Устройството за автономно отопление на частна къща със слънчеви колектори

За модерна частна селска къща, в която преобладава средната класа, има различни отоплителни системи, които използват гориво (въглища, дърва за огрев, течен горивен газ) или електричество като суровини за преработка в топлинна енергия. Някои са трудни за поддръжка и експлоатация (на въглища, дърва и течни горива), други са скъпи за поддръжка (на газ и електричество).

Но с появата на алтернативни източници на производство на енергия - слънчева и вятърна, както и биореактивни (преработката на отпадъци все още не е станала широко разпространена в крайградската частна икономика), стана възможно да се осигури независимо отопление и топла вода за цялата къща. И като най-интересната опция, помислете за отопление на къща със слънчеви колектори - специални устройства, които концентрират светлинна слънчева радиация върху топлообменници, като по този начин загряват течащата в тях охлаждаща течност (вода или други течности).

Много зависи от местоположението, тъй като количеството слънчева радиация за различните региони на планетата се различава значително. Но броят на батериите и общият капацитет на слънчевата отоплителна система играе ключова роля. Разбира се, системи, които биха могли напълно да генерират достатъчно топлина в региони с тежка зима и слабо проникване на слънчева светлина, на практика не съществуват.

Но в такива случаи все още има предимство, тъй като охлаждащата течност се загрява до определена температура с помощта на слънчеви колектори и котелът използва много по-малко суровини, за да я доведе до желаната стойност, отколкото би се нагрял от нулата. Това може да се отнася не само за отопление, но и за отопление на битова и питейна вода, например.

Устройство за слънчев колектор за отопление на частна къща

На първо място, трябва да се каже, че слънчевите колектори са различни по отношение на мощността, т.е.загряване на охлаждащата течност. Най-простите от тях са домакински, предназначени да се нагреят до температура не повече от 50 градуса, след това има четири по-мощни, които са способни да нагреят охлаждащата течност до 80 градуса. Има още по-мощни, но те не се използват в ежедневието, това са, като правило, индустриални системи.

Освен това системите могат да бъдат поточни и складови системи. Проточните са тези, при които охлаждащата течност се загрява и веднага се подава към отоплителната мрежа, а системите за съхранение имат вграден резервоар, което ги прави различни на външен вид. Охлаждащата течност се загрява в резервоара, както и се поддържа нейната температура.

Друг критерий за разграничаване на тези устройства е техният дизайн, от който зависи устройството, разликата в по-малките детайли. По принцип всички те са плоски продукти, които заемат определена площ, върху която протича процесът на събиране на слънчева енергия, но те са разделени на:

Плосък колектор е плоча, предната повърхност на която може да бъде покрита със защитно стъкло (ултрапрозрачно, с честотна лента до 95%) или не. В първия случай устройствата се наричат с покритие и често могат да бъдат вакуумни, т.е. цялото тяло и стъклото са запечатани и въздухът се изпомпва отвътре - това допълнително увеличава ефективността на генерирането на топлина и намалява топлинните загуби. Непокритите все още се наричат колектори от отворен тип, тъй като над тях няма защитно или уплътняващо стъкло.

Освен това под стъклото има плоча, която поглъща слънчевите лъчи - тъмен материал (най-простият е черен хром), който има висока способност да абсорбира светлината с 90%, поради което се постига висока ефективност на отопление от слънцето постигнати; това покритие се нарича още силно селективно. Ако говорим за непокрит - отворен колектор, тогава поглъщащият материал е специална модифицирана гума или специална пластмаса, чиито свойства също включват устойчивост на удар, износоустойчивост.

Под тази плоча е разположен плътно абсорбер - щайга, изработена от медни тръби, които имат висока степен на топлопроводимост. Тези тръби пренасят топлина от силно селективното покритие и го пренасят към охлаждащата течност. В този случай има няколко схеми за решетка: лировидна (включително двойна) и меандрова форма.

Лировидният щайга има подаване на студена охлаждаща течност отдолу през напречна тръба, към която се изрязват вертикални тръби, свързани чрез горните си краища с втория горен напречен, по който вече тече нагрята охлаждаща течност: докато тя преминава от отдолу нагоре му се дава топлина. Обвивката на меандъра е единична тръба, която е разположена под формата на намотка. Докато течността за пренос на топлина тече по контура си на навиване, тя повишава температурата.

След решетката има топлоизолационен слой, обикновено двукомпонентен: горният е отразяващо топло фолио, а долният е минерална вата. Този слой е необходим, за да се запази в пространството на устройството тази остатъчна топлина, която абсорберът не е имал време да поеме.

Тръбен колектор няма защитно стъкло от едно парче и е направено в конструкцията на поредица от поръчани тръби от стъкло с висока якост. Това устройство, за разлика от плоския си външен вид, може да бъде едноконтурно и двуконтурно. В едноконтурно устройство слънчевата отоплителна система има една охлаждаща течност, която влиза и излиза от тръбите, преминавайки по-нататък в основната тръба. В двуконтурния колектор има охлаждаща течност с ниско кипене, която, кипвайки, се издига в топлообменника и дава температурата на основната охлаждаща течност, която влиза в отоплителните устройства.

Тръбата съдържа втора стъклена тръба, върху която е нанесено топлопоглъщащо покритие, а пространството между тях е вакуумно, поради което тръбните колектори се наричат вакуумни. Във втория, от своя страна, има единична медна тръба, запечатана отдолу (в двуконтурни системи) или двойна, с огъване в долната част на тръбата (в едноконтурни системи). В първия случай висококачествените уреди имат синтерирани прахово боядисани медни тръби на вътрешната повърхност, наричани още фитили. Те имат най-добрата ефективност на абсорбиране и пренос на топлина към топлоносителя.

Двуконтурните слънчеви колектори съдържат алкохолоподобни, силно летливи съединения, които при нагряване се издигат нагоре по тръбата, където пренасят топлина, утаявайки се обратно като капеща кондензация. В горната част тръбите са заварени към медна тръба, през която основната охлаждаща течност вече тече, образувайки топлообменник.

В едноконтурните системи медната тръба има гладка повърхност, има вход отгоре, в който охлаждащата течност влиза, спуска се по нея и, преодолявайки завоя на тръбата отдолу, движейки се нагоре в обратната посока, печели температура и влиза в отоплителната мрежа.

Разположението на тръбните колектори също допълва отразяващия топлината материал, който се намира под тръбите под формата на плоча с оребрена бразда. Когато слънчевата светлина удари тръбите, те я поглъщат от предната страна, а тези лъчи, които са между тръбите, удрят рефлекторните канали и се отразяват в посока на тръбите. По този начин тръбите получават слънчева светлина от всички посоки.

Устройството на отоплителната система на частна къща със слънчеви колектори

Слънчеви колектори за битови мощности, които могат да затоплят вода до 50 градуса, се използват в отоплителни системи с три кръга, които са комбинирани в акумулаторния резервоар. Първата верига (колектор) в резервоара е медна спирала, която предава събраната топлина към охлаждащата течност на третата верига. Съгласно законите на физиката, нагрятата течност от третия кръг се издига нагоре и по този начин се оказва в зоната на резервоара, където е разположена спиралата на втория кръг, чиято охлаждаща течност има по-висока температура, тъй като се нагрява от котел (газов, електрически - няма значение).

В горната част на резервоара има температурен сензор, чиито индикатори се ръководят от електронната система на котела, увеличавайки/намалявайки нагряването на охлаждащата течност на втория му кръг. По този начин, когато течността премине през участъка с втората спирала, на изхода от котела тя придобива температурата, необходима за нагряване и влиза в батерията. Възползвайки се от тази възможност, препоръчвам статията „Видове и подреждане на модерни водни радиатори за отопление“, в която ще намерите полезна информация за избора на подходящ.

По принцип подовото отопление, което се счита за отоплителна система с ниска температура, може да бъде свързано без необходимост от котел. Въпреки това, веригите с водни радиатори, които съдържат слънчеви панели за отопление на къща, се считат за малко по-сложни от чисто котелно помещение или дори повече - централизирано отопление. В края на краищата слънчевите колектори не заменят котела, когато става въпрос за високи температури, а само намаляват времето му на работа, леко загрявайки охлаждащата течност, което е и спестяването.

Предимства и недостатъци, изборът на слънчеви колектори за дома и вилите

Както всички устройства, слънчевите колектори за топлина имат свои технически характеристики, които се ръководят при избора на един или друг тип. Те включват коефициента на абсорбция (абсорбция), радиация (емисия) и селективност. Коефициентът на абсорбция зависи от абсорбента, т.е. от качеството и количеството на медни тръби в дизайна на панела - беше казано по-горе, че най-високото абсорбиране се демонстрира от двуконтурни системи с медни тръби с прахово покритие от вътрешната.

Емисионността е характеристика, определена от разликата между погълнатата и излъчената топлина; тя варира от 0,95 до 0,02. Коефициентът на селективност се определя от качеството на събиращия топлината материал. Най-високата стойност на този показател показва най-добрата ефективност, която се наблюдава във вакуумни колекторни тръби.

Предимства на тръбните колектори - най-висока ефективност през зимния период и висока ефективност през цялата година. Дизайнът има характеристика - подвижни тръби, което прави ремонта и поддръжката много по-лесни. По-висока устойчивост на повреди от удари от градушка, отново поради опростената тръбна форма.

Предимства на плоските колектори - висока ефективност, която се наблюдава, ако слънчевото отопление на частна къща е инсталирано в добре осветена зона или в моментите на най-добро осветление. Има много опции за дизайн, които ви позволяват да изберете най-добрия за цената и за определени условия. Такива колектори се считат за надеждни и издръжливи.

Предимства на отворените колектори - евтиност и простота на дизайна. А също - лекота на монтаж и леко тегло. Тези устройства се считат за устойчиви на удар срещу градушка и някои други влияния, тъй като повърхността е направена от пластмаса или каучук със специални характеристики на поглъщане на топлина.

Недостатъци на тръбните колектори - висока цена. Това се дължи на сложното производство - продухване на тръби, сглобяване на топлопоглъщащи и топлообменни елементи, изпомпване на въздух. Също така има голяма обемност на устройствата: голямо тегло и габаритни размери.

Недостатъци на плоските колектори - По-ниска ефективност в сравнение с тръбните конструкции през студения сезон, особено през снежна зима. Труден ремонт в случай на повреда, особено на тръбната рамка на топлообменника. Често в случай на повреда е необходимо да се смени цяла част от устройството - напълно силно селективна плоча или стъкло или поне част от абсорбираща тръба.

Недостатъци на колектори от отворен тип - уязвимост към отрицателни температури и ограничена употреба. Що се отнася до втория, те се използват за отопление на вода в басейни. Също така, периодът на гаранционно обслужване, съответно, и експлоатационният живот се считат за по-малки, отколкото при другите видове. Те няма да могат да произвеждат слънчево отопление през зимата, тъй като на практика не работи при отрицателни температури.

Надяваме се тази информация да ви е помогнала, както и да предложи други материали за строителството и не само. С най-добри пожелания, Майсторство на строителния екип: общ строителен портал.