Про систему опалення
Опалення бере свій початок після того як був "добутий" вогонь, люди почали використовувати його для підтримки температурного режиму в своїх приміщеннях.
З тих часів, коли отримували тепло в опалювальний період лише за допомогою вогню, багато чого змінилося. На допомогу прийшли такі енергії:
- повітряна (повітряні теплові насоси);
- сонячна (сонячні колектори);
- електрична (електричний котел, конвектори, тепла підлога);
- ґрунтова (геотермальні насоси).
Водяне опалення
Традиційна система обігріву складається з отримання (підготовки) гарячого водопостачання, підтримки оптимальної температури та розбір теплоносія за допомогою циркуляційного насосу по сполучних трубах до радіаторів, теплої підлоги або іншого опалювального обладнання.
Продуктивність та довготривалість роботи системи водяного огрівання залежить від правильності розрахунку тепловтрат будинку, кваліфікації спеціалістів та якості виконаної роботи.
Варіанти монтажу водяних опалювальних систем
Монтаж систем може бути виконаний декільками способами:
- відкрита;
- закрита;
- насосна;
- самопливна.
Щоб розібратись з принципом їх роботи, коротко розглянемо кожну з них.
- відкрита та закрита
Основна відмінність відкритої схеми від закритої - наявність у схемі розширювального бака. Цей бак підтримує заданий (необхідний) рівень тиску і компенсує температурне розширення теплоносія.
- самопливна схема
Опалювальна схема з самопливною (природною) циркуляцією теплоносія. Монтаж такої системи використовується для невеликих одноповерхових будинків без циркуляційного насосу. Для ефективної роботи такої схеми потрібні деякі розрахунки та забезпечення потрібної пропускної спроможності. Плюсом такої системи являється відсутність потреби в забезпеченні електроенергією.
- насосна схема
У більшості випадків така система використовується в двоповерхових будинках, таунхаусах та котеджах. Основою такої системи є циркуляційний насос, який забезпечує циркуляцію теплоносія по системі. Головне при виборі насосу - обрати його правильно, і проблем з роботою системи не виникне. Плюсом такої схеми є більша можливість "прихованих" опалювальних трубопроводів, виконання теплої підлоги в приміщенні.
Повітряне опалення
Основою такої системи є, як ви зрозуміли, повітря. Підтримка температурного режиму в приміщенні відбувається за допомогою надходження теплих повітряних мас у потрібному обсязі. Транспортування тепла відбувається повітрям, а не водою.
Реалізація повітряного огрівання виконується двома способами:
- природна рециркуляція (рух повітря, що залежить від різниці температур);
- примусова рециркуляція (головна відмінність від природньої - наявність електронного вентилятора, який з певним тиском подає регламентовано повітря по повітропроводам).
Джерелом теплової енергії в повітряному опаленні може виступати: камін з повітропроводами, тепловий насос з фанкойлами, звичайний кондиціонер. Більше того, повітряні теплові насоси для обігріву можуть за необхідністю здійснювати і кондиціонування повітря.
Переваги системи повітряного опалення
в промисловому та напівпромисловому сегменті обігріву за допомогою системи вентиляції з рециркуляцією, чилерів або VRV-систем виправдане кількома факторами:
- висока ефективність системи в промислових та напівпромислових приміщеннях з високими стелями;
- в таких приміщеннях нівелюється дискомфорт та шум, який утворюють ці установки;
- неможливість замороження системи так, як водяної.
Недоліки системи повітряного опалення
Ми описали умови та переваги за яких можна використовувати таку систему обігріву, а тепер поговоримо про недоліки:
- накопичення тепла зверху;
- підтримка вологості повітря в приміщенні;
- в житлових будинках таке обладнання буде забирати вільний простір, через зменшення рівня стелі для розміщення трубопроводів;
- шум від системи з рециркуляцією значно помітніший у житлових приміщеннях;
- при використанні фанкойлів у підлозі, тепло буде більш рівномірно розподілятись.
Геотермальний тепловий насос
Насос збирає низькопотенційне тепло ґрунту за допомогою ґрунтового контуру, але для виконання цієї роботи, він потребує невелику кількість електроенергії. Оскільки, при перетворенні електричної енергії в теплову, насос витрачає 1 кВт електроенергії, а в свою чергу дає 3 - 5 кВт тепла, тому він є найбільш ефективним серед огрівання, тоді як електрокотел може дати на 1 кВт електроенергії з розетки 0.9 кВт теплової. Однією з головних функцій контролера є забезпечення погодозалежної модуляції і регулювання температури в приміщенні, залежно від погодних умов на вулиці. За рахунок погодинного програмування власник може запрограмувати температурний режим у будинку під час сну, при виході на роботу, для економії коштів на електроенергію, якщо у вас є нічний тариф, а також для підтримки мінімальної температури при відсутності вдома.
Незамінною в сучасному опаленні є комбінація тепловий насос і теплі поли або теплі стіни, на відміну від радіаторів та конвекторів, які потребують більшу температуру подачі теплоносія, теплі поли вимагають значно меншу ступінь нагріву, що в свою чергу тягне за собою додаткові витрати. Щоб температура теплої підлоги залишалась комфортною та не принесла дискомфорт для ніг, потрібно забезпечити ступінь нагріву теплоносія в діапазоні +24 - 27 С°. Якщо підлогу в будинку вирішено робити з натуральної деревини, то для якісної роботи і функціювання потрібно підійти правильно до вибору деревини, або зробити теплі стіни.
Переваги геотермального теплового насосу
Тепловий насос являється найкращим опаленням для будинку, офісу. Тому розберемо його плюси:
- висока ефективність пристрою, що дає можливість отримати з 1 кВт купленої електроенергії 3 - 5 кВт теплової енергії;
- екологічність та відсутність викидів в атмосферу;
- безпечність на відміну від системи, яка використовує вогонь;
- тривалий термін служби і низькі витрати на експлуатацію;
- комфортабельність та виключення ручного приводу;
- можливість роботи в нестабільних електромережах.
Недоліки геотермального теплового насосу
Даний тепловий насос дуже ефективний і безпечний, але деякі недоліки можна виділити:
- потрібні початкові інвестиції, щоб далі економити;
- складовою для роботи геотермального насосу є ґрунтовий контур, тому без площі землі 3х3 м ніяк не обійтись або використати ґрунт під будинком у підвалі.
Приклад будинку з геотермальним тепловим насосом
Приватний будинок розташований у м. Ніжин (Чернігівська обл.).
Площа 100 м/кв, побудований з газоблоку 300мм.
Утеплений полістиролом 100мм.
Опалювальні прилади наявні в будинку:
- тепла підлога (1 поверх);
- теплі стіни (2 поверх).
Температура комфорту в будинку 20 - 22 С°.
Опалювався електрокотлом потужністю 8 кВт.
Споживання електроенергії в опалювальний період - 1500 кВт за місяць.
Встановили індивідуально розрахований тепловий насос потужністю 8 кВт у вересні 2019 року.
В опалювальний період споживання електроенергії знизилося приблизно в 5 разів та становить не більше 320 кВт на місяць.
Економія електроенергії за опалювальний сезон.
Споживання електроенергії при використанні теплового насосу для будинку 100 м/кв, становить не більше 7400 кВт, а в грошовому еквіваленті приблизно 12432,00 грн економії щорічно.
Розрахунки проведені за цінами на енергоносії дійсними станом на 22.03.20 р.
Повітряний тепловий насос
Найбільшу нішу даний насос зайняв у промислових і напівпромислових приміщеннях. Для монтажу обладнання даного типу не має необхідності проводити земляні роботи, в більшості випадків насос встановлюється на фасад будинку або біля нього. Одне з ефективних використань повітряний насос отримав у період для підтримки комфортної температури в басейні на подвір'ї, так як в цей період насос працює найефективніше.
Основні компоненти повітряного теплового насосу:
- випаровувач;
- конденсатор;
- вентилятор;
- розширювальний клапан;
- компресор.
Принцип роботи дуже простий: за допомогою вентилятора повітря проходить через перший теплообмінник (випаровувач) тим самим поступово підігріває фріон, який в свою чергу кипить і далі, стискаючись компресором, нагрівається, після чого проходить через другий теплообмінник, (конденсатор) віддає тепло системі обігріву. В деяких повітряних насосах використовується технологія "EVI" з присковим компресором, що дає можливість отримати температуру на виході з випаровувача в систему більше 60 С°.
Ефективність повітряного теплового насосу дуже залежить від довкілля і його теплова потужність знижується пропорційно темппературі навколишнього середовища. Більшість виробників заявляють стабільну роботу насосу до -20 С°, але в реальності максимальна температура при якій більшість насосів може опалювати будинок становить -10 - 12 С°. При дальнійшому зниженні температури нижче -12 С° він починає працювати як звичайний електрокотел. Наприклад, при споживанні 2.9 кВт електроенергії він віддає всього 3.5 - 4.5 кВт теплової енергії.
Переваги повітряного теплового насосу
Дані теплові насоси не бояться замерзання системи, легко монтуються. Енергетичні перспективи спрямовані у бік альтернативних джерел енергії, тому слід зупинитись на плюсах даної системи:
- простота монтажу;
- багатофункціональність для комфортного проживання: робота на підігрів, кондиціювання в літній період, гаряче водопостачання;
- екологічність - відсутність викидів, що забруднюють наше середовище, майже не виділяє вуглекислий газ;
- безпечність - даний насос працює без відкритого вогню, в разі поломки в насосі спрацьовує автоматика і він зупиняється для обслуговування.
Недоліки повітряного теплового насосу
Головна відмінність повітряного від геотермального - його менша ціна, але при цьому менша ефективність при мінусових температурах довкілля. Також можна виділити деякі недоліки:
- залежність від електроенергії, для безперебійної роботи потрібно подумати про генератор;
- великі початкові капіталовкладення;
- шумність роботи насосу, при виборі моделі слід звернути на це увагу;
- залежність витрати на електроенергію від температури довкілля.
Пелетний котел
Даний вид котла має КПД до 85 - 94% і його часто встановлюють там, де немає газопостачання, а електроенергія коштує великих заощаджень. Будову пелетного котла можна умовно розділити на дві частини: бункер та основна частина теплообмінника. Сучасний пелетний котел є багатофункціональним і може давати тепло не лише від спалювання пелетів, а за деякими конструктивними змінами: встановлення колісників, може працювати на дровах та на вугіллі.
Всі пелетні котли можна розділити на дві групи за видом пальників:
- факельньний пальник (вона найбільш розповсюдженна);
- ретордний пальник (складніша будова, вони ж об'ємного горіння).
Факельний пальник (горілка) монтується в двері котла, пелети подаються за допомогою шнека або стиснутим повітрям, горіння в такій системі відбувається горизонтально.
Ретордний пальник має принцип роботи зовсім інший, вогонь працює знизу вверх (як звичайне багаття) тим самим отримується більше КПД, ніж у факельній горілці. Завантаження пелетів відбувається знизу вверх шнеком.
Різновидність котлів за теплообмінником:
- чавунний;
- сталевий.
Сталевий теплообмінник боїться холодної обратки, за рахунок цього він буде довше розігріватися і поки не вийде на свою робочу температуру 65 С° подачі та 50 - 55 С° обратки. Також він краще піддається корозії за чавунного. В свою чергу чавунний теплообмінник не боїться холодної обратки, він може почати давати теплоносій в систему обігріву при температурі 30 - 50 С°. Мінусом такого теплообмінника є велика вага, сталевий на порядок легший, при тій же вихідній потужності.
Автоматизація сучасного пелетного вийшла на новий рівень у більшості випадків котел має п'ять датчиків:
- температури зонішнього довкілля;
- кімнатний (виконує головне управління котлом, у більшості випадків його встановлюють у найбільш холодній кімнаті);
- зворотньої тяги (якщо по шнеку починає прориватись вогонь, то спрацьовує датчик і починається процес зворотнього видавлювання вогню в горілку);
- датчик бойлера;
- датчик тиску.
В обслуговуванні котла є деякі моменти: потрібно контролювати та добавляти пелети в паливний бункер. На одному повному завантаженні більшість пелетних котлів можуть працювати до семи днів. Для більш тривалої роботи без "дозаправки" котла вам знадобиться додаткова паливна ємність.
Переваги пелетного котла
Огрівання будинку завжди було дорогим задоволенням, не дивлячись, що обере власник. Ми приведемо основні переваги даного котла:
- низька собівартість теплової енергії в порівнянні з іншими котлами. Одна тонна пелетів рівноцінна 1,6 тонни деревини, 480 м³ газу, 500 л дизпалива;
- мінімальні вимоги до монтажу (монтаж можливо виконати власними руками);
- пелетні котли на автоматиці є найбільш безпечними серед твердопаливних котлів;
- при згоранні пелетів майже не залишається попелу, мала зольність на стінках котла та в димоході.
Недоліки пелетного котла
Не дивлячись на таку кількість плюсів пелетного котла, він має свої недоліки, на які слід звернути увагу при виборі, щоб він працював довгі роки і потребував мінімального обслуговування. Недоліки даного котла:
- доставка пелетів, їх зберігання - так як пелети є гідроскопічним видом палива, то їх потрібно зберігати в сухому приміщенні;
- велика вага та габарити, для установки котла потрібно багато вільного простору;
- ручний привід: завантаження пелетів у бункер, проведення чистки від сажі котла і димаря;
- пожежонебезпечність;
- енергозалежність котла з автоматизацією, для безперебійної роботи бажано мати безперебійник або генератор;
- пелетний котел вибагливий до палива, особливо до вологості пелетів.
Газовий котел
Газовий котел може мати як один так і два контури. В першому випадку він нагріває воду для системи подачі тепла, в другому він може нагрівати одним контуром теплоносій, а іншим забезпечувати гаряче водопостачання.
Одноконтурний котел повинен бути оснащенний додатковим обладнанням:
- розширювальним баком (призначений для компенсації теплового розширення води при нагріванні);
- циркуляційним насосом (виконує розбір теплоносія по опалювальних приладах у будинку);
- запобіжний клапан (забезпечує захист опалювальної системи від наслідків, пов’язаних з перегрівом теплоносія).
Не зважаючи на відсутність другого контуру в котлі, одноконтурний котел також може використовуватись для підігріву водопостачання, для цього потрібно підключити до нього резервуар (бойлер) з вбудованим теплообмінником. Перевага такої схеми - можливість обслуговування декількох точок водорозбору, тобто, коли ви відкриваєте кран з гарячою водою, вона починає текти одразу і вам не доведеться чекати поки її нагріє котел. Недоліком такої схеми є складність монтажу і порівняно висока вартість котла разом з бойлером, але наявність бойлера в системі забезпечить циркуляцію гарячої води в газовому водопостачанні постійно і вам не доведеться чекати гарячої води. Важливо, щоб потужність газового котла відповідала потужності теплообмінника бойлера, інакше в ньому вода буде нагріватись занадто тривалий час.
Котел з двохконтурною схемою не вимагає наявності бойлера, так як в них вбудований другий теплообмінник, який нагріває воду за принципом газової колонки, але чим далі знаходиться кран гарячої води від котла, тим довше доведеться чекати поки зіллється холодна вода і почнеться подача гарячої води.
Також є газові колонки з вбудованим бойлером, як правило вони невеликих літражів 40 - 60 л, але в них дуже великий теплообмінник, що дозволяє нагріти воду в короткий термін.
У залежності від конструкції, також виділяють конденсаційні котли, такі котли дозволяють засвоїти більшу кількість енергії, при згоранні палива утворюється водяна пара, яка в звичайних котлах вилітає просто в димохід, а як відомо нам при зміні агрегатного стану в речовині виділяється велика кількість тепла, а теплообмінник в конденсаційному котлі дозволяє зібрати це тепло. Приріст кількості теплоти, яка отримується таким чином, досить істотна, для природнього газу - 11%, для скрапленого газу - 9%, таким чином, найкращий газовий котел для будинку це конденсаційний, єдиний його недолік - істотна різниця в ціні.
Важливим параметром газового котла є потужність, загальна формула прорахунку потужності - 1 кВт на 10 м² опалювальної площі, але не слід забувати про висоту стелі та якість утеплення стін.
Сучасні газові котли поділяються на:
- настінні (невеликої потужності, які використовуються для будинків, офісів та квартир);
- підлогові (середньої та великої потужності, які використовуються для великих об'єктів).
Запорукою довгострокової експлуатації котла є не лише його якість, а й можливість професійного сервісного обслуговування, тому перед тим як обрати агрегат, намагайтесь якомога більше дізнатись про виробника, на скільки гарно він представлений у вашому регіоні та яка якісна в нього мережа авторизованих сервісних центрів. Адже експлуатація не якісного обладнання може призвести до непоправних наслідків: отруєння чадним газом, виникнення пожежі, в найгіршому випадку - спричинити вибух.
Переваги газового котла
Загалом кожний пристрій має свої переваги і недоліки, газовий котел не є виключенням. У сучасному світі, підігрів теплоносія і гаряче водопостачання є невід'ємною складовою комфортного життя. Газові котли мають наступні переваги:
- прийнятна ціна деяких моделей;
- у залежності від вартості обладнання, в більш дорогих моделях передбачена автоматика;
- високе КПД, у конденсаційному - більше 97%;
- невеликі габарити, що є дуже суттєвим для невеликих квартир;
- майже не спалює кисень у приміщенні, а використовує з вулиці.
Недоліки газового котла
Більшість споживачів відмовляються від газового опалення, так як не маю газової магістралі на власній ділянці або біля неї. Також великим мінусом є ціна підключення газогону із всім пакетом документації. Маючи на ділянці, в квартирі підключення газогону, можна задуматись про монтаж даного виду обігріву, але потрібно знати деякі суттєві недоліки, які потрібно вам пам'ятати:
- необхідність двох вентиляційних каналів: перший для відводу вихлопних газів, другий (природна вентиляція) для вирішення проблеми накопичення відходів;
- стабільний тиск у газовій магістралі;
- проведення перевірок стабільності роботи та виявлення неполадок;
- необхідність виконання оздоблення димоходу матеріалами, що підходять для технології з конденсацією;
- вибухо та пожежонебезпечність;
- для відводу конденсату необхідно мати сифон (сконденсовані водяною парою з димових газів).
Електричний котел
Придбати найбільш підходящий електрокотел для обігріву вашої квартири, заміського будинку, майстерні та інших приміщень досить не проста справа. На ринку представлена продукція більш ніж 30 виробників, у яких не один модельний ряд, відрізняються вони в управлінні та комплектацією. Щоб не помилитися з вибором, потрібно почати з розрахунку тепловтрат приміщення, яке потребує огрівання. Це можливо виконати самостійно, знайшовши інформацію про схожий будинок у просторах інтернету, або прорахувати на онлайн калькуляторах. Потужність котла повинна перевищувати розраховане значення тепловтрат, приблизно на 10%. Якщо ви збираєтесь підігрівати водопостачання котлом, включивши в систему бойлер косвеного нагріву, то слід врахувати і ці енерговтрати.
Наступним фактором є площа поперечного перерізу кабелю, який підключається від розподілювального щита до котла. Чим менший переріз кабелю, тим більший електричний опір, кабель може перегріватись - це може бути небезпечно. Під таке потужне джерело споживання електроенергії слід прокладати кабель з великим перерізом.
За видом підігріву теплоносія електронні котли поділяються на:
- тенові;
- електродні;
- індукційні.
При одинаковому споживанні електроенергії вони справляються зі своєю задачею з різним ступенем ефективності. Найбільш дешевними та популярними є котли - генератором яких є тен (трубчатий електронагрівач), представляє собою трубку з металу - сталі, міді, алюмінію, титану, всередині якого знаходиться ніхромова спіраль, нагрівається за рахунок високого удільного опору. Простір між спіраллю і стінкою трубки заповнено кварцевим піском або іншим діелектричним наповнювачем, тому температура в тені передається по схемі: від спіралі - піску, від піску - трубці, після чого трубка нагріває теплоносій. Звичайно є невеликі втрати при переході від одного стану в інший. Як правило в баку котла розміщено кілька тенів, які працюють при невеликих навантаженнях і почергово, що зменшує знос тенів. Паспортна потужність котла дорівнює їх сумарній сумі. Поверхність тену контактує з водою, в результаті чого виникає накип, який може поступово вивести котел із ладу. Для зменшення цього впливу бажано використовувати дистильовану воду. Від перегріву теплоносія котли захищенні термостатом.
Основою конструкції електродного котла є два електроди розміщених в теплообміннику. Теплоносій - спеціально підготовлена вода або рідина на основі етиленглюколя, виступає в ролі електроліту, проводячи напругу починає одразу нагріватись після увімкнення, виводячи його на потрібну потужність в декілька разів швидше, аніж тенові котли. Потрібно відміти, що електродні котли набагато економічніші і для забезпечення аналогічної потужності, що і тенові, використовують менше електроенергії. Ефективно показують себе і в ситуації з не стабільною напругою, навіть коли вона падає до відмітки в 180 В .
Індуктивні котли найбільш молоді в сімействі електрокотлів. Хоча виготовлення побутових моделей почалося тільки в 90 - х роках, їх доля на ринку до цих пір крайні невелика. Ця технологія успішно використовується для підігріву теплоносія різних промислових приміщень. Принцип роботи в них достатньо складний і схожий на трансформатор або зварювальний апарат. Сердцем котла служить індукційна катушка, створююча магнітне поле і направляючи його на сердечник у ролі якого виступає система стальних труб з протікаючим по них теплоносієм. Індукційні котли - економічні, пожежобезпечні, компактні і довговічні. Термін їх служби великий - 30 - 40 років. Із-за відсутності прямого контакту нагріваючого елементу з теплоносієм проблема накипі для них не так критична. По даному виду котла претензії можуть бути в першу чергу до його доступності, ціннику. Що стосується вартості, то при виборі між цими видами котлів, слід пам'ятати на скільки вона споріднена з окупністю за рахунок великої ефективності перетворення електроенергії в тепло. Не забувайте про доступність і простоту проведення сервісних і ремонтних робіт.
Розрізняються електронні котли і за кількістю нагріваючих ними контурів:
- один (для обігріву);
- два (для обігріву і забезпечення гарячим водопостачанням).
Найбільшою популярністю користовуються одноконтурні моделі, і хоч двоконтурні гарно справляються з гарячим водопостачанням, до того ж цілий рік, все таки із-за їх більшої вартості, а головне суттєво більшої енерговитрати, використовуються вони в порівнянні з одноконтурними помітно менше.
Тенові котли для гарячого водопостачання частіше працюють в комбінації з бойлером косвеного нагріву.
Якщо потужність не перевищує 10 - 12 кВт, то можна знайти моделі, які працюють на одній фазі. Для більш потужного котла доведеться підключати 3 фази, на жаль це додаткові витрати.
Основна маса побутових котлів виготовляється для настінного монтажу, підлогові використовуються для огрівання великих приміщень.
Способи регулювання потужності електрокотла:
- ступінчастий (зустрічається в тенових котлах, один з нагріваючих елементів забезпечує повну потужність котла, а два інших виділяють по 25% кожен. Тому він може працювати на 25, 50, 75 або на 100% від максимальної потужності);
- плавне (досягається за рахунок використання реостату, цим прибором комплектуються в основному дорогі моделі. Котлу можна задати необхідну температуру теплоносія. Автоматика може працювати з допомогою механічних та електронних терморегуляторів).
Переваги електронного котла
Важливою складовою при виборі електрокотла є допуск електроенергії до вашої квартири, приватного будинку, в більшості випадків потужність обмежена 15 кВт і просто фізично не можливо встановити більш потужний котел, тому обов'язково уточнюйте цей момент. Найбільш істотні переваги обігріву з електрокотлом:
- компактні габарити побутових електрокотлів;
- миттєве включення котла, не потребує попереднього прогріву для початку роботи;
- пожежна безпека (відсутність ймовірності вибуху, так як використовується електроенергія, а не газ);
- відсутність потреби в окремому приміщенні для зберігання палива;
- автоматизація (потреба в ручному приводі відпадає).
Недоліки електронного котла
Обігрів такою системою буде дуже не економічно вигідним, у 3 - 4.5 разів затратнішим, а ніж геотермальним насосом. Серед інших недоліків котла можна виділити:
- електродні котли мають більшу вартість за тенових котлів, додаткові витрати на теплоносій, необхідність надійного заземлення, електроди вимагають періодичного очищення або заміни при зносі;
- деяка небезпечність (струм може контактувати з рідким теплоносієм);
- зниження ефективності роботи та підвищення споживання електроенергії при утворенні накипі;
- необхідність окремої лінії електроенергії для монтажу котла.
Сонячний колектор
При виборі системи огрівання та гарячого водопостачання кожен намагається обрати для себе найефективніше джерело тепла. Варто сказати, що сонячні колектори поділяються на: ті, що виробляють електроенергію і ті, що збирають тепло. Сьогодні ми поговоримо про другий тип колекторів, оскільки, вони більш ефективні, якщо порівнювати їх коефіціент корисної дії.
Суть роботи сонячного колектора полягає в тому, що він здійснює нагрівання води із застосуванням виключно сонячної енергії для використання її в побутових потребах.
Розділяють чотири види сонячних колекторів:
- відкритий (безстиковий);
- концентричні (параболічної форми);
- плоскі (безскляні);
- вакумнотрубчасті.
Відкриті колектори також називають безскляними, оскільки вони не мають скління або спеціального покриття, де пластикові або гумові прямокутні ємкості чорного кольору, що наповнюються водою, але в свою чергу мають дуже багато недоліків до яких відносять: низький КПД, здатність працювати лише при плюсових температурах, крайня недовговічність (лише декілька сезонів). Зменшення ефективності, якщо перепад температур між зовнішнім середовищем і водою колекторів менше 20 С°, можуть використовуватись лише в теплий період року. Такий тип колекторів використовується здебільшого для нагріву води в басейнах, тому вони не набули широкого розповсюдження.
Параболічний сонячний колектор складається з вигнутої у формі параболи, покритий дзеркальним покриттям поверхні, де нагрівач застосовується у фокусі своєї параболи. Нагрівачем може бути труба з спеціальним теплоносієм, при нагріванні теплоносія енергія передається по колектору в систему обігріву, але так як сонце протягом дня рухається від колектора, то систему оснащують дорогою системою з поворотним механізмом. Цей тип колекторів використовується для нагріву води до температури вище 100 С° та застосовується у виробництві та парових системах огрівання. Даний вид колекторів не знайшов широкого застосування в побутових умовах при проектуванні із-за своєї дороговизни та габаритів.
Найпоширенішими є плоскі та вакуумні, про них поговоримо детальніше. Плоский колектор має просту конструкцію, він складається з частково ізольованого корпусу, мідних труб та прозорого скляного або полікарбонатного покриття. Він працює наступним чином - абсорбер приймає сонячне випромінювання через скляну поверхню і передає нагріту воду або іншу рідину через теплопровідну систему до теплоакумулюючої емності. Такий колектор може розігрівати воду до температури більше 100 С°, але тільки в теплу пору року, при попаданні прямих сонячних променів. Через простоту виготовлення і невелику вартість, плоскі сонячні панелі досить популярні. Але через низьку теплоізоляцію зовнішньої сторони, їх ефективність значно погіршується в холодну пору року. Використовувати даний тип колектору слід у теплих кліматичних зонах.
Трубчастий колектор складається з:
- рама, кріплення;
- корпус теплообмінника;
- скляних вакумних трубок.
Теплова трубка складається з двох скляних трубок, між якими є вакуум для зменшення тепловтрат. Зовнішня трубка повністю прозора, а на внутрішню нанесена спеціальне теплопровідне покриття, в середині якої міститься мідна трубка з певною речовиною. Такий тип сонячних колекторів поділяється на два види в залежності від особливості його конструкції: всесезонні, сезонні. До сезонних відносяться колектори з прямою теплопередачею сонячної енергії до води, в даній системі трубки повинні бути розміщенні під відповідним кутом і з'єднані з теплоакумулюючим баком, з якого холодна вода перетікає прямо до трубок колектора, де поступово нагрівається і повертається в бак. Переваги системи є: невисока ціна, високий КПД, простота конструкції. Оскільки, вода подається без будь-яких додаткових систем. Суттєвим його недоліком є обмеження у використанні в холодну пору року.
Всесезонні панелі найбільш ефективні - це закрита система, в якій через верхню частину колектора протікає не замерзаюча рідина, ця рідина відбирає тепло з мідних трубок, після чого підігріта до певної температури, перекачується через змієвик баку акумулятора, в результаті чого нагрівається в ньому вода. Цикл передачі тепла відбувається до поки триває сонячний день. Температура на виході колектора стає вища з кожним перекачуванням рідини до акумулятора, роботу насоса, який перекачує рідину, контролюють спеціальні датчики, які розміщенні в колекторі, акумуляторі. Враховуючи, що всі поверхні, які нагріваються сонячними променями, відокремленні від зовнішнього повітря вакуумним середовищем, то тепловтрати зведені майже до нуля, на відміну від плоских сонячних панелей. Завдяки круглій формі трубки, такий тип є ефективним в ранній та вечірній період роботи, також їх можна використовувати в зимовий сезон.
Переваги сонячного колектора
Альтернативне джерело енергії для підігріву води має наступні переваги:
- екологічність - відсутність викидів роботи в атмосферу;
- зменшення навантаження на електромережу;
- простота впровадження в існуючу систему;
- великий термін служби плоских колекторів - до 30 років.
Недоліки сонячного колектора
Головним критерієм перед придбанням сонячного підігріву теплоносія є його ефективність роботи, яка залежить від кліматичної зони та сонячної енергії. Сонячне огрівання має наступні недоліки:
- найменший промах у плануванні та розрахунку може істотно знизити ефективність всієї системи;
- великі витрати на придбання та монтаж якісного обладнання, якщо вирішено робити таку систему;
- значне зниження КПД у зимовий період;
- для монтажу колекторів потрібен вільний простір, у більшості випадків їх встановлюють на даху будинку.
Висновок
Отже, якщо підсумувати все вище описане з джерел теплової енергії, можна відсіяти всі традиційні джерела енергії і варто більше приділити увагу геотермальним тепловим насосам, оскільки, вони є найбільш ефективними, безпечними і можуть працювати без участі оператора. Також можна приділити увагу геліосистемам (сонячним колекторам), якщо ви проживаєте на півдні або, можливо, у вас є басейн, в який у теплий період року можна скидати надлишки тепла. Маємо надію, що після нашої статті, ви зможете обрати опалення, яке підійде вам як найкраще і принесе у вашу домівку тепло та комфорт. Розрахунки проведені за цінами на енергоносії дійсними станом на 22.03.20 р.
Залишити заявку
