Солнечный коллектор: обзор технологии и сборка бытовых нагревателей

Содержание

Сборка солнечного коллектора для отопления своими руками

Солнечный коллектор: обзор технологии и сборка бытовых нагревателей

Отопление частного дома можно организовать различными способами.

Чаще всего это подключение к центральной системе теплоснабжения или установка индивидуальных отопительных приборов, которые нагревают теплоноситель путем сжигания газа, жидкого или твердого топлива.

Реже владельцы небольших коттеджей для обогрева используют электрические котлы и различные типы тепловентиляторов, направляя воздушный поток в жилое помещение.

Сегодня существуют альтернативные методы отопления, например, устройства, которые превращают солнечное излучение в тепловую энергию. Солнечные коллекторы для отопления дома достаточно эффективны, полностью экологичны и не требуют особого ухода.

Почему использовать солнечное отопление выгодно

Система отопления от солнечных коллекторов имеет несколько очень значимых достоинств:

  • солнечное тепло бесплатно и им можно пользоваться во всех уголках планеты, несмотря на климатические условия;
  • использование энергии солнца предполагает затраты исключительно на приобретение установки, все остальное время солнечный коллектор работает полностью автономно;
  • конструкция системы автономного отопления с солнечным коллектором достаточно проста, поэтому ее можно даже сделать своими руками.

Важно понимать, что самодельный коллектор и аккумулятор тепловой энергии будет иметь достаточно низкий КПД по сравнению с промышленными образцами, но все равно позволит значительно сэкономить средства на горячем водоснабжении дома.

Самый простой расчет показывает, что коллектора площадью 3 м2 достаточно не только для создания источника горячей воды в небольшом частном доме, но и для его отопления в период межсезонья. Это ощутимо снижает затраты на использование энергоресурсов, а следовательно, и ваш семейный бюджет.

Устройство гелиоустановки

Солнечные коллекторы для отопления и создания горячего водоснабжения дома состоят из следующих компонентов:

  • устройство для нагрева воды или другого теплоносителя;
  • аккумулятор тепловой энергии;
  • контур для перемещения тепловой энергии теплоносителем.

Солнечный коллектор для обустройства отопления представляет собой систему трубок с теплоносителем, в качестве которого выступает воздух, вода, пропилен-гликоль или любая другая незамерзающая жидкость.

В качестве аккумулятора тепловой энергии выступает емкость со змеевиком, по которому циркулирует поступивший из коллектора теплоноситель.

Тепловой контур служит для объединения устройства нагрева воды, воздуха или антифриза с аккумулятором тепла.

Принцип работы

Солнечная энергия попадает в коллектор, где нагревает теплоноситель, который циркулирует в гелиоустановке. После нагрева он попадает в аккумулятор тепла, где происходит теплообмен между змеевиком и водой. Нагретая вода из аккумулятора поступает в систему отопления или горячего водоснабжения дома.

Циркуляция воды в гелиосистеме происходит самотеком или при помощи циркуляционного насоса (в зависимости от назначения системы и способа установки бака-аккумулятора по отношению к коллектору).

Естественное движение воды или воздуха по контуру обусловлено принципом конвекции, когда после нагрева жидкость стремится вверх от коллектора к аккумулятору тепла.

Если брать в расчет, что гелиосистема будет использоваться только для горячего водоснабжения, то кроме солнечного коллектора и аккумулятора тепла больше ничего не нужно. Если систему планируется использовать для отопления дома, то для прокачки теплоносителя через радиаторы может потребоваться насос.

Типы поглотителей тепла

Современная промышленность освоила производство нескольких типов нагревательных теплообменников для солнечных отопительных систем:

  • воздушный;
  • плоский;
  • вакуумный.

Все они работают по одному принципу, но имеют некоторые конструктивные особенности и разницу в КПД. Для правильного выбора того или иного типа гелиоустановки необходимо знание их особенностей и грамотный расчет. Рассмотрим каждый тип солнечного коллектора более подробно.

Плоский нагревательный теплообменник

Такой тип солнечного коллектора для отопления состоит из плоского, теплоизолированного с трех сторон короба, заполненного адсорбирующим тепло веществом. Внутри этого вещества находится теплообменник из тонкостенных металлических труб, по которому циркулирует вода или пропилен-гликоль.

Конструкция плоского поглотителя солнечной энергии и расчет необходимых его параметров достаточно просты, поэтому именно этот вид «нагревателя», используют для изготовления отопительной гелиосистемы своими руками.

Вакуумный теплообменник

Вакуумный поглотитель тепла состоит из стеклянных труб, внутри которых находятся трубки меньшего диаметра с адсорбентом, аккумулирующим солнечное тепло. Внутри трубок с адсорбентом проложены металлические трубочки, по которым движется теплоноситель.

Между стеклянной трубкой большого диаметра и трубкой с аккумулирующим тепло веществом создан вакуум, который препятствует утечке тепла из адсорбента в атмосферу.

КПД такой установки самый высокий среди всех типов солнечных коллекторов. Исходя из мощности устройства производят расчет его необходимой площади для нагрева теплоносителя.

Воздушный коллектор для обогрева дома

В таком устройстве в качестве теплоносителя используется воздух, циркуляция которого осуществляется как естественным способом, так и при помощи вентилятора.

Как правило, воздушный коллектор используют исключительно для обогрева в период межсезонья небольших дачных построек, так как такая конструкция имеет достаточно низкий КПД.

Кроме того, для нагрева воды и создания горячего водоснабжения дома эта установка не подходит, поэтому используется нашими соотечественниками крайне редко.

Несмотря на низкую эффективность воздушный поглотитель имеет два достоинства: простую конструкцию и отсутствие теплоносителя (воды), а вместе с ней и коррозии, течей, проблем с замерзанием и пр.

Создание солнечного коллектора своими руками

Для создания плоского поглотителя солнечного тепла потребуется достаточно сложный расчет необходимой площади теплообменника, объема емкости и длины контура. Самостоятельный расчет требует соответствующих знаний, опыта и исходных данных. Для упрощения задачи вам будет представлено три основных типоразмера гелиосистемы:

  • объем аккумуляторного бака в 100-150 л длина трубы теплообменника 7 м, площадь коллектора 2 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 150-300 л длина трубы теплообменника 9 м, площадь коллектора 3 м2;
  • объем аккумуляторного бака в 200-400 л длина трубы теплообменника 12 м, площадь коллектора 4 м2.

Инструкция по самостоятельной сборке.

Короб

Сделать его можно из фанерного или пластикового листа и деревянных реек, закрепленных по его периметру в качестве бортов.

Теплообменник

Для его изготовления необходимо сварить решетку или согнуть из металлических труб, которые и будут использоваться для нагрева теплоносителя. Готовое изделие закрепить скобами на второй лист пластика или фанеры и окрасить черной матовой краской.

Приклеить утеплитель по всей площади короба.

Сборка

Установить теплообменник в подготовленный короб. Сверху поглотителя установить стекло, предварительно промазав места его соприкосновения с коробом герметиком на основе силикона. Самодельный поглотитель солнечного тепла готов.

Изготовление аккумулятора тепла

Из медной трубы следует сделать змеевик, после чего поместить его в подготовленную емкость, предварительно проделав отверстия для входа и выхода теплоносителя. Вывести через уплотнения из аккумулятора концы теплообменника.

Утепление

Необходимо тщательно утеплить бак-аккумулятор минеральной ватой.

Для сохранности утеплительного слоя закрыть его листом оцинкованного металла, создав своеобразный «чехол».

Монтаж

Следует изготовить опорную конструкцию под аккумулятор тепла и установить рядом с ним готовый солнечный коллектор. После чего все устройства соединить тепловым контуром.

Запуск системы

Для нагрева воды и подачи ее в здание следует заполнить систему антифризом, а аккумулятор тепла водой. Через 20-30 минут вода в баке начнет нагреваться, после чего ее можно использовать для отопления помещения или других нужд.

Источник: https://x-teplo.ru/otoplenie/oborudovanie/solnechnyj-kollektor-svoimi-rukami.html

Солнечные водонагреватели: модели и цены готовых батарей, а также как сделать панели самостоятельно?

Солнечный коллектор: обзор технологии и сборка бытовых нагревателей

Солнечные водонагреватели представляют собой комплект оборудования для нагрева воды с помощью солнечной энергии. Другое название этих устройств — солнечные коллекторы.

В отличие от фотоэлектрических панелей, использующих для производства электроэнергии солнечный свет, солнечные нагреватели сразу получают тепловую энергию, которую передают теплоносителю (воде, антифризу и т.п.).

Они образуют целую систему, состоящую из следующих элементов:

  • Коллектор. Панель, принимающая тепловую энергию и передающая ее теплоносителю.
  • Накопительный бак. Емкость, в которой аккумулируется нагретая вода и происходит замещение остывшего теплоносителя только что нагретым потоком.
  • Отопительный контур. Обычная радиаторная система или теплый пол, реализующие энергию теплоносителя. В некоторых типах системы отопительный контур не входит в объем системы коллектора, получая энергию в накопительном баке, который в данном случае является теплообменником.

По типу циркуляции

Циркуляция теплоносителя позволяет получать тепловую энергию взамен отданной во внутреннюю атмосферу дома. Существует два вида:

  1. Естественная. Используется перемещение нагретых слоев жидкости вверх с замещением их более холодными слоями. Не требует никаких устройств или использования электроэнергии, но зависит от множества факторов — взаимного расположения коллектора, накопителя и остальных элементов системы, температуры и т.д. Перемещение жидкости нестабильное, способное усиливаться и ослабляться.
  2. Принудительная. Потоки направляются с помощью циркуляционного насоса. Возникает стабильный режим с постоянной скоростью потока, что позволяет обеспечить устойчивый режим обогрева дома.

Принудительная циркуляция более эффективна и позволяет располагать узлы системы в наиболее удобном порядке, не обращая внимание на перепады высот и объемов.

По типу коллектора

Существуют конструкции коллекторов, обладающие разной эффективностью, возможностями и способом передачи тепла. В их числе:

  1. Открытые. Плоские длинные лотки или желоба из черного пластика, в которых циркулирует вода. КПД открытых коллекторов очень низок, но простота и дешевизна способствуют их популярности. Используются для нагрева воды для летнего душа или бассейна.
  2. Трубчатые (термосифонные). Основной элемент — коаксиальная трубка с вакуумной прослойкой между внешними слоями, которая надежно теплоизолирует содержимое трубок. Конструкция эффективная, но дорогая и не поддающаяся ремонту.
  3. Плоские. Это закрытые емкости с прозрачной верхней панелью. Внутренняя поверхность покрыта слоем приемника тепловой энергии, отдающего ее воде, которая перемещается внутри припаянных к приемнику трубок. Простая и эффективная конструкция, в которой для большего эффекта иногда создают вакуум для теплоизоляции.

От того, какой коллектор установлен в системе, и насколько он удачно вписывается во внешние условия региона — климат, погода, количество и продолжительность солнечных дней — зависит, насколько эффективной будет система нагрева воды от солнца.

Для чего можно использовать?

Солнечный нагреватель воды, как правило, используется в качестве основного или дополнительного источника энергии для подготовки теплоносителя отопительного контура. Кроме того, солнечный подогреватель воды может готовить горячую воду для бытовых нужд.

Одним из распространенных способов использования нагрева воды от солнца является подача горячей воды в летний душ или умывальник, а также подогрев воды в бассейне.

Возможно использование подогретой воды для полива растений в теплицах и парниках.

Чем удачнее внешние условия, тем больше способов применения солнечных панелей для нагрева воды можно найти и использовать.

Установка

Солнечные водонагреватели для дома устанавливаются на открытой площадке с таким расчетом, чтобы поток солнечных лучей падал на них отвесно в течение всего дня.

Солнце перемещается по небосклону, но обеспечить максимально равномерное освещение всегда можно. Основная задача — обеспечить отсутствие преград для получения тепловой энергии.

Обычно установку коллекторов производят на скатах крыши, так как это позволяет сэкономить площадь участка и исключит доступ злоумышленникам, животным и прочим нежелательным элементам.

При удачном размещении панели температура застоя (теплоносителя, не находящегося в состоянии циркуляции) может достигать до 300°.

Такого результата достичь непросто, чаще всего температура не превышает 60-65°, но и это вполне допустимый результат для отопительной системы, контура ГВС или теплого пола.

Однако, возможность повышения температуры выдвигает особые требования к материалу соединительных трубопроводов.

Важно! Не допускается монтаж пластиковых или стальных труб, только из нержавеющей стали или меди. Кроме того, контур надо качественно теплоизолировать.

Ошибки, допущенные при монтаже, снижают эффективность работы водонагревателя на солнечных батареях, цена которого достаточно велика, чтобы относиться к этому с пренебрежением. Существуют два типа установки, имеющие принципиальное различие:

Пассивная

  • Работа установки протекает полностью самостоятельно, без каких-либо дополнительных приспособлений. Получение и передача энергии происходит непосредственно на теплоноситель, который самотеком поступает в накопительную емкость. Примером пассивной установки может служить емкость для воды темного цвета для лучшего нагрева. Нагрев воды в ней происходит без дополнительной помощи, надо лишь поставить бак под лучи Солнца.
  • Циркуляция также естественная, теплые слои поднимаются вверх, уступая место холодным, которые, нагреваясь, в свою очередь, уступают место остывшим слоям. Простота и отсутствие необходимости в обслуживании таких установок привлекательны, но режим их работы крайне неустойчив, а эффективность составляет лишь малую часть от физически возможной.

Активная

  • Активная установка солнечной батареи для нагрева воды позволяет решить все проблемы с режимом циркуляции и получить максимальную эффективность теплопередачи. Обычно нагревательный контур имеет замкнутую конструкцию, в которой циркулирует вода или масло. В нормальном состоянии естественной циркуляции о масла получить невозможно, но, с помощью циркулярного насоса, можно получить высокую степень теплопередачи, свойственную маслу в силу физических особенностей.
  • Горячая вода от солнца, полученная подобным образом, может быть направлена в одно- или двухконтурные системы, для отопления и подачи ГВС. Результаты, полученные от активной установки, значительно выше, но и расходы на ее приобретение намного заметнее. Для пользователей, которые решили выбрать солнечные водонагреватели для дома, стоимость комплекта может оказаться слишком высокой, поэтому следует заранее узнать цену подобных комплексов.

Обзор рынка: производители и модели

Наибольшее развитие и распространение технология получила в южных странах, где поток энергии находится в постоянном доступе. Покупателей, которые решили приобрести и установить солнечные батареи для нагрева воды, цена нередко интересует даже больше, чем технические и эксплуатационные характеристики.

Рассмотрим наиболее известные фирмы, занимающиеся производством этого оборудования:

  • Sunrain Solar Energy Co., Ltd. Это китайская фирма, полностью изготавливающая водонагревательные системы на собственных предприятиях.
  • Buderus, Vaillant, Viessmann — три фирмы из Германии. Европейское оборудование славится своим качеством и возможностями, но немецкие установки являются эталоном среди всех альтернативных вариантов.
  • Ariston, Ferroli. Итальянские компании, обеспечивающие высокое качество и сравнительно низкие цены на отопительное оборудование.

Приобретая солнечные нагреватели воды, цена которых кажется весьма приемлемой, необходимо внимательно изучить паспорт и технические характеристики установки.

Встречаются недобросовестные производители и продавцы, предлагающие поддельные устройства. Если есть сомнения, следует попросить сертификаты на оборудование.

Если их не имеется в наличии, нужные устройства следует поискать в других магазинах.

Необходимо учесть, что данное оборудование может быть очень дорогим не столько из-за высокого качества, сколько в зависимости от страны-изготовителя. Так, российские установки могут стоить 20 тыс. руб., а европейские аналоги того же уровня будут стоить в 3-4 раза больше.

Какой выбрать для бассейна?

Выбор гелионагревателя для бассейна обусловлен его размерами, объемом воды, местом расположения и прочими критериями.

Солнечные водонагреватели, цены и параметры которых находятся в наилучшем сочетании, могут быть изготовлены в разных конструкционных вариантах.

Могут быть использованы все доступные варианты, от простейших открытых конструкций, до наиболее сложных и дорогих систем с конденсационными камерами.

Чем проще комплекс, тем он дешевле и надежнее, но и эффективность его будет соответственно ниже. Основным критерием выбора следует считать размер искусственного водоема и частоту подпитки извне.

Специалисты рекомендуют для бытовых целей обходиться несложными и дешевыми гибкими моделями, представляющими собой резиновые плоскости с впаянными внутри трубками, по которым пропускается вода.

Они недороги, но дают вполне достаточно тепла для поддержания нормальной температуры в бассейне.

Если необходимо подогревать воду в искусственных водоемах общественного или коммерческого пользования, рекомендуется приобретать полноценные комплексы из вакуумных трубок, или панельные конструкции.

Они демонстрируют высокую эффективность и позволяют получать достаточное количество тепловой энергии. Параметры таких установок подробно изложены в паспорте, что позволяет выбрать комплекс, наиболее подходящий по производительности.

Как сделать водонагреватель своими руками?

Самостоятельное изготовление солнечного водонагревателя позволяет сэкономить некоторое количество денег и получить возможность бесплатного нагрева воды для любых нужд.

Нет смысла использовать дорогостоящие материалы, поскольку результат будет зависеть не столько от их, сколько от тщательности и аккуратности сборки, а также от площади нагрева.

Браться за изготовление вакуумных или конденсационных установок нецелесообразно, проще сделать самые доступные и надежные панели. Рассмотрим наиболее популярные и распространенные варианты самостоятельного изготовления солнечных водонагревателей:

Из поликарбоната

Поликарбонат — прозрачный листовой пластик. Для изготовления коллектора нужен сотовый материал, представляющий собой двойной лист, соединенный поперечными полосками. Вся плоскость представляет собой множество каналов, разделенных друг с другом, но имеющих выход наружу с торцовой части.

Для изготовления надо взять два листа одинакового размера. Один будет абсорбером, т.е. получать солнечное тепло и отдавать его воде.

Второй — наружный защитный слой, обеспечивающий безопасность рабочей пластины и способствующий сохранению тепловой энергии.

Для утепления используется пенопластовый лист такого же размера, который будет наклеен на заднюю сторону.

В качестве манифольда (распределителя) будет использоваться полипропиленовая труба. Для каждой панели нужно 2 таких трубы. В них надо сделать продольный пропил, длина которого точно равна ширине листов поликарбоната. В эти пропилы вставляются торцы рабочих пластин (оба), после чего тщательно герметизируются с помощью клеевого пистолета.

Важно! Задняя сторона рабочей пластины красится в черный цвет, после чего на нее наклеивается пенопласт. Затем на лицевую сторону наклеивается внешний защитный слой.

На диагонально противоположные торцы полипропиленовых трубок наклеиваются штуцеры, с помощью которых коллектор будет присоединяться к остальной системе.

Свободные торцы плотно герметизируются заглушками. После высыхания клея коллектор наполняют водой и проверяют наличие утечек, которые сразу же устраняют.

После этого панель можно присоединять к системе и вводить в эксплуатацию.

Из пластиковых бутылок

Коллектор из пластиковых бутылок — один из вариантов самодельного трубчатого водонагревателя.

Собственно, бутылки служат только для теплоизоляции, основную функцию выполняют черные пластиковые трубки, торцы которых вставлены в средние патрубки ПВХ тройников.

Эти тройники соединяются в одну линию, образуя коллектор, который можно впоследствии увеличивать до любого размера, просто присоединяя дополнительные трубки. У бутылок отрезают дно, одевают их на трубку одну за другой так, чтобы горлышко плотно входило в заднюю част.

Получается внешняя прозрачная труба, прикрывающая трубку и создающая эффект парника внутри. Когда по трубкам пропускается вода, она нагревается от солнечного тепла и направляется в систему для использования по назначению.

Советы по эксплуатации

Эксплуатация солнечных нагревателей не представляет существенных сложностей. Если система правильно установлена и настроена, то от владельца потребуется лишь поддержание чистоты приемных панелей и целостности соединений.

При необходимости надо менять вышедшие из строя узлы и элементы, восстанавливать герметичность трубок и прочих деталей. Никаких специальных рекомендаций не имеется, все действия производятся в соответствии с необходимостью и целесообразностью.

Рекомендуемое оборудование

Источник: https://Energo.house/sol/solnechnye-vodonagrevateli.html

3.6 Солнечный коллектор (водонагреватель)

Солнечный коллектор: обзор технологии и сборка бытовых нагревателей

3.6 Солнечный коллектор (водонагреватель)

1.1.

Назначение: солнечные водонагреватели (коллекторы) предназначены к использованию в качестве альтернативного или дополнительного источника тепловой энергии для систем нагрева воды и отопления объектов индивидуального или производственного назначения, а также нагрева бассейнов. Воздухонагревательные системы на базе панели СВ “Баган” могут использоваться также для отопления или для технологических нужд, например для сушки сена в сельском хозяйстве и тп.

1.2. Конструкция: СВ выполнены в виде панели из ячеистой пластмассы, по каналам которой протекает вода. Сверху и снизу панель защищена от потерь тепла сотовым поликарбонатом. Для подачи теплоносителя используются трубы.

1.3. Нагреватели рассчитаны на длительную непрерывную работу при соблюдении правил эксплуатации и хранения.

2.1. Технические параметры

1. Теплоносителем может быть питьевая вода, дистиллированная вода, незамерзающая жидкость (пропиленгликоль).

2. Избыточное рабочее давление теплоносителя не более чем 0,1 МPа (1,0 кг/см3);

3. Мощность коллектора: до 1,0 кВт/час;

4. Температура воды в солнечном коллекторе: до 100 градусов С;

5. Производительность: до 10,0 л воды/час с температурой воды 70 градусов С;

6. Габаритные размеры: 1050х1050х40 мм;

7. Вес СВ без теплоносителя – 3,0 кг;

8. Прозрачная теплоизоляция выполнена из поликарбоната.

9. Диаметр соединительных труб: 20 мм.;

10. Трубы, соприкасаемые с водой выполнены из полипропилена;

11. Режим работы при нормальных условиях эксплуатации – продолжительный (не менее 25 лет)

Самая простая система водонагрева (представлена на схеме одноконтурной системы солнечного горячего водоснабжения) для сборки которой требуется бак емкостью 50-200 литров, который необходимо утеплить, чтобы вода не остывала за ночь.

Для сборки системы необходимо соединить СВ с баком посредством труб и фитингов и подать холодную воду в бак аккумулятор из водопровода.

Для автоматического заполнения водой бака аккумулятора можно использовать клапан с поплавком аналогично бачку унитаза.

СВ можно использовать для подогрева воды и отопления в загородном доме, на даче для полива теплой водой растений, подогрева теплиц и принятия душа. СВ также можно использовать для подогрева воды в бассейне для чего требуется установка циркуляционного насоса.

Примеры установки:

Современное состояние производства бытовых электроприборов

По назначению бытовые нагревательные приборы принято разделять на пять групп:

– для приготовления пищи; – нагрева воды; – дополнительного или основного отопления помещений; – личной гигиены;

– нагревательного электроинструмента.

Принцип их действия основан на использовании тепла контактного нагрева, передаваемого от трубчатого электрического нагревателя (ТЭН). Он представляет собой металлическую трубку, внутри которой находится спираль из нихрома, запрессованная в специальном наполнителе (периклазе).

В настоящее время в Электротехнической промышленности России и зарубежных стран задействованы огромные материальные ресурсы для производства ТЭНов и нагревательных электроприборов на их основе.

Работают специализированные заводы по их выпуску, а также предприятия-разработчики и производители оборудования, обеспечивающего работу этих заводов. Наблюдается некоторый застой и консервативный подход к проектированию и производству бытовых электроприборов.

Согласно патентно-информационным источникам усовершенствование конструкции и технологии изготовления нагревателей производилось, в основном, по частным решениям, не меняя общего состояния развития техники. Это является тем сдерживающим фактором, который не позволяет:

– потребителю получить новые дешевые и качественные товары;
– производителю экономить материальные и энергетические ресурсы.

Конструкция ТЭНа и способ нагрева с его помощью имеют следующие основные недостатки:

1. Ограниченный ресурс работы. В нагревателе в качестве преобразователя электрической энергии в тепловую используется спираль из нихрома, которая в процессе эксплуатации нагрева-ется до высоких температур и, как следствие, часто перегорает. 2. Низкие значения коэффициента теплопередачи.

Это обусловлено тем, что тепло от спирали к металлической трубке передается через засыпку порошка периклаза, плотность которого по сечению трубки и длине может изменяться. Кроме того, площадь контакта трубки с нагреваемым объектом, следовательно, и эффективность теплоотдачи – невелика.

3. Высокая пожароопасность.

Она имеет место из-за высокой удельной тепловой мощности, приходящейся на нагреватель, и вероятности короткого замыкания спирали на корпус.

Для устранения указанных недостатков разработана и теоретически обоснована концепция перехода от трубчатых электрических нагревателей к распределенным электрическим нагревателям (РЭН).

Тезисы концепции РЭН

Тезисы концепции РЭН:

– использовать в качестве материала электрического сопротивления тепловыделяющего элемента высоко- и низкотемпературные, стойкие к модификации соединения; – наносить материал электрического сопротивления непосредственно на поверхность изделия, по возможности на большую его часть;

– задавать параметры распределенного нагревательного элемента толщиной материала электрического сопротивления.

Это позволит снизить:

– пожароопасность изделий; – энергозатраты в производстве и при эксплуатации приборов; – материалоемкость и, как следствие, стоимость изделий;

– тепловую инерцию – соответственно повысить потребительские качества, а также электробезопасность, КПД и долговечность изделий.

Характеристика РЭН

Основные понятия о РЭН

Особенностью РЭНов является то, что нагревателем служит тонкая токопроводящая пленка с большой поверхностью теплоотдачи. Это обеспечивает малую инерционность нагревателя и его высокий КПД. Электропроводный слой может быть получен разными способами, начиная от вакуумного напыления до применения специальных резистивных тонколистовых материалов.

Используются нагреватели на плоской металлической подложке с использованием двойной изоляции, получаемой методами напыления.

Способы нанесения диэлектрика на металл (алюминия, титана, нержавеющая стали) и резистивного слоя на диэлектрик широко используются в Электронной промышленности при производстве интегральных микросхем и много-уровневых коммутационных плат микросборок. Однако, для изготовления электрических нагревателей они не нашли широкого применения.

Приоритет заключается в том, что известные технологические приемы и решения были использованы для изготовления нового класса распределенных электрических нагревателей, которые принципиально не имеют ограничений по величине их площади.

Преимущество РЭН по сравнению с ТЭНами

Основное преимущество РЭН по сравнению с трубчатыми нагревателями заключается в создании равномерного теплового поля для нагреваемого объекта с минимальной тепловой мощностью.

Ввиду отсутствия ненадежных элементов (спирали), применения материалов, устойчивых к высоким температурам и модификации, можно создавать нагреватели с теоретически неограниченным ресурсом работы.

Причем КПД и коэффициент теплоотдачи будут высокими за счет минимальных потерь при передаче тепла от тепловыделяющего элемента через диэлектрик к металлическому корпусу.

Положительным моментом является и то, что нагреватель можно наносить непосредственно на поверхность нагревательного прибора. Это позволяет усовершенствовать конструкцию изделий и технологию их изготовления, существенно снизить материалоемкость приборов, а также уменьшить расход электроэнергии в быту, материалов и топливных ресурсов в промышленн

Информация размещена с интернет  ресурса.

У кого есть опыт использования в Томске этих трубок, собирающих тепло даже зимой? Работает у нас – или фикция?

ЗАВЛЕКУХА: Работает круглый год. Вакуумный (трубчатый) коллектор может производить тепло даже при температуре минус 45 °С. Простота и удобство в использовании делает его надёжным средством для ГВС и отопления. Эксплуатация солнечного коллектора не требует никаких специальных знаний или навыков.

Каждый потребитель без посторонней помощи может с ним работать.

Экономическая целесообразность установки солнечного коллектора осознаётся, когда Вы получаете ГВС и отопления, используя бесплатную солнечную энергию. В зависимости от интенсивности эксплуатации коллектор окупает себя в течение 2 – 3 лет.

Для тех, кто не в теме, перепечатка:

1. Термосифонные системы (водонагреватели открытого типа или низкого давления). Термосифонные системы работают на принципе стремления теплой воды вверх, явление, известное как естественная конвекция, используемое для циркуляции воды через коллектор и бак. В этом типе установки, бак должен быть расположен выше коллектора.

Когда вода в трубках коллектора нагревается, она становится легче и естественно поднимается в верхнюю часть бака. Тем временем, более прохладная вода в баке течет вниз в трубки, таким образом начинается циркуляция во всей системе. Для маленьких систем, бак фактически включен в коллектор. Большие баки должны быть расположены рядом с коллектором.

Эти системы надежны и относительно недороги, но требуют осторожного монтажа, потому что водные баки тяжелы. Эти системы не автоматизированы подобно активным системам, но более дешевы, т.к. не имеют насос и контроллер.

Они идеальны, где требуется дешевый солнечный нагрев.

Баки этих систем не рассчитаны на магистральное давление, поэтому использовать их надо либо с подачей воды из вышерасположенной емкости, либо через уменьшающие давление редукторы.

2. Солнечный водонагреватель с выносным баком.
Наиболее эффективные и распространенные установки в Европе. Существует большое количество схем подлючения. Легко встраивается в существующие системы отопления или горячего водоснабжения.

Подходит для всех типов климата и единственная система, рекомендованная для районов с низкими температурами (до -60°С) и низкими значениями солнечной радиации.

В связи с использованием контроллеров, автоматически поддерживает самые оптимальные параметры циркуляции, имеет режим антизамерзания, обеспечивает комфортную заданную температуру. Т.к.

теплоаккумулятор обычно устанавливается внутри помещения, то это дает дополнительное сохранение тепла в районах с очень холодным климатом. При отсутствии достаточной солнечной активности контроллер может включать дополнительный электронагреватель, установленный в теплоаккумуляторе.

1. Вакуумные трубки  2.Воздухоотводчик  3. Теплообменник  4. Выход  5. Вход  6. Кран для заполнения бака  7. Выход горячей воды 8.Теплоноситель теплоаккумулятора

9. Вход холодной воды

Конструкция вакуумной трубки

Солнечная радиация проходит сквозь наружную стеклянную трубку, попадает на трубку-поглотитель и превращается в тепло. Оно передается жидкости, протекающей по трубке.

Коллектор состоит из нескольких рядов параллельных стеклянных трубок, с селективным покрытием. Нагретая жидкость циркулирует и отдает тепло воде, содержащейся в баке-накопителе.

Водонагревателям нужен просто ультрафиолет, а он как известно присутствует даже в ночное время суток.

1. Вакуумная трубка

Одна из самых распространенных и недорогих вакуумных трубок для СВНУ. Используется в системах с открытым контуром или с низким давлением.
В системах, где теплоносителем является вода, рекомендовано применение при продолжительных температурах не ниже -30°С. На основе данной трубки изготавливаются некоторые другие модификации. 

Информация размещена с интернет  ресурса.

Источник: http://govindam.ru/3.6_solnechnii_nagrevatel.html

Как самостоятельно собрать солнечный коллектор?

Солнечный коллектор: обзор технологии и сборка бытовых нагревателей

Технологии автономного энергообеспечения сегодня шагнули вперед настолько, что изготовление некоторых устройств в домашних условиях стало вполне возможным.

К примеру, смастерить солнечный коллектор своими руками без специальных знаний способен любой умелец, пользуясь небольшими инструкциями и понимая правила функционирования.

Рассмотрим подробнее разновидности таких водонагревателей, схему их работы и сборки.

Виды коллекторов

Солнечные коллекторы разделяют по теплоносителю на жидкостные и воздушные, по наличию термоаккумулирующей емкости – на накопительные и плоские. Практически любой можно сконструировать самостоятельно.

1. Накопительные.

Самый простой тип коллекторов, использующий принцип работы солнечного электроснабжения, другие названия – термосифонный, интегрированный, емкостный.

Это бак (один или несколько), помещенный в изолированный короб со стеклянными стенками, на северной части которого может дополнительно располагаться рефлектор, усиливающий нагрев.

Воздушная прослойка между емкостью и стеклом не дает остывать жидкости, что и приводит к ее разогреву.

2. Плоские.

Панельные сооружения представляют собой большую плоскую изолированную коробку с расположенным внутри металлическим теплообменником, позади которого обычно находится черная, светопоглощающая поверхность.

К этому же типу относят устройство самодельного коллектора из пластиковых бутылок, за той разницей, что их не обязательно монтировать в общий корпус, поскольку каждая из них уже имеет стенки.

Но принцип действия один и тот же – подогрев термообменника.

3. Жидкостные.

Самый распространенный вид солнечных агрегатов использует в качестве теплоносителя воду, которая редко превышает 80 °C. Эти коллекторы применяются в разомкнутых и замкнутых теплообменных системах, могут быть остеклены. Также в сети встречается самодельный коллектор из поликарбоната.

4. Воздушные.

Самые редкие модели, в которых термоносителем выступает кислород. Применяются металлические пластины со светопоглощающей поверхностью. Теплый воздух предпочтительнее перемещать вентилятором, что не всегда удобно, но значительно повышает эффективность в сравнении с конвективным методом.

Какой предпочтительнее? Основные составляющие

Перед тем, как сделать самому солнечный нагреватель для воды, нужно выяснить необходимое количество жидкости и условия эксплуатации.

Их традиционно используют для сушки сельхозпродукции или отопления небольших хозяйственных помещений.

Этот прибор будет уместен при организации подачи теплой воды в летний период для хозяйственных нужд.

  • Плоские жидкостные коллекторы.

Данный вид находит свое применение повсеместно от систем горячего водоснабжения (ГВС) до отопления помещений, поскольку имеет наибольшую производительность и наилучшую цену изготовления. Самой передовой является схема вакуумного солнечного водонагревателя, однако такие аппараты стоят дороже.

Конструкция прибора

Состоит из следующих основных элементов:

Лучшим материалом для него будет медь, ее термопроводность составляет 389 Вт/(М*°С), однако при ограниченном бюджете вполне сгодятся обычные стальные водопроводные трубы, правда, их показатели в 7 раз хуже, что, конечно же, скажется на эффективности.

Как правило, состоит из труб большего диаметра, чем теплообменник. В сравнении с ним имеет малую площадь, поэтому используемый материал не критичен.

Не имеет значения, из чего он сделан, главное – выполнение двух условий: отличная изоляция непрозрачных стенок и наличие тепловбирающей или рефлекторной поверхности позади радиатора.

Изготовление коллектора для отопления своими руками не обходится без организации аккумуляторной емкости, в которой происходит термоотдача полученной энергии жидкости в систему обогрева или ГВС.

Если забор не осуществляется из бака напрямую, тогда внутри него должен быть теплообменник, соединенный с солнечным коллектором, через который прокачивается энергоноситель.

Также его обычно оборудуют ТЭНом для предотвращения замерзания в холодное время суток зимой (ночью, в пасмурную погоду).

Перед тем как самостоятельно собрать и изготовить солнечную батарею на даче или дома, надо ознакомиться с ее принципом действия.

Схема работы нагревателя

Лучи, попадая на светопоглощающую или рефлекторную поверхность солнечного коллектора, передают энергию через термообменник жидкости, после чего она под влиянием конвективных сил начинает передвигаться по системе ГВС.

В аккумулирующей емкости при проходе через змеевик происходит обратный процесс – энергоноситель отдает приобретенный нагрев жидкости в баке, благодаря качественному утеплению которого удается долго сохранять тепло до момента его использования.

Пошаговая технология монтажа своими руками

Перед сборкой устройства желательно произвести расчёт размера коллектора в зависимости от характера эксплуатации полученной горячей воды. При необходимости отапливать помещение или в случае большого расхода жидкости, вероятно, придется собрать не один, а несколько таких аппаратов.

После всех необходимых расчётов можно начинать изготовление солнечного коллектора шаг за шагом. Самой эффективной и удобной конструкцией считается модель, которую изобрел болгарский умелец Станислав Станилов.

1. Сперва из шалевки или других подручных материалов собирается корпус.

2. На его дно и стенки укрепляется термоизоляция, в качестве которой предпочтителен экструдированный пенополистирол или пенополиуретан, поскольку они обладают лучшими утепляющими свойствами при малой толщине.

3. Дно укрывается листом оцинкованного железа, окрашенным в черную краску с верхней стороны.

4. На его поверхности производится сборка радиатора теплообменника. Чем больше его площадь – тем эффективнее работа, однако между ребрами должно соблюдаться расстояние не менее 5 см.

5. Трубы окрашиваются в черный цвет.

6. Корпус накрывается стеклом, которое плотно садят на герметик, дабы исключить любую возможность утечки тепла.

7. Если солнечный водонагреватель (коллектор) своими силами собран из дерева, то все плоскости, подверженные воздействию солнца (кроме стекла) лучше покрыть светлой краской, чтобы исключить возгорание.

Следующий этап – сборка аккумулирующей емкости:

  • Вначале изготавливается короб для бочки по размерам. Надо помнить, что, заполняя ее водой, конструкция приобретет значительный вес, поэтому надо делать ее надежной.
  • Устанавливается емкость, после чего в пространство между ней и корпусом засыпается гранулированный утеплитель.
  • В середину аккумулятора монтируется поплавковый клапан.
  • Все элементы устанавливаются на свои места и соединяются.

Примерные расценки

Стоимость самодельного солнечного отопления для дома зависит от размера системы и материалов. Для примера возьмем бюджетную модель со стальными трубами теплообменника и габаритами 700 х 1400 мм.

Элемент коллектораЦена, рубли
Стекло, м2850 — 1 500
Рама для остекления550 — 1 000
ОСБ на дно короба300 — 500
Доска 120х25 мм, м35 000-  5 500
Деревянный брусок 50 х 30 мм, м. пог25
Оцинкованное железо, шт210 — 500
Труба для радиатора 23 мм1 800
Стальная полоса 20х2,5 мм длиной 3 м31 200
Накладка уголок, шт230 — 400
Муфта соединительная3 700
Приёмная труба радиатора 100 мм600
Крепежные хомуты20
Теплоизоляция, упаковка1 300
Бочка на 200-300 литров, шт12 000

Советы и рекомендации

Разобравшись с видами и методом сборки солнечного коллектора, можно резюмировать следующее:

1. Это универсальные аппараты, которые могут использоваться как в отопительных системах, так и для ГВС. Кстати, технология изготовления солнечного водонагревающего коллектора для бассейна тоже не будет иметь серьезных отличий.

2. Конструкция солнечного прибора понятна на интуитивном уровне, при наличии определенных навыков выйдет сэкономить до 50 % от стоимости устройства в магазине.

3. Инструкция по сборке солнечного воздушного коллектора предусматривает принудительную вентиляцию теплоприемника, поэтому такая система является энергозависимой в отличие от приведенной выше.

4. Применяя дорогой материал теплообменника (медь, латунь), можно переплатить, но выиграть на термопроизводительности.

Источник: http://termogurus.ru/kak-samostoyatelno-sobrat-solnechnyj-kollektor.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.