Наш Харьков

Проблемные места нашего города

Советы по использованию солнечной энергии

Комментарии к записи Советы по использованию солнечной энергии отключены

Пока энергоресурсы стремительно дорожают, солнце греет землю ежедневно и совершенно бесплатно. Простой расчет показывает, что при месячной расходу воды для мытья 100 литров на одного человека, то на ее подогрев нужно потратить около 90 кВт * час в месяц или 1080 кВт * часов в год. При этом летним днем ​​в Киеве при ясной погоде на площадку площадью 1 м2 солнце в час посылает 1 кВт * час энергии или в среднем 8 кВт * час в день. Очевидно, что если суметь использовать хотя бы часть этой бесплатной солнечной энергии для горячего водоснабжения, то можно получить значительную экономию.

Горячая вода с помощью нагревательного бака

Простой системой для солнечного водоснабжения дома является нагревательный бак. Это просто емкость для воды, которая нагревается днем ​​солнечными лучами. Однако, такой простой солнечный нагреватель очень эффективен для поставки теплой водой в летнее время и получил широкое применение для так называемого «летнего душа».

Если нагревательный бак укомплектовать резервуаром для хранения теплой воды, то можно получить еще более эффективную солнечную нагревательную установку, которая будет обеспечивать Вас теплой водой летом и окупится за несколько сезонов. Рассмотрим такой солнечный водонагреватель подробнее.

Важнейшей частью солнечной системы, конечно, является сам нагревательный бак. Это может быть любая емкость для воды, например, стальной куб, бочка или несколько труб большого диаметра.

Лучше всего использовать для этой цели специальный бак для летнего душа из полиэтилена объемом 200-300 литров. Такой бак имеет рациональную для нагрева плоскую форму, не ржавеет, окрашенный в черный цвет для лучшего теплопоглощения и несмотря на небольшой вес легко монтируется на крышу.

солнечный нагреватель

Стальные трубы для нагрева воды солнцем

Солнечный нагрев воды

Полиэтиленовый нагревательный бак для летнего душа

 

Если такой бак просто положить под прямые солнечные лучи, то в жаркий солнечный день вода в нем нагревается до конца дня до 40-45 º этого вполне хватает для бытовых нужд. Но если теплую воду потратить вечером, то за ночь, к утру она остынет. Таким образом, теплую воду невозможно использовать круглосуточно. Очевидно, для устранения этого недостатка нужно «остановить» потери тепла от нагретой воды. Это можно сделать либо утеплением нагревательного бака в конце дня, или сливом теплой воды в утеплительную емкость.

Учитывая, что большинство частных домашних хозяйств используют газовые и электрические бойлеры, то выгодно использовать их для хранения теплой воды из нагревательного бака. Так же в отличие от утепления нагревательного бака, процесс слива менее трудоемкий, не надо подниматься к месту установки бака. Более того, поскольку в пасмурный день вода в нагревательном баке нагревается лишь до 25-30 ° С, ее в любом случае придется догревать.

5-solnechnyy-nagrevatel

Схема работы простого солнечного водонагревателя

 

На рисунке изображена схема работы простой системы для подогрева воды солнцем, которую можно собрать своими руками. Водонагревательная система состоит из нагревательного бака, бойлера, а также из водопровода с тремя кранами. Сначала закрывается кран (3), кран (1) и (2) открыты. Вода из напорного водопровода (синий цвет) подается в нагревательный бак. После наполнения бака, напорный водопровод закрывается краном (1). В конце дня, когда вода в нагревательном баке нагреется и ее надо будет слить в бойлер, для этого открывается кран (3). Если нагревательный бак не надо использовать, то можно просто закрыть кран (2) и бойлер используется в обычном режиме.

 

5-solnechnyy-nagrevatel

Датчик уровня воды

 

Меру наполнения бака удобно контролировать датчиком уровня воды, который можно закрепить на крышке бака. Для водопровода хорошо подойдут металлопластиковые или полипропиленви трубы для холодной воды (так как в системе низкое давление). О сборку трубопровода из полипропиленовых труб можно узнать из статьи Монтаж полипропиленовых труб.

Таким образом подогрева воды очень простой, но у него есть два серьезных недостатка:

— Необходимо ежедневно наполнять и сливать нагревательный бак;
— Получить подогретую воду можно только при теплой погоде, при температуре воздуха выше +20 ° С.

7-solnechnyy-nagrevatel

Солнечный коллектор из металлопластиковых труб

 

Чтобы подогревать воду солнечным теплом не только в теплую погоду, но и в более прохладное межсезонье (март, апрель, сентябрь, октябрь), нагревательный бак не может быть использован из-за слишком высокие теплопотери. Для этого его придется заменить более эффективным солнечным коллектором. В интернете можно найти немало описаний эффективных активных солнечных систем, которые требуют использования автоматики. Но рассмотрим максимально простую и удобную пассивную систему солнечного водонагревателя, то есть такую, которая работает сама по себе без использования насоса.

Прежде всего, нужно сделать солнечный коллектор. Если проанализировать множество известных конструкций солнечных коллекторов, то можно сделать вывод, что определяющим фактором для надежности, стоимости и простоты сборки солнечного коллектора является материал теплообменника. Самыми надежными считаются металлические трубы, например, тонкостенные медные или стальные, но они стоят дорого, а их сбор трудоемкий. К тому же теплообменник с металлическими трубами имеет значительный вес, что требует крепкого короба и усложняет установку.

Садовый шланг можно использовать для солнечного коллектора

Садовый шланг можно использовать для солнечного коллектора

Солнечный коллектор с резинового шланга

Солнечный коллектор с резинового шланга

Удобнее и дешевле теплообменники из полипропиленовых и металлопластиковых труб, но термические деформации при нагревании солнцем и большое количество соединений, увеличивает вероятность протекания и так же повышает трудоемкость при сборке.

Всех этих недостатков лишен теплообменник из садового шланга. Его сборник состоит лишь в том, что шланг нужно выкрутить в виде спирали. Отсутствие соединений и гибкость шланга гарантирует отсутствие протечек, а длина шланга позволяет подвести воду непосредственно от коллектора к трубопроводу внутри здания без промежуточных соединений.

Простой солнечный коллектор из садового шланга изображен на рисунке. Он состоит из стекла (1), шланга (2) и пенопласта как теплоизоляции и основы (3). Принцип его работы очень прост — коротковолновое солнечное излучение проходит через стекло, нагревает шланг с водой. От нагретого шланга начинается излучения уже длинноволнового спектра, значительно отражается стеклом. Таким образом, солнечные лучи попадают в так называемую «тепловую ловушку». При установке солнечного коллектора оптимальный угол наклона будет 35º летом и 40º весной-осенью.

Схема работы солнечного водонагревателя с коллектором из резинового шланга

Схема работы солнечного водонагревателя с коллектором из резинового шланга

На рисунке изображена схема подключения солнечного коллектора к бойлера. Перед началом нагрева воды солнечным коллектором необходимо заполнить шланга водой и вытеснить из него воздух. Для этого закрывается кран (2) и для слива воды открывается горячий кран сантехнического прибора (6). Вода из напорного водопровода (1) начинает поступать в солнечный коллектор (4). После того, как в сливной воде перестанут пидмишуватися пузырьки воздуха, значит — в коллекторе воздушных пробок нет. Далее открывается кран 2 и холодная вода из бойлера под действием термосифонного эффекта (при нагревании коллектора солнцем) начинает перетекать в коллектор. Для отключения солнечного коллектора и использования нагретой воды или работы бойлера в обычном режиме нужно закрыть кран (3).

Как видим, работа этого бойлера не требует сложного и дорого оборудования, единственный минус такой простой системы это то, что нужно периодически включать и отключать подачу воды в солнечный коллектор краном (3). При пасмурной погоде нагрев воды таким солнечным коллектором происходит частично, другую часть нужно будет «догриваты» бойлером, что все равно дает экономию. Учитывайте при этом, что при пасмурной погоде или в межсезонье бойлер должен будет включаться на нагрев в конце дня, то есть когда вода в коллекторе уже не нагревается. Иначе при нагревании воды в коллекторе ТЕНом она перестанет циркулировать.

Для расчета необходимой производительности солнечного нагревателя следует учитывать, что 1 метр шланга внешним диаметром 25 мм ясным днем ​​при +25 ºС нагревает 3,5 литра горячей (до + 45 ° С) воды. А при +32 ° С нагревает 3,5 литра горячей до + 50 ° С. Количество средних солнечных часов в течение года для г.. Харьков указанный в таблице 1.

 

Нижняя граница внешней температуры воздуха, при которой наблюдается экономия при ясной погоде, будет +5 до +8 ° С. При заморозках воду из коллектора лучше всего слить, хотя эта конструкция устойчива к замораживанию.

Основные материалы для солнечного коллектора с резинового шланга

Основные материалы для солнечного коллектора с резинового шланга

Шланг для такого солнечного водонагревателя подойдет из резины или армированный из ПВХ. Внутренний диаметр шланга не должно менее 19 мм, можно и больше. Но если диаметр будет меньше, то значительно повышается гидравлическое сопротивление системы, замедляет естественное перемешивание воды за счет термосифонного эффекта. Так же, пишет iBud.ua, не желательно выбирать шланг с толщиной стенки менее 2,5 мм, поскольку шланг с тонкими стенками плохо держит форму и часто перегибается. Садовый шланг не дорогой. Так, армированный шланг из ПВХ с внутренним диаметром 19 мм и толщиной стенки 3 мм в зависимости от производителя стоит от $ 2 до $ 3 за метр.

Предпочтительно выбирать шлаг черного цвета или темных тонов для лучшего теплоусвоения. Разница, правда, не сильно велика. Например, белый шланг усваивает солнечное тепло примерно на 5% хуже, чем черный. Но дополнительные 5% лишними не будут.

Для перемешивания воды с помощью термосифонного эффекта сама форма шланга не имеет значения, так как вода в шланге равномерно прогрета, важна разница уровней между холодной водой в бойлере и горячей водой в коллекторе. Поэтому для возникновения устойчивого термосифонного эффекта бойлер должен быть приподнят над верхней частью солнечного коллектора по крайней мере на 60 см Так же надо стремиться максимально уменьшить длину подводящего трубопровода, поскольку, чем длиннее трубы, тем больше сила трения, которая препятствует перетеканию воды из коллектора в накопитель (бойлер).

12-solnechnyy-nagrevatel

Закрепление резинового шланга в виде спирали для солнечного коллектора

Чтобы снизить теплопотери конвекцией, задняя часть шланга утепляется пенопластом. Так же нужно загерметизировать зазор между стеклом и пенопластом. Для этого можно подложить между стеклом и пенопластом мягкое прокладки из поролона или склеить стекло и пенопласт клеем на водной основе (клей с органическим растворителем может растворить пенопласт). Например, можно использовать клей для пенопласта или клей ПВА.

Для фиксации формы шланга солнечного нагревателя в виде спирали, он привязывается к любой трубки или бруска. Чтобы закрепить его на пенопласте его достаточно просто привязать.

Стекло обязательно надо использовать оконное. Органическое стекло или полимерная пленка не подойдут, так как они очень плохо задерживают длинноволновое излучение. Между стеклом и поверхностью шланга должен быть промежуток 12-20 мм. На стекле не должно отражающих селективных покрытий (i-стекло), такое стекло отражает значительную часть солнечного излучения.

13-solnechnyy-nagrevatel

Мягкая пинополиетиленова теплоизоляция для труб

14-solnechnyy-nagrevatel

Жесткая теплоизоляция для труб из пенополиуретана фольгированная

Что касается выбора между одинарным и двойным остеклением, то надо учитывать два фактора. При двойном остеклении меньше теплопотери, но больше коэффициент отражения солнечного света. А поскольку чем выше температура окружающего воздуха, тем меньше теплопотери, то получается:

— Если солнечный нагреватель использоваться преимущественно в теплое время года, то лучше одинарное остекление;

— Если же в прохладное, то тогда выгоднее становится двойное.

15-solnechnyy-nagrevatel

Хомут для резиновых труб

Выводы шланг, который выходят наружу, для снижения теплопотерь нужно теплоизолировать. Для теплоизоляции внутри отапливаемого помещения и при протяжении водопроводов не более 3 м достаточно использовать обычную мягкую теплоизоляцию с пенополиэтилена для труб.

Для протяжниших участков, а так же для теплоизоляции наружных трубопроводов следует использовать более мощную жесткую теплоизоляцию для труб с фольгированный пенополиуретана.

Подсоединять шланг к трубопроводу можно с помощью хомута для резиновых труб, для этого шланг туго надевается на трубу и зажимается хомутом. Оптимально, чтобы внутренний диаметр шланга равен диаметру трубы, на которую он надиватиметься.

Описанная конструкция пассивного солнечного нагревателя с коллектором может сэкономить до 80% энергии для горячего водоснабжения летом и до 40% весной и осенью, что за год составит около 400 кВт * час сэкономленной энергии на одного человека.

13.03.2015 |

Комментарии закрыты.

Перейти к верхней панели