Воздушный солнечный коллектор для отопления дома

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[1].

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[2].
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[3].
Устройство воздушных солнечных коллекторов использует описанное явление, аккумулируя тепло и направляя его в помещение. В конструкции присутствуют следующие детали:
корпус с теплоизоляцией;
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[4].
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[5.
Принцип действия воздухонагревателя следующий:
воздух закачивается с улицы в корпус коллектора принудительным способом;
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[6].
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: газ до 315 м³; дрова до 3,9 м³[2].
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[4].
В странах ЕС широкое распространение получило конструкторское решение «солнечная стена». Конструкция заключается в следующем:
в здании одна из стен изготавливается из аккумулирующего материала;
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.


Литература
1. Бекман У. А., Клейн С. А., Даффи Дж. А., Расчет систем солнечного теплоснабжения, М. Энергоиздат, 1988.
2. Валов М.И., Казанджан Б.И., системы солнечного теплоснабжения, издательство МЭИ, 1991, с. 139.
3. Рассамакин Б.П. Отечественные солнечные коллекторы на основе ал-люминиевых тепловых труб / Б.П. Рассамакин и др. // Матер. X междунар. конф., АР Крым, п.г.т. Николаевка, 14-18 сент. 2009 г. С. 175 - 178.
4. Валов М.И., Горшков Б.Н., Некрасова Э.И. О точности определения интенсивности солнечной радиации при расчетах гелиоустановок //Гелиотехника. 1982. № 6. С. 47-50.
5. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М.: Энерго-атомиздат, 1991. - 139 с.
6. Насар Я.Ф. Разработка систем отопления и горячего водоснабжения на основе воздушного коллектора: Дис. канд. техн. наук. -М.} МЭИ, 1999.