Энергия солнца для нагрева воздуха

Воздушные системы солнечного отопления и охлаждения

Воздушные системы солнечного отопления

Тема воздушного отопления приобретает всё большее значение потому, что современные здания оснащены системами вентиляции и высокоэффективными тепловыми завесами, что делает возможным отопление подачей тёплого воздуха. Нагрев воздуха энергией солнца возможен прямо в воздушных коллекторах. Воздушное солнечное отопление базируется на обычных системах вентиляции, для многих зданий это интересный метод экономии энергии.

Схема солнечное воздушное отопление

Воздух нагревается в солнечных коллекторах, интегрированных в фасад или крышу, и транспортируется в здание. При этом солнечное тепло можно использовать сразу, или его можно аккумулировать в буферных накопителях. Системы воздушного солнечного отопления поддаются модифицированию, чтобы использовать лишнее солнечного тепло в летний период для нагрева хозяйственной воды, или для охлаждения. К тому же данное оборудование великолепно годится для санации, т.е. оно обеспечивает санитарное состояние здания.

Именно благодаря отличиям от традиционных систем солнечного отопления, где в качестве теплоносительной среды используется вода, не следует пренебрегать преимуществами систем солнечного воздушного отопления. В сравнении с системами, использующими жидкие среды, системы с воздухом в качестве теплоносительной среды не имеют проблем с безопасностью оборудования, которое не замерзает и не способно нанести ущерб зданию при разгерметизации.

Кроме того, способность воздуха вызывать коррозию значительно ниже, чем у жидкостей. Это увеличивает срок службы коллекторов, который значительно превышает 25 лет.

Энергетическая эффективность

Воздушные коллекторы ведут себя так же, как и обычные коллекторы, по которым течет вода: наибольшая энергетическая эффективность достигается при малых температурах в коллекторе, т.е. при малой разности температуры внутри коллектора и температуры окружающей среды. При высоких температурах в коллекторе много энергии отдаётся в окружающую среду, и теряется без использования.

Системы воздушных коллекторов для отопления помещений работают на сравнительно низких температурах, поскольку температура коллектора должна быть лишь немного выше температуры воздуха в отапливаемом помещении.

При подогреве свежего воздуха, направляемого в здание, гелиосистема воздушного отопления уже при самой малой инсоляции энергетически оправдана, и может быть очень эффективной. Любое (даже пока незначительное) повышение температуры в коллекторе используется для отопления помещений, дома .

Это даёт огромное преимущество в сравнении с обычными коллекторами для вспомогательного отопления, где тепло подаётся в отопительный контур радиаторов центрального отопления или обогреваемых полов.

В зависимости от вида теплораспределения, в традиционных установках необходимы температуры не менее 30–55 C. Таким образом, подогрев свежего воздуха воздушными коллекторами представляется особенно энергоэффективным вариантом эксплуатации солнечной энергии.

Предпосылки установки воздушных коллекторных систем

Солнечный подогрев свежего воздуха

Солнечный подогрев циркулирующего воздуха

Схема Воздушное отопление рециркулированным воздухом с применением встроенного коллектора

Свежий воздух подмешивается к рециркулированному воздуху и тоже направляется в коллектор. Смесь рециркулированного и свежего воздуха должна быть нагрета так, чтобы разность температур относительно температуры воздуха в коллекторе была лишь небольшой.

Воздушный коллектор поставляет энергию, он – центральный элемент систем воздушного солнечного отопления. В принципе, как коллектор можно использовать и другие элементы зданий, например, зимние сады или двойные фасады.

воздушное отопление частного дома

Воздух нагревается быстрее воды. Поэтому он быстро достигает полезной температуры нагрева даже при пасмурном небе. Если температура воды не менее 30 C (например, для обогреваемых полов), то воздух начинает отапливать помещение, даже когда его температура превышает комнатную температуру (20C) всего на один градус. Так, даже самые простые воздушные коллекторы на фасадах, с обычным перфорированным металлическим листом абсорбера могут найти применение для нагрева или охлаждения воздуха в подвалах, либо подвальных жилых помещениях.

Схема Воздушный солнечный коллектор для вентиляции подвала

Солнечное охлаждение

В летние месяцы солнечные нагревательные установки часто простаивают, или используются мало потому, что отбор энергии на отопление и нагрев горячей воды незначителен. Это особенно относится к системам, установленным в офисных центрах и административных зданиях отдельных компаний.

Чтобы солнечной отопительной установкой можно было пользоваться даже летом, рекомендуется применять адсорбционную холодильную машину. Она позволяет использовать солнечную энергию для кондиционирования, например, в административных и офисных зданиях или в помещениях с IT-оборудованием (компьютеры, серверы и т.д.). Как правило, летом нагрузка по холоду (расход холода) в офисных зданиях сильно возрастает. Прежде всего, он вызван разогреванием помещения компьютерами, людьми и лучами солнца. Если сравнить доступность тепла от солнечной установки с потребностью в холоде, можно констатировать, что эти две величины взаимно коррелируют. Это означает, что нагрузка по холоду достигает максимума, когда большая часть энергии доступна в форме инсоляции.

По всем вопросам вы может обращаться по телефонам SHAPE \* MERGEFORMAT (343) 361-45-62, писать вопросы на e-mail

Источник

Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

Панельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома — это источник дополнительной тепловой энергии. Модули подходят для жилых домов, теплиц, дач, коттеджей, турбаз. Один блок в среднем вырабатывает около 1,5 кВт/час, чего более чем достаточно для поддержания комфортной температуры в весенне-осенний период.

Воздушные коллекторы в зимнее время года сокращают расход топлива (газа, электричества), на котором работает котёл до 52%. Летом модуль работает на поддержание влажностного микроклимата и кондиционирование помещений.

Как устроен воздушный коллектор

Принцип работы основан на простых физических законах. Солнечные лучи проникая в атмосферу земли практически не отдают тепла. Нагрев воздуха происходит после того как ультрафиолет попадает на твердые поверхности. Под действием солнечных лучей грунт и другие предметы нагреваются. Происходит теплообмен.

Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:

нижний экран, абсорбер;

радиатор с аккумулирующими ребрами;

верхняя часть из обычного стекла или поликарбоната.

В конструкцию коллектора входят вентиляторы. Основное предназначение: нагнетание нагретого воздуха в жилые помещения. В процессе работы вентиляторов создается принудительная конвекция, за счет которой холодные воздушные массы поступают в блок коллектора.

Принцип обогрева и его эффективность

Абсорберы воздушных коллекторов делают черного цвета, для увеличения интенсивности нагрева под воздействием солнечного излучения. Температура воздуха в коллекторе достигает 70-80°С. Тепла с избытком хватает для полноценного обогрева помещений небольшой площади.

Принцип действия воздухонагревателя следующий:

внутри блока установлены абсорберы, отражающие тепло, поднимающие температуру внутри ящика до 70-80°С;

происходит нагрев воздуха;

разогретые воздушные массы принудительно нагнетаются в отапливаемые помещения.

В заводских моделях обеспечение циркуляции воздуха осуществляется при помощи вентиляторов, подключенных к солнечным батареям. Как только ультрафиолетовое излучение становится достаточно интенсивным, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии, турбины включаются. Коллекторы начинают работать на обогрев. Зимой интенсивность излучения Солнца снижается.

Дом не сможет полностью функционировать на солнечном воздушном отоплении. Воздухонагреватели используются как дополнительный источник тепла. При правильных расчетах одна установка (данные взяты из технических характеристик воздушных солнечных коллекторов Solar Fox) обеспечит следующую экономию, за отопительный сезон:

Система солнечного воздушного обогрева компенсирует около 30% необходимого для здания тепла. Полная окупаемость достигается в течение 2-3 лет. Если учесть, что принцип работы связан с использованием установки и для кондиционирования воздуха, а в течение года вырабатывается около 4000 кВт, целесообразность использования становится еще очевиднее.

В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:

перед панелью устанавливается стеклянная перегородка;

в течение дня тепло аккумулируется, после чего отдается в помещение ночью.

Для усиления конвекции, солнечный коллектор делается не во всю стену. Вверху и внизу предусматривают раздвижные шторки.

Солнечный коллектор — водяной или воздушный

Каждый из нагревателей эффективен, отличается только основное предназначение и принцип работы:

Воздушный вентиляционный коллектор — отличается простой конструкцией и устройством, которое при желании можно изготовить самостоятельно. Основное предназначение: обогрев помещений. Конечно, существуют схемы, позволяющие использовать полученное тепло для ГВС, но при этом эффективность воздушных коллекторов падает практически вдвое. Преимущества: низкая стоимость комплекта и установки.

Солнечные воздушные системы отопления работают только днем. Нагрев воздуха начинается даже в пасмурную погоду, при сильной облачности и во время дождя. Работа воздухонагревателей зимой не прекращается.

Как и из чего сделать воздушный коллектор

Главное достоинство солнечных воздухонагревателей, в простоте конструкции. При желании можно сделать самодельное солнечное воздушное отопление частного дома, затратив на это минимум средств.

Для начала потребуется сделать расчеты производительности, затем подобрать тип конструкции и выбрать материалы для изготовления. Корпус и абсорберы можно изготовить из подручных средств, существенно сэкономив бюджет.

Как сделать расчёты коллектора

Вычисления выполняются следующим образом:

для полноценного обогрева помещения требуется 1 кВт тепловой энергии на 10 м².

Приблизительный расчет мощности покажет, что для отопления жилого дома на 100 м² необходимо установить коллекторы общей площадью 7-8 м².

Для обеспечения максимальной производительности надо определить сторону дома с максимальной интенсивностью ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что оптимальное место для установки — это скат кровли или южная стена здания.

Типы конструкции коллектора

Классификация осуществляется по различиям корпуса коллекторов. Заводской воздухонагреватель обычно имеет надувной каркас, с двумя съемными панелями. При необходимости модуль легко демонтируется, разбирается и переносится на другое место. Сделать своими руками конструкцию надувного типа навряд ли получится.

В домашних условиях выполняют сборку неразборного корпуса. Это деревянный ящик с абсорбером, радиатором и верхним прозрачным экраном. При изготовлении используют подручные средства: профнастил, алюминиевые пивные банки, обычное стекло.

Материалы для изготовления коллектора

Для изготовления модулей для нагрева жилого или хозяйственного здания потребуются несколько комплектующих:

Дно — изготавливают из профнастила. Лист металла обрабатывают специальной черной краской с высоким коэффициентом светопоглащения. Абсорбирующую поверхность можно сделать из разрезанных алюминиевых банок. Дно обшивают изоляционным материалом, чтобы избежать тепловых потерь.

Ребра радиатора — используются для лучшей абсорбции тепла. При изготовлении используют тонкие листы алюминия, меди. Можно установить уже готовый радиатор из старого холодильника.

Крышка коллектора — делается из сотового поликарбоната, отличающегося хорошей светопропускной способностью и одновременно удерживающая тепло внутри коллектора. Чтобы сэкономить, в качестве покрытия можно использовать обычное стекло. Теплоэффективность при этом будет нижем чем у коллекторов, закрытых поликарбонатом.

Теплоизоляция корпуса — по периметру каркас обшивают пенополистиролом.

Для нагнетания воздуха в отапливаемые помещения устанавливают 2-4 вентилятора. Подойдут кулеры, снятые со старого компьютера.

Установка и подключение воздушного коллектора

Для монтажа воздухонагревателей нужно подготовить поверхность стены, сделав 4 отверстия под воздуховоды. Внутри здания гофрированные трубы разводят по комнатам, направляя в сторону пола.

Самодельные воздушные солнечные коллекторы для отопления дома подключаются к электросети, через трансформатор. При наличии навыков в качестве источника питания можно установить аккумулятор на солнечных батареях.

Теплоэффективность изготовленных своими руками воздухонагревателей существенно ниже, чем у заводской продукции. При отсутствии специальных навыков лучше использовать готовые модули. Как показывают реальные отзывы о коллекторах, оптимальный вариант для покупки из представленных на отечественном рынке: Solar Fox, Солнцедар и ЯSolar-Air.

Воздухонагреватели не используются в качестве основного источника тепла и выполняют исключительно вспомогательную функцию. В домах с солнечными воздушными коллекторами изначально устанавливают котел, покрывающий потребности в отоплении на 100%.

При грамотных расчетах и интенсивной эксплуатации, вложения окупятся в течение 1-2 лет. В случае самостоятельного изготовления коллектора, затраты вернутся уже в середине первого отопительного сезона.