Získat zdarma energii ze slunce na ohřev vody je lákavé. Ale vybavení pro takovou akci, totiž solární systémy v sadě, vyžaduje poměrně dost investic. Hlavní otázkou pro uživatele je, zda se solární systém se solárním kolektorem vyplatí při použití v soukromém domě? Zvažte, jaké jsou návrhy, jaké aplikační zkušenosti jsou k dispozici .

Základní princip práce

Srdcem domácího solárního systému je solární kolektor. Funguje to extrémně jednoduše – řada trubic s chladicí kapalinou (vodou) se zahřívá slunečními paprsky. Ohřátá voda vstupuje do teplosměnného zařízení v domě (nepřímotopný kotel, hydroakumulační nádrž) a tam ohřívá teplonosné médium topného systému nebo vodu, kterou používáme jako teplou.

V důsledku toho se topení a (nebo) voda ohřívá zdarma. Každý ví, že vytápění a ohřev vody je hlavní položkou výdajů domácnosti, energie je drahá. A v Evropě je slunce někdy úplně zahřáté sluncem, aniž by se spálil ani kilogram našeho zemního plynu.

Co získáme a který solární kolektor je lepší?

Schéma solárního systému pro dům

Odrůdy solárních kolektorů

Zjednodušený popis konstrukcí solárních kolektorů je následující.

    Plochá deska.
    Kovová deska potažená niklem (absorbentem) s připájenými měděnými trubičkami. Nebo dvě drážkované desky naskládané dohromady. To vše je uzavřeno v tepelně izolovaném plášti s nárazuvzdornými samočistícími okny s dvojitým zasklením.

Montáž na střechu kolektorů

Trubicové solární kolektory

Z popisu je jasné, že všechna tato provedení nemohou být levná. Proto otázka návratnosti.

Schéma tepelného potrubí

V létě se solární systém vždy hodí

Existuje další typ solárního systému – letní byt otevřený. Stejný deskový solární kolektor, ale deska s levnými plastovými trubicemi, bez tepelné izolace a skla.
Účinně může fungovat pouze při vysokých venkovních teplotách v létě.

Takto zjednodušený solární systém dokáže ohřívat vodu v sudu s cirkulací samospádem, pokud je sud o 0,5 metru a více výše než kolektor. Nebo ohřívat vodu v bazénu, nebo pro potřeby domu, ale s nuceným oběhem.

Plastový kolektor navíc topí 10x účinněji než jen sud s letní sprchou. Takže můžete získat teplý bazén, podmíněně zdarma. A nejjednodušší systém se v porovnání s náklady na palivo vyplatí, pokud se topení provádí pálením čehokoli.

Kolik energie dává slunce

Z výše uvedeného je zřejmé, že nejúčinnější solární systém bude fungovat v létě, kdy je slunce vysoko a je více slunečního světla.

Na obrázcích je energie slunečního světla charakterizována pro 52. rovnoběžku a na jihu jako:
Za červen – asi 600 wattů energie na metr čtvereční. vyhřívaný prostor za jednu hodinu.

V zimě je to téměř desetkrát méně.
Za prosinec – 80 W / mXNUMX. za hodinu.

Mimo sezónu něco mezi – říjen, duben – 300 – 350 W / mXNUMX.

Ale to, jak je uvedeno, platí pro jižní zeměpisné šířky. Na sever od Slunce je méně a méně a přijaté energie je mnohem méně.

READ
Jak správně nastavit plovák v nádržce toalety?

Co to znamená z praktického hlediska – čím lze topit?

Vyplatí se solární kolektor?

Je třeba poznamenat, že deskové kolektory začínají pracovat, když je solární energie vyšší než 80 W / mXNUMX. Tito. v zimních měsících ty ploché prakticky nefungují.

Trubkové začínají pracovat od 20 W / m2. Proto mohou v zimě dům trochu zahřát.

Jednoduché výpočty ukazují, že i v jižním klimatu (52 rovnoběžek), pokud se k vytápění použije solární systém, se solární kolektor nevyplatí. Vytápění je totiž potřeba nejvíce v zimě a méně mimo sezónu, kdy je slunce nejméně. Přijatá energie na metr čtvereční je velmi malá, její náklady nekompenzují cenu zařízení ani po desetiletí, při současných cenách energií.

Pokud ale použijete kolektor pro zásobování teplou vodou, což je potřeba jak mimo sezónu, tak částečně i v létě, tak se to může vyplatit. Tito. U nás by se měl klást hlavní důraz na zařazení solárního systému do schématu zásobování teplou vodou, aby se maximalizovalo využití solární energie. Vytápění lze připojit průchozí, když je již teplá voda připravena.

Velký solární systém na střeše

Vyberte plochý nebo trubicový kolektor

  • Flat je v létě účinnější, má větší účinnost při různých teplotách chladicí kapaliny, dokáže ji zahřát na vysoké teploty.
  • Tubular je efektivnější při nízkých solárních energiích, může pracovat po celý rok.

Byt je také levnější. A možnosti bez tepelné izolace, na léto – penny.

Pro naše podmínky se pro přípravu teplé vody ukazuje jako efektivnější plochý kolektor, který se pravděpodobně vyplatí, pokud se dříve na teplou vodu vynakládalo hodně paliva.

Ale trubkový, pro milovníky experimentů, se může také vyplatit, protože v „mazaném“ schématu může topit i v zimě.

Jaká je plocha kolektoru, jak se používá

Můžete věnovat pozornost grafům účinnosti solárních kolektorů v závislosti na teplotě chladicí kapaliny. Zejména u plochého je rozdíl znatelný – vydá více energie, když je chladicí kapalina studená.

graf účinnosti solárního kolektoru

Proto má pro schéma TUV přednost solární systém. Nejprve ohřeje vodu, poté jsou již zapnuty obvyklé způsoby ohřevu.

Z grafů je patrné, že příliš velká kolektorová plocha škodí – vlivem přehřívání chladicí kapaliny klesá účinnost, drahý systém velké plochy se nevyplatí.

Pro oblast kolektorů solárního systému, které by byly optimální z hlediska návratnosti, jsou při zohlednění křivek účinnosti následující doporučení:

  • Pro dodávku teplé vody na osobu – 1,2 m5, pro rodinu – XNUMX mXNUMX.
  • Pro vytápění – až 0,4 m2 na 1 m2 plochy domu. V souladu s tím – až 40 m2 pro dům 100 m2.

Z čeho se skládá sluneční soustava?

Samotný solární kolektor musí být umístěn v určitých úhlech k horizontu – rovina světelného přijímače je kolmá na tok slunečního světla, stejně jako ve směru na jih, případně s malými odchylkami do 10 stupňů nebo autorotací sledující slunce.

READ
Jak vycvičit kočku, aby otevřela dveře?

Střecha musí být navržena na takové zatížení s ohledem na vítr a sníh.

Schéma zapnutí solárního systému pro dům

Nejjednodušší schéma je s gravitační cirkulací. Kolektor může být i na střeše za předpokladu, že nádrž je o 0,5 m vyšší než ona pro samotížnou cirkulaci a potrubí je v tepelné izolaci velkého průměru.

Sluneční soustava může také zahrnovat:

  • Tepelný akumulátor – Nepřímotopný kotel nebo vyrovnávací zásobník, se samostatnou spirálou pro připojení solárního kolektoru. Zařízení však musí být vybaveno hlavním topením.
  • Oběhové čerpadlo.
  • Přetlakový ventil – voda může vřít.
  • Potrubí v tepelně izolačním plášti, který odolává zvýšeným teplotám (minerální vlna).
  • Schéma spínání “TUV – ohřev”, topení se zapíná při dosažení maximální teploty TUV.
  • Automatický odvzdušňovací ventil v nejvyšším bodě.
  • Expanzní nádrž 1/10 objemu chladicí kapaliny – uzavřený systém.

Za jakou cenu koupit

Solární instalace lze zakoupit jako sadu zařízení se schématem zapojení a doporučeními. Vyznačují se určitou kapacitou solárního kolektoru, tzn. jeho oblast.

Takže například průměrný tepelně izolovaný deskový kolektor s výkonem asi 2,0 kW / h (maximální sluneční světlo) bude stát od 150 000 rublů. Ale jestli je to rentabilní, jestli se to vyplatí – to si musíte spočítat sami podle energie spotřebované na dodávku teplé vody. K této ceně je ale potřeba připočíst další montáž a údržbu .

Také při plánování nákladů na domácí solární systém stačí vzít v úvahu fakt, že v Rakousku, které není nejteplejší evropskou zemí, připadá na 1000 obyvatel 450 metrů čtverečních. heliosystém. V Rusku je toto číslo stále 0,2 metrů čtverečních. m. – 2250 krát méně. Možná je čas tento ukazatel změnit.

Vytápění a ohřev vody pomocí solární energie je v naší málo slunečné zemi docela možné. Řekneme vám, co jsou solární systémy a jak si vybrat ty správné pro vaši chatu.

Kolektorové solární systémy: jak je používat k organizaci vytápění a zásobování vodou doma?

Myšlenka solárního kolektoru je velmi jednoduchá – sluneční paprsky ohřívají kapalinu protékající trubicemi, které jsou vyrobeny z materiálu dobře absorbujícího teplo. Tímto způsobem můžete poměrně efektivně získat teplou vodu pro domácí a venkovské potřeby. Takové solární systémy fungují obzvláště úspěšně v létě. V této době se obyčejná černá plastová nádrž dokáže vyrovnat s rolí solárního systému pro získávání teplé vody, což využívá mnoho letních obyvatel, kteří si z takových nádrží staví například improvizovanou sprchu. Solární energii lze ale využít efektivněji.

Jak funguje solární kolektorový systém?

Moderní solární kolektorový systém je navržen následovně. Sluneční paprsky ohřívají chladicí kapalinu v kolektoru. Tato kapalina cirkuluje z kolektoru do výměníku tepla v topném zařízení – vodním kotli. Cirkulace se provádí pomocí čerpadla. Součástí solárního systému je také řídicí jednotka (regulátor), která reguluje chod čerpadla, obsahuje ochranu proti přehřátí a plní některé další úkoly.

READ
Jak vyrobit pěnové bloky?

Typy solárních kolektorů

Nejdůležitější součástí jsou solární kolektory. Ty představují většinu nákladů na systém. Existuje několik možností instalace solárních panelů, které lze zredukovat na dva typy. Každý z těchto typů má své výhody a nevýhody, které určují rozsah jejich použití.

Ploché

V nich jsou trubky s chladicí kapalinou umístěny pod měděnou absorpční deskou a uzavřeny ve společném pouzdře. Deska absorbéru je nahoře pokryta ochranným sklem a pod trubicemi je umístěna vrstva tepelné izolace.

Ploché kolektory jsou o 20-30% levnější a méně účinné, protože trubice s chladivem mají horší tepelnou izolaci (část tepla uniká do atmosféry). Paradoxně se tato nevýhoda mění ve výhodu například při sněžení.

Pro integraci do střešní krytiny má řada kolektorů Vitosol 200-F speciální model (typ SV2E/SH2E) navržený tak, aby zajistil plynulý přechod mezi oběma plochami.

Tubulární

V nich je každá trubice chladicí kapaliny namontována v samostatném válcovém skleněném pouzdře s reflexním povlakem. Vzduch byl evakuován z krytu, odtud název „vakuové rozdělovače“.

Trubicové kolektory se vlivem vakua prakticky nezahřívají a sníh na nich neroztaje. Trubky jsou méně odolné vůči krupobití a jsou křehčí. Obecně platí, že trubkové kolektory jsou dobré v ideálním klimatu, kde se zřídka vyskytují kroupy a žádné sněžení. Trubicové kolektory zajišťují téměř konstantní tok tepla po celý den, je to dáno tím, že sluneční paprsky rovnoměrně osvětlují povrch skleněného válce bez ohledu na polohu slunce na obloze.

Potrubí solárního systému je uloženo tak, aby byl zajištěn úplný odvod vzduchu.

Potrubí solárního systému je uloženo tak, aby byl zajištěn úplný odvod vzduchu.

Porovnání vlastností plochých a trubicových kolektorů

Vlastnost Ploché Tubulární
Práce přes den Účinnost se během dne velmi mění v závislosti na úhlu dopadu slunečních paprsků Účinnost je téměř konstantní po celý den
Dopad sněžení Sníh na panelu vlivem částečných tepelných ztrát sám odtaje Sníh netaje, je třeba ho vyčistit
Trvanlivost, odolnost proti nárazům Vysoký Průměr
větrná Vysoká (potřebuje silnější základnu) Průměr

Kritéria výběru nádrže

Při výběru kolektoru věnujte pozornost kvalitě solárních panelů, komponentů systému a životnosti absorbéru (povrch vystavený slunečnímu záření).

Cena solárního systému závisí na jeho výkonu, který je určen plochou kolektorů, zeměpisnou šířkou, ročním obdobím a řadou dalších charakteristik. Nejlevnější jsou čínské, německé panely jsou dražší, ale jejich životnost je zpravidla delší a lze je doporučit pro důležité úkoly, například pro celoroční zásobování teplou vodou.

Přesný výpočet systému by měl provést zkušený odborník. Zjednodušeně můžeme např. předpokládat, že systém s kolektorem o užitné ploše 3 m² ve ​​středním pásmu a v zimním období dokáže zajistit přípravu cca 2 litrů teplé vody (o teplotě asi 3 °C) za 150-50 hodiny. Praxe ukazuje, že pro malou rodinu (dvě nebo tři osoby) stačí solární systém s kolektorem 2–4 m² a kotlem o objemu 200–300 litrů. Takový systém bude stát přibližně 100-300 tisíc rublů. Náklady na jeden modul (o ploše přibližně 2 m²) kolektoru se pohybují od 20 do 25 tisíc rublů. (čínští výrobci) až 50-60 tisíc rublů. (Ariston, Buderus, Viessmann a další evropští výrobci); dalších 40-60 tisíc rublů. za kotel budete muset zaplatit 10-20 tisíc rublů. pro regulátor, čerpadlo a materiály potřebné pro instalaci.

READ
Jak se počítají velikosti sáčků?

V malé domácnosti může solární energie poskytnout až 60 % energie potřebné k výrobě teplé vody.

Termosifonový solární systém Vitosol 111-F (Viessmann) pro ohřev teplé vody v létě. Princip termosifonu poskytuje schopnost přenášet teplo pomocí přirozené konvekce chladicí kapaliny. Takový systém nevyžaduje použití čerpadla ani žádného složitého řídicího systému.

Jak správně nainstalovat kolektor

Heliopolis by měl být umístěn na nezastíněné straně: směrem na jih nebo s orientací západ-východ. Pokud takové uspořádání není možné, je do výpočtů zahrnut korekční faktor. Je také vhodné, aby v blízkosti nebyly vysoké stromy. Úhel sklonu kolektorů vůči vodorovné ploše se volí podle zeměpisné šířky a klimatických podmínek, optimální úhel závisí na sezóně špičkového využití. Pokud například navrhneme solární systém pro přípravu teplé vody na chatě na pobřeží Černého moře s obdobím květen-září, bude tento úhel 20-25°. Pokud je ale potřeba podpořit vytápění pomocí tohoto solárního systému, úhel by měl být 40–45°.

Solární systémy jsou umístěny na střeše tak, aby maximalizovaly využití solární energie k ohřevu chladicí kapaliny. Pro severní polokouli to bude jižní strana svahu.

Solární systémy jsou umístěny na střeše tak, aby maximalizovaly využití solární energie k ohřevu chladicí kapaliny. Pro severní polokouli to bude jižní strana sklonu střechy.

Solární kolektorové panely jsou umístěny v nakloněné rovině tak, aby během dne poskytovaly úhel dopadu slunečních paprsků co nejblíže přímému. Optimální sklon kolektorové roviny odpovídá zeměpisné šířce oblasti a je například pro Moskvu 57°. Směr, kterým je panel otočen, by měl být na severní polokouli na jih. A samozřejmě by sluneční kolektor neměl být blokován před sluncem jinými předměty. Ne vždy je možné odolat všem podmínkám, proto se při instalaci kolektorů hojně používají prefabrikované nebo svařované kovové konstrukce, které lze namontovat jak na střechu, tak na samostatně stojící stojany.

Krokvové háky mohou spočívat pouze na krokvích nebo na meziopláštění a neměly by spočívat na střeše.

Výběr kotle pro solární systém

Pro solární systémy se používají speciální kotle s vestavěným výměníkem, nezaměňujte je s klasickými zásobníkovými ohřívači vody. Vzhledem k tomu, že výroba teplé vody solárním systémem je nerovnoměrná v závislosti na denní době, jsou tyto kotle voleny s rezervním výkonem, aby s jejich pomocí akumulovaly teplo. Proto se často používají nádoby o objemu 300 litrů a více. Podobné nádrže bivalentního ohřívače vody jsou k dispozici od výrobců Ariston, Buderus, Viessmann a dalších. Kromě solární tepelné přípravy teplé vody tyto kotle většinou poskytují možnost přitápění z topného kotle.

READ
Jak LED panel funguje?

Nezapomeňte, že pokud se teplo neodvádí pro ohřev vody v kotli, je nutné zajistit způsob, jak přebytečné teplo nějak odvést.

Jak se vyhnout přehřátí

Vážným problémem při nepravidelném používání solárních systémů je přehřívání kolektoru. Existuje několik způsobů, jak bojovat s přehřátím. Nejjednodušší možností je použít vodu jako chladicí kapalinu. Když se voda vaří, pára se uvolňuje přes speciální ventil a poté se nedostatek vody odebírá z vodovodního systému. Tato metoda je špatná, protože voda zamrzá, takže ji lze použít pouze tam, kde se mrazy vyskytují zřídka (systém je v tomto případě doplněn o protimrazovou ochranu s nuceným ohřevem chladicí kapaliny).

Další možnost – vypuštění chladicí kapaliny a naplnění kolektoru vzduchem při vypnutém čerpadle (systém Drain Back) – vyžaduje správný výpočet systému, sklonů a objemů potrubí. Je také možné upravit teplotu chladicí kapaliny změnou provozních režimů systému pomocí ovladače. Regulátor například v noci spustí čerpadlo, které čerpá ohřátou chladicí kapalinu přes plochý kolektor; systém funguje jako v opačném pořadí. Tento způsob je dobrý, pokud máte plochý kolektor (trubkové nejsou vhodné) a prostorný kotel. Další zajímavý vývoj navrhl Viessmann. Jeho kolektory používají materiál s proměnlivou odrazivostí. Při zvýšení teploty (řekněme nad 90 °C) se absorpční kapacita materiálu několikrát sníží a chladicí kapalina se přestane ohřívat.

V některých případech lze poruchu solárního systému odhadnout podle vzhledu kolektoru. Výskyt námrazy na trubkovém kolektoru tedy naznačuje porušení těsnosti skleněného válce. Neexistuje žádná izolace a tato část kolektoru produkuje velmi málo tepla.

Pokud je velká koncentrace ptáků, možná budete muset chránit sluneční soustavu před jejich příliš častými návštěvami; K tomuto účelu jsou vhodné například hroty proti aditivům umístěné podél horního okraje.

Podle nejkonzervativnějších údajů je průměrné roční sluneční záření v Rusku 6–3 kWh za den na 1 m², což je 120–60 litrů vody o teplotě 55–60 °C! Hlavním důvodem, který brání masové výstavbě solárních elektráren, jsou vysoké jednotkové náklady, kvůli kterým je jejich návratnost až 15 let. Při výběru kolektoru byste měli dbát na kvalitu solárních panelů, systémové komponenty a životnost absorbéru. Nezapomeňte na výběr správné montážní firmy. Ne všichni instalatéři znají specifika instalace a uvádění solárních systémů do provozu.