора является преобразование солнечной энергии в теплый свежий воздух. Воздушный зазор между задней стенкой и поглотителем обеспечивает достаточное тепловое сопротивление для передачи тепловой энергии входящему воздуху, устраняя необходимость в изоляции.

Преимущества
  • Быстрая окупаемость
  • Мощное осушение и бесплатный дополнительный подогрев свежего воздуха, что приводит к снижению энергопотребления
  • Улучшает работу существующих систем вентиляции
  • Особенно подходит для применения в профессиональных и коммерческих зданиях.
Приложения

Подогрев свежего воздуха :

  • для складов и складских помещений
  • для промышленных и сельскохозяйственных зданий
  • для коммерческих зданий, офисов, магазинов и т. Д.
  • для спортивных клубов, спортзалов, бассейнов и гидромассажных ванн
  • в учреждения (сельские дома, музеи, больницы, школы и т. Д.)
  • в гостиницы, большие общественные дома, большие рестораны и т. Д.

и :

  • Сушка хранимой древесины, биомассы, зерна и кормовых продуктов
  • Хранение коллекций винтажных и классических автомобилей в сухом виде

Загрузки

Новый сертификат для SolarVenti Professional. См. Новый сертификат DIN CERTCO для SV Professional и прочтите здесь, что означает этот сертификат.


На этапе проектирования необходимо учесть кровельные вытяжки, мансардные окна и другое техническое оборудование на крыше

Преимущества профессиональных устройств SolarVenti ®

  • Активное солнечное отопление
  • Улучшение здоровья и эффективности
  • Низкие затраты на установку
  • Нет затрат на осушение
  • Гарантированная окупаемость

Размещение профессиональных модулей SolarVenti ®

  • Установка рядом с вентиляционными установками
  • SolarVenti ® Professional разработан для крыш (или грунтовых) с небольшим уклоном или без него.
  • SolarVenti ® Professional оптимально устанавливается лицом как можно ближе к югу.
  • Возможно отклонение до 45 градусов относительно юга, просто увеличив площадь солнечных коллекторов.

Размеры в мм: (Д x Ш x Г) 1004 x 1970 x 300
Вес на модуль в кг: 10
Войлок / поглотитель 1,25 м 2 поглотитель / фетр на м 2 коллектор :
2 мм черный полиэстер
Крышка: 10 мм Поликарбонат (устойчивый к УФ)

Перепад давления:
25 Па /50 м 3 / м 2 коллектор
75 Па /100 м 3 / м 2 коллектор
175 Па /150 м 3 / м 2 коллектор

КПД: 70% при расходе воздуха 125 м 3 / м 2 коллектор
Макс.выходная энергия: Прибл. 842 Вт / м 2 коллектор
Средняя мощность:
500 <кВтч / м 2 (зависит от типа системы управления)

Другие рекомендации: Макс. длина каждого ряда коллекторов: 20 метров. Для больших объемов воздуха рекомендуется использовать большее количество рядов коллекторов.

Как построить солнечную панель для воздушного отопления - видео своими руками

Как работают солнечные воздухонагреватели:

Схема солнечного воздухонагревателя © Ecohome

На приведенной выше диаграмме показана основная концепция солнечного воздухонагревателя, и хотя существует множество конструкций, основной принцип тот же - небольшой вентилятор подает внутренний воздух в настенную панель, обращенную на юг.Воздух нагревается, проходя за черной поверхностью, а затем возвращается в кондиционированное пространство с гораздо более высокой температурой. «Бесплатное» пассивное солнечное отопление по бюджету!

Видеоролики

о солнечных воздухонагревателях, сделанных своими руками, стали большим хитом на YouTube, в них есть несколько основных идей - солнечные коллекторы из переработанного мусора, солнечные коллекторы с водосточной трубой, солнечные коллекторы из экрана или листового металла. Если у вас нет возможности сделать его самостоятельно, солнечные воздухонагреватели для продажи также доступны в Интернете для покупки, немного покопавшись в Интернете.

Помимо крупных коммерческих установок, наиболее распространенным применением солнечных воздухонагревателей является дополнительное отопление отдельных помещений, например, пристройки, мастерской, гаража или любой другой небольшой хозяйственной постройки.

Причина, по которой мы говорим «дополнительный», заключается в том, что хотя в пасмурные дни можно собрать немного тепла, в основном вы будете чувствовать тепло, когда светит солнце. А без значительного количества тепловой массы для хранения тепла и отвода тепла маловероятно, что что-либо, кроме самых хорошо изолированных зданий, будет поддерживать комфортную температуру в помещении от заката до восхода солнца холодной зимней ночью.

Если вам нужен солнечный воздухонагреватель для обогрева здания без электроэнергии, вы можете получить тепло просто за счет естественной конвекции, когда теплый воздух поднимается вверх, но вы получите гораздо больше тепла, прогнав воздух через него с помощью вентилятора. Вентиляторы не требуют много энергии для работы, поэтому небольшая выделенная фотоэлектрическая панель будет выполнять эту работу, когда нет другой доступной мощности, и будет автоматически приводить в движение вентилятор, когда движение воздуха больше всего необходимо - когда солнце светит на панель. - и остановится ночью, когда панель остынет.Вентиляторы 12 В для охлаждения настольных компьютеров - идеальный способ создать давление в системе и заставить воздух двигаться для солнечных воздухонагревателей, установленных автономно.

Панели солнечных батарей Pop-can: Это не что иное, как гениальный продукт, и это может быть единственной веской причиной для оправдания употребления поп-музыки. Однако это довольно трудоемкий процесс - банки необходимо очистить, сделать отверстия в дне, удалить выступы, затем их нужно склеить в стопку и, наконец, покрасить в черный цвет.

Солнечный обогреватель Pop can

Воздух вдувается в камеру в нижней части нагревательной панели и выталкивается вверх через стопки банок в верхнюю камеру, которая собирает нагретый солнцем воздух и направляет его обратно в помещение.

Солнечные коллекторы с водосточной трубой: Как бы то ни было, эта конструкция заменяет стопку банок в солнечной панели воздушного отопления на стандартные водосточные желоба карниза, окрашенные в черный матовый цвет для поглощения солнечных лучей. К нему применяются те же принципы, что и к солнечному коллектору, и, хотя вы потратите больше на материалы, вы сэкономите много труда, и он выглядит аккуратнее. Конечный результат тот же; воздух нагревается, когда он проходит через черные трубы, когда светит солнце.

Солнечный водонагреватель © Builditsolar

Солнечный экран или поглотитель тепла из листового металла: В найденных нами конструкциях использовалось 3 слоя экрана для обеспечения единой черной поверхности.Коллекторы экрана обычно не разделяют воздух на отдельные камеры, как в предыдущих двух конструкциях; воздух поднимается вверх по единственной камере за экраном или плоской металлической поверхностью.

Металлический гофрированный воздухонагреватель на солнечных батареях

Из этих двух, мне кажется, дизайн экрана требует немного больше усилий по сравнению с использованием листового металла (как показано выше), который можно было бы сделать, используя старую металлическую крышу и покрасив ее в матовый черный цвет. Помимо трудозатрат, тестирование между коллектором экрана и коллектором банок показало, что коллектор экрана действительно обеспечивает больше тепла, подробнее читайте здесь.

Сколько тепла могут обеспечить солнечные воздухонагреватели?

Это зависит от множества переменных:

Размер солнечной панели: Это определяет объем воздуха, который вы можете обработать, и температуру на выходе. Выбор размера для строительства или покупки будет зависеть от ваших потребностей и от того, сколько места на внешней стене вы можете выделить для панели.

Поглощение солнечного излучения: Панели имеют ограниченное количество тепла, которое они могут собирать, в зависимости от того, насколько отражающей является черная поверхность, и вам будет лучше с матовой краской, чем с глянцевой.Остекление само по себе мгновенно отражает около 10%, но это важно, особенно в областях, где движение воздуха создает фактор охлаждения ветром зимой, поэтому лучшее, на что вы можете надеяться в общей производительности от солнечной панели для нагрева воздуха, - это поглощение около 80%. доступного света.

Теплопроводность панели: Материалы с более высокой проводимостью улучшают характеристики солнечного воздухонагревателя. Например, черная труба из ПВХ не будет обеспечивать столько тепла, как черная металлическая труба. Даже разные металлы будут иметь разную проводимость.Медь является одним из лучших проводников, но она очень дорогая, и ее сложно получить большего диаметра или получить краску, чтобы она приклеилась, поэтому преимущество повышенной проводимости, скорее всего, не окупит дополнительных затрат.

Чтобы выбрать вариант водосточной трубы для самостоятельной сборки панели солнечного воздухонагревателя, обязательно используйте металл, а не пластик, и если он имеет глянцевую поверхность, стоит покрасить ее в черный матовый цвет.

Производительность дома: Сколько тепла необходимо дому, чтобы согреть жителей, зависит от того, сколько он теряет.Солнечный обогреватель будет обеспечивать больший процент необходимого тепла в доме, если потребность в тепле ниже, поэтому то, насколько хорошо изолирован и герметичен дом, будет решающим фактором того, насколько большим должен быть пассивный солнечный воздухонагреватель, чтобы производить тепло. разница.

Облачность: В областях с регулярной облачностью, например, на северном берегу Ванкувера в Канаде или Пескадеро в Калифорнии, покупка или строительство может не стоить затрат и хлопот. Конечно, срок окупаемости труда и денег, вложенных в одноразовую воздушную отопительную панель, будет намного дольше.

Широта: Чем дальше вы пойдете на север, тем меньше у вас будет солнечных часов в зимний день, поэтому затраты или усилия, необходимые для изготовления панели, перестанут быть целесообразными на определенной более высокой широте - хотя, если панель для сбора тепла является стеной -монтированное и дополнительное отопление может приветствоваться, тогда в северных районах оно все еще может быть целесообразным - любые читатели в северных территориях или на Аляске, которые построили или использовали солнечные панели для нагрева воздуха, могут оставить комментарий ниже!

Недостатки солнечных воздухонагревателей:

Ахиллесова пята большинства генераторов возобновляемой энергии, таких как солнечные воздухонагреватели, - это надежность, но также и хранение энергии.Не всегда дует ветер и не всегда светит солнце (точнее, мы не всегда его видим). Таким образом, главный недостаток солнечных воздухонагревателей заключается в том, что вы получаете тепло только тогда, когда светит солнце.

Короткие зимние дни и непредсказуемая облачность не позволяют полагаться на солнечные воздухонагреватели в качестве основного источника тепла, потому что вы получите все свое тепло в солнечные часы, но затем вам придется работать по 16 часов без подвода тепла. А более короткие зимние дни означают, что они генерируют наименьшее количество тепла, когда оно вам больше всего нужно, хотя это можно смягчить, установив стену на южную сторону.Во всех домах, кроме наиболее сильно изолированных в более мягком климате, с включенной тепловой массой для хранения тепла, вам, вероятно, понадобится дополнительный источник тепла, например, высокоэффективные дровяные печи или камины, или, если вы отключены от сети, древесные гранулы без электричества. печь.

Накопление солнечного тепла (тепловые батареи):

Если вы встроили в дом тепловую массу для хранения и выделения тепла, вы можете распределять накопленное тепло в течение более длительного периода времени, и для этого существует множество творческих способов.Придерживаясь темы «сделай сам», например, навесов, гаражей или теплиц, вы можете пропустить нагретый воздух через трубы, залитые песком, кирпичами, каменной кладкой и т. Д., Прежде чем выпустить его прямо в кондиционируемое пространство. Вместо того, чтобы просто нагревать воздух, плотные материалы будут поглощать часть этого тепла и медленно выделять его с течением времени после захода солнца.

Ничего не скажешь, что нельзя сделать это с пристройкой в ​​своем доме, просто мы, как правило, немного более придирчивы к окончательному внешнему виду в наших домах.Таким образом, в доме может потребоваться немного более эстетичный дизайн, чем в мастерской или гараже, чтобы хранить часть тепла, вырабатываемого пассивной солнечной системой воздушного отопления.

В частности, теплицы, построенные в холодном климате, имеют тенденцию к перегреву днем, но иногда становятся слишком прохладными ночью для молодых растений. Имейте в виду, что важнее, чтобы корни были в тепле, чем само растение, если, конечно, воздух остается выше нуля. Если вы включите солнечный воздухонагреватель в конструкцию теплицы и передадите часть тепла платформе с тепловой массой, на которой могут разместиться ваши почвенные ящики, вы можете начать вегетационный период раньше.

Также неплохо включить в солнечную панель воздушного отопления какой-либо обходной вентиль, который может выпускать воздух летом, чтобы предотвратить перегрев, когда панель не используется активно - в качестве «варки» панели.

Вы также можете применить принципы пассивного обогрева и охлаждения, разместив панель под карнизом, где она будет полностью освещена низким зимним солнцем, но будет в тени, когда солнце находится высоко над головой и вам не нужно тепло.

Как построить солнечный воздухонагреватель своими руками:

Поисковые запросы в Интернете открывают бесконечный список конструкций и методов сборки для самостоятельных солнечных воздухонагревателей, то же самое можно сказать и о видео DIY на YouTube.Разные дизайны по-разному найдут отклик у разных людей, поэтому выберите тот, который лучше всего соответствует вашим навыкам, набору инструментов и объему внимания. Если в процессе у вас возникнут какие-либо блестящие дизайнерские идеи или модификации для пассивных солнечных воздухонагревателей, поделитесь ими в разделе комментариев ниже.

Посмотрите видео «Сделай сам» ниже, чтобы лучше понять, насколько легко построить солнечные панели для воздушного отопления.

Шесть причин, почему мы больше не продаем солнечные воздухонагреватели

За последние несколько лет мы продали много солнечных воздухонагревателей некоторым из наших самых восторженных потребителей энергии.

Солнечный воздухонагреватель нагревает воздух и перемещает его в ваш дом с помощью небольшого вентилятора.

Важно не путать разные типы солнечных батарей:

  • Солнечный воздухонагреватель - нагревает воздух.
  • Солнечный водонагреватель - нагревает воду.
  • Solar PV (Photovoltaic) Panel - производит электричество.

Фотография солнечного воздухонагревателя, который мы продавали. Маленькая солнечная фотоэлектрическая панель, видимая в верхней части солнечного воздухонагревателя, приводила в действие циркуляционный вентилятор.

Воздухонагреватели

были (и остаются) доступным решением для отопления с нулевыми эксплуатационными расходами для многих наших прошлых клиентов.

Несмотря на их полезность, мы решили удалить солнечных воздухонагревателей из нашего ассортимента по следующим причинам:

1) Солнечные фотоэлектрические панели сейчас намного дешевле солнечных воздухонагревателей.

Таким образом, теперь мы рекомендуем использовать вашу главную крышу (выходящую на север) для солнечных панелей, а не , а не , солнечные панели для горячей воды или солнечные панели для нагрева воздуха.Другими словами, вам, как правило, лучше установить больше фотоэлектрических панелей и использовать эффективный электрический обогреватель, подобный одному из этих, в помещениях, где это необходимо.

2) Солнечные воздухонагреватели не работают ночью.

В отличие от эффективного резервуара для горячей воды, солнечные воздухонагреватели не сохраняют тепло на потом. Они работают только днем. Это ограничение отпугивало многих потенциальных клиентов (т. Е. Тот факт, что им в любом случае обычно требовалось установить еще одну систему отопления).

3) Проходы в крыше и воздуховоды плохо влияют на эффективность.

Если вы не установите солнечный воздухонагреватель осторожно, вы можете создать тепловые потери (утечки), которые в конечном итоге будут работать против вас в ночное время. Вы можете прочитать больше о важности защиты от сквозняков и изоляции в Домашней книге Energy Freedom.

4) Солнечные воздухонагреватели сложно установить.

Что еще более важно, большинство трейдеров с ними не знакомы, поэтому их установка - непростой процесс.

5) Солнечные воздухонагреватели работают хорошо, только если они установлены близко к комнате, которую они обогревают.

Это связано с тем, что вентиляторы недостаточно мощны, чтобы перемещать нагретый воздух на большие расстояния. И проблема в том, что ваши самые холодные комнаты обычно находятся далеко от того места, где лучше всего работает солнечный воздухонагреватель.

6) Солнечные воздухонагреватели обычно работают только под прямыми солнечными лучами.

В то время как солнечные фотоэлектрические панели по-прежнему будут производить определенный процент своей мощности в пасмурную погоду.

Исключения - где солнечные воздухонагреватели все еще могут быть полезными

Есть еще несколько случаев, когда солнечные воздухонагреватели могут быть вашим предпочтительным выбором для обогрева.Я могу вспомнить два примера:

  • Настенные установки, где требуется дополнительное тепло в соседнем помещении. Это означает, что вы не конкурируете напрямую с местом на крыше для солнечных панелей. Это также сводит к минимуму потери в воздуховоде и упрощает процесс установки. С другой стороны, вы также можете установить окно в том же помещении с аналогичным преимуществом обогрева (и лучшим обзором).
  • Автономные или редко используемые жилые помещения для вентиляции. Солнечные воздухонагреватели могут хорошо работать в этих местах, поскольку они не подключены к электросети и по сути работают сами по себе.Например, загородный дом.

Как работают солнечные воздухонагреватели?

График работы хорошо спроектированного солнечного воздухонагревателя.

Солнечный воздухонагреватель - особенности, которые нужно искать

Регулятор расхода воздуха - Воздух подается снаружи или рециркулирует изнутри для максимального увеличения температуры?

Автономное питание - Питание вентилятора от сети или от встроенной фотоэлектрической панели?

Управление термостатом - Можно ли регулировать включение и выключение агрегата с помощью термостата?

Крышный солнечный воздухонагреватель.

Солнечный воздухонагреватель - Руководство по установке

Для обеспечения наилучшей производительности солнечные воздухонагреватели следует устанавливать на внешней стене или крыше (на север или запад).

Загрузите архивную копию нашего руководства по установке (PDF).

Настенный солнечный воздухонагреватель.

Рекомендуемые энергоэффективные обогреватели

Самый энергоэффективный «обогреватель» - это дом с хорошей изоляцией и защитой от сквозняков, который также пропускает солнечную радиацию в нужное время.

Кроме того (изоляция, защита от сквозняков и хорошая ориентация), мы рекомендуем:

Все вышеперечисленные обогреватели могут напрямую или косвенно питаться от солнечных фотоэлектрических панелей. Самое замечательное в этом подходе заключается в том, что вы можете эффективно обнулить свои счета за электроэнергию.

Хотите узнать, как обнулить свои счета за электроэнергию?

См. Полное руководство в книге Energy Freedom Home. Или начните прямо сейчас , купив наши энергомониторы, светодиодные фонари и энергосберегающие приборы.

Сравнение лучших строительных конструкций солнечных коллекторов горячего воздуха своими руками

Горячий Коллекторы воздуха - Выбор лучший


Есть есть много различных конструкций солнечных коллекторов горячего воздуха на выбор откуда, но какая лучше?

Это кажется простым вопросом. Если температура на выходе моего коллектора горячее твоего, должно быть лучше, правда? Не так быстро ! Есть множество людей, особенно на YouTube, рекламируют действительно высокие показатели производительности своими проектами, но если вы продуть через свои коллекторы больше, чем глоток воздуха, их выход температура может упасть как скала!

Вдоль с повышением температуры есть еще одна не менее важная переменная.Это количество воздуха, проходящего через коллектор, которое обычно измеряется в кубических футах в минуту (CFM).

В основные термины, если мой коллекционер такой же горячий, как ваш, но у вас вдвое больше воздух, проходящий через ваш коллектор, ваш тоже работает дважды! Если бы я увеличил свой воздушный поток до уровня твоего, моя температура повысилась бы. будет только половиной того, что у вас есть.

Оба повышение температуры и воздушный поток являются неотъемлемой частью сравнения коллекторов горячего воздуха . Это действительно важная концепция, о которой нужно помнить. В виде как только кто-то скажет вам, насколько горяч их коллекционер, первый Вам должно быть интересно, через сколько воздуха они проходят Это. Если это не так много, жаркие температуры, которые они рекламируют ничего не значат. Тот же принцип применяется к водосборникам. тоже.

при в этот момент вы можете подумать, что пока мы измеряем нашу температуру поднимитесь и отрегулируйте поток воздуха, это должно быть несложно для сравнения коллекционер спектаклей.Опять же, не так быстро! Мы учли для двух самых больших переменных, но ни в коем случае не для всех. Здесь еще несколько:

- Даже в идеально солнечные дни высокие тонкие облака которые практически невидимы, могут довольно сильно изменять интенсивность солнца. немного.
- На улице может быть холоднее у меня дома, чем ваш, что немного влияет на производительность.
- Коллекционеры могут быть по разным углы наклона или не совсем в одном направлении, что также влияет на интенсивность солнечного света, падающего на коллектор.
- Оно в вашем доме может быть более ветрено, отводит больше тепла от остекления

The единственный надежный способ определить производительность одного коллектора другому - сравнивать их бок о бок в идентичных условиях.

Гэри Resa из www.builditsolar.com в Монтане, и я, здесь, в Мэриленде, намеревались сделать это в совместные усилия. Вот фотография моего тестового сборщика, состоящего из из трех отсеков 4 х 8 футов.Каждый отсек имеет герметичное разделение. от других, и каждый питается индивидуально.


Мой трехсекционный тестовый коллектор (экран еще не установлен в отсеке 1)

Это просто потрясающе! Здесь мы в 21 веке и есть еще тонны плодородной почвы для экспериментов солнечным любителем / энтузиаст. Есть много дизайнов и материалов, которые стоит попробовать и возможность учиться и вносить свой вклад к искусству и науке DIY-солнечной энергии!

Энтузиасты в других областях интересов, таких как астрономия на заднем дворе или любительское радио, десятилетиями помогали продвигать эти дисциплины как на любительском, так и на профессиональном уровне.Между тем, солнечная энергия - это одинаково весело, интересно, очевидно, необходимо, дешевле в освоении и на самом деле многократно окупает ваши инвестиции; тем не менее, повсюду есть возможности для любителей солнечной энергии на заднем дворе, которые еще предстоит изучить! Кроме того, доступны налоговые льготы. В то время как налоговое законодательство обычно меняется каждый год, большинство пакетов программного обеспечения для подготовки личных налогов автоматически оснащены для этого. Если у вас есть интерес к экспериментам с солнечной батареей, присоединяйтесь к нам. Ваши идеи могут иметь значение в большем масштабе, чем вы можете себе представить, и вы получите много удовольствия на этом пути!

Перед мои рекомендации - сначала несколько предисловий

Мы практически не затронули процесс тестирования.По факту, мы все еще ищем лучшие способы проведения тестов, не говоря уже о том, чтобы пробовать различные варианты наших нынешних типов поглотителей. Тогда у нас есть бесчисленное множество других материалов, которые стоит попробовать. Подробнее люди, тестирующие разные конструкции или подтверждающие наши тесты, быть чрезвычайно полезным в продвижении процесса вперед! Итак, вам может быть интересно почему я уже предлагаю некоторые выводы и рекомендации. Там Причин несколько: 1. Этот процесс тестирования может занять всю жизнь в течение нескольких из нас Прямо сейчас только двое или трое из нас делают эти тесты. Если люди будут ждать «окончательного» ответа, они никогда ничего не построят. Это как ждать, чтобы купить компьютер, пока процессоры не перестанут становиться лучше - у тебя никогда не будет! 2. Пока у нас чертовски много предстоящих испытаний, мы определили хотя бы некоторые разумные данные о прямом сравнительном тестировании с четырьмя разные, популярные, коллекционные конструкции, - обратный эталонный коллектор, пустой ящик, вентилируемый потолок и коллектор экрана из стекловолокна.Кроме того, пока у нас нет параллельных сравнительных цифр, у нас есть очень хорошие данные по 5-й конструкции - алюминиевой водосточной трубе, составленные в основном Скоттом S и, в меньшей степени, я. Кроме того, у нас есть кое-что из первых рук опыт построения различных коллекторов и оценка их расходы. Это хорошие окончательные данные, которые помогают сделать наши выводы на данный момент. 3. Я продолжаю получать много писем по электронной почте с просьбой предоставить данные о производительности. обновления и рекомендации по дизайну от людей, которые хотят начать их коллекционеры.Им интересно, что я бы порекомендовал сейчас, исходя из того, что мы узнали до сих пор.

Текущий Рекомендации

Некоторый из вас могут быть весьма заинтересованы в деталях тестирования и Я включил их ниже, но для тех, кому интересно выводы и рекомендации на данный момент, если бы кто-то спросил меня сегодня какой тип коллектора горячего воздуха я бы порекомендовал построить, я бы ответьте им так:

Для традиционного дизайна 4 'X 8' я бы построил коллектор с двумя или тремя слоями. алюминиевый оконный экран.

- Лучшие сравнительные характеристики
- Наименее дорогие (25 футов рулон шириной 4 фута, алюминиевый экран всего около 29 долларов в Home Depot). Экран из стекловолокна ровный дешевле и отлично работает, но мы не уверены в краске при действительно высоких температурах.
- Самая простая и быстрая сборка на сегодняшний день
- Самый низкий перепад давления (наименьшее сопротивление воздушному потоку, кроме черного коробка) Это означает, что вы можете получить больший воздушный поток для большей эффективности, чем вы столкнетесь с вентилятором того же размера и другими типами коллектора.

Здесь Вот несколько примеров того, как создать сборщик экрана:

Мой двухслойный сборщик экрана: http://groups.yahoo.com/group/SimplySolar/photos/album/1082811597/pic/list?mode=tn&order=ordinal&start=1&dir=asc

Гэри Трехслойный коллектор Resa: http://www.builditsolar.com/Experimental/AirColTesting/ScreenCollector/Building.htm

Видео на YouTube детали конструкции поглотителя экрана:


Для длинного низкого коллектора я бы построил алюминиевый водосточный желоб.

- Хороший исполнитель. У нас нет рядом сравнительных показатели производительности, однако, Скотт С. сделал очень подробные измерения и расчеты, которые показывают проектные работы по алюминиевому водостоку Очень хорошо. Вы найдете полную информацию о конструкции и Данные Скотта, документирующие характеристики, приведены в нижней части страницы здесь: http://www.n3fjp.com/solar/solarhotair.htm
- Очень легко построить
- Материал водосточной трубы позволяет создать длинную и низкую конструкцию.Это дает практически неограниченную гибкость в проектировании. параметры.

Видео на YouTube с подробным описанием конструкция солнечного коллектора с водосточной трубой из алюминия:


Хотя это тоже хорошие характеристики, я бы отговорил людей от конструкции обратного канала из-за чрезвычайно высокого перепада давления.

Я бы определенно отговорил людей от черного ящика из-за плохой сравнительной производительности.

Вентилируемый потолок выглядит очень хорошо, а также хороший выбор. Однако я бы выбрал экран, потому что экран работает немного лучше, это намного дешевле, проще и быстрее строить.

Итак, вот оно. На основании того, что я знаю сегодня, это мои рекомендации.

Нам есть чему поучиться. Кто знает, что может произойти в будущем, но если вы планируете построить коллектор, не ждите. Экран коллекторы водосточной трубы просты в сборке и отлично работают.В это время, чем дольше вы ждете, тем больше солнечных дней проходит, прежде чем вы когда-либо имейте коллекционер, чтобы они сияли. Любые коллектор будет работать бесконечно лучше чем никакой коллектор!

Что о алюминиевых водосточных коллекторах по сравнению с экраном?

Вопросов все время вспоминают, как сравнивают алюминиевые водосточные водостоки сборщикам экрана. Алюминиевый водосточный коллектор это супер дизайн, который стал очень популярным.Там было много хороших отчетов о конструкции водосточной трубы, я думаю, в часть, потому что коллектор водосточной трубы имеет много ингредиентов удачный дизайн:

- Он удерживает нагретый воздух, содержащийся в водосточных трубах, на значительном удалении от остекления. Не смешивается с воздухом вне водосточных труб внутри коллектор на всех

- Возле остекления совсем нет движущегося воздуха

- Водосточная труба полностью охватывает воздушный поток, поэтому для воздуха остается много площади теплопередачи, по сравнению с

- Его очень легко запечатать, поэтому нет проникновения наружного воздуха


я не проводилось параллельного тестирования коллектора водосточной трубы по сравнению с скрин в моем тестовом сборщике.Я думал об этом, но потом понял, что конфигурация в сборщике тестов не будет репрезентативной как люди строят длинную невысокую конструкцию с водосточными трубами. Оба дизайна Работа отлично, поэтому я думаю, что выбор сводится к размерам коллектор, который вы планируете построить. Я бы выбрал водосточный коллектор для длинный коллектор и экран для высокого коллектора.


Тестирование Детали

Гэри Resa из www.builditsolar.com и я работал над этим проектом совместными усилиями. Нам бы понравился , если бы вы присоединились к нам! Вот ссылка на детали и результаты теста Гэри:

http://www.builditsolar.com/Experimental/AirColTesting/Index.htm

Мои такие следует:

Вот ютуб Видео с обобщением характеристик высокопроизводительного, горячего коллектор и наши результаты:

:

Испытательное помещение - Использование справочника для сравнения:

Как объяснено выше, есть множество переменных, которые проводят параллельное тестирование проблема, но мы с Гэри хотели придумать способ для людей которые географически отделены друг от друга, чтобы иметь возможность вносить свой вклад со значимыми, сравнительными данными.Мы также хотели иметь базовый уровень для сравнения различных дизайнов в наших собственных местах на разных дни и неизбежно разные условия.

Что мы решили нужно было для каждого построить базовый, сборщик ссылок, который легко дублируется, так что относительная производительность должна быть идентична. Сборщик ссылок никогда не будет изменен. Другой коллекционеры будут работать против эталонного стандарта бок о бок боковые испытания, сравниваются первичный результат - повышение температуры.Другими словами, если эталон повышает температуру 50 градусов, а коллектор B поднимает температуру на 60 градусов с тот же воздушный поток, можно сказать, что коллектор B превосходит эталонный стандарт на 20% (10/50).

В настоящее время мы используют схему обратного прохода для сборщика ссылок, задокументированную подробно на сайте Гэри. Обратный проход работает хорошо, но мы рассматривают возможность выбора другой ссылки конструкция, потому что обратный проход требует гораздо большего давления для перемещения воздух, чем другие конструкции.

Расход воздуха

С точным датчики, измеряющие температуру на входе и выходе из коллектора это просто. Другое дело - измерение расхода воздуха. Мы пробовали тесты мешков, измеряя напряжение компьютерных вентиляторов и вставка анемометра в поток воздуха. Сумка-тест может быть наиболее точным, но это не вариант для моей конфигурации здесь. Эти два коротких видео показывают, как я балансирую поток:

я Я также вставляю анемометр Kestrel в воздушный поток в качестве вторичного проверьте воздушный поток.

Результаты Пока

Так Я сравнил эталонный обратный проход со стекловолоконным экраном и вентилируемые конструкции софитов здесь. Кроме того, Гэри также сравнил черный ящик и получил данные для этого. Усреднение измерений Вот мои результаты по стандарту обратного прохода за два дня, экран из стекловолокна и вентилируемый потолок:

Итак, двухслойный сетчатый коллектор из стекловолокна превосходит обратный проход в среднем на 7.5%, что дает явное преимущество перед эталонный обратный канал и вентилируемый коллектор софита. Кроме того, это был самый простой, быстрый и дешевый сборщик делать.

Это где мы находимся так далеко. Надеюсь обновить эту страницу как дополнительную проводятся тесты. Прямо сейчас коллектор экрана из стекловолокна это поглотитель тепла, который нужно бить. Как ты думаешь, ты сможешь подойти с дизайном, который может? Я хотел бы увидеть, как вы это делаете! Приносить это дальше, мы все победим !!!

Если вы заинтересованы в мозговом штурме и тестировании солнечных проектов, или вы новичок в солнечной энергии и нуждаетесь в помощи, чтобы начать работу, мы бы хотели, чтобы вы подписались:

SimplySolar - Солнечная энергия Форум и электронная почта!

Это оказывается, что есть и другие люди вроде меня, которым тоже нравится обмениваться идеями и учиться на опытах друг друга! Если у вас есть интерес к мозговому штурму солнечные проекты, которые легко и недорого построить и дружелюбный по соседству, или вам нужна помощь с проектом, который у вас есть в процессе, присоединяйтесь к нам!

Изначально для этой цели я создал группу электронной почты SimplySolar.Группа электронной почты сослужила нам хорошую службу, но рост и интерес к группе электронной почты, чтобы лучше сохранять контент организованы и дают участникам возможность легко следить только за темы, которые их интересуют, мы только что создали новую программу Simply Solar он-лайн форум! SimplySolar - это мозговой штурм и обмен способами использования солнечного тепла в простые способы, которыми средний домовладелец, который, возможно, не очень "Сделай сам" (например, я), может использовать, чтобы положить деньги обратно в карманы, зеленый вернуться в окружающую среду и весело провести время! Если солнечная энергия волнует вас, мы будем рады, если вы присоединитесь к нашему форуму:

Нажмите посетить или присоединиться к Форуму Simply Solar

или подпишитесь в нашу электронную почту!

Нажмите, чтобы присоединиться к SimplySolar

Разработка и оценка инновационного солнечного коллектора воздуха с прозрачным абсорбером и крышкой

Применение солнечных коллекторов - популярный инструмент для использования солнечной энергии.В этой работе плоский солнечный воздушный коллектор был исследован под прямым солнечным излучением с целью повышения термической эффективности солнечного воздушного коллектора с решетчатой ​​стеклянной крышкой, перфорированными алюминиевыми листами абсорбера (пористость 0,0177, 0,0314 и толщина поглотителя 1,25, 2,5. мм), что лучше всего подходит для солнечной сушилки. Было оценено влияние пористости и толщины на характеристики поглотителя коллектора. Были приняты шесть уровней массового расхода воздуха (от 0,0056 до 0,0385 кг · м -2 с -1 ).Испытания проводились в трех повторностях в дни с очень ясным небом в сентябре и октябре. Результаты экспериментов показали, что термический КПД коллектора увеличивался за счет увеличения пористости поглотителя. Поглотитель с меньшей пористостью показал лучший тепловой КПД при меньшем потоке воздушной массы. При минимальном расходе воздуха эффективность абсорбера с пористостью 0,0177 и 0,0314 составила 0,31 и 0,29 соответственно, тогда как при максимальном расходе эффективность резко изменилась на 0.83 и 0,88 соответственно. Этот солнечный воздухонагреватель можно использовать для сушки сельскохозяйственных продуктов, обогрева теплиц и т. Д.

1. Введение

Солнечные воздухонагреватели по своей природе обладают низким тепловым КПД из-за низкой теплоемкости и низкой теплопроводности воздуха по сравнению с жидкостными солнечными коллекторами [1]. Многие исследователи пытались повысить эффективность солнечных воздухонагревателей, обеспечивая тесную теплопередачу между воздухом и поглощающей средой.Основная проблема - низкий коэффициент теплопередачи между поглотителем и воздухом, что снижает тепловой КПД [2]. Улучшение конструкции солнечных коллекторов приведет к повышению производительности системы. В солнечных коллекторах использовались различные абсорбирующие пластины и системы остекления, о которых сообщалось в литературе, пористый (просвечивающий) абсорбер и непористый, а также различные типы остекления. Основным недостатком непористого поглотителя является отсутствие полной теплопередачи между поглотителем и жидкостью, что приводит к низкому тепловому КПД, поскольку коэффициент конвективной теплопередачи между воздухом и пластиной поглотителя довольно низкий, следовательно, температура пластины поглотителя будет высокой. и радиационные потери довольно велики.В пористом типе поглощение солнечного лучистого тепла и тепловая конвекция между воздухом и поглотителем может эффективно усилить воздух, проходящий через поглотитель коллектора, что улучшает качество коэффициента теплопередачи и тепловой КПД, поэтому он будет лучше по тепловым характеристикам в сравнение с непористым поглотителем-коллектором [3]. Пористые поглотительные пластины изучались в различных исследованиях, таких как поглотитель из резаной алюминиевой фольги [4], проволочные сетки [5, 6], розничное стекло [7], куски угля [8], полые сферы [9], страницы, изготовленные из черного синтетического волокна [10] и плотной черной хлопчатобумажной ткани [11].Преимущество пористого поглотителя связано с меньшим рассеиванием тепловой энергии в окружающую среду за счет поглощения и глубины проникновения солнечного излучения [1].

В исследовании, проведенном Whilier, 1964 [12], на солнечном воздушном коллекторе было обнаружено, что использование прозрачного слоя покрытия необходимо для повышения экономической эффективности коллектора. Zomorodian et al., 2001 [11] изучали коллектор с толстым поглотителем из черной хлопчатобумажной ткани и решетчатой ​​стеклянной крышкой с вертикальным расстоянием между решетчатыми стеклянными листами (прозрачной крышкой) 3, 5, 7 и 9 мм для уменьшения потерь тепла от верхней части. часть коллектора и для увеличения теплового КПД.

В ходе исследования влияния направления ветра на тепловые характеристики было обнаружено, что тепловой КПД повышается, когда ветер дует перпендикулярно направлению канавок, а самый низкий коэффициент достигается, когда ветер дует вдоль канавок. Влияние этого изменения направления ветра на тепловой КПД составляло от 10 до 20 процентов [13].

Используя программное обеспечение FLUENT для оценки пластин числовой сетки с теплопередачей параллельно потоку всасывания, было обнаружено, что тепловые характеристики зависят от шести безразмерных параметров.Одна из этих размерных групп была x = t / D , отношение толщины к диаметру отверстия. Увеличение этого параметра увеличивает площадь поверхности теплопередачи внутри отверстия, что приводит к большей теплопередаче в поглощающую пластину и приводит к увеличению теплового КПД поглотителя [14].

Для увеличения коэффициента теплопередачи между поглотителем и воздухом были оценены три перфорированных алюминиевых листа с разной пористостью и толщиной 1.25 мм. Для уменьшения тепловых потерь с верхней поверхности использовался один слой простой стеклянной крышки. В результате этого исследования были представлены две лучшие пористости для листов абсорбера для лучшего теплового КПД в различных рабочих условиях [15].

Для уменьшения радиационных и конвекционных потерь и уменьшения сильного воздействия воздушного потока на верхнюю часть коллектора и направление обдува, настоящее исследование проводилось на решетчатой ​​стеклянной крышке (прозрачной крышке) с металлическим прозрачным поглотителем солнечной энергии. воздухонагреватель для уличных условий.

2. Материалы и методы

Этот прозрачный солнечный воздушный коллектор состоит из оптически прозрачного слоя из нескольких узких стеклянных листов, имеющих решетчатую форму в виде крышки коллектора с двойным остеклением, пористого алюминиевого листового абсорбера, прессованного деревянного каркаса, покрытого дном слой утеплителя из стекловаты толщиной 50 мм. Опытный коллектор экспериментального размера показан на рисунке 1.


2.1. Стеклянная крышка

Входящий воздух вводился через щели, образованные решетчатой ​​крышкой коллектора.Это всасывание воздуха восстанавливает часть коротковолнового излучения, поглощаемого стеклянными листами, и вызывает лучшее охлаждение кусков стеклянного покрытия. Более того, поскольку воздух проходит вниз через абсорбер с более равномерно распределенным рисунком, пластина абсорбера будет более равномерно охлаждаться охлаждающей жидкостью. Десять листов стекла (20 × 70 см) толщиной 4 мм и вертикальным расстоянием между прорезями (воздушным зазором) 4 мм использовались в качестве решетчатого стеклянного покрытия с двойным остеклением [11], как показано на рисунках 2 и 3.



2.2. Пластина абсорбера

В данном исследовании два пористых алюминиевых абсорбера с эффективной площадью поверхности 106 × 75 см, пористостью 𝑃1 = 0,0177 (диаметр отверстия 3 мм и шаг 2 см) и 𝑃2 = 0,0314 (диаметр отверстия 2 мм и шаг 1 см). и толщины 𝑡1 = 1,25 и 2 = 2,5 мм использовались для исследования влияния пористости и толщины на тепловой КПД коллектора. Расположение отверстий на обоих поглотителях имело квадратную форму, как показано на фиг. 4. Поверхности поглотителей затем были окрашены в черный матовый цвет.


2.3. Установка абсорбера

Для поддержания равномерного расхода воздуха через пластину абсорбера вдоль и поперек направления воздушного потока площадь поперечного сечения между абсорбером и стеклянной крышкой в ​​направлении потока поддерживалась постоянной, 1 = 2, как в Рис. 2.

Поглотитель

был смонтирован в корпусе коллектора в виде наклонной пластины. Для установки стеклянной крышки был изготовлен деревянный каркас прямоугольной формы (внутренние размеры 70 × 105 см, высота передней стенки 2 см, высота задней стенки 9 см), рисунок 3.Для установки корпуса коллектора и воздушного редуктора был возведен табурет из металлического краеугольного камня длиной 105, 70, 65 см соответственно. Этот колесный носитель также использовался для изменения угла наклона пластины амортизатора на юг, как показано на рисунке 1.

2.4. Контрольно-измерительные приборы

В данном исследовании 12 интеллектуальных датчиков температуры (SMT-160 ± 0,5 ° C) использовались для измерения температуры в различных местах абсорбера, входящего и выходящего воздуха. Два датчика на отверстии для впуска воздуха, датчик на выходе для воздуха и шесть наверху и внизу пластины абсорбера симметрично рядом с отверстиями абсорбера для измерения температуры воздуха до и после прохождения через пористый абсорбер.Вдоль направления воздушного потока на пластине абсорбера были установлены три затемненных датчика для контроля температуры корпуса абсорбера.

Центробежный вентилятор с постоянной скоростью (Парма, 1400 об / мин, 50 Гц, Италия) использовался в качестве источника воздушного потока, подключенного к инвертору (N50-015SF, 1,5 кВт, Корея) для изменения скорости воздушного потока. Скорость воздушного потока измеряли с помощью анемометра (Lutron, Тайвань) в трубе из ПВХ (внутренний диаметр 10 см), соединенной с выходным каналом коллектора. Скорость воздушного потока была преобразована в расход воздуха путем умножения средней скорости воздушного потока на площадь поперечного сечения внутреннего воздуховода.Кроме того, для измерения интенсивности солнечного излучения использовался пиранометр кремниевого типа (Caselia, w, 0–2000 ± 1 w, Великобритания).

2,5. Методика эксперимента

Испытательная установка была расположена на сельскохозяйственном факультете Ширазского университета. Наклон коллектора и пиранометра с учетом (1) и в соответствии с 30-градусной широтой шираза был установлен на 45-й градус к югу [1] 𝛼 = местная высота +15. (1)

В каждой серии экспериментов (каждый поглотитель) измерялся тепловой КПД коллектора для шести уровней расхода воздуха (0.0056, 0,0118, 0,018, 0,0235, 0,029 и 0,0385 кг · м -2 с -1 ). Для установки каждой скорости потока использовался инвертор для изменения оборотов двигателя, затем скорость вентилятора была изменена и получен другой поток.

Испытания проводились (сентябрь-октябрь 2010 г.) в трех повторностях в дни с очень ясным небом с 11 до 13 часов, при условии, что солнечное излучение и тепловые условия окружающей среды не показали значительных изменений за это время, [16].

3. Результаты и обсуждение

Для расчета теплового КПД коллектора использовалось (2) 𝜂 = ̇𝑚𝑐𝑝𝑇0 − 𝑇𝑖𝐺𝑇.(2)

Чтобы оценить значительное влияние соответствующих параметров на термический КПД, данные были проанализированы с помощью программного обеспечения SPSS (версия 16). Результаты проиллюстрированы в таблице 1. Результаты показали, что влияние скорости воздушного потока, пористости и толщины поглотителя было очень значительным на тепловой КПД солнечного воздухонагревателя. Показано, что тепловой КПД коллектора увеличивается за счет увеличения потока воздушного потока для четырех поглотителей (2 пористости и 2 толщины), как на рисунке 5.При низких и средних расходах воздуха возрастающая скорость очень значительна, тогда как эта тенденция продолжается при более высоких расходах, но с уменьшающейся скоростью. Об этой тенденции изменения сообщили многие другие исследователи.

2 5

Переменный df Сумма квадратов F

199 **
P 1 0,009 242,393 **
Th 1 0,006 177,936 **
177,936 **
84,428 **
𝐹 ∗ 𝑇ℎ 5 0,001 7,517 **
𝑃 ∗ 𝑇ℎ 1 0,000 4,972 4,972 4,972 0.001 3,168
Ошибка 48 0,002

** Уровень значимости 1%.

Можно сделать вывод, что при меньших расходах воздуха коэффициент конвективной теплопередачи между пластиной абсорбера и охлаждающим воздухом имеет более низкий порядок величины, что приводит к более высокой температуре поверхности абсорбера. Более высокая температура поверхности поглотителя увеличивает конвективные и лучистые тепловые потери в верхней части.Эти результаты демонстрируют очень хорошее согласие с исследованиями многих других исследователей [4, 11].

Из-за низкой теплоемкости воздуха, небольшой разницы температур между охлаждающим воздухом и абсорбером, которая возникает при более высоком массовом потоке воздуха, эффективность коллектора увеличивается очень медленно при высоких расходах воздуха. Другими словами, тепловой КПД увеличивается при более высоких скоростях воздушного потока из-за большего контактного объема воздушного потока, что приводит к высокому коэффициенту теплопередачи, и это снижает потери тепла за счет излучения и конвекции, что приводит к увеличению эффективности.Следовательно, необходимо провести точное обоснование между повышением мощности нагнетателя и КПД коллектора при более высоких расходах воздуха.

Ссылаясь на рисунок 6, можно сделать вывод, что при увеличении градиента температуры на выходе и окружающего воздуха на единицу солнечной инсоляции тепловой КПД демонстрирует тенденцию к снижению во всех коллекторах. Кроме того, за счет увеличения потока воздушной массы уменьшение разницы между температурой вытяжного и окружающего воздуха на единицу солнечной радиации приводит к увеличению теплового КПД.Это может быть связано с лучшей теплопередачей между пористым поглотителем и всасываемым вниз воздухом, а также за счет вытеснения охлаждающего воздуха через пластину поглотителя.


Самая пористая пластина поглотителя показала лучший тепловой КПД по сравнению с другими. Этот факт также показан на Рисунке 6, как и ожидалось. На самом деле эти два графика, рисунки 5 и 6, вполне подтверждаются друг другом.

Максимальный тепловой КПД поглотителя коллекторов с пористостью поглотителя 0.0177 и 0,0314 составили 0,83 и 0,88 соответственно при самых высоких расходах воздуха для более толстого поглотителя.

При минимальном расходе воздуха эффективность поглотителя с пористостью 0,0177 и 0,0314 составила 0,31 и 0,29 соответственно. Этот эффект может быть связан с более низким коэффициентом теплопередачи и более высокой температурой пластины поглотителя, что привело к большим конвекционным и радиационным потерям тепла.

4. Выводы

Решетчатая стеклянная крышка и воздушный солнечный коллектор с двумя различными перфорированными пластинами-поглотителями, двух толщин и с массовым расходом воздуха 0.0056 до 0,0385 кг · м −2 с −1 . Максимальный тепловой КПД 0,88 был достигнут для самой пористой и толстой пластины абсорбера при самом высоком массовом расходе воздуха, но при очень низких расходах воздуха пористость абсорбера оказывала обратное влияние на эффективность. Поглотитель с меньшей пористостью продемонстрировал более высокую эффективность.

Номенклатура
𝑃: Пористость абсорбера
∅: Диаметр отверстия
𝐴: Внутренний диаметр поперечного сечения между абсорбером и стеклянной крышкой

диаметр
𝛼: Угол наклона коллектора и пиранометра
𝜂: Тепловой КПД коллектора
̇𝑚: Поток массы воздуха на единицу площади коллектора − (кгс − 1 м) )
𝑐𝑝: Удельная теплоемкость воздуха (jkg∘ − 1C − 1)
𝐺𝑇: Поток излучения на коллекторе (Wm − 2)
𝑇0: Выход температура воздуха (∘C)
𝑇𝑖: Температура воздуха на входе (∘C).

Nakoair Солнечный коллектор воздухонагревателя OS20 ЖК-термостат Кондиционер Кондиционер Вытяжной вентилятор Вентилятор Осушитель Помещение Нагревательная панель Осушитель Тепловой насос свежий Очиститель вентиляции Очиститель -

В солнечный день температура нагнетаемого воздуха примерно на 40-86 ℉ выше, чем температура приточного воздуха снаружи или в помещении. Кроме того, температура наружного воздуха в полдень повысилась примерно на 50.

В зависимости от модели прибл. В час в комнату подается от 5 до 140 м³ сухого теплого воздуха. Свежий воздух солнечного воздухонагревателя выдавливает мутный воздух из комнаты, сохраняя воздух свежим и богатым кислородом. Избегайте влаги, формальдегида (HCHO), летучих органических соединений, бензола и запаха. Обмен воздуха в помещении возможен в течение 2 часов.

  • Всегда чистая и свежая семья

Улучшение атмосферы в жилище - введение кислорода и уменьшение углекислого газа; выделять неприятные запахи, которые могут доставлять дискомфорт; контролировать температуру и влажность в помещении.Когда в комнате продолжает течь сухой и теплый воздух, влажность и гниение значительно уменьшаются.

  • Осушение и увлажнение: Оптимальный уровень (как для комфорта, так и для качества строительства) - это относительная влажность (RF) 40-70%.

Поглотите комнатную влагу и слейте воду из комнаты. Вентиляция + Отопление = Осушение. Убедитесь в ценности вашего загородного дома и деревянной мебели. Особенно подходит для деревянных домов и подвалов.Солнечный воздухонагреватель Nakoair в подвале может в достаточной степени устранить влажность в подвале и продлить срок службы внутренней конструкции и электрического прибора. Проблема: влажные подвалы. Один из первых признаков влажности в подвале - затхлый запах. Влажность скоро разрушит предметы, хранящиеся в подвале, такие как текстиль, картонные коробки или мебель. Чтобы помещения снова стали пригодными для использования, их необходимо регулярно отапливать, механически осушать и вентилировать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *