Солнечные системы отопления

Системы отопления и ГВС, основанные на использовании солнечного тепла, рассеянного в атмосфере, чаще всего применяются как вспомогательные в дополнение к основным теплогенераторам (газовым котлам, электрообогревателям, тепловым насосам и т.д.). В летний период, благодаря высоким внешним температурам воздуха, они способны полностью покрывать потребность в горячей воде загородного дома или дачи, осуществлять подогрев воды в бассейне, поддерживать необходимые температурные режимы в теплицах и т. д. Существуют гелиосистемы, способные удовлетворить потребности в отоплении и горячей воде не только небольших жилых домов, но гостиничных комплексов и промышленных объектов. Стоит отметить, что при любой схеме включения, в качестве основной системы или вспомогательной, солнечные системы значительно снижают затраты хозяев помещений на отопление и ГВС.

Так как сам источник тепла бесплатный, задачей учёных и инженеров является минимизировать затраты на процесс преобразования бесплатной солнечной энергии  в тепловую и её аккумулирование. В настоящее время разработаны и успешно применяются различные виды солнечных систем отопления, отличающиеся своими конструктивными решениями и условиями эксплуатации. Уже сейчас данные системы эффективно используются для получения тепла при отрицательных наружных температурах (до минус 35С°) и при отсутствии прямых солнечных лучей, т. е. в условиях облачности.

Основой такой системы отопления, явлется солнечный коллектор. Именно он собирает, аккумулирует в себе рассенное в атмосфере тепло солнечных лучей и передаёт его теплоносителю. Далее теплоноситель напрямую или через теплообменник доставляет тепло в контур отопления и в точки отбора горячей воды.

На практике наибольшее распространение получили плоские и вакуумные солнечные коллекторы. Их отличает устройство поглощающих поверхностей и способ аккумуляции энергии.

Главным элементом плоского коллектора является медная или алюминиевая пластина, накапливающая в себе солнечное тепло. Для усиления поглощающей способности в видимой области спектра и снижения коэффициента излучения в длинноволновой инфракрасной области пластина покрывается тонким прочным слоем аморфного полупроводника. Коллектор принимает солнечное излучение (как првило) через матовое стекло, пропускающее только свет и задерживающее тепло внутри. Стенки и дно коллектора также изготовлены из теплоизолирующих материалов.

 Накопленное в пластине тепло передаётся жидкости, циркулирующей по трубкам, плотно соприкасающимся с пластиной. Жидкость переносит тепло к теплообменнику  в баке-аккумуляторе и далее в контур отопления.

Разные виды вакуумных коллекторов имеют конструктивные отличия, но объединяет их применение вакуума в качестве теплоизолятора.

Наиболее простой из вакуумных — это солнечный коллектор с прямой теплопередачей. Основными элементами коллектора являются накопительный бак и вакуумные трубки, идущие вниз от него под углом. Вода в вакуумных трубках нагревается солнечным теплом и поднимается в накопительный бак, а из бака - к приборам -потребителям тепла. Отдавшая тепло вода, попадая из системы отопления в накопительный бак, опускается обратно в вакуумные трубки, где снова нагревается, и цикл повторяется. Чтобы избежать давления на трубки, система должна быть безнапорной, с открытым расширительным баком.

Небольшое усовершенствование предыдущего варианта — встраивание теплообменника в накопительный бак и, соответственно, разделение водонагревательного и отопительного контуров, даёт следующие преимущества:

  • появляется возможность подсоединения накопительного бака к напорной сети водоснабжения;
  • допускается эксплуатация системы при наружной температуре  до минус 10С° при заполнении  водонагревательного контура незамерзающей жидкостью;
  • отсутствует загрязнение в коллекторе и теплообменнике, ввиду замкнутости контура.

Ещё один вид коллектора — вакуумный солнечный коллектор с термотрубками.

Главным отличием этой системы являются элементы - закрытые медные трубки, наполненные небольшим количеством жидкости с низкой температурой кипения. Медная трубка, нагреваясь от солнца заставляет закипать заполняющую её легкокипящую жидкость. Нагретые пары поднимаются к верхней части трубки — головке, через которую передают энергию теплоносителю основного контура отопления, а затем, остывая, конденсируются и стекают вниз, начиная цикл заново. Тепло от замкнутых медных трубок к отопительному контуру передаётся через медный приёмник, изолированный полиуретаном и покрытый нержавеющим листом. Поэтому, все трубки отделены от отопительного контура.

В чём преимущества данной системы:

  • Все замкнутые медные трубки отделены от контура отопления и друг от друга. Это позволяет функционировать системе при выходе из строя одной или нескольких трубок. Замена трубок не вызывает затруднений;
  • Коллектор способен работать при наружной температуре до минус 50С°;
  • Благодаря тому, что снаружи помещения расположен только коллектор, а всё остальное оборудование внутри, общие теплопотери системы минимальны.

Сравнивая плоские и вакуумные солнечные коллекторы необходимо отметить особенности их применения:

  • при низких температурах окружающего воздуха более целесообразным является использование систем отопления и ГВС, основанных на вакуумных солнечных коллекторах, несмотря на то, что они дороже;
  • у плоских коллекторов внутренняя температура воды достигает 80-90 С°, а у вакуумных превышает 100 С°;
  • устройство плоского коллектора способствует созданию влажной и тёплой среды, располая к размножению бактерий, что исключается конструкцией вакуумного коллектора.

 

Если следовать концепции рационального подхода к затратам на обеспечение приемлемых условий для жизни или работы в отдельно взятом помещении, то вряд ли стоит ограничиваться единичными решениями, использующими научные достижения и открытия. В нашем распоряжении уже комплекс мероприятий по оптимизации климатического комфорта.

Экономический эффект от применения тепловых насосов для отопления помещений и ГВС может быть увеличен использованием солнечных коллекторов. Компаниями-производителями тепловых насосов и солнечных коллекторов разработаны схемы совместной работы этих двух систем.

Учитывая пожелания заказчика и особенности отапливаемых помещений, наши специалисты могут подобрать оборудование для оснащения здания солнечной системой отопления или комплексной системой, включающей в себя два вида теплогенератора: тепловой насос и солнечный коллектор.

 

Солнечные коллекторы Vaillant (Германия)

auroTHERM  VFK145V, VFK145H,

auroTHERM  plus VFK150V, VFK150H

auroTHERM  exlusiv  VTK 570/2 и VTK 1140/2

Солнечные коллекторы Viessmann (Германия)

Vitosul 100-F

Vitosul 200-T

Vitosul 300-T