Солнечный коллектор отличается тем, что вода в нем закипает даже зимой. Было бы солнце на небе. Но факт кипения еще не означает, что мощность будет впечатляющей. Например, бойлеры Бош предусматривают температуру в змеевике 110 ºС. Это явно выше точки кипения воды. Принимая во внимание этот факт, нужно знать, к чему готовиться. Если обычный бойлер работает на теплоносителе из контура отопления, где в любом случае температуры не доходят до кипения, то в этом случае порядок величин будет выше раза в полтора. Солнечный бойлер своими руками обыватели стремятся сделать так, чтобы и воду не нужно было качать. Она сама будет подниматься по коллектору под действием тепла. Это плохой вариант, который снизит эффективность системы в некоторых случаях.
Солнечные коллекторы
Описанная выше схема работы очень характерна для солнечных коллекторов, которые работают на душ. Называются они так не только потому, что собирают солнечную энергию (англ. – collect). В этом приборе на самом деле используются коллекторы! Что это такое? Система разветвления линии на несколько параллельных участков. Если быть точным, то коллекторов в данном приборе два: (См. также: Как подключить бойлер своими руками)
- Сам горизонтальный цилиндрический бак, в который снизу под углом 45 градусов заходит группа параллельных трубок.
- Нижний коллектор, который служит для простого физического крепления запаянных концов трубок.
Процесс идет на основе простейших физических законов: горячий поток стремится вверх, а холодный вниз. Обычно это представляют так (а ниже будет приведен более полный вариант, какому верить, решайте сами). Трубка имеет вход с несколькими отверстиями. Через нижние вода входит внутрь, опускается до самого низа в определенных условиях, а наверх уже выходит кипяток. Каждая трубка с двойной стенкой:
- наружная прозрачная, через нее проходит свет, но конвективные и кондукционные потери отсутствуют, потому что между стенками вакуум;
- внутренняя черная, по которой циркулирует вода, благодаря цвету максимум солнечной энергии запасается внутри.
(См. также: Карта сайта 2)
Гораздо более изощренна система так называемых тепловых трубок. Ее можно считать проточным водонагревателем, который идеален для работы на пару с бойлером. Если в предыдущем случае был бак, который грелся за счет естественной конвекции воды, то это решение и имело свой недостаток – накипь. Не должны соли жесткости попадать туда, где в наличии температуры выше 70 ºС. Это обеспечит ударный нарост на стенках. В связи с этим конструкция двойной вакуумной трубки дополняется еще двумя элементами:
- Алюминиевым плавником, который отбирает тепло от абсорбирующего солнечную энергию черного покрытия и передает ее второму элементу.
- Вторым элементом является медная трубка, которая на верхнем кончике увенчана цилиндрическим конденсором.
(См. также: Установка бойлера своими руками)
Конденсор каждой трубки входит в медный теплообменник утепленного минеральной ватой цилиндра. В результате внутри торчит дюжина «жал паяльников», которые не только отдают тепло протекающему теплоносителю, но и нагревают за счет кондукции весь резервуар. Теплообменник выполнен в виде цилиндра, который имеет на одном конце вход, а на другом выход. Конденсоры всех трубок проникают в него с одного бока, в ряд. Трубка заполнена обычным воздухом, а алюминиевый плавник сечением напоминает литой диск авто. В сердцевине его проходит медная трубка, а между «спицами» находится воздух. Вся эта стеклянная колба затыкается уплотнительной пробкой.
Герметичная медная трубка с конденсором заполнена неким веществом, и все это работает следующим образом: (См. также: Какой бойлер выбрать для квартиры)
- В начальный момент времени жидкая фаза теплоносителя скапливается на дне трубки.
- Как только начинает припекать солнце, образуется пар, который стремится в конденсор за счет обычного закона физики: тепло поднимается вверх.
- Вода, текущая через теплообменник, берет от конденсоров энергию. Соответственно, теплоноситель превращается в жидкую фазу и опять стекает на дно трубки.
- Теплообменник также забирает львиную долю тепла, для этого он и сделан медным. А затем передает энергию протекающей воде.
- Чтобы не было потерь тепла, поверх нанесен слой минеральной ваты, которая в свою очередь упрятана в стальной корпус.
(См. также: Ремонт водонагревателя Аристон своими руками)
Такая конструкция позволяет получить кипяток даже зимой. Эффективность в холодное время снизится, если вакуум будет нарушен. На этот случай трубки некоторых производителей имеют специальные индикаторы. Вот так устроен настоящий солнечный коллектор. Их можно соединять последовательно друг с другом и получать потрясающую мощность. В частности, бойлер для солнечного коллектора Бош развивает мощность 65 кВт при температуре теплоносителя + 90 ºС и горячей воды + 45 ºС. Он производит более 1,5 кубометров в час. Это просто больше, нежели нужно целой семье, если бы даже они разом решились искупаться.
В пасмурные дни теплообменник солнечного коллектора дает мало толку. В этом случае его должен замещать газовый котел. Чтобы последний знал, когда требуется его помощь, в средней части бойлера косвенного нагрева стоит термостат, который замыкает и размыкает реле трехходового клапана. К этом случае котел переключается на змеевик. Но даже в самом лучше случае газ дает лишь вдвое меньше тепла, нежели солнце. Теперь читатели составили примерное представление о том, что может нам дать хороший солнечный коллектор.
Перспективы применения солнечных коллекторов
Однако стоит задуматься, сколько же это трубок нужно, чтобы получить такую невероятную мощь. Типичный солнечный коллектор стоит порядка 20000 рублей, и не способен дать более 2 кВт. Это еще в хороший солнечный день. Несложно догадаться, что для примерной работы потребуется 32 солнечных коллектора, а это уже 32 х 20.000 = 640.000 рублей. Достаточно весомые потери для кармана среднего обывателя. Но! При этом можно снабжать водой целую гостиницу, как это было показано выше. При производительности 1,6 кубометра в час на одну минуту придется 26,5 литров. Этого хватит, чтобы 6 человек без каких-либо проблем принимали душ одновременно. И не забудьте про запас в 500 литров, который копится, пока светит солнце, и сохраняется теплоизоляцией бака. При стоимости за номер хотя бы 3000 рублей в сутки шесть мест окупят себя за месяц.
Но это бралось валовое потребление, как будто-то все время, что на небе сияет солнце, посетители плескаются, как утки. На самом деле достаточно вечерком подтапливать емкость газом, чтобы получить приемлемое потребление постояльцами. Срок же службы солнечных коллекторов достаточно длительный. Некоторые фирмы только гарантию дают на 10 лет. При этом обратите внимание, что одновременно экономятся электричество и газ. Особенно это актуально зимой. А летом и вовсе проблем никаких не будет с горячей водой. Что касается просто принятия душа, то достаточно двух коллекторов, чтобы при такой мощности получить нечто путное. Но есть и одно но. В тандеме обязательно должен быть бойлер косвенного нагрева. Мы уже писали выше, что теплоносителем не должна быть жесткая вода, а лучше и вовсе брать дистиллированную.
Как собрать бойлер косвенного нагрева для солнечного коллектора
Если заводские бойлеры косвенного нагрева для солнечных коллекторов выполняются по схеме с двумя змеевиками, то для самостоятельного изготовления этот вариант не будет лучшим. Мы не собираемся целую гостиницу питать продуктами солнечной энергии, а самодельный коллектор наверняка выйдет не так хорош, как с конвейера. Почему именно самодельный?
Лучшие бойлеры стоят 40000 рублей, можно взять и за 20000. Если уже мы решили экономить на бойлере, то какой смысл покупать настоящие солнечные коллекторы? Как было сказано, понадобится достаточно много этих устройств, а когда создатель системы посчитает, то получит, что не так уж и выгодно это конструирование.
Отопление так точно соорудить будет сложно. Другое дело – нагреть воду для душа. Здесь мощности 2 кВт хватит за глаза на бойлер емкостью 150 литров. За 6 часов вода в нем отлично прогреется. Вот только один момент здесь имеется:
- В заводских бойлерах косвенного нагрева для солнечных коллекторов подстраховкой занимается газовый котел, а мы предлагаем вообще этого не делать.
- Самодельный бойлер косвенного нагрева для солнечного коллектора должен работать с рециркуляционным насосом, датчик температуры которого расположен на входе в змеевик.
Это достаточно нестандартный ход, он даст понять, когда уже солнечный коллектор не приносит пользы, и отключать его вовремя. Если быть точным, то нужно собрать мост из двух датчиков температуры, и когда разница между баком бойлера косвенного нагрева для солнечного коллектора и входом змеевика станет отрицательной, питание системы пора отключать. В этом случае потерь точно не произойдет. Проблема здесь в том, чтобы обеспечить плавный режим:
- Лишь только выключится насос, температура внутри солнечного коллектора резко пойдет в рост. А значит, пора опять включаться?
Мы бы рекомендовали отследить режимы работы и поставить дополнительный датчик температуры возле теплообменника солнечного коллектора. В некоторых случаях действительно тучка на полдник может привести к тому, что больше энергии будет давать чистое небо на закате. Это тоже нужно как-то учесть при конструировании системы. А из чего собрать бойлер для дачи своими руками, мы уже обсуждали неоднократно. Нас интересуют именно нетрадиционные и дешевые идеи, которые позволят любому попробовать себя в роли конструктора. Интересно, как бы мог выглядеть бойлер на солнечных батареях? В ближайшее время нам этого не узнать, а во всех развитых странах энергосберегающие технологии пошли в рост.
