Усе частіше сучасні будівельники й дизайнери звертаються до енергозберігаючих конструкцій, екологічно чистих матеріалів і альтернативним джерелам енергії. Особливо важливим є саме останній пункт, оскільки опалення приватного будинку й нагрівання води при використанні традиційних способів обходиться зовсім не дешево.

Одним з варіантів таких джерел є сонячне світло, а устатковування, яке перетворює сонячну енергію в теплову, називається колектором. На сучасному ринку представлено кілька видів сонячних колекторів, які відрізняються між собою потужністю, габаритами, ККД, сферою застосування і т.д.

Які бувають сонячні колектори?

сонячні колектори ціна

Умовно сонячні колектори можна поділити на вакуумні трубчасті й плоскі.

Плоскі сонячні колектори використовуються частіше трубчастих, що в більшості випадків можна пояснити більш доступною ціною. Звичайно вони служать для нагрівання води, тому що для опалювального устаткування в них занадто низький ККД, особливо взимку.

Плоскі колектори у свою чергу діляться на 3 типи:

  •  колектори з абсорбером із селективною оболонкою;
  •  вакуумні колектори;
  •  колектори з абсорбером, що мають оболонку із чорного лаку.

вакуумний сонячний колектор

Перший тип використовується тільки для нагрівання води переважно в теплу пору року. ККД таких колекторів досить низький – усього 25-35%, до того ж є небезпека утвору конденсату на їхній поверхні. Монтуються вони над покрівельним матеріалом або урівень із ним.

Другий тип – вакуумні колектори – має більш високий ККД, що досягають 45%. Вакуумні колектори надійно захищені від утвору конденсату й влучення в них пилу. Правда, неякісні вироби можуть досить швидко розгерметизуватися , що позначиться на їхній роботі. Щоб вони знову заробили на повну потужність, потрібно буде відновити вакуум, що самотужки  досягти практично неможливо. Коштують вакуумні колектори дорожче, чим колектори із селективною оболонкою, але оскільки вони потужніші , їх площа менша.

Третій тип – колектори з абсорбером, покритим чорним лаком – має тепло-втрати, на 50% перевищуючи тепловитрати першого типу.

Монтаж сонячних колекторів своїми руками

як установити сонячний колектор своїми руками

Монтаж сонячних колекторів може здійснюватися над покрівельним матеріалом, урівень із ним або ж на спеціальній конструкції. Вибір місця розташування залежить від типу даху, її конструкції, нахилу скатів, а також їх орієнтації щодо сторін світла.

Над покрівельним матеріалом колектори можна встановлювати, якщо дах скатний, а кут нахилу скату досить великий. У цьому випадку вони монтуються за допомогою спеціальних профілів або кронштейнів, які кріпляться до дощок контри решітки або кроквам. Уся конструкція повинна виступати за краї черепиці, щоб не порушувати герметичності покрівельного шару. Колектор може закріплюватися як безпосередньо на кронштейнах, так і на монтажних профілях, прикріплених до кронштейнів.

Для захисту від вітру можуть використовуватися також додаткові накладки або спеціальні елементи. Якщо колекторів трохи, між собою вони з’єднуються гофрованими трубками. Щоб уникнути нагромадження повітря усередині колекторів, вони злегка нахиляються убік , протилежну приєднанню.

До системи опалення або нагрівання води колектори підключаються за допомогою гофрованих труб, виконаних з нержавіючої сталі. Труби ці підводять до колекторів через вентиляційні канали. Перевагами такого монтажу є його швидкість, невелика вартість робіт і висновок сполучних патрубків назовні. До недоліків можна віднести значні тепловтрати.

Колектори, змонтовані у рівень із покрівельним матеріалом, виглядають більш привабливо, крім того, у цьому випадку під ними не потрібно укладати сам покрівельний матеріал, що скорочує витрати на нього. Кріпляться вони до дощок решетування спеціальними затисками. Тут потрібно простежити, щоб стики колекторів і покрівлі не мали зазорів, а були герметичними. Кут нахилу скату при цьому повинен бути не менш 25°. Ціна монтажу колектора урівень із покрівлею коштує дорожче, чим його монтаж над покрівлею.

Колектори на спеціальних конструкціях звичайно встановлюються на плоских дахах. Плюсом таких установок є найбільш простий і швидкий монтаж, а також можливість зміни кута їх нахилу відповідно до  кліматичних умов і орієнтацією щодо сторін світла. Оптимальним кутом нахилу вважається кут в 45°. Якщо на одному даху встановлюються кілька колекторів, причому розташовуються вони один за іншим, то потрібно дотримувати дистанції між ними, при якій передні колектори не будуть затемнювати задні.

Мінімальна відстань між ними залежить від кута нахилу й повинна перевищувати висоту не менш чому в 1,5 рази. Для кращої фіксації конструкції й захисту від вітру вона монтується на бетонних плитах або ящиках із щебенем. Герметичність покрівельного шару в цьому випадку не порушується, зате збільшується навантаження на дах і несущі елементи, тому перед установкою потрібно проконсультуватися з архітекторами й з’ясувати, чи винесе  конструкція будинку такі додаткові навантаження.

Яким повинен бути кут нахилу колектора?

сонячні колектори

Кут нахилу колектора – ще одна немаловажна його характеристика. Цей параметр визначає кількість сонячних променів, які падають на поверхню колектора протягом  світлового дня, від чого прямо залежить його ефективність. Звичайно, сонце протягом  доби й у різну пору року міняє своє положення, так що вловлювати постійно максимальну кількість сонячної енергії колектор не може.

Тут потрібно підбирати такий його нахил, який би забезпечив максимально можливе його висвітлення в будь-який час. Для прикладу, колектори для нагрівання води повинні встановлюватися під кутом 45°, що становить середнє значення між оптимальними кутами нахилу в літнє (30)° і зимове (60)° пори року. Регулювати нахил можна тільки в колекторів, змонтованих на плоских дахах – на скатних дахах цей параметр визначається конструкцією покрівлі. Але це не означає, що такі колектори неефективні. При нахилі в діапазоні 35-50° їх ККД незначно відхиляється від максимального значення.

Для найбільш ефективної роботи колектори бажано орієнтувати на південь, якщо дозволяє конструкція даху (особливо це стосується скатних дахів). А якщо ні, то їх ККД значно зменшується, що особливо відчутне взимку, і не допоможе навіть збільшення площі колекторів. Якщо колектори використовуються тільки для нагрівання води, їх можна орієнтувати між південно-західним і південно-східним напрямком.

При використанні декількох колекторів, з’єднаних між собою, усі вони повинні бути спрямовані в одну сторону. Якщо ж розмістити їх під різними кутами й розгорнути в різні сторони, кожний з них буде регулювати окремий потік теплоносія, тобто  така система не буде працювати, як одне ціле, а поділиться на кілька самостійних систем.

Яка повинна бути площа колектора? Формула розрахунків

Площа сонячних колекторів залежить від необхідної для нагрівання води або опалення потужності, інтенсивності сонячного випромінювання для даної території, ККД кожного колектора, що входить до складу системи, частки енергії сонця в покритті потреби в теплі, а також тепло втрат. Виробники сонячних батарей розраховують їхню площу й кількість за допомогою спеціальних програм, використовуючи різні графіки й діаграми. Але для обчислення площі колекторів невеликого для приватного будинку не обов’язково заглиблюватися в складні й малозрозумілі розрахунки, досить використовувати формулу:

A=K•F•SF/(G•η),

AW=1/(G•η),

A=K•F•SF•AW,

А – площа колекторів, м2;

AW – наведена площа, яка здатна генерувати 1квт•год за один день, м2•день/(квт•год);

Η – ККД одного колектора, %;

G – повне випромінювання сонця за один день, характерне для даної місцевості, квт•год/(м2•день);

ДО – коефіцієнт, що враховує величину кута нахилу колекторів і їх орієнтацію щодо сторін світла (вибирається з таблиці);

F – енергія, необхідна для нагрівання води або опалення будинку на одну добу, квт•год/день;

SF – частка енергії сонця в покритті потреби в теплі, %.

Частка сонячної енергії – це та частина енергії, яку робить солярна установка, від загальної енергії, затрачуваної на обігрів або нагрівання води. Звичайно її значення становить від 60 до 70% від річного споживання енергії. Солярні установки з більшою часткою сонячної енергії використовуються в парі з допоміжними газовими казанами, що працюють на низькому рівні.

Дані, необхідні для проведення розрахунків площі, можуть значно відрізнятися між собою залежно від  типів колекторів, їх моделей і виробників.

Установка сонячних колекторів. Відео

YouTube Preview Image