Солнечные водонагреватели

Что такое солнечные водонагреватели и как они работают?

Как следует из названия, солнечные водонагреватели используют энергию солнца для нагрева воды в вашем доме. Они похожи на солнечные батареи только в том, что они размещаются на вашей крыше или где-нибудь там, где могут получить много солнечного света.

солнечные водонагреватели

 

Солнечные водонагреватели бывают нескольких различных вариаций: активные и пассивные. При активации солнечного водонагревателя, насос циркулирует хладагент или воду через солнечный коллектор. Это нагревает воду или хладагент, а затем отправляет его обратно в резервуар для горячей воды, где он и хранится. Пассивные солнечные водонагреватели не используют насосы. Вместо этого, горячая и холодная вода циркулирует через коллектор с использованием процесса конвекции, который образовывает теплую воду, чтобы подняться и холодную воду, чтобы опуститься.

В горячих климатических условиях, например как в США, в Аризоне, солнечный подогреватель горячей воды потенциально может обеспечить горячей водой всех жильцов вашего дома.

В то время как солнечные нагреватели являются экономичными, их недостатком является то, что они не всегда могут собрать достаточное количество тепловой энергии в данный день для всей семьи и обеспечить ее теплой водой на все 100%. Решением этой задачи является установка солнечного безрезервуарного водонагревателя в качестве резервного нагревательного устройства для того, чтобы убедиться в том, что у вас всегда есть достаточное к-во горячей воды круглогодично.

солнечные водонагреватели

Хотя водонагревательный бак имеет достоинство, обеспечивающее много горячей воды, которую можно использовать сразу, безрезервуарные водонагреватели являются более энергоэффективными и могут обеспечить дополнительные услуги с небольшими электрическими отходами. Основная система солнечного нагрева обеспечит достаточное к-во горячей воды в теплые, солнечные дни. Солнечный безрезервуарный водонагреватель может обеспечить большую часть горячей воды в безоблачные дни, а также будет содействовать солнечному нагреву в солнечные, но прохладные дни.

Солнечные водонагреватели и дополнительное оборудование

Домовладелец, который устанавливает эти два нагревателя воды в тандеме, должен установить оба термостата должным образом так, чтобы избежать перегрева воды солнечного безрезервуарного водонагревателя. Солнечный безрезервуарый водонагреватель может значительно снизить затраты на подогрев воды в сочетании с солнечным нагревателемВ то время, как обычный нагреватель поддерживает постоянную температуру в баке с водой, солнечный безрезервуарный водонагреватель нагревает воду только в случае необходимости. 

Если домовладелец живет в теплом, солнечном климате, он или она могут потенциально снижать счета за отопление воды до нуля при использовании солнечной энергии и солнечных безрезервуарных водонагревателей. Жизнь в более прохладной среде не является запретной для снижения расходов на отопление с использованием солнечной энергии в сочетании с солнечным безрезервуарным водонагревателем может привести к сокращению расходов на отопление воды на 75%. Домовладельцы, желающие приобрести водогрейных тандем солнечного нагревателя и солнечного безрезервуарного водонагревателя могут проконсультироваться с профессионалом в данной области, чтобы быть уверенным, что безрезервуарный водонагреватель совместим с солнечным водонагревателем. После того как эти две единицы будут установлены и будут вместе работать, домовладельцы будут приятно удивлены их преимуществами: экономией, а также экологичностью.

Вакуумные солнечные водонагреватели —

самый оптимальный вариант использования энергии солнца 

солнечные водонагревателиНазначение солнечного коллектора – это преобразование солнечной энергии в тепловую. Вы спросите или оправдывают себя солнечные водонагреватели? Конечно да! Учтите, что режим работы солнечного водонагревателя круглогодичный, а срок их службы 20 лет.

Работает солнечный водонагреватель так: максимально обеспечивает горячей водой, а излишки тепла отдает в основную систему отопления, работающую на традиционном нагревательном оборудовании. Такая совместная работа, позволяет в холодное время года снизить нагрузку на котел на 40-60%.

 

Как работает солнечный водонагреватель?

Солнечная энергия, улавливается через систему вакуумных трубок коллектора. Конструкция вакуумных трубок такая же, как и в термосе: в трубку из ударопрочного стекла, способного выдержать даже удары града очень большого диаметра, вставлена трубка меньшего диаметра. Между ними создается вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Внутренняя трубка покрыта специальным селективным слоем, который максимально поглощает солнечную энергию, а вакуум препятствует потерям тепла. В центре этой конструкций находится медная запаянная трубка, которая содержит небольшой объем легкокипящей жидкости. Она и служит нагревательным элементом солнечного водонагревателя.
солнечные водонагреватели


Рис 1. Вакуумная трубка солнечного водонагревателя 

Легкокипящая жидкость испаряется под воздействием тепла и ее пары поднимаются в верхнюю часть, в наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю контура (незамерзающая жидкость).

 

Вакуумная трубка может работать при морозах до -50°С. Испарение жидкости начинается при достижении внутри трубки температуры +30°С. Если температура будет меньше, то трубка будет запираться и дополнительно сохранять тепло. Вакуумные трубки работают в пасмурную погоду, а при отрицательной температуре они преобразовывают прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло.

солнечные водонагреватели

 

Рис 2. Нагрев теплообменника вакуумного солнечного водонагревателя

Как подключить вакуумный солнечный водонагреватель к системе?

Жидкость, которая не замерзает, циркулирует через теплообменник солнечного водонагревателя, а потом поступает в контур емкостного водонагревателя (бойлер косвенного нагрева), через который происходит нагрев горячей воды до момента ее использования. В это время, в бойлер, устанавливается электрический ТЭН. Его устанавливают для того, чтобы в случае понижения ниже установленной температуры (например, затянувшаяся пасмурная погода) он подогревал воду.

солнечные водонагреватели

 

Рис 3. Схема подключения вакуумного солнечного водонагревателя

Выбирая для себя солнечный водонагреватель, вы обеспечиваете себя дешевой тепловой энергией солнца, а вакуумные трубчатые солнечные водонагреватели — ваши помощники в этом.


Варианты установки солнечных водонагревателей

солнечные водонагреватели

Рис 4. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на фасаде дома

солнечные водонагреватели
Рис 5. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на крыше теплицы


солнечные водонагреватели
Рис 6. Установка вакуумного солнечного водонагревателя на земле

Горячая вода на даче. солнечные водонагреватели

Сезонный солнечный водонагреватель для дачи решит задачу горячей воды на дачном участке или в загородном доме. Солнечный водонагреватель — идеальное решение подогрева воды для дачного душа, кухни, бани! Он сэкономит для вас до 70% затрат на подогрев воды.

Солнечный водонагреватель для дачи работает по принципу наливного водонагревателя, с автоматическим набором воды, контроля температуры и уровня воды.

Собрать и установить эту гелиосистему займет у вас 2-3 часа и не требует специальных знаний и навыков (в систему входит обычная инструкция по сборке и эксплуатации).

Купить солнечный коллектор для дачи можно через интернет магазины. Там же можно приобрести и  баки для горячей воды от 125 до 200 литров.

Выбирая солнечный водонагреватель без давления, учитывайте объем суточного расхода горячей воды всех членов семьи. Выбирайте солнечный водонагреватель с соответствующим объемом бака (зависит от к-ва трубок) — накопителя горячей воды. К-во трубок можно рассчитать и самостоятельно, с помощью специальных формул и вычислений.

Солнечный водонагреватель без давления является самым простым устройством из систем горячего водоснабжения. Он не нуждается в насосе для продвижения потока воды, так как подключается напрямую к водопроводной сети — источнику холодной воды, а горячая вода подается самотеком. Поскольку тепло в этом типе солнечного водонагревателя передается воде напрямую, производительность водонагревателей этого типа выше, чем у других солнечных водонагревателей, но по этой же причине ограничен период эксплуатации. Такое происходит из-за того, что эксплуатация оборудования возможна только при положительных температурах воздуха.

Накопительный — наливной солнечный водонагреватель способен обеспечить 100% потребность всех членов семьи в горячей воде на даче или в загородном доме.

солнечные водонагреватели

Он будет бесперебойно обеспечивать горячей водой во время всего дачного сезона:

— подогрев воды для  душа на даче
— подогрев воды в бане
— подогрев воды для полива растений

Как работает солнечный водонагреватель без давления.

В такой системе солнечного водонагревателя нет давления ни водопроводной сети, ни перегретой воды или пара. Вакуумные трубки монтируются в бак солнечного водонагревателя через силиконовые кольца — уплотнители и образуют с ним единую емкость. Вся конструкция размещается на раме. К баку, через электромагнитный управляемый контроллер, через запорный клапан, подводится водопроводная вода.  В баке есть датчик уровня воды, который подключен к контроллеру (см. рисунок ниже).

Подогрев воды в солнечном коллекторе без давления.

солнечные водонагреватели

Когда датчика уровня воды показывает, что воды в баке недостаточно — бак не наполняется, контроллер открывает  электромагнитный клапан и в бак коллектора подается вода. После того, как вода наполнит бак через открытый клапан, датчик уже сигнализирует о том, что бак полон, контроллер закрывает клапан и подача воды прекращается.

Далее вода нагревается в вакуумных трубках, которые преобразовывают солнечное излучение в тепло.

После нагрева, горячая вода готова к употреблению. Если солнца недостаточно, чтобы прогревать воду до нужной (запрограммированной) температуры, то контроллер включает электрический подогреватель, который встраивается в бак.

По сути, этот солнечный водонагреватель это своеобразный накопитель водонагревателя с автоматическим набором воды.

Особенности конструкции водяного бака солнечного водонагревателя без давления.

Солнечные водонагреватели без давления есть емкостью от 125 до 250 литров (зависит от количества вакуумных трубок коллектора). Очень часто вода в баках коллектора без давления нередко закипает и даже видно, как через клапан бака сбрасывается пар. Но, не волнуйтесь, такое закипание воды и сброс пара не являются отклонением от каких-либо норм эксплуатации. Вода в баке будет выкипать, уровень воды соответственно упадет и контроллер откроет клапан подачи холодной воды для пополнения  ее запаса.

Бак находится над трубками солнечного коллектора, а концы трубок монтируются непосредственно в сам бак.

Бак для воды должен находиться выше точек разбора воды, чтобы горячая вода сама поступала к крану. Бак для воды в горизонтальном сечении имеет круглую форму и состоит из двух контуров. Между стенками бака (для термоизоляции) находится полиуретан, толщиной 50 мм. Сам бак крепится к опорной раме, на которую и монтируется вся эта конструкция. Ночью включается электронагреватель, который включается, когда недостаточно солнечного излучения для подогрева воды.

        Бак сохраняет высокую температуру воды в течение 60 — 72 часов за счет термоизоляции (потеря тепла воды в баке составляет 4 — 8 градусов в сутки).

солнечные водонагреватели

 Место монтажа солнечного водонагревателя на даче.

Рекомендованные места установки это: крыши, балконы, архитектурные выступы здания. Монтируется солнечный водонагреватель так, чтобы его плоскость была направлена на юг.

Стандартная комплектация:

  1. подпорная рама
  2. вакуумные трубки
  3. теплоизоляционный бак горячей воды
  4. встроенный электрический нагревательный элемент (ТЭН)
  5. датчик уровня воды в баке
  6. электромагнитный клапан подачи воды
  7. электронный контроллер управления солнечным водонагревателем.

 Контроллер солнечного водонагревателя.

Контроллер солнечного водонагревателя осуществляет контроль и автоматическую работу системы, а именно: регулирует уровень воды в баке, обеспечивает постоянную температуру нагрева воды, а также включает электронагреватель для нагрева воды ночью.

Рекомендации по установке солнечных водонагревателей.

Количество тепловой энергии, которую вырабатывает солнечный водонагреватель зависит от многих факторов: от угла наклона относительно горизонтали и от ориентации установки к сторонам света (азимут).

Угол наклона — это угол между горизонталью и солнечной батареей. При установке на крыше угол наклона задается скатом кровли. Небольшое количество энергии воспринимается панелью водонагревателя при расположении его плоскости под прямым углом к направлению инсоляции. Так как угол инсоляции зависит от времени суток и года, ориентацию плоскости водонагревателя следует выполнять в соответствии с высотой солнца в период поступления наибольшего количества солнечной энергии.

солнечные водонагреватели

Рекомендованный угол наклона для европейских стран 50-60º. Азимут описывает отклонение плоскости водонагревателя от направления на юг. Если плоскость солнечного водонагревателя ориентирована на юг, то азимут = 0°. Чем меньше отклонение от направления на юг, тем лучше. В идеале, необходимо учитывать режим потребления горячей воды: если воды больше потребляется утром, то лучше ориентироваться на юго-восток и т.д.

Устанавливайте солнечный водонагреватель и определяйте его размеры таким образом, чтобы воздействие дающее тень соседних зданий, деревьев, линий электропередач и т.п. было незначительным.

Важной частью гелиоустановок есть поддерживающая конструкция в виде рамы. С ее помощью вы обеспечите правильный угол наклона, а также необходимую жесткость конструкции от порывов ветра и других неблагоприятных воздействий окружающей среды и природы.

В следующей статье мы расскажем о тепловых аккумуляторах, которые применяются параллельно установке солнечных водонагревателей.