Опалення будинку від сонця

Принцип дії

Перетворення енергії сонця в тепло можливо двома шляхами - електричним і прямим нагрівом. Фотоелектричні перетворювач мають дуже низький ККД, доступні - до 10%, лабораторні - до 40%. Для обігріву приміщення малопридатні, практичне застосування як джерела струму знаходять в південних регіонах з пріоритетним кількістю днів у році. Використовуються тільки тому, що держава і міжнародні організації доплачують за «зелену», екологічну електроенергію. Вироблення електроенергії на фотоелементах дорожча за звичайну, економічна рентабельність можлива для Росії при подорожчанні електроенергії в три рази.

Безпосереднє нагрівання теплоносія рентабельний навіть при покупці дорогих європейських моделей геліоустановок. Принцип дії той же що і в літньому душі - сонце гріє оболонку з водою, нагріта вода використовується. Необхідно відзначити, що є системи з нагріванням повітря в якості теплоносія, але їх застосування дуже обмежено самими південними районами Росії. Надалі будемо розглядати геліосистеми з теплоносієм.

види геліоустановок

Існує кілька систем сонячного нагріву рідини - плоскі, трубчасті, концентратори.

Плоскі представляють собою спосіб нагріву під склом. Металеві трубки прямі або спіраллю пофарбовані в чорний колір для кращого нагріву, термоізольовані з трьох сторін, з боку освітлення - накриті склом або склопакетом. Ці заходи спрямовані на зниження непродуктивних втрат тепла, безпосередньо впливають на ККД установки. Дешеві, прості в самостійному виготовленні, невеликий ККД.

Трубчасті нагрівачі своєю конструкцією нагадують матрьошку, - труба в трубі. Зовнішня скляна труба виконує роль термоізолятора, з неї відкачано повітря до розрядження, близького до вакууму. Внутрішня мідна теплообмінна трубка зачорнена. Труби зібрані в систему нижнім і верхнім колектором, кількість можна набирати будь-який. Завдяки особливій системі кріплення трубок, заміна їх може виконуватися в процесі експлуатації. Дорожче плоских, але мають до 30% більший ККД.

Концентратори є дзеркало, а частіше систему дзеркал, які концентрують сонячну енергію на об`єкт нагріву - ту ж трубку з рідиною. Бувають двох типів - стрічкові, коли нагрівальна трубка розташована горизонтально, паралельно параболічного довгому дзеркала. І точкові - система дзеркал концентрує потік світла в точку. У побуті такі системи застосовуються вкрай рідко через високу вартість, але мають найвищий ККД завдяки системі управління. При русі сонця дзеркала централізовано повертаються, максимально вловлюючи світло. Такі системи застосовуються також в теплових електростанціях - вода доводиться до кипіння і обертає турбіну.

Практичне застосування

Для реального від опалення будинку потрібно використовувати трубчасті нагрівачі, що мають коефіцієнт поглинання - до 98% і можуть працювати до температури в - 40С. Але одних сонячних панелей недостатньо, потрібна система опалення, що включає в себе термоізольовані трубопроводи, накопичувальний бак, насос, контроллер. Зібрати самостійно таку систему не складно навіть початківцю слюсарю. Потрібно розуміти принципи - в сонячній батареї циркулює рідина, що не з низькою температурою кипіння, віддача тепла відбувається в теплообмінному баку - накопичувачі. Сонячна панель встановлюється під кутом, вище широти розташування на градус. Для середньої смуги Росії оптимальний кут нахилу 30-40 градусів.

Геліоустановки не можуть забезпечити повну потужності опалення через малу кількість сонячних днів в році взимку, але допоможуть заощадити на опаленні до 60% і забезпечити повністю гарячою водою.