Гелиоотопление частного дома: возможно ли сделать это своими руками

Содержание:

  1. Что же такое солнечный коллектор?
  2. Вакуумные коллекторы
  3. Фотоконцентраторы Бросселя
  4. Как изготовить солнечный коллектор своими руками

Еще недавно идея солнечного обогрева дома, даже небольшого, казалась фантастичной. Но изобретение вакуумных коллекторов, позволяющих аккумулировать солнечную энергию в любое время дня, а также систем концентрации энергии Солнца с использованием фотоэлементов переводят подобные идеи в разряд вполне практически реализуемых. Поэтому солнечное отопление своими руками осуществить вполне возможно. Особенно если учесть, что промышленные системы отопления на солнечных коллекторах далеко не всем по карману.

Гелиоотопление частного дома

Что же такое солнечный коллектор?

Содержание:

Принцип действия любого нагревательного коллектора одинаков – под воздействием повышенных температур (источник повышения температуры даже не имеет значения) выполняется разогрев циркулирующей в коллекторе воды. Плотность ее при этом уменьшается, а объем – увеличивается. Это приводит к выталкиванию воды из коллектора и перемещению ее к теплообменнику. Тот перераспределяет теплоноситель в отопительный контур здания.

Благодаря эффективно использованному принципу теплового расширения отпадает необходимость в насосном оборудовании, что делает отопление от Солнца еще более выгодным.

Длительное время идея отопления Солнцем была не более чем забавным изобретением, поскольку результативность обычных плоских коллекторов была чрезвычайно низкой. Ситуация изменилась, когда человечество всерьез принялось осваивать источники возобновляемой энергии, в том числе и солнечной. В результате появилось два революционных изобретения в области солнечных коллекторов.


Вакуумные коллекторы

Солнечный коллектор вакуумный для отопления

Такие преобразователи лучистой энергии функционируют независимо от внешних погодных условий и обеспечивают чрезвычайно высокий коэффициент поглощения солнечной энергии. Единственным требованием к монтажу вакуумных коллекторов является то, что они должны располагаться под углом к поверхности плоской крыши дома, который бы обеспечивал самопроизвольный ток теплоносителя. Практически принимают угол наклона в пределах 5-30°С. Нагретая жидкость поступает в теплообменник и далее – к отопительным радиаторам в доме.

Вакуумный коллектор представляет собой несколько рядов параллельно размещенных коаксиальных стеклянных трубок, в которых создается вакуум. Каждая трубка изнутри покрыта специальным составом, который отбирает тепловую энергию. Такой отбор происходит постоянно, поскольку чувствительный слой реагирует на любой вид инфракрасного излучения, даже рассеянного и в пасмурную погоду.

Фактически блок вакуумного коллектора представляет собой набор термосов, вакуумная прослойка между стенками которых образует абсолютную термоизоляцию системы. Разработаны конструкции внесезонных вакуумных коллекторов, где в вакуумные трубы дополнительно встраиваются медные трубки, содержащие незначительное количество жидкости с низкой температурой кипения.

Под воздействием солнечного излучения пары испаряющейся при кипении жидкости отбирают тепло, и. поднимаясь вверх, постепенно остывают. В процессе своей конденсации они передают тепло в основной контур отопления, затем стекают вниз, и цикл теплообмена повторяется. Естественно, что такой принцип отопления Солнцем будет эффективен лишь при наличии точной автоматической системы управления работой коллекторов.

Фотоконцентраторы Бросселя

Сферообразная система концентрации солнечной энергии с использованием фотоэлементов изобретена немецким инженером Андре Бросселем, сотрудником компании Rawlemon Solar Devices. Разработанный им принцип повышения эффективности использования солнечной энергии существенно повышает КПД по сравнению с традиционными схемами коллекторных панелей.

Дело в том, что описанный в предыдущем разделе способ аккумуляции инфракрасных лучей не обеспечивает их направленную передачу, а потому требует большой площади панелей, что не всегда возможно. Андре Бросселем предложено устанавливать перед световоспринимающими поверхностями коллекторов сферическую линзу, что приводит к повышению мощности солнечных батарей на 30-40%.

Устройство вакуумного солнечного коллектора

Фотоконцентратор Бросселя работает так. Над фотоэлектрическими панелями располагается больших размеров стеклянная сфера, которая заполняется обычной водой и действует подобно увеличительному стеклу. Тем самым повышается интенсивность светового потока от солнечных лучей (до 10 000 раз, по экспериментальным оценкам).

Еще большей эффективности можно добиться, если снабдить фотоконцентратор Бросселя узлом вращения, который перемещал бы сферу в соответствии с положением Солнца на небосклоне. Впрочем, чувствительность линзы позволяет успешно использовать ее и при попадании на стеклянную поверхность даже лунного света, вспышек прожекторов, салютов и т.д.

Описанная система не лишена недостатков:

  1. Для эффективной ее работы требуется сферический шар довольно больших размеров, который требует также защиты от неблагоприятных внешних воздействий.
  2. Неясно, каким образом обеспечивается целостность сферы Бросселя при отрицательных температурах, когда вода замерзает и т.д.

Тем не менее, фотоконцентраторы Бросселя уже активно применяются в качестве блоков из нескольких сфер сравнительно небольших диаметров.

Как изготовить солнечный коллектор своими руками

Солнечное отопление своими руками целесообразно изготавливать по более простой технологии. Конструктивно доступный солнечный коллектор должен включать в себя следующие элементы:

  1. Панель для отбора солнечной энергии.
  2. Бак-теплообменник для хранения теплоносителя.
  3. Устройство для создания постоянного давления в отопительном контуре.

Панель лучше всего разместить в деревянном корпусе, что снижает непроизводительные теплопотери. Лицевую поверхность панели рекомендуется выполнить из защитного силикатного стекла, поликарбоната с термозащитным покрытием либо оргстекла. Менее удачным выбором будет плексиглас.

Система отопления на солнечных батареях

В качестве труб обычно используют тонкостенные трубы небольшого ( до 1?) диаметра с целью добиться максимально возможной для данных размеров панели наружной поверхности. Трубы сваривают между собой, а затем окрашивают в темный цвет.

Эффективность работы самодельной солнечной панели можно повысить, установив в нижней части короба светоотражатель, например, из обычного оцинкованного железа. Особые требования предъявляются к термоизоляции трубок: их необходимо обматывать несколькими слоями поролона и ткани.

В самодельной конструкции коллектора системы отопления Солнцем необходимо исключить или свести к минимуму самопроизвольную циркуляцию теплоносителя. Ведь при этом его температура может понизиться еще до теплообменника. Поэтому гидравлическую систему снабжают вентилем, который следует закрывать/открывать при соответствующем понижении/повышении внешней температуры.

В качестве бака для хранения теплоносителя следует применить герметичный резервуар, имеющий объем до 400 л. Для исключения теплопотерь и его следует основательно теплоизолировать. Как устройство для обеспечения постоянного избыточного давления применяется герметичный сосуд емкостью не более 40 л.

Сооружение солнечной панели целесообразно выполнять на южном склоне крыши здания. После соединения всех элементов системы отопления от Солнца необходимо провести ее испытания на герметичность, после чего подключить к отопительному контуру дома.

Возможность на практике реализовать гелиоотопление, используя Солнце как источник тепловой энергии, в условиях городских многоэтажных зданий вряд ли найдет заметное применение в обозримом будущем. Ведь, кроме чисто технологических трудностей, энтузиастов такого способа отопления поджидают еще и чисто организационные проблемы:

  • поддержание блоков солнечных коллекторов в работоспособном состоянии;
  • необходимость в антивандальных мероприятиях и другие.

Что же касается индивидуальных зданий, расположенных в сельской местности, то солнечный вид отопления целесообразно применять как эффективное дополнение к уже имеющимся системам обогрева помещений.

По материалам сайта: http://gwater.ru