Системы воздушного отопления: плюсы и минусы

Воздушное отопление частного дома — плюсы и минусы

В европейских странах уже давно популярно отопление жилых домов с помощью воздуха. Отказавшись от водяного отопления, можно получить ряд преимуществ. Самое главное достоинство — возможность получить 90% КПД. Значение данного показателя у водяной отопительной системы всего 60%.

О системе воздушного отопления

Отопление воздушного типа отличается высоким качеством и надежностью. Конструкция включает следующие элементы:

  1. Генератор теплового вида (работает на воде, необходим для нагревания воздушных масс в помещении)
  2. Оборудование, которое напоминает стандартный вентилятор (главная функция — передача тепла в нужный участок комнаты)
  3. Воздуховоды — специально разветвленные каналы (направляют нагретый воздух в нужное помещение).

Многие люди знают, что такое деревенская печка. Для обогрева помещения необходимо подготовить дрова и затопить печь. Подобным образом работает воздушная система отопления. Нагретый воздух разносится по всему помещению и греет всю комнату.

Также бывает принудительная циркуляция теплого воздуха. Для этого используются специальные вентиляторы. Данный способ требует наличия электрической энергии.

Методы проведения циркуляции:

  1. Подача свежего воздуха извне.
  2. Циркуляция прямоточного вида (затратный метод, не рекомендуется для жилых помещений).
  3. Закрытый цикл.

В СВО отсутствуют радиаторы. Принцип действия: тепловой генератор греет воздух, а не жидкость.

Виды СВО представлены в таблице.

1. Поднятие теплого воздуха вверх.

2. Растекание воздушных масс по потолку и дальним стенам.

3. Охлаждение воздуха и опускание его вниз.

Таким образом, создается круговорот без дополнительных приспособлений. Данную систему можно назвать классикой.

Воздуховоды изготавливаются из листовой оцинковки и специального гофра. В качестве утеплителя используется теплоизолятор (самоклеящийся материал). Между собой детали соединяются хомутами или скотчем.

  1. Гибкие.
  2. Жесткие.
  3. Круглые (имеют минимальное значение аэродинамического сопротивления)
  4. Квадратные (изготавливаются в виде коробов).

КПД принудительного отопления равен 90-99%. Многие современные котлы имеют КПД, находящийся в диапазоне от 85 до 95%.

Воздушное отопление обладает естественной циркуляцией (теплый воздух поднимается вверх, а холодный остается снизу). Подтвердить это можно следующим образом: при открытии входной двери в зимнее время года холодный воздух проходит по полу, а теплый выходит сверху.

Проблемы, которые могут возникнуть при неправильном расчете системы отопления:

  1. Наличие шума или стука во время работы.
  2. Появление в комнатах сквозняка.
  3. Перегревание теплоносителя.

Воздуховоды могут изготавливаться из пластика. Главное условие — расположение от пожароопасных мест. Места расположения воздуховодов: под потолком, внутри стен. Важно монтировать специальные решетки для вентиляции в потолке.

Плюсы метода

  • Экономная система теплоснабжения. Не нужно приобретать дорогостоящие радиаторы и трубы. Кроме того, отсутствуют траты на промежуточную жидкость.
  • Легкая эксплуатация.
  • Создание в помещении благоприятного микроклимата.
  • Высокий коэффициент полезного действия.
  • Риск протечки и замерзания отсутствует.
  • Оборудование монтируется за короткий промежуток времени.
  • Долговечность. Максимальный срок службы — 30 лет.
  • Доступная цена. Окупаемость занимает небольшое количество времени.
  • Можно использовать совместно с другими системами (вентиляция и кондиционирование).
  • Быстрый нагрев жилых помещений (благодаря низкой инерционности).
  • Имеется возможность автоматического управления (это исключает полное остывание комнаты).
  • Красивый внешний вид (отсутствуют трубы и различные батареи, это позволяет планировать дизайн помещений).

Отрицательные стороны системы

  • Для обеспечения качественной работы система требует соответствующего обслуживания.
  • Постоянная необходимость в электрическом питании (требуется резервная точка подачи электрической энергии).
  • Систему невозможно усовершенствовать в процессе эксплуатации.
  • Монтаж производится только на этапе строительства дома.
  • Возникающие сквозняки могут нарушить нормальную циркуляцию воздуха, а это, в свою очередь, приведет к охлаждению пола в комнате.
  • Имеется шум во время работы системы (причина — наличие вентиляторов).
  • В воздухе присутствуют частицы пыли (она появляется в тех местах, где не установлены фильтры).
  • Разный температурный режим внизу и вверху комнаты (разница может составлять 10 °С). Все это приводит к увеличению мощности, которая затрачивается на обогрев.

Рекомендации будущим владельцам

Данный вид отопления подходит для каркасных домов. Важная информация: воздуховоды размещаются в стенах. В подобных домах часто имеется пустота между наружной обшивкой и внутренней отделкой.

Воздушная система отопления имеет высокие показатели работы на практике, именно поэтому она завоевала популярность среди потребителей.

Воздушное отопление загородного дома – плюсы и минусы

Цикл статей о системах воздушного отопления загородных и частных домов и коттеджей. В статьях подробно рассказывается о том, что предстваляют из себя системы воздушного отопления, в чем их отличия и преимущества перед традиционными системами водяного отопления. Также подробно рассказано о продукции нашей компании – системе воздушного отопления Антарес Комфорт, ее особенностях и преимуществах. В этой статье – о плюсах и минусах систем воздушного отопления применительно к загородному дому, коттеджу или даче.

Статьи по теме

  • Стоимость системы воздушного отопления загородного дома
  • Проект частного дома Хайтек 170
  • Проект дома в стиле хай тек Хайтек 112
  • Современные системы отопления дома или коттеджа
  • Проект дома Хай тек 100

За последние несколько десятилетий в Америке и Канаде обычное водяное отопление практически полностью было заменено новейшими отопительными системами – системами воздушного отопления загородных домов. Строго говоря, первая система воздушного отопления была придумана еще в начале нашей эры в Древнем Риме инженером Витрувием. За прошедшие с тех пор 2000 лет, подобные отопительные системы много использовались для обогрева домов и постепенно совершенствовались (например русская печь – это тоже своего рода система воздушного отопления). Но в этих доисторических системах был один существенный недостаток – нагретый воздух поступал в комнаты дома естественным путем, что было не очень эффективно.

На новый уровень воздушному отоплению загородных домов позволило выйти, во-первых, применение в нем вентилятора, а во-вторых, повышение в конце 80-х годов КПД до 80-96%. Именно после этого воздушное отопление и начало энергично вытеснять системы водяного отопления.

Чем же воздушное отопление загородных домов лучше систем водяного отопления и почему практичные американцы и канадцы выбрали для своих комфортных коттеджей именно их? В чем преимущества воздушного отопления по сравнению с традиционным водяным (хотя, надо сказать, что в России и водяное отопление появилось сравнительно недавно – в конце сороковых, после войны, до этого даже в крупных городах использовалось в основном печное отопление)?

Читайте также:
Воздушный тепловой насос: как выбрать и собрать своими руками

Для того, чтобы ответить на этот вопрос, ответим сначала на другой вопрос – а что же, собственно говоря, следует понимать под словом комфорт?

На основании ряда проведенных исследований учеными доказано, что человек чувствует себя комфортно при температуре воздуха в помещении в диапазоне 22–24°С, относительной влажности — 35–55% и достаточном содержании кислорода. Кроме того, в воздухе не должно быть пыли и других загрязнений, а также болезнетворных микроорганизмов. Должна быть обеспечена подвижность воздуха, но при этом необходимо избежать сквозняков. Именно для поддержания этих условий американцы и канадцы и устанавливают в своих частных и загородных домах системы воздушного отопления. И весьма довольны комфортом в своих домах.

Выяснив, что же такое комфорт в доме, вернемся к первому вопросу – в чем же преимущества воздушного отопления загородных домов, как они могут обеспечить нам и нашим семьям комфортную, здоровую и уютную жизнь?

Плюсы воздушного отопления загородного дома

  1. Эстетика
  2. Высокая экономичность
  3. Более низкая стоимость монтажа
  4. Монтаж отопления
  5. Готовая вентиляция
  6. Очистка воздуха в доме
  7. Кондиционирование
  8. Увлажнение воздуха
  9. Стерилизация воздуха
  10. Быстрый прогрев дома
  11. Выбор типа нагревателя – электрический, водяной или газовый.
  12. Быстрее, проще и дешевле монтаж отопления загородного дома
  13. Подвижность воздуха и отсутствие сквозняков
  14. Зонирование

Рассмотрим эти преимущества более подробно:

1. Эстетика. В своем доме вы не найдете труб или радиаторов, проходящих вдоль стен. На них не будет скапливаться пыль. Очищенный от пыли воздух с нужной температурой (теплый зимой, охлажденный летом) в ваши комнаты будет подаваться через спрятанные в стенах, полах и потолках воздуховоды, заканчивающиеся небольшими вентиляционными решетками. Между прочим, современные вентиляционные решетки весьма элегантны, легко вписываются в интерьер и даже дополняют его. Кроме того, системы воздушного отопления идеально подходят для домов с панорамными окнами. Использование в таких домах водяного отопления может стать большой проблемой.

2. Высокая экономичность – стоимость отопления дома с системой воздушного отопления дома Антарес Комфорт будет на 20-30% ниже, чем в таком же доме, но с водяным отоплением. Дело в том, что батареи в большей степени греют стены, чем воздух во всей комнате, кроме того, воздух в комнате хуже перемешивается и около батареи он будет всегда перегрет. А при воздушном отоплении воздух во всей комнате нагрет одинаково только до нужной температуры, и он постоянно перемешивается вентилятором.

Необходимо отметить, что наиболее экономичным будет применение воздушного отопления в хорошо утепленных домах с низкими теплопотерями – например, в домах, спроектированных по технологии Экопан, которые широко распространены в Канаде.

Воздушное отопление загородных домов Антарес Комфорт управляется современным программируемым электронным термостатом – это позволяет еще больше сэкономить, если вы используете загородный дом или дачу только часть времени в году – в этом случае термостат снизит температуру в доме до 5-10 ºС когда вас там нет и повысит температуру до 22-24 ºС перед вашим приездом. Для дома с водяным отоплением подобное организовать затруднительно.

3. Более низкая стоимость монтажа воздушного отопления загородных домов по сравнению с водяным отоплением. И чем больше площадь вашего загородного дома или коттеджа, тем большую выгоду вы получите, если купите отопление воздушного типа, а не водяного.

4. Монтаж отопления в любое время года. Более того, установив в еще недостроенном доме воздухонагреватель воздушного отопления, вы уже можете существенно повысить температуру в помещении, и таким образом, достраивать дом и монтировать воздуховоды отопления можно будет даже зимой в относительном тепле. Установить же зимой водяное отопление достаточно проблематично.

5. Готовая вентиляция – воздушное отопление загородных домов по сути уже является системой вентиляции, часть свежего, богатого кислородом воздуха берется снаружи дома, очищается, нагревается, и только потом подается в комнаты. Таким образом, комнаты вашего дома постоянно вентилируются, и форточек при этом открывать не надо! Между прочим, в системе воздушного отопления в обязательном порядке устанавливается фильтр, который очищает воздух от пыли и грязи. То есть убираться в доме нужно реже! Если же вы установили водяное отопление, то устанавливать систему вентиляции придется отдельно (и платить за установку вентиляции отдельные деньги!).

6. Очистка воздуха в доме – как было сказано выше, в системе воздушного отопления загородного дома обязательно наличие воздушного фильтра, который очищает воздух в доме от обычной и строительной пыли и грязи. Обычно для этого используется недорогой механический фильтр, требующий раз в полгода-год поменять одноразовый фильтрующий элемент (примерно так же, как в пылесосе меняется одноразовый мешок для сбора мусора) Для более лучшей очистки в воздушный фильтр можно дополнительно поставить угольный фильтр, который будет устранять неприятные запахи и табачный дым (но и приятные запахи из кухни он к сожалению тоже устранит…). Если же вам нужен идеально чистый воздух, то вместо механического воздушного фильтра в систему воздушного отопления дома можно установить электронный фильтр. Это более дорогое решение, но и гораздо более эффективное – из воздуха будет удалена даже пыльца растений. Это очень важно, если кто-то из ваших детей или членов семьи страдает аллергией или астмой. Для таких случаев установка электронного фильтра – наилучшее решение.

7. Кондиционирование воздушное отопление загородных домов подает нагретый и очищенный воздух в каждую комнату вашего дома. А если есть система подачи воздуха в комнаты, то для организации кондиционирования всего лишь нужно этот воздух охладить. Что и будет сделано, если вы добавите к уже установленной системе всего один кондиционер на весь дом! Такой кондиционер называется канальным, и установить его можно как сразу при монтаже отопления так и после – по желанию. Монтаж кондиционера (канального) в систему воздушного отопления – достаточно простая процедура, не вызывающая никаких проблем. При наличии в доме водяного отопления устанавливать кондиционеры придется отдельно за отдельную плату.

Читайте также:
Что такое двухвалентный резервуар в солнечной установке?

8. Увлажнение воздуха – то, что было сказано про кондиционирование, справедливо и для увлажнителя воздуха. Добавив в систему воздушного отопления всего один увлажнитель на весь дом, вы всегда будете иметь в своем доме воздух с оптимальной для комфортного проживания влажностью. Это особенно важно для людей с хроническими заболеваниями дыхательных путей или легких – фаренгитами, трахеитами и т.д. Пересушенный воздух вызывает у таких людей кашель. А как известно, зимой при наличии в доме системы водяного отопления влажность воздуха в доме может упасть ниже 5%. Между прочим, примерно такая же влажность – около 5% бывает большую часть года в пустыне Сахара. Таким образом, зимой в доме с водяным отоплением вы будете чувствовать себя так же комфортно, как чувствует себя кочующий по Сахаре бедуин. Спросите себя – а оно мне надо? Кстати говоря, если вы любите разводить у себя в доме комнатные растения, то большинство из них зимой при низкой влажности воздуха испытывают огромный стресс и часто вянут. Да что там говорить, зимой в наших квартирах с водяным отоплением сохнут листья даже у Адениумов. А их, между прочим, называют “розами пустыни”, и в природе они растут в оазисах той самой Сахары…

9. Стерилизация воздуха – в систему воздушного отопления загородного дома можно установить стерилизатор (один на весь дом!), который будет убивать все микробы и вирусы. Поэтому, если кто-то из членов вашей семьи простудится, остальные не начнут через неделю тоже хлюпать носами. Да и избавиться от простуды в таком доме проще – ведь не приходится снова дышать плавающими в воздухе микробами, организм борется только с тем их количеством, что уже нахватал. Для дома же с водяным отоплением придется покупать по отдельному стерилизатору в каждую комнату…

10. Быстрый прогрев дома. Воздушное отопление загородных домов прогревает весь воздух в доме, достаточно быстро его перемешивая при помощи вентилятора. За час весь воздух в каждой комнате вашего дома несколько раз пройдет через вентилятор и нагреватель, что приведет к его быстрому нагреву. Вы можете удаленно дать термостату команду на нагрев дома, температура в котором сейчас 5 ºС, посадить семью в машину, выехать на дачу, и к вашему приезду дом уже будет прогрет до 22-24 ºС!

А вот в доме с водяным отоплением батареи сначала должны прогреть стены, и только потом уже прогреют все комнаты. Не стоит говорить, сколько времени на это уйдет, если у вас загородный дом из кирпича или бетона – городские квартиры в кирпичных или панельных домах прогреваются осенью несколько дней после включения отопления.

11. Выбор типа нагревателя – электрический, водяной или газовый. В системе воздушного отопления загородного дома необходимо нагреть подаваемый вентилятором в комнаты воздух. Для этого нужен небольшой нагреватель. Он может быть электрическим, если у вас пока не подключен газ. А если у вас есть газ и в доме стоит газовый водонагреватель (хотя возможно, что водонагреватель у вас электрический), то разумно для нагрева воздуха использовать горячую воду – она ведь у вас уже есть. В этом случае в систему воздушного отопления устанавливается водяной теплообменник, и получая тепло от горячей воды, вы в тоже время имеете все преимущества воздушного отопления, не имея недостатков водяного. Да и тепловой контур в этом случае будет гораздо короче – обычно воздухонагреватель воздушного отопления и водогрейный котел размещают рядом в одном помещении – в котельной. В случае чего, вы избавлены от протечек труб отопления по всему дому.

12. Быстрее, проще и дешевле монтаж отопления загородного дома – развести в доме легкие воздуховоды быстрее и проще, чем разводить стояки водяного отопления, не требуется опрессовка труб и т.д. Кроме того, разведя в доме сеть воздуховодов, вы, как уже было сказано выше, кроме собственно отопления, сразу получаете уже готовую систему вентиляции и очистки воздуха и почти готовые системы кондиционирования, увлажнения и стерилизации. То есть, заплатив только за отопление, вы получаете также систему приточной вентиляции и очистки. А потратив дополнительно немного денег, получаете еще и системы кондиционирования, увлажнения и стерилизации воздуха!.

13. Подвижность воздуха и отсутствие сквозняков – имея в доме воздушное отопление, вы всегда получаете чистый, свежий и нагретый до нужной температуры воздух в каждой комнате, открывать форточки и проветривать дом вам не нужно! А нет открытых форточек – отсутствуют и сквозняки! При этом воздух в комнатах постоянно перемешивается вентилятором системы отопления, этот воздух находится в постоянном медленном движении. Интенсивность перемешивания воздуха достигается правильным выбором режима работы вентилятора при настройке и пусконаладке системы воздушного отопления дома.

14. Зонирование – купив воздушное отопление для загородного дома, очень легко получить зонирование, то есть сделать в спальне воздух потеплее, а в гостиной к примеру попрохладнее. Или наоборот. Для этого достаточно всего лишь правильно сделать расчет системы воздушного отопления при ее проектировании.

А вот если у вас в доме стоит система водяного отопления, то вы всегда будете иметь либо перегрев воздуха на втором этаже, либо недогрев на первом. Это одна из неприятных особенностей водяного отопления. В отличие от отопления воздушного, при котором в каждую комнату подается именно столько тепла, сколько нужно. Или сколько хочется (все это задается при проектировании отопления).

Широкий диапазон задания желаемой температуры в доме – от 5 до 35 ºС. И стоит добавить, быстрая смена температуры воздуха, например, быстрый прогрев с 5 до 35 ºС. Хотя 35 ºС – это будет комфортная температура только для дома, в котором в качестве домашнего животного держат какого-нибудь варана… Для людей же все-таки желательно ограничиться градусами 25…

Читайте также:
Лопасти для ветрогенератора: изготовление своими руками

Таким образом, из всего вышесказанного следует, что

воздушное отопление загородного дома позволяет создать условия комфорта, недостижимые для других отопительных систем.

Поддержание температуры, влажности, чистоты воздуха производится с высокой точностью благодаря использованию современного оборудования и автоматики.

Минусы воздушного отопления загородного дома

Основных минусов воздушного отопления загородных домов всего 2:

  1. Относительно высокая стоимость для небольших домов. Если ваш дом менее 80 кв.м. то установить в нем воздушное отопление может быть даже немного более дорого, чем водяное отопление. Но с увеличением площади дома этот минус становится все меньше и даже переходит в плюс. Для домов с площадью более 250 кв.м. воздушное отопление обойдется уже дешевле водяного. И чем больше площадь дома, тем выгоднее использовать в нем воздушное отопление.
  2. У воздуха как теплоносителя более низкая теплоотдача, чем у воды, поэтому и объем необходимого теплого воздуха, который надо поддать в комнаты дома, выше. Однако прокачать воздух проще, чем воду, поэтому этот минус достаточно незначительный

Итак, минусов у воздушного отопления только 2, причем чем больше площадь дома, тем менее значимы будут эти минусы. Зато плюсов намного больше.

В России разработкой, изготовлением и продажей воздушного отопления занимается группа компаний Антарес. Ее новейшая разработка – это воздушная система отопления загородного дома Антарес Комфорт – обладает всеми вышеназванными преимуществами систем воздушного отопления. Одновременно в системе отопления Антарес Комфорт использованы технические решения, которые выгодно отличают ее от других зарубежных систем воздушного отопления. В частности, преимущества нашей системы в сравнении с газовыми печами воздушного отопления Goodman, Nordyne и Lennox описаны в статье система воздушного отопления дома или коттеджа Антарес Комфорт – что это такое. Основные преимущества.

Если вы хотите больше узнать о воздушном отоплении загородного дома Антарес Комфорт – прочтите статью агрегат воздушного отопления Антарес Комфорт – устройство воздухонагревателя АВН.

Воздушное отопление дома – плюсы и минусы

Обладать частным домом – это наличие определенных проблем. Всегда возникают трудности то с водоснабжением, то с отоплением, то с канализацией. С одной стороны это даже может быть занимательным. В процессе решения проблемы всегда узнаешь что-то из новых технических разработках и что-то начинаешь использовать сам. К примеру, в этой статье посмотрим как возможно использовать воздушное отопление дома.

Что такое воздушное отопление?

Наверное, все знают ее, а отдельные люди и даже пользовались обычной деревенской печкой. До того, как отопить дом или приготовить еду необходимо подготовить дрова и затопить печку. Подобный пример обогрева дома и есть один из лучших образов системы воздушного отопления частного дома. Воздух, который нагревается рядом с печкой, расходится по всему помещению и греет всю комнату.

На таком примере с обычной печкой представлено воздушное отопление, которое обладает естественной циркуляцией (гравитационной). Однако бывают системы и с принудительной циркуляцией горячего воздуха.

Естественная циркуляция теплого воздуха основывается на законах физики. Теплый воздух, т.к. он легче холодного, поднимается наверх, а холодный собирается внизу.

В качестве подтверждение можно посмотреть такой пример. Когда вы зимой открываете входную дверь, то холодный воздух быстрее всего проходит по полу, а теплый из помещения выходит поверху.

Принудительная циркуляция теплого воздух проводится с помощью специальных вентиляторов и насосов. Через обустроенные воздуховоды подогретый воздух (t° +45… +60) распространяется по всем жилым помещениям, обмениваясь своей теплотой и обогревая помещение. Остывший воздух опускается вниз, где он втягивается расположенные внизу воздуховоды и снова нагнетаются в теплогенератор или печь. И так с постоянным циклом.

При этом циркуляция может проводиться следующими методами:

  • Как рекомендуется: с подачей свежего воздух извне;
  • Полный закрытый цикл;
  • Прямоточная циркуляция. Охлажденный воздух отправляется наружу, а свежий забирается на обогрев. Это не экономичный способ. Для жилых помещений не рекомендуется.

Естественный способ циркуляции не потребует использования электричества. А в случае с принудительной все наоборот.

Достоинства и недостатки воздушного отопления

Воздушное отопление в частном доме применяется большим количеством людей, что не может не говорить о его популярности.

Обсуждаемый обогрев обладает следующими достоинствами:

  • Малое энергопотребление. Экономичность в материалах – не требуются радиаторы и трубы. Экономия энергии на подогрев – отсутствует промежуточная жидкость, которую нужно нагревать.
  • Высокий КПД.
  • Отсутствует риск протечек системы и ее перемерзания.
  • Имеется возможность совмещения с другими системами: вентиляции и кондиционирования.
  • Высокая скорость нагрева жилых площадей.
  • Обладает широкими возможностями автоматического управления, что целиком исключает возможность полного остывания помещений.
  • Эстетический вид – отсутствие батарей и труб, что обеспечивает широкие возможности для планировки и дизайна помещений.
  • Скорость и легкость монтажа оборудования.
  • Долговечность и простота в эксплуатации. Срок службы до 30 лет.
  • Доступность по цене. Окупаемость в короткие сроки.

Однако было бы не честно не обозначить и недостатки воздушного отопления:

  • Наличие некоторого шума во время работы системы воздушного отопления, который создается вентиляторами.
  • Присутствие в воздухе частиц пыли, когда не установлены фильтры.
  • Разница температуры вверху и внизу помещения, которая может быть до 10°С при обычных потолках и до 20°С при высоких потолках. А это ведет к увеличению затрачиваемой мощности в зимний период.

Для чего нужно воздушное отопление

В основном подобный вид отопления дома рекомендуют для каркасных домов, которые получили широкое распространение в последнее время.

Однако каркасное строительство – не одна область, в которой может быть установлен подобный вид обогрева. Он может быть установлен в любом типе помещения, но при условии расчета еще на стадии проекта будущего дома. Это все потому, что потребуется обустройство технологических ниш для монтажа воздуховодов.

Читайте также:
Аккумулятор для солнечных батарей: какой лучше выбрать

Вердикт

Естественно, что воздушное отопление обладает большим количеством плюсов. Однако его деятельность будет наиболее эффективной в тех случаях, когда выполнены точные расчеты.

Гелиоколлектор — как выбрать или сделать самому?

Пост опубликован: 24 февраля, 2017

Гелиоколлектор или солнечный коллектор – это основной элемент гелиосистемы, предназначенной для преобразования энергии солнечных лучей в тепло.

Принцип работы гелиоколлектора

В основу работы коллектора заложен принцип поглощения энергии солнечных лучей в видимом и инфракрасном диапазонах и передачи ее теплоносителю. В теплоносителе, в свою очередь, полученный объем энергии передается для дальнейшего преобразования.

Виды и типы гелиоколлекторов

Плоские

Наиболее распространенный тип элемента гелиосистемы. Это панель, как правило прямоугольной формы,
основой которой служит несущий каркас с теплоизоляцией (боковые стороны и нижняя стенка) и абсорбер (устройство для поглощения солнечной энергии), соединенный с теплопроводом. Теплопровод выполняется из медных трубок, обусловлено это теплопроводностью металла. С наружной стороны абсорбер покрывается закаленным стеклом. Устройство оборудовано патрубками для входа и выхода теплоносителя.

Лучевые потоки солнца (видимые и инфракрасные) попадают на абсорбер и нагревают его. Тепло, полученное абсорбером переходит в теплоноситель, который подаётся далее на элементы системы. Вода в данной системе является теплоносителем. В регионах, где температуры не бывают отрицательными, кроме воды используют и другие жидкости, которые способны не замерзать в сложных климатических условиях.

Достоинства:

  • Универсальность применения;
  • Высокая степень надежности;
  • Эффективность в работе;
  • Неприхотливость к условиям эксплуатации;
  • Возможность эксплуатации круглый год;
  • Длительный срок эксплуатации.

Недостатки:

  • Низкий КПД использования;
  • В случае повреждения требуется полная замена.

Вакуумные

Также распространенный тип солнечных коллекторов. Данный тип коллекторов различается по конструкции: бывают вакуумные коллекторы трубчатого вида и в виде плоских коллекторов.

Главной составляющей вакуумных коллекторов является тепловая труба, которая состоит из двух трубок различного диаметра, помещенных одна в другую с вакуумным зазором между ними.

Конструкция коллектора состоит из корпуса, в который помещено несколько вышеописанных трубок, которые соединены в верхней своей части с теплопроводом. Под воздействием солнечных лучей, попадающих на наружные трубки, являющиеся абсорбером, нагревается специальная жидкость, которая помещена в медные трубки меньшего диаметра. Нагреваясь до определённых параметров, жидкость начинает испаряться, парообразные массы при этом поднимаются вверх, где передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию, пар конденсируется и охлаждённая жидкость стекает вниз. Данный процесс циклически повторяется.

Достоинства:

  1. Высокая эффективность работы в течение всего календарного года;
  2. Высокий КПД;
  3. Универсальность применения.

Недостатки:

  1. Малый срок эксплуатации, требуется профилактическая замена трубок;
  2. Низкая надежность (подверженность разрушения под воздействием града, нарушение герметичности трубок);
  3. Большие габариты и вес агрегата;
  4. Невозможность эксплуатации в регионах с температурой окружающего воздуха ниже 0 градусов (образование инея, налипание снега на приемную поверхность).

Воздушные

Менее эффективные агрегаты, которые не могут в полном объеме осуществлять обогрев помещений. Принцип действия основан на том, что наружный воздух, проходя через отверстия (щели) в конструкции коллектора на поверхности абсорбера нагревается, и через отверстия (щели), с внутренней стороны корпуса попадает внутрь помещений. Нагрев абсорбера осуществляется за счет температуры окружающего воздуха.

Достоинства:

  • Простота конструкции;
  • Не требует профилактических работ;
  • Долговечность.

Недостатки:

  • Низкий КПД;
  • Большие габариты агрегатов.

Установка вентилятора в систему подачи воздуха увеличивает оборот воздуха, что позволяет несколько увеличить КПД, но все равно устройства данного типа не могут обеспечить потребителя тепловой энергией в требуемом объеме.

Пригоден ли гелиоколлектор для отопления дома?

Существующие типы и конструкции гелиоколлекторов позволяют использовать гелио-системы круглый год. Однако мощность данных установок такова, что позволяет осуществлять отопление дома лишь в межсезонье, а в зимний период только дополнять традиционные способы получения тепла, как то: газ, уголь, печное топливо. Монтаж и использование гелиоколлекторов снижает расходы на потребление основных энергоносителей.

С уверенностью можно сказать, что солнечные коллекторы могут решить задачу и наличия горячей воды дома в полном объеме.

Как сделать гелиоколлектор своими руками

Имея начальные знания о схеме устройства гелиосистемы и элементарные навыки обращения с ручным инструментом, можно сделать простой вариант гелиоколлектора, который не будет обладать показателями работы промышленно изготовленных агрегатов, но для нагрева воды вполне может быть использован.

Для наиболее простого и дешевого варианта потребуются (в соответствии со схемой):

  • 1 – змеевик, можно использовать из старого холодильника;
  • 2 – подложка змеевика (может быть из резины или другого материала);
  • 3 – фольга;
  • 4 – несущая конструкция (может быть разнообразной по форме и материалам);
  • 5 — накопитель нагретой воды;
  • 6 – емкость для холодной воды.

Каркаса, несущая конструкция, должна соответствовать размеру змеевика, и изготавливается из материалов, имеющихся в наличии. На дно основания каркаса укладывается подложка из резины, на нее настилается фольга, укладывается и закрепляется змеевик. На боковых стенках каркаса необходимо предусмотреть отверстия для подачи и выпуска воды, а также вырезать и установить на каркас защитное стекло, если такое есть в наличии. Если его нет, устройство работать будет, но снизится КПД установки.

Емкость с холодной водой, солнечный коллектор и накопитель нагретой воды соединяются трубами, с таким расчетом, чтобы холодный резервуар располагался выше коллектора. Рекомендуется установить коллектор с южной стороны здания (помещения) и расположить его под наклоном к солнечным лучам, чтобы была возможность максимально поглощать солнечную энергию.

Холодная вода, за счет атмосферного давления, будет поступать в гелиоколлектор, нагреваться и под естественным давлением поступать в емкость накопитель нагретой воды.

Средние цены на гелиоколлекторы

Гелиосистема в целом и гелиоколлектор в отдельности — это дорогое приобретение, при выборе которого необходимо определить целесообразность применения именно этого вида альтернативной энергии в конкретном случае. Рассчитать окупаемость установки. В среднем, окупаемость гелиосистем составляет 5-7 лет.

На отечественном рынке альтернативных источников энергии гелиогнераторы представлены отечественными и зарубежными производителями. В России производством данного оборудования занимаются: ООО «СоларИннТех» и ЗАО «Телеком-СТВ» (г. Зеленоград), ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», ООО «Солнечный ветер». За рубежом солнечные коллекторы разрабатывают и выпускают: «Suntech» и «Yingli Green Energy» Китай, «Hanwha Solar One» Корея, «Canadian Solar» Канада, «Solarworld» Германия.

Читайте также:
Подключение газа к частному дому: правила, льготы, стоимость

Рассмотрим некоторые отечественные и зарубежные образцы.

Отечественные разработчики и изготовители

Вакуумный солнечный коллектор Alista, выпускает компания «Алиста» г. Симферополь. Стоимость 37000 рублей.

  • бак-аккумулятор на 240 литров;
  • трубки вакуумные Simple;
  • металлоконструкция под углом 40°;
  • поплавковый клапан;
  • контроллер М8.

Солнечный коллектор. Стоимость 22 000 рублей.

  • коллектор плоской конструкции;
  • возможность эксплуатации круглый год;
  • монтаж производится наклонно.

Зарубежные производители

Солнечный коллектор НР 12 Heat Pipe. Производитель «Solar», Германия. Стоимость 43 400 рублей.

  1. коллектор с вакуумным принципом работы;
  2. принцип его работы происходит без давления;
  3. возможность эксплуатации круглый год;
  4. количество трубок в устройстве равно 12;
  5. Толщина использованного стекла — 1.6;
  6. монтаж производят наклонно;
  7. КПД достигает 99.0%.

Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-20. Выпускает компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 48 618 рублей.

  • Принцип вакуумной работы;
  • Относительно малый вес — 83.0 кг;
  • Изоляционным материалом является вата минеральная;
  • Медный материал в теплообменнике.

Солнечный коллектор АТМОСФЕРА СВК-Twin Power-30. Производитель компания «Atmosfera», Китай. Стоимость 74145 рублей.

  1. работа вакуумным принципом;
  2. вес равен 121.0 кг;
  3. в качестве изоляционного материала использована вата минеральная;
  4. медные материалы в изготовлении устройства теплообменника.

Солнечный коллектор. Страна изготовитель – Швеция. Стоимость от 40000 рублей.

  • плоская конструкция коллектора;
  • возможность использования круглый год;
  • монтаж производят наклонно.

Гелиосистема Атмосфера-Просто 150 литров. Страна изготовитель – Китай. Стоимость 93184 рубля.

Технические параметры и комплектация:

  1. Область применения – горячее водоснабжение;
  2. Производитель – компания «Атмосфера®»;
  3. 150-литровый объем емкости;
  4. Круглогодичное использование;
  5. Солнечный коллектор «Сокол-Эффект М»;
  6. Ёмкость накопительная;
  7. Насосная группа;
  8. Контроллер;
  9. Теплоноситель пропиленгликоль.

Особенности использования гелиоколлекторов

Гелиоколлекторы используют в замкнутых и незамкнутых гелиосистемах для горячего водоснабжения и отопления помещений.

Хотя стоимость установок достаточно высока, но тем не менее благодаря высокому КПД установок, низкой себестоимости получаемой энергии и экологической безопасности, гелиосистемы и соответственно гелиоколлекторы прочно вошли в нашу жизнь.

Наиболее широкое распространение подобные системы получили в южных регионах страны, где они применяются на крупных предприятиях и в индивидуальных хозяйствах. При помощи гелиосистем обеспечиваются горячим водоснабжением производства и жилые дома, они включаются в производственные цепочки при сушке овощей и фруктов, применяются для обогрева промышленных зданий и частных домовладений.

Еще одним из направлений использования стало применение гелиоколлекторов для подогрева воды в бассейнах.

Как видно из приведенной выше информации, выбрать или изготовить гелиоколлектор может каждый по своему желанию, была бы поставлена цель, а ее достижение вполне реально в существующем мире.

Вероятно , Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на наш канал в Дзен и ставить «палец вверх«, если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Солнечный коллектор своими руками: виды и методы сборки

Одним из вариантов экономии электроэнергии в солнечные дни может послужить простейший солнечный коллектор. Эту конструкцию нетрудно собрать своими руками, а нагретый теплоноситель применять для отопления и разнообразных бытовых потребностей. Конструктивно такой водонагреватель состоит из абсорбера (ключевой элемент), накопительной емкости и водопроводной системы. Для повышения эффективности желательно еще включить в систему циркуляционный насос.

Солнечные коллекторы – разновидности и нюансы

По возможностям повышения температуры воды гелио коллекторы принято разделять на три группы.

  • t +60° – высокотемпературная группа. Как правило, вакуумного типа с промышленными абсорберами. Предназначены для обогрева дома.

На современном рынке представлен широкий спектр солнечных коллекторов водяного и воздушного типа отечественных и зарубежных производителей, однако их стоимость относительно высока. При сборке своими руками затраты уменьшатся кратно, а общий КПД установки снижается всего на 15-25%.

Важно! Лучшим по эффективности является конструкция из подручных вспомогательных материалов и заводской модели абсорбера.

Наиболее распространенный вариант солнечного коллектора включает:

  • трубку или шланг, через который на нагревательный элемент будет подаваться вода или иной теплоноситель;
  • трехслойный абсорбер-водонагреватель – теплоизолятор снизу, стальной лист посередине, стекло или акрил сверху в деревянной или пластиковой раме на подставке;
  • трубку или шланг для отвода нагретой воды;
  • воздухоотводчик;
  • накопительный бак;
  • циркуляционный насос – опционно, как дополнительное оборудование.

С целью повышения КПД поверхность адсорбирующего листа окрашивают в черный цвет термостойкой краской. Это минимизирует отражение и позволяет поглощать до 99% тепловых фотонов в профессиональных моделях и до 80% – в самодельных.

Собрать подобный солнечный водяной коллектор самостоятельно не так уж сложно. Потребуется только набор необходимых материалов, вспомогательной периферии и минимальные навыки работы с инструментами.

Солнечный коллектор для отопления и водоснабжения своими руками – рассчитываем параметры

Перед изготовлением водонагревателя необходимо произвести расчет его будущей эффективности. Иначе говоря – определить, какой объем жидкости в состоянии нагреть панель определенной площади до заданных показателей температуры. Для удобства рассмотрим способности солнечного коллектора для нагревания воды или отопления, собранного своими руками, площадью 1 м2. Во сколько раз полученный результат окажется меньше планируемых потребностей и на столько потребуется увеличить площадь абсорбера с аналогичными физико-техническими характеристиками.

1. Поглощение энергии и потери тепла

На каждый квадратный метр поверхности падает следующее количество теплового излучения:

Чистое небо (лето)

Примем среднее значение за 800 Вт и произведем расчет для солнечного водяного коллектора в 1кв.м., собранного своими руками.

Исходные данные для вычисления процента потерь:

  • корпус – деревянный короб;
  • лицевая сторона – зачерненное стекло;
  • абсорбер – стальной лист;
  • нагревающийся трубный контур в корпусе;
  • теплоизолятор – пенопласт, 10 см (коэффициент теплопроводности ≈ 0,05 Вт/м*град);
  • разница начальной и конечной температур – 30°С;
  • нагреваемый теплоноситель – вода (теплоемкость ≈ 1,15 Вт/кг*град)

Подставим толщину и теплопроводность пенопласта в таком водяном нагревателе самостоятельной сборки в формулу и получим результат:

Читайте также:
Реально ли собрать вакуумный солнечный коллектор своими руками?

0,05 / 0,1 * 30 = 15 Вт.

Это первая часть потерь, полученная тепловыделением тыльной стороны корпуса. Вторая часть будет потеряна за счет выделения тепла в окружающее пространство трубного контура и деревянных торцов. Ее величина при такой температурной разнице примерно равна первой. Общее снижение производительности составит 15 + 15 = 30 Вт, а итоговое поглощение 800 – 30 = 770 Вт при ясной погоде и 570 Вт, если небо частично затянется облаками.

Следовательно, солнечный водяной коллектор площадью 1 квадратный метр, который был собран своими руками, сможет нагреть:

  • за 1 час в ясную погоду 770 Вт / 1,15 Вт/кг*град ≈ 670л воды на 1°, или 22,3 л на 30°;
  • за 1 час при легкой облачности 570 Вт / 1,15 Вт/кг*град ≈ 495л воды на 1°, или 16,5 л на 30°.

Следует принимать во внимание, что в утренние и вечерние часы, а также весной, осенью и зимой интенсивность солнечного излучения уменьшается.

Важно! При нагреве воды до 60 градусов и выше потери тепла начинают расти экспоненциально, и времени на разогрев понадобится намного больше.

2. Просчитываем возможности потребления

Предположим, в загородном коттедже проживает четыре человека, и членам семьи необходимо 50 л нагретой воды в сутки каждому. Мы определили, что в среднем собранный вручную солнечный коллектор площадью 1кв.м. способен нагреть на 30 градусов около 20 л воды за час при оптимальных условиях. Среднесуточная выработка, из расчета работы установки с утра до вечера, окажется равной примерно 85 литрам – при непрямом солнце КПД быстро падает. Чтобы получить необходимые 4х50 = 200 литров воды, площадь коллектора понадобится увеличить до 200 / 85 = 2,35 м2.

Так семья может обеспечить себя водой температурой около 50 градусов. Если гелиоколлектор ручной сборки предполагается использовать для отопления, площадь понадобится увеличивать многократно. Связано это с тем, что зимой уровень солнечной инсоляции падает не менее, чем в 5 раз, а сам день становится вдвое короче.

Солнечный коллектор для нагрева воды и отопления – как изготовить и собрать

О том, как сделать солнечный коллектор своими руками, выпущены тысячи видео и множество специализированных статей. О наиболее простых и распространенных вариантах коротко расскажем и мы.

Важно! Замена абсорбера заводской сборки любыми другими самодельными поглощающими материалами приведет к снижению максимального КПД примерно на 20-25%. Причина состоит в значительных потерях тепла без использования слоя вакуума между магистралью теплоносителя и окружающей средой.

1. Тепловой солнечный коллектор своими руками из каучукового шланга

Самый простой в сборке и недорогой вариант водонагревателя – конструкция, в которой вместо труб используется обычный шланг из качественной резины. При его 100-метровой длине подобный гелиоколлектор собирается своими руками буквально за несколько часов, а объем горячей воды составляет 20 л. Если такого количества недостаточно, можно увеличить длину и/или оснастить систему циркулярным насосом

Шланг должен быть достаточно тонким и иметь внутреннее сечение 2-2,5 см. Изделие с толстыми стенками не годится, поэтому армированные варианты придется исключить. Материалом может выступать резина, полипропилен, ПВХ. Последние варианты, из-за лучших прочностных качеств полимеров, предпочтительней.

Укладка производится в любой самодельный короб методом скручивания шланга в спираль и фиксации колец относительно друг друга. Также рекомендуется прикрепить кольцевую заготовку к нижней стороне такого бокса, во избежание периодического смещения. Корпус желательно окрасить в черный цвет, что значительно повысит КПД конструкции.

2. Плоский солнечный коллектор своими руками из оконной рамы для нагрева воды

Очень удобной в качестве основы является и старая двойная оконная рама. Сборка своими руками такой модели солнечного коллектора производится следующим путем:

  • к нижней части крепится слой теплоизоляции;
  • на него укладывается стальной лист, окрашенный черной краской;
  • поверх него спиралью либо змейкой крепится медная или полимерная трубка сечением около половины дюйма (≈1,25 см);
  • почти готовая конструкция зажимается сверху второй половиной рамы – для скрепления створок можно использовать болты, струбцины либо винты;
  • накопительный бак закрепляется на 40-50 см выше абсорбера – это позволит холодной воде течь самотеком, а горячей подниматься под воздействием давления;
  • если будет использоваться сборочная емкость, ее рекомендуется качественно утеплить, чтобы избежать ненужных потерь тепла.

Денежные расходы и трудоемкость сборки своими руками подобного солнечного коллектора следует признать незначительными, а КПД может достигать 75%.

3. Солнечный коллектор своими руками из деталей выброшенного холодильника

Мастера-самоучки приспособились изготавливать солнечные водяные коллекторы из подходящих деталей самой разнообразной техники. Чаще других встречаются модели из автомобильных радиаторов и конденсаторов выброшенных на свалку холодильников.

Последний вариант удобен тем, что в наличии уже имеется готовая система циркуляции воды. Необходимо лишь тщательно промыть трубки и решетку и запастись следующими материалами:

  • емкостью для воды;
  • резиновым ковриком в качестве подложки;
  • металлической фольгой для снижения теплопотерь;
  • скотчем для скрепления деталей;
  • деревянными брусками на будущую раму;
  • оконным стеклом для верхнего защитного слоя.

Далее пошагово осуществляется этап сборки своими руками солнечного коллектора из старого холодильника:

  • изготавливается деревянный короб по размеру решетки-конденсатора;
  • днище выстилается металлической фольгой;
  • щели заготовки тщательно заклеиваются скотчем;
  • емкость для воды закрепляется на 30-40 см выше места, где расположена верхняя выводная трубка теплообменника конденсатора и соединяется с ним шлангом;
  • при желании повысить скорость циркуляции воды в схему солнечного коллектора можно включить насос от аквариума;
  • поверх почти готовой конструкции укладывается и закрепляется стекло;
  • швы еще раз проверяются и тщательно герметизируются.

Самодельный коллектор подобного типа за час способен нагреть 10 л воды с 20° до 45° Цельсия.

4. Воздушный солнечный коллектор из профнастила своими руками

Отдельно следует упомянуть воздушные солнечные коллекторы. Своими руками они собираются по аналогичному принципу, но вместо воды нагревают обычный воздух. Примером такой установки может служить нагревательная система с абсорбером в виде листа профнастила. Местом его установки может выступать обычный оконный проем помещения, в которое необходимо подавать сухой горячий воздух.

Читайте также:
Тепловизор для дома: особенности обследования

Пошаговый процесс сборки следующий:

  • в стене просверливаются вентиляционные отверстия – через них будет подаваться свежий воздух и выводиться горячий;
  • из деревянного бруса толщиной 10-15 мм изготавливается прямоугольный короб под размер проема – например, 180 на 120 см;
  • с тыльной стороны корпуса прикручивается саморезами лист влагостойкой фанеры толщиной 6-8 мм;
  • изнутри на днище вплотную вкладывается рамка из брусков квадратным сечением 4х4 см и наполняется теплоизолятором – минеральной ватой;
  • поверх нее набивается лист профнастила типа Н57 соответствующих размеров;
  • производится его окраска матовой краской глубокого черного цвета;
  • сверху закрепляется прозрачное классическое стекло или качественный акрил (можно использовать половину старой оконной рамы);
  • сверлятся в боковинах отверстия для доступа воздуха.

Наш воздушный солнечный коллектор, изготовленный своими руками, готов.

Эффективность такой установки примерно следующая:

5. Вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома своими руками

Наиболее производительными среди самодельных вариантов являются вакуумные солнечные коллекторы. Процедура их сборки для отопления или снабжения теплой водой тоже осуществляется своими руками. Но в конструкции используются специальная панель со стеклянными двухслойными колбами, откуда промышленным способом выкачан воздух, и трубкой-магистралью из меди с теплоносителем.

За счет внедрения вакуумной технологии себестоимость таких водонагревателей выше, но это окупается значительным повышением КПД.

Последовательность сборки коллектора стандартная:

  • сколачивается короб с фанерным днищем и боковыми планками, сечение которых больше, чем диаметр приобретенных трубок;
  • нижним слоем выступает теплоизолятор-пенопласт толщиной ≈ 100 мм;
  • далее укладываются вакуумные трубки – скрепление их выполняется специальными фиксаторами (продаются в комплекте);
  • монтируется абсорбер – выкрашенный черным лист оцинкованной стали либо приобретенный в магазине профессиональный вариант;
  • контур остекляют и подвергается тщательной герметизации.

Для отопления дома подобный солнечный коллектор эффективнее, чем собранный своими руками полностью из легкодоступных и недорогих материалов. Однако летом простаивание полупрофессиональной модели нецелесообразно, поэтому оптимально устанавливать ее и с целью летнего снабжения теплой водой теплиц.

Важно! Даже лучший солнечный коллектор не заменит Вам полноценную отопительную систему. Поэтому его использование предполагается лишь как вспомогательное и повышающее общую энергоэффективность жилья.

Как улучшить КПД самодельных конвекторов

Ключевым элементом всех солнечных коллекторов – как заводского изготовления, так и собранных своими руками – являются абсорберы. Благодаря таким поглотителям излучения поток фотонов солнца преобразуется в тепло и далее передается теплоносителю. Основная задача абсорберов, как и всех прочих преобразователей энергии – оптимизировать уровень поглощения и потерь. Первый всегда стремятся увеличить, а второй уменьшить.

Использование в качестве абсорберов подручных материалов и покрытие их черной краской позволяет довести процент поглощения α (альфа) почти до профессионального уровня в 92-95%. Однако добиться аналогичного результата со снижением почти до нуля теплоотдачи ε (эпсилон) в собранных своими руками солнечных коллекторах невозможно.

Промышленные абсорберы имеют такую возможность и используют для повышения КПД две технологии – селективное покрытие поглотителя и помещение трубки с теплоносителем в вакуумную колбу. Абсорбция многослойного – 10-16 слоев – абсорбера заводской сборки практически не допускает обратного отражения света. А наличие вакуума между медными трубками с водой и внешней стеклянной оболочкой сводит потери тепла во внешнюю среду почти до нуля.

Применяются в фирменных абсорберах и прочие важные технологии – серебрение поверхности, чрезвычайно прозрачное и сверхпрочное боросиликатное стекло, бариумный поглотитель для увеличения срока службы трубок и т.д.

Это позволяет эффективно использовать коллекторы вакуумного типа, как всепогодные, даже зимой, для отопления дач или теплиц, а также кратно увеличивать срок их службы.

Если Вашей целью является сборка максимально эффективного солнечного коллектора для отопления и/или горячего водоснабжения дома своими руками, приобретите для него профессиональный абсорбер в нашем магазине: смотреть описание и цены .

За счет меньших потерь тепла, всепогодности и длительного срока службы Ваши вложения многократно окупятся.

Виды, возможности применения и изготовление гелиоколлектора своими руками

Гелиоколлектор представляет собой ключевой элемент системы, преобразующей солнечную энергию в тепло. В основу функционала узла заложена возможность поглощения энергии инфракрасного и видимого диапазона солнечных лучей и передачи теплоносителю. Последний позволяет направить полученную энергию на бытовые нужды.

Конструктивные особенности и принцип работы

Гелиосистемы воплощаются как набор оборудования, предназначенного для добычи тепловой энергии из солнечной. Рабочими компонентами являются:

  • солнечные коллекторы;
  • насос;
  • аккумулирующий бак;
  • управляющий контроллер.

Теплообменник заключен в бак-аккумулятор, заполненный водой, здесь происходит передача тепла от нагретой рабочей жидкости. Во время монтажа аккумулятора следует предусмотреть возможность дополнительного нагрева, например, посредством газового котла. Эта мера позволит восполнить недостаток мощности коллектора при пасмурной погоде.

Насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя (рабочей жидкости) между баком и гелиоколлектором. Управляющий контроллер координирует деятельность основных узлов и защищает схему от перегрева.

Входящая в конструкцию медная панель укреплена высокоселективным материалом. Для изготовления корпуса чаще всего используется алюминий. Ударопрочное стекло, предусмотренное в современных моделях, содержит в составе минимум металла.

Виды гелиоколлекторов, их плюсы и минусы

Основными конструктивными типами оборудования являются плоские, воздушные и вакуумные.

Плоские

Данный вид солнечных коллекторов получил самое широкое распространение, он представлен тонкими прямоугольными панелями. Изделия имеют основу в виде несущего каркаса, на который со стороны нижней стенки и боковин нашита теплоизоляция, также присутствует абсорбер, поглощающий солнечную энергию, он объединен с теплопроводом. Последний собирается из медных трубок (выбор материала обусловлен высокой теплопроводностью данного металла). Снаружи абсорбер защищен с помощью закаленного стекла. Конструкция предусматривает патрубки, обеспечивающие ввод и вывод теплоносителя.

Плоский гелиоколлектор

Инфракрасные и видимые солнечные лучи активно нагревают абсорбер. Образуемая в процессе энергия направляется в теплоноситель, последний впоследствии отходит к рабочим элементам системы. Чаще всего в качестве проводника используется вода. В тех регионах, где температура опускается ниже нуля, помимо воды применяются и другие жидкости, устойчивые к замерзанию в суровых климатических условиях.

  • универсальность использования;
  • эффективность эксплуатации;
  • возможность применения круглогодично;
  • высокая надежность;
  • неприхотливость к условиям установки и обслуживанию;
  • длительный рабочий ресурс.
Читайте также:
Геотермальное отопление дома своими руками: схема и особенности монтажа

Среди недостатков приводят низкий КПД и непригодность к локальному ремонту: при повреждении придется заменить панель новой.

Вакуумные

Также относятся к числу популярных вариаций, представлены в виде плоских и трубчатых изделий. Главным рабочим элементом здесь служит тепловая труба, образуемая двумя цилиндрами с разными диаметрами. Они помещены один в другой так, чтобы образовался вакуумный зазор.

Вакуумный гелиоколлектор имеет корпус с несколькими тепловыми трубами, они объединены в верхнем сегменте с теплопроводом. Солнечные лучи нагревают наружные абсорбирующие трубки, что приводит к повышению температуры специальной жидкости, заключенной в узкие медные трубки. После достижения определенной отметки жидкость испаряется, газообразные массы при этом движутся вверх, энергия в итоге передается теплоносителю. Далее пар конденсируется и по мере охлаждения жидкость перемещается вниз. Процедура циклична.

Преимущества вакуумных устройств:

  • круглогодичная работоспособность;
  • универсальность;
  • высокий КПД.

  • небольшой эксплуатационный ресурс – требуется время от времени заменять трубки;
  • массивность агрегата;
  • уязвимость перед механическими воздействиями – герметичность трубок может быть нарушена в результате попадания под град, к примеру.

Вакуумный гелиоколлектор

Подобная система не предназначена для эксплуатации в регионах, климат в которых предполагает минусовые температуры, так как на приемной поверхности возникает иней, накапливается снег.

Воздушные

Считаются недостаточно эффективными, так как они не способны самостоятельно удовлетворять нужды коттеджей. Принцип их действия основывается на перемещении наружного воздуха через щели в коллекторе, предусмотренные снаружи абсорбера, в результате потоки нагреваются, далее воздух через отверстия во внутреннем слое корпуса проникает в помещение. Нагревание абсорбера происходит благодаря окружающей температуре.

  • отсутствие необходимости в профилактических работах;
  • примитивная конструкция;
  • длительный эксплуатационный ресурс.

Большие габариты являются существенным недостатком, также нужно принимать во внимание низкий КПД решения. Чтобы увеличить производительность, рекомендуется внедрить в схему подачи воздуха вентилятор. Но и в этом случае невозможно добиться 100% удовлетворения потребности дома в тепловой энергии.

Критерии выбора

Инженерный расчет базируется на следующих факторах:

  • площадь и толщина стен дома, их географическая ориентированность;
  • роза ветров;
  • жилая и общая площадь строения;
  • размещение жилых зон;
  • климатические условия;
  • тип внедренной сантехники;
  • количество потребителей горячей воды.

Оптимальное решение – если солнечный нагреватель для воды будет способен обеспечить хотя бы 75% запросов жилого строения. Обычно для семьи из 3-4 человек приобретают плоский гелиоколлектор с рабочей площадью 5-6 кв. м или вакуумный в пределах 2,5-3,5 кв. м. Данный показатель увеличивается, если в доме есть бассейн.

Современные модели рассчитаны на создание не более 50% энергии для обогрева в холодные месяцы и до 80% потребностей в дежурном отоплении (поддержание минимальной температуры в период отсутствия владельцев). Чтобы микроклимат в доме всегда был комфортным, придется на 100-150% увеличить площадь солнечной системы, но даже при этом коллектор нагреет воду не сильнее 35-40°С. Поэтому его обычно используют в тандеме с низкотемпературным отоплением в виде теплых полов или специальных радиаторов.

Также следует учитывать фактор целесообразности: солнечный коллектор оправдает себя лишь в том случае, если коттедж находится в значительном отдалении от магистральных линий электро- и газоснабжения. Покупка и монтаж гелиоколлектора повлекут значительные финансовые траты, превышающие стоимость подключения к близлежащим сетям.

Особенности эксплуатации устройств

Существующие типы гелиоколлекторов способствуют использованию солнечной энергии круглогодично. Но производительности агрегатов будет достаточно для отопления дома только в периоды межсезонья. Зимой придется дополнительно воспользоваться традиционными источниками тепла (печами и котлами на жидком, твердом топливе, электричестве). Тем не менее, гелиоколлекторы помогут уменьшить расходы на энергоносители.

Устройства объединяются в группы в зависимости от потребностей.

В качестве теплоносителя специалисты рекомендуют использовать нетоксичные антифризы, позволяющие эксплуатировать оборудование в холодные месяцы, увеличить рабочий ресурс схемы.

Как собрать гелиоколлектор своими руками

Для самостоятельного изготовления солнечного коллектора могут пригодиться такие материалы, как оконные рамы, зеркала или медные трубы. Вне зависимости от технологии самоделки первым этапом всегда является определение оптимальных габаритов оборудования.

Расчет площади гелиоколлектора

Все вычисления можно свести к следующему алгоритму:

  1. Зафиксировать на бумаге количество потенциальных потребителей тепла и горячего водоснабжения.
  2. Рассчитать примерный объем горячей воды, который будет использован каждым жильцом.
  3. Полученные цифры будут равнозначны объему накопительного бака, который будет внедрен в систему.

Дальнейшие действия зависят от того, в северном или южном регионе расположено строение – в соответствии с этим выбирают угол наклона панелей. Также при расчете учитывают, что солнечная активность не является постоянной величиной: в пасмурные и облачные дни продуктивность гелиоколлектора будет ниже.

Вариация из плоских зеркал

Здесь нецелесообразно применение обычных стеклянных зеркал ввиду их тяжеловесности и хрупкости. Подойдут алюминиевые листы, прошедшие полировку, или тонкая, аналогично обработанная нержавейка. Каркас собирают из алюминиевого уголка (он легкий и достаточно прочный), также необходимо предусмотреть систему слежения за солнечной активностью на двигателе. Из уголка собирают решетку, с помощью болтов прикручивают зеркала. На штангах фиксируют теплообменник.

Коллектор с теплообменником из меди

В этом случае используются медные трубки, флюс, газовая горелка, свинцово-оловянный припой. Решение оптимально в том случае, когда крыша покрыта темной битумной черепицей или черным рубероидом – они служат абсорбером. Изготавливается рама, на которой фиксируется стекло, такой каркас создает свободное воздушное пространство между крышей и теплообменником.

На трубы наносится разметка, по которой нарезают куски, формируют отверстия. При соединении медных элементов их оснащают фитингами и заглушками. Теплообменник проверяют на отсутствие протечек и подключают к водопроводу. Конструкцию красят в черный и покрывают прозрачным защитным шифером.

Гелиоколлектор своими руками

Изделие из оконной рамы

Деревянная рама послужит корпусом для гелиоколлектора, в одной части вместо стекла его забивают фанерой. Конструкцию открывают книжкой и покрывают теплоизолятором слоем не менее 3 см, по периметру устанавливают утеплительную резинку. Изолятор накрывают оцинковкой, выкрашенной в черный, которая послужит абсорбером.

Читайте также:
Гелиоколлектор: разновидности, как сделать своими руками

Сверху устанавливают с помощью хомутов змеевидный теплообменник. Далее изделие накрывают второй частью, в которой осталось стекло, и затягивают винтами. Чтобы увеличить КПД, изделие монтируют на крышу перпендикулярно падению солнечных лучей, со сменой времен года угол наклона регулярно меняют. Весной и осенью солнце не поднимается высоко, поэтому можно разместить раму вертикально.

Варианты подключения системы

Схемы монтажа бывают летними и зимними. Первая категория подразумевает использование коллектора для обеспечения горячего водоснабжения на основе естественной циркуляции. Это самая простая возможность подключения самодельного оборудования, оптимальная для летнего душа, но ее можно использовать и дома, если установить бак внутри. При естественной циркуляции горячая жидкость движется вверх, поэтому коллектор должен находиться ниже бака, расстояние между ними не должно превышать 1 м. Рабочие элементы объединяются с помощью труб с диаметром от ¾ дюйма.

Зимняя схема может быть использована для горячего водоснабжения, отопления или комбинированного решения. Теплообменники заполняют антифризом, в систему внедряют бак косвенного нагрева с медным змеевиком и утеплением. При обустройстве горячего водоснабжения применяют расширительный бак.

Солнечный коллектор своими руками — как собрать гелиоколлектор

Альтернативные источники возобновляемой энергии пользуются огромной популярностью. В некоторых странах ЕС автономное теплоснабжение покрывает более 50% потребностей в энергии. В РФ солнечные коллекторы пока не получили широкого распространения. Одна из основных причин: дороговизна оборудования. За гелиопанель отечественного изготовителя потребуется отдать не менее 16-20 тыс. руб. Продукция европейских брендов обойдется еще дороже, начиная с 40-45 тыс. руб.

Изготовление солнечного коллектора своими руками будет дешевле, по крайней мере в половину. Самодельный гелиоколлектор обеспечит достаточным количеством тепла для нагрева душевой воды на 3-4 человек. Для изготовления понадобятся строительные инструменты, смекалка и подручные средства.

Из чего можно сделать гелиосистему

Для начала следует разобраться в том, какой принцип работы использует солнечный водонагреватель. Во внутреннем устройстве блока присутствуют следующие узлы:

теплообменник, внутри которого будет циркулировать теплоноситель;

  • отражатели для фокусировки солнечных лучей.
  • Заводской коллектор для нагрева воды от солнца работает следующим образом:

      Абсорбция тепла — солнечные лучи проходят сквозь стекло, расположенное поверх корпуса, либо через вакуумные трубки. Внутренний абсорбирующий слой, контактирующий с теплообменником окрашен селективной краской. При попадании солнечных лучей на абсорбер выделяется большое количество тепла, которое собирается и используется для нагрева воды.

    Теплопередача — абсорбер расположен в тесном контакте с теплообменником. Аккумулируемое абсорбером и передаваемое теплообменнику тепло нагревает жидкость, движущуюся по трубкам к змеевику внутри бака теплонакопителя. Циркуляция воды в водонагревателе осуществляется принудительным или естественным способом.

    ГВС — используется два принципа подогрева горячей воды:

      Прямой нагрев — горячая вода после нагрева попросту сбрасывается в теплоизолированную емкость. В моноблочной гелиосистеме в качестве теплоносителя используется обычная бытовая вода.
  • Второй вариант — обеспечение ГВС с пассивным водонагревателем по принципу косвенного нагрева. Теплоноситель (часто антифриз) под давлением направляется в теплообменник гелиоколлектора. После нагрева разогретая жидкость подается в накопительный бак, внутри которого встроен змеевик (играющий роль нагревательного элемента), окруженный водой для системы горячего водоснабжения.
    Теплоноситель разогревает змеевик, посредством чего и передает тепло воде, находящейся в емкости. При открытии крана нагретая вода из теплоаккумулирующей ёмкости поступает к точке водоразбора. Особенность гелиосистемы с косвенным нагревом в способности работать в течение всего года.
  • Принцип работы, используемый в дорогостоящих заводских гелиосистемах, копируется и повторяется в коллекторах, изготавливаемых своими руками.

    Рабочие конструкции солнечных водонагревателей имеют схожее устройство. Только изготавливаются из подручных материалов. Существуют схемы производства коллекторов из:

  • ПНД и ПВХ труб.
  • Судя по схемам, современные «Кулибины» отдают предпочтение самодельным системам с естественной циркуляцией, термосифонного типа. Особенность решения в том, что накопительную емкость располагают в верхней точке ГВС. Вода самотеком циркулирует в системе и подается потребителю.

    Коллектор из поликарбоната

    Изготавливают из сотовых панелей, отличающихся хорошими теплоизоляционными свойствами. Толщина листов от 4 до 30 мм. Выбор толщины поликарбоната зависит от необходимой теплоотдачи. Чем толще лист и ячейки в нем, тем больше воды сможет нагреть установка.

    Чтобы самому сделать гелиосистему, в частности самодельный солнечный водонагреватель из поликарбоната, понадобятся следующие материалы:

      две штанги с нарезанной резьбой;

    пропиленовые уголки, на фитингах должно быть наружное резьбовое соединение;

    пластиковые трубы ПВХ: 2 шт, длина 1,5 м, диаметр 32;

  • 2 заглушки.
  • Трубы укладывают в корпус параллельно. Подключают к ГВС через отсекающие краны. Вдоль трубы делают тонкий надрез, в который можно вставить лист поликарбоната. Благодаря принципу термосифона вода будет самостоятельно поступать в желобки (ячейки) листа, нагреваться и уходить в накопитель, расположенный вверху всей системы нагрева. Для герметизации и фиксации листов, вставленных в трубу, используют силикон, стойкий к термическому воздействию.


    Чтобы увеличить теплоэффективность коллектора из сотового поликарбоната, лист покрывают любой селективной краской. Нагрев воды после нанесения селективного покрытия ускоряется приблизительно в два раза.

    Коллектор из вакуумных трубок

    В этом случае не получится обойтись исключительно подручными средствами. Для изготовления солнечного коллектора придется купить вакуумные трубки. Их продают компании, занимающиеся обслуживанием гелиосистем и непосредственно производители гелиоводонагревателей.

    Для самостоятельного производства лучше выбирать колбы с перьевыми стержнями и тепловым каналом heat-pipe. Трубки легче монтировать и менять в случае необходимости.

    Также нужно приобрести блок-концентратор для вакуумного солнечного коллектора. При выборе обращают внимание на производительность узла (определяется по количеству трубок, которые можно одновременно подключить к устройству). Раму изготавливают самостоятельно, собирая деревянный каркас. Экономия при изготовлении в домашних условиях, с учетом приобретения готовых вакуумных трубок, составит не менее 50%.

    Гелиосистема из пластиковых бутылок

    Для приготовления потребуется около 30 шт. ПЭТ бутылок. При сборке удобнее использовать тару одинакового размера на 1 или 1,5 л. На подготовительном этапе с бутылок снимают этикетки, поверхность тщательно промывают. Кроме пластиковой тары понадобится следующее:

    Читайте также:
    Что такое двухвалентный резервуар в солнечной установке?

      12 м шланга для полива растений, диаметром 20 мм;

    8 Т-образных переходников;

    рулон тефлоновой пленки;

  • 2 шаровых крана.
  • При изготовлении солнечных коллекторов из пластиковых бутылок внизу основания делают отверстие, равное диаметру горлышка, куда вставляют резиновый шланг, либо ПВХ трубу. Коллектор собирают в 5 рядов по 6 бутылок на каждой линии.


    В ясный день уже через 15 мин. вода нагреется до температуры 45°С. Учитывая высокую производительность солнечный водонагреватель из пластиковых бутылок имеет смысл подключить к накопительной емкости в 200 л. Последнюю хорошо утепляют для предотвращения теплопотерь.

    Коллектор из алюминиевых пивных банок

    Алюминий отличается хорошими теплотехническими характеристиками. Не удивительно, что металл используют для изготовления радиаторов отопления.

    Алюминиевые банки можно применять при изготовлении самодельных гелиосистем. Для производства не подойдут банки из жести и любого другого металла.

    Для одной гелиопанели будут необходимы следующие комплектующие:

      банки, около 15 шт. на линию, в корпус вмещается 10-15 рядов;

    теплообменник — используется коллектор из резинового шланга, или пластиковых труб;

    клей для склеивания банок между собой;

  • селективная краска.
  • Поверхность банок окрашивается в темный цвет. Короб накрывают толстым стеклом или поликарбонатом.


    Солнечный коллектор из алюминиевых банок чаще изготавливают для воздушного отопления. При использовании водяного теплоносителя снижается теплоэффективность устройства.

    Гелиосистема из холодильника

    Еще одно популярное решение, требующее минимальных затрат времени и средств. Солнечный коллектор делают из радиатора старого холодильника. Змеевик уже окрашен в черный цвет. Достаточно только уложить решетку в деревянный корпус с изоляцией и подключить его к ГВС, при помощи пайки.

    Существует вариант изготовления из конденсатора кондиционера. Для этого несколько радиаторов соединяют в единую сеть. Если существует возможность приобрести дешево около 8 шт. конденсаторов, изготовление коллектора вполне возможно.

    Коллектор из медных трубок

    Медь отличается хорошими теплотехническими свойствами. При изготовлении медного солнечного коллектора используют:

      трубы диаметром 1 1/4″, используемые при монтаже систем отопления и горячего водоснабжения;

    трубы на 1/4″, используемые в системах кондиционирования;

  • припой и флюс.
  • Корпус радиаторной решетки собирается из медных труб с большим диаметром. В поверхности просверливают отверстия равные 1/4″. В полученные пазы вставляют трубы соответствующего диаметра. Радиатор закрывают стеклом или поликарбонатом. Медь окрашивают селективной краской.

    Солнечный бойлер из ПНД труб и ПВХ шлангов

    При производстве гелиосистем используют практически любой подручный материал. Существуют решения, позволяющие изготовить коллектор из гофрошланга, резинового шланга, используемого для полива растений.

    Существует возможность изготовления солнечного коллектора из гофрированной нержавеющей трубы. Популярность решения обусловлена скоростью и простотой монтажа. Гофротруба из нержавейки укладывается кольцами или змейкой. Недостаток, относительная дороговизна нержавеющей гофрированной трубы.

    Несмотря на существующие варианты, описанные выше, наиболее популярными остаются солнечные коллекторы из пропиленовых и ПНД труб. У каждого варианта есть свои преимущества:

      Солнечный коллектор из ПНД трубы — для изготовления выбирают материал, устойчивый к нагреванию. Продается большое количество фитингов, облегчающих сборку теплоаккумулирующего радиатора. Трубы из полиэтилена низкого давления изначально имеют черный или темно-синий цвет, поэтому не требуют окрашивания.

  • Солнечный коллектор из ПВХ труб — популярность решения в простоте монтажа конструкции, осуществляемого с помощью пайки. Наличие большого количества уголков, тройников, американок и других фитингов облегчает процесс сборки. С помощью пайки можно создать теплообменник коллектора любой конфигурации.
  • Изготовление солнечного водогрейного коллектора из PEX трубы:

    Все описанные трубы с той или иной эффективностью используются в качестве сердечника при изготовлении самодельного гелиоколлектора из пластиковых бутылок и алюминиевых банок.

    Как сделать селективное покрытие

    Высокоэффективный коллектор имеет высокую степень поглощения солнечной энергии. Лучи попадают на темную поверхность, после чего нагревают ее. Чем меньше излучения отталкивается от абсорбера солнечного коллектора, тем больше тепла остается в гелиосистеме.

    Чтобы обеспечить достаточную аккумуляцию тепла требуется создать селективное покрытие. Вариантов производства несколько:

      Самодельное селективное покрытие коллектора — используют любые черные краски, которые после высыхания оставляют матовую поверхность. Есть решения, когда в качестве абсорбера коллектора применяют непрозрачную темную клеенку. На трубы теплообменника, поверхность банок и бутылок наносят черную эмаль, с матовым эффектом.

  • Специальные абсорбирующие покрытия — можно пойти другим путем, приобретя для коллектора специальную селективную краску. В состав селективных ЛКМ входят полимерные пластификаторы и присадки, обеспечивающие хорошую адгезию, теплостойкость и высокую степень поглощения солнечных лучей.

  • Гелиосистемы, используемые исключительно для нагрева воды летом, вполне могут обойтись окрашиванием абсорбера в черный цвет при помощи обычной краски. Самодельные солнечные коллекторы для отопления дома зимой должны иметь качественное селективное покрытие. Экономить на краске нельзя.

    Самодельная или заводская гелиосистема — что лучше

    Изготовить в домашних условиях солнечный коллектор, способный по техническим характеристикам и показателям сравниться с заводской продукцией нереально. С другой стороны, если требуется просто обеспечить достаточным количество воды для летнего душа, солнечной энергии будет достаточно для работы простейшего самодельного водонагревателя.

    Что касается жидкостных коллекторов, работающих зимой — то даже не все заводские гелиосистемы могут работать при низких температурах. Всесезонные системы, это чаще всего устройства с вакуумными тепловыми трубками, с повышенным КПД, способные работать до температуры –50°С.

    Заводские гелиоколлекторы часто укомплектовываются поворотным механизмом, автоматически подстраивающим угол наклона и направленность панели по сторонам света, в зависимости от расположения Солнца.

    Эффективный солнечный водонагреватель тот, что полностью соответствует поставленным перед ним задачам. Для подогрева воды на 2-3 человек летом, можно обойтись обычным гелиоколлектором, изготовленным своими руками из подручных средств. Для отопления зимой, несмотря на первоначальные затраты, лучше установить заводскую гелиосистему.

    Видеокурс по изготовлению панельного солнечного водонагревателя

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: