Вибір і монтаж сонячних колекторів

Вибір і монтаж сонячних колекторівВсе частіше сучасні будівельники і дизайнери звертаються до енергозберігаючих конструкцій, екологічно чистим матеріалам та альтернативних джерел енергії. Особливо важливим є саме останній пункт, оскільки опалення приватного будинку і нагрівання води при використанні традиційних способів коштує зовсім не дешево.

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

Які буваю сонячні колектори?

Вибір і монтаж сонячних колекторів

Умовно всіх їх можна поділити на вакуумні трубчасті і плоскі.

Плоскі колектори використовуються частіше трубчастих, що в більшості випадків можна пояснити більш доступною ціною. Зазвичай вони служать для нагрівання води, тому що для опалювального обладнання у них дуже низький ККД, особливо взимку.

Плоскі колектори в свою чергу діляться на 3 типи:

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

Перший тип використовується тільки для нагрівання води переважно в теплу пору року. ККД таких колекторів досить низький – всього 25-35%, до того ж є небезпека утворення конденсату на їх поверхні. Монтуються вони над покрівельним матеріалом або врівень з ним.

Другий тип – вакуумні колектори – володіє більш високим ККД, що досягає 45%. Вакуумні колектори надійно захищені від утворення конденсату і попадання в них пилу. Правда, неякісні вироби можуть досить швидко розгерметизування, що позначиться на їх роботі. Щоб вони знову запрацювали на повну потужність, потрібно буде відновити вакуум, що своїми силами досягти практично неможливо. Стоять вакуумні колектори дорожче, ніж колектори з селективною оболонкою, але оскільки вони більш потужні, їх площа менше.

Третій тип – колектори з абсорбером, покритим чорним лаком – має тепловтрати, на 50% перевищують тепловтрати першого типу.

Монтаж сонячних колекторів

Вибір і монтаж сонячних колекторів

Монтаж сонячних колекторів може здійснюватися над покрівельним матеріалом, врівень з ним або на спеціальній конструкції. Вибір місця розташування залежить від типу даху, її конструкції, нахилу скатів, а також їх орієнтації відносно сторін світу.

Над покрівельним матеріалом колектори можна встановлювати, якщо дах скатний, а кут нахилу ската досить великий. У цьому випадку вони монтуються за допомогою спеціальних профілів або кронштейнів, які кріпляться до дощок контррейки або крокв. Вся 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 кілька колекторів, між собою вони з’єднуються гофрованими трубками. Щоб уникнути накопичення повітря всередині колекторів, вони злегка нахиляються в сторону, протилежну приєднанню. До системи опалення та нагріву води колектори підключаються за допомогою гофрованих труб, виконаних з нержавіючої сталі. Труби ці підводяться до колекторів через вентиляційні канали. Перевагами такого монтажу є його простота, невелика вартість робіт і висновок з’єднувальних патрубків назовні. До недоліків можна віднести значні тепловтрати.

Колектори, змонтовані врівень з покрівельним матеріалом, виглядають більш привабливо, крім того, в цьому випадку під ними не потрібно укладати сам покрівельний матеріал, що скорочує витрати на нього. Кріпляться вони до дощок решетування спеціальними затискачами. Тут потрібно простежити, щоб стики колекторів і покрівлі не мали зазорів, а були герметичними. Кут нахилу ската при цьому повинен бути не менше 25°. Вартість монтажу колектора врівень з покрівлею коштує дорожче, ніж його монтаж над покрівлею.

Колектори на спеціальних конструкціях зазвичай встановлюються на плоских дахах. Плюсом таких установок є найбільш простий і швидкий монтаж, а також можливість зміни кута їх нахилу у відповідності з кліматичними умовами і орієнтацією щодо сторін світу. Оптимальним кутом нахилу вважається кут в 45°. Якщо на одній даху встановлюються кілька колекторів, причому розташовуються вони один за іншим, то потрібно дотримувати дистанцію між ними, при якій передні колектори не будуть затемнювати задні. Мінімальна відстань між ними залежить від кута нахилу і повинна перевищувати висоту не менш ніж в 1,5 рази. Для кращої фіксації конструкції і захисту від вітру вона монтується на бетонних плитах або ящиках зі щебенем. Герметичність покрівельного шару в цьому випадку не порушується, зате збільшується навантаження на дах і несучі елементи, тому перед установкою потрібно проконсультуватися з архітекторами і з’ясувати, чи винесе конструкція будинку такі додаткові навантаження.

Яким має бути кут нахилу колектора?

Вибір і монтаж сонячних колекторів

Кут нахилу колектора – ще одна важлива його характеристика. Цей параметр визначає кількість сонячних променів, які падають на поверхню колектора протягом світлового дня, від чого безпосередньо залежить його ефективність. Звичайно, сонце на протязі доби і в різний час року змінює 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 освітлення в будь-який час. Для прикладу, колектори для нагрівання води повинні встановлюватися під кутом 45°, що становить середнє значення між оптимальними кутами нахилу у літній (30°) і зимовий (60°) час року. Регулювати нахил можна тільки у 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). В іншому випадку їх ККД значно зменшиться, що особливо відчутно взимку, і не допоможе навіть збільшення площі колекторів. Якщо колектори використовуються тільки для нагрівання води, їх можна орієнтувати між південно-західним та південно-східним напрямком.

При використанні декількох колекторів, сполучених між собою, всі вони мають бути спрямовані в одну сторону. Якщо ж розмістити їх під різними кутами і розгорнути в різні боки, кожен з них буде регулювати окремий потік теплоносія, тобто така система не буде працювати, як одне ціле, а поділиться на кілька самостійних систем.

Якою повинна бути площа колектора? Формула розрахунку

Вибір і монтаж сонячних колекторів

Площа сонячних колекторів залежить від необхідної для нагріву 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 тепловтрат. Виробники сонячних колекторів розраховують їх площа і кількість з допомогою спеціальних програм, використовуючи різні графіки та діаграми. Але для обчислення площі колекторів для невеликого приватного будинку не обов’язково заглиблюватися в складні і малозрозумілі розрахунки, досить використовувати формулу:

A=K•F•SF/(G•?),
AW=1/(G•?),
A=K•F•SF•AW,

А – площа колекторів, м2;

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

? – ККД одного колектора, %;

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

До – коефіцієнт, враховує величину кута нахилу колекторів та їх орієнтацією щодо сторін світу (вибирається з таблиці);

F – енергія, необхідна для нагріву 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 виробляє солярна установка, від загальної енергії, що витрачається на обігрів або нагрівання води. Зазвичай її значення становить від 60 до 70% від річного споживання енергії. Солярні установки з більшою часткою сонячної енергії використовуються в парі з допоміжними газовими котлами, які працюють на низькому рівні.

Дані, необхідні для проведення розрахунку площі, можуть значно відрізнятися між собою в залежності від типів колекторів, їх моделей і виробників.

Установка сонячних колекторів. Відео

Вибір і монтаж сонячних колекторів

Поділитися з друзями
Ремонт та вироби своїми руками