С древних времен человечество использовало солнечную энергию для своих нужд. Это доступный и дешевый источник энергии, реализацией которого занимается гелиоэнергетика. Установки, используемые для преобразования солнечной энергии, называются гелиоустановками. Они бывают двух видов: солнечные коллекторы и солнечные батареи.
Солнечный водонагреватель
Преимущества и недостатки
Солнечные батареи преобразуют солнечную энергию в электричество. Они используются как в промышленных масштабах, так и в частных домах и коттеджах как удобный и экономичный источник электроэнергии.
Солнечные батареи
Солнечные коллекторы являются главным элементом водонагревателей. Такие водонагреватели называются солнечными и работают за счет поглощения солнечной энергии и преобразования ее в тепло. Они чаще всего используются в сельском хозяйстве, а также в небольших домах, квартирах и на дачах для бытовых нужд.
Солнечные коллекторы на крыше дома
Основные преимущества этих приборов заключаются в следующем:
- для их работы не требуется электроэнергия;
- сборка и монтаж не отнимают много времени;
- просты в эксплуатации;
- незаменимы в периоды отключения воды и электричества.
Недостатком является высокая стоимость, однако цена качественных водонагревателей себя оправдывает.
к содержанию ↑Устройство
Все водонагреватели состоят из наружного и внутреннего блоков. Внутренний блок – теплообменник, предназначенный для поддержания и преобразования тепла. Наружные блоки – это солнечные коллекторы, предназначенные для выработки тепловой энергии.
Устройство коллектора
В разных типах устройств используются следующие коллекторы:
- вакуум-коллекторы;
- плоские высокоселективные;
- концентрационные;
- воздушные.
Самым эффективными являются солнечные вакуумные водонагреватели. Наружный блок – это солнечные вакуум-коллекторы, представляющие собой вакуумные трубки, на внутреннюю сторону которых нанесено несколько слоев специального селективного покрытия и один отражающий слой.
Вакуумный водонагреватель
Наиболее дешевый вариант – плоские высокоселективные коллекторы, состоящие из простого металлического листа со слоем теплопоглотителя. Их основной недостаток – большие потери тепла. Существуют также концентрационные и воздушные коллекторы, но они используются в основном в промышленных целях.
к содержанию ↑Принцип работы
В вакуум-коллекторы поступает жидкость, нагревающаяся за счет солнечной энергии. Далее нагретая жидкость поступает в теплообменник, погруженный в бак с водой, и в результате теплопереноса через стенки теплообменника вода нагревается. Охлажденная жидкость поступает обратно в вакуумные трубки, а нагретая вода поднимется в верхнюю часть резервуара и используется для бытовых нужд.
В зависимости от расположения точки разбора воды, водонагреватель может работать с насосом или без него. Если точка разбора воды находится выше водонагревателя, то необходимо установить насос, если ниже, то жидкость будет поступать в трубки самотёком.
к содержанию ↑Применение и стоимость
Солнечные водонагреватели для дома могут использоваться для отопления небольших частных домов и коттеджей. Стоимость зависит от мощности установки – от 160000 рублей для аппарата с номинальной мощностью 2 кВт/ч. Более мощные системы, пригодные для отопления помещений в осенне-зимний период, стоят около 270000 рулей. Солнечный водонагреватель для отопления не может служить главным источником обогрева помещений, но поддерживает отопление примерно на 25%. Кроме того, он обеспечивает 80-90% горячего водоснабжения летом. Его срок окупаемости составляет в среднем от 2 до 8 лет.
к содержанию ↑Солнечный водонагреватель для дачи, не предназначенный для круглогодичной работы, обойдется дешевле – маломощные установки стоят около 50000 рублей. Более производительные аппараты, используемые, например, для обогрева бассейна, обойдутся минимум в 100000 рублей. По отзывам многих дачников, этот прибор существенно облегчает жизнь и повышает уровень комфорта, и его главный недостаток – высокая стоимость.
Изготовление своими руками
Помимо того, что солнечный водонагреватель может стать основным источником горячей воды на даче, его можно использовать как источник отопления в квартирах или частных домах. При этом изготовить солнечный водонагреватель своими руками достаточно просто – материалы для этого продаются в обычных строительных магазинах, к тому же при этом экономится приличная сумма.
Для изготовления наружного блока своими руками потребуется металлическая пластина и несколько труб разного диаметра. Четыре-пять тонких трубок обоими концами привариваются перпендикулярно к двум трубам большего диаметра, при этом в толстых трубках нужно предварительно просверлить отверстия для соединения с тонкими. Далее все трубки аккуратно привариваются к металлическому листу, сварку надо проводить вдоль каждого элемента. Получившуюся конструкцию следует поместить в обработанную деревянную раму с отверстиями для подвода и отвода теплоносителя и накрыть стеклом. Стекло помещается между двумя слоями уплотнителя и сверху покрывается оцинкованной жестью для закрепления. Его можно уложить в несколько слоев, и чем больше слоев стекла, тем выше эффективность установки (но и тем больше затраты). Наконец, в нижнюю часть рамы закладывается утеплитель, а сама рама закрывается плитой, фанерой или досками.
Чтобы организовать нагрев воды за счет солнечной энергии, необходимы бак и спиральный теплообменник. При выборе бака следует помнить о том, что он должен будет выдерживать повышенное давление, зависящее от водопроводной системы, к которой будет подключен. В баке проделывают четыре отверстия: два для подсоединения теплообменника и два для подвода и отвода воды. Теплообменник соединяется с наружным блоком при помощи труб. Трубы должны быть хорошо изолированы, а для контроля их внутреннего давления на входе в резервуар с водой размещается расширительный бачок.
Для желающих более подробно познакомиться с изготовлением солнечного водонагревателя есть множество видео, в которых детально показывается этот процесс.
