Все чаще в сельской местности России можно увидеть, как люди переходят на альтернативные источники энергии. Пусть это не так обильно как в той же Европе, но все же встречается.
Хочется обсудить такой вариант альтернативного отопления дома как солнечные коллекторы.
Солнечные коллекторы
По сути, солнечный коллектор, это техническое устройство, которое служит для преобразования солнечной энергии в тепловую.
По типу теплоносителя, солнечные коллекторы могут быть воздушные и жидкостные, в которых носителем тепла служит вода или иное жидкое вещество (антифриз, этиленгликоль и подобные).
По конструкции, бывают плоские и вакуумные.
Отопление частного дома при помощи солнечного коллектора будет напрямую зависеть от интенсивности лучей, которые являются разными в разное время года. В пасмурную погоду и ночью энергия излучения недостаточна для нормальной и стабильной работы коллекторов. Часто солнечные батареи используются в качестве элементов нагрева воды.
Солнечные коллекторы бывают:
- По типу конструкции: плоские и вакуумные;
- По типу теплоносителя: воздушные и водяные;
- По способу использования теплоносителя: пассивные и активные;
- По способу передачи тепла: косвенного действия и прямого.
Более подробно о каждом виде вы можете изучить отдельно, данная статья не про это.
Схематично, принцип работы различных видов устройств, можно отразить следующим образом:
Плоский солнечный коллектор, работающий с использование жидкого теплоносителя:
Плоский солнечный коллектор, работающий с использование воздуха:
Вакуумный солнечный коллектор, с жидким теплоносителем:
Как работает зимой?
В системах отопления, как правило, используются вакуумные коллекторы, это определяется их техническими характеристиками и условиями эксплуатации. Основной элемент вакуумного солнечного коллектора – это вакуумная трубка, которая состоит из:
- Изоляционной трубки, выполненной из стекла или иного материала, пропускающего солнечные лучи с минимальными потерями их мощности;
- Медной, тепловой трубки, помещенной во внутреннее пространство изоляционной трубки; Алюминиевой фольги и поглощающего слоя, расположенных между трубками;
- Крышкой изоляционной трубки, являющейся уплотнительной прокладкой, обеспечивающей вакуум во внутреннем пространстве устройства.
Выгодно ли это
В первую очередь необходимо отталкиваться от региона проживания. На картинке ниже можно посмотреть на солнечную активность в течении года на территории России.
Из данной схемы видно, что наиболее благоприятные регионы, для использования солнечной энергии, с продолжительностью солнечной активности более 2000,0 часов в год, расположены в южных районах страны. В этих районах также не бывает холодных и продолжительных зим, что определяет возможность успешного использования солнечных коллекторов в системах отопления и горячего водоснабжения, именно в этих областях России. При необходимости создать абсолютно автономную систему, от внешних, традиционных поставщиков тепловой энергии, следует помнить, что, установив только коллектор, создать подобную систему не получится, т. к. для создания циркуляции теплоносителя, работы системы автоматики, необходима электрическая энергия. Поэтому, для полной автономии, необходимо проработать вопрос по независимому электроснабжению подключаемого объекта. Следовательно, для того, чтобы сделать абсолютно независимую систему, потребуются дополнительные финансовые затраты, что увеличит срок окупаемости оборудования.
Плюсы и минусы
Как у любого технического устройства, так и у солнечного коллектора, есть свои плюсы и минусы, как по возможности использования и эксплуатации, так и по иным параметрам и показателям. В зависимости от конструкции устройства, плюсы и минусы, разнятся, поэтому необходимо их рассмотреть в отдельности друг от друга.
Плоские солнечные коллекторы.
Достоинства использования:
· При использовании в южных регионах с теплым климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
· При осадках в виде снега, имеют способность к самоочищению;
· Обладают высоким КПД, при использовании в летний период;
· Относительно низкая стоимость, в сравнении с аналогами другой конструкции.
Недостатками являются:
· Значительные тепловые потери, вызванные конструктивными особенностями устройства;
· Низкий КПД при работе в осенне-весенний период;
· Сложность транспортировки и монтажа готовых изделий;
· Высокая парусность конструкции, создает опасность повреждения ее элементов, в процессе эксплуатации;
· Сложность и трудозатратность выполнения ремонтных работ.
Вакуумные солнечные коллекторы.
Достоинства использования:
· При использовании в регионах с холодным и умеренным климатом, наилучшие показатели в соотношении цена – производительность;
· Незначительные тепловые потери, в процессе эксплуатации, в сравнении с аналогами другой конструкции;
· Способность работать при низких и отрицательных температурах окружающего воздуха;
· Способность работать при низкой солнечной активности в утренние и вечерние часы, а также при отсутствии прямых солнечных лучей (пасмурная погода);
· Легкий и удобный монтаж, транспортабельность конструкций;
· Надежность в процессе эксплуатации.
Недостатками являются:
· Относительно высокая стоимость;
· Жесткие требования к монтажу, определяющие расположение коллектора в пространстве по отношению к поверхности земли.