Содержание

Солнечный коллектор зимой — Есть ли толк? (Оценка эффективности)

18.10.2019

Содержание:

  1. Как обеспечить нагрев воды от солнца в зимний период
    1. Стоит ли использовать солнечное отопление зимой
    2. Снег и солнечные коллекторы: отзывы, воздействие
    3. Может ли град повредить солнечные коллекторы зимой
    4. Как работает солнечный коллектор в мороз
    5. Нужен ли водонагреватель от солнца зимой?
    6. Отопление солнечными коллекторами: зарубежный опыт
  2. Как работает отопление дома солнцем в зимний период
    1. Насколько эффективен подогрев воды солнечной энергией зимой
  3. Так есть ли смысл покупать солнечный коллектор на зиму?

 

Постоянно растущая стоимость отопления в зимний период заставляет многих домовладельцев искать альтернативный источники энергии для горячего водоснабжения и отопительных систем. Для этой цели подходят твердотопливные котлы и тепловые насосы, но первым требуется топливо, а вторым электроэнергия, что не позволяет создать полностью автономную сеть обогрева воды.

Есть ли третий вариант? 

Как обеспечить нагрев воды от солнца в зимний период

Наиболее экологически чистую и полностью бесплатную тепловую энергию обеспечивают солнечные коллекторы. Но у многих возникает вопрос, насколько эффективно отопление от солнца зимой и не возникнет ли с гелиоколлектором дополнительных проблем в наших климатических условиях? Разберем этот вопрос подробнее. 

Стоит ли использовать солнечное отопление зимой

Гелиосистемы, как и солнечные батареи работают за счет энергии солнечного света, поэтому монтируются на улице, в местах прямого (или почти прямого) падения лучей. Однако если на фотоэлектрическую трансформацию температура и окружающая среда практически не оказывают воздействия, то с солнечными коллекторами возможен ряд проблем. Больше всего покупателей беспокоят вопросы:

  • Снега;
  • Града;
  • Мороза. 

Развеем несколько мифов, касающихся влияния этих факторов на эффективность гелиоколлектора.  

Снег и солнечные коллекторы: отзывы, воздействие

Снег является основным врагом гелиосистем, поскольку преграждает доступ солнечных лучей к поверхности коллектора, из-за чего эффективность последнего значительно снижается. Как у вакуумных, так и у плоских моделей наблюдается падение производимой мощности от 3 до 5 раз, в зависимости от толщины снежного покрытия. 

Однако тут нужно добавить, что трубчатые коллекторы при небольших снегопадах и в условиях отсутствия мороза быстро самоочищаются за счет своей формы. Но наиболее эффективно противостоят снегу плоские модели, поскольку: 

  • Основная теплопотеря системы происходит через верхнюю панель и во время работы коллектор как-бы непроизвольно подогревает снежный пласт над собой;
  • В некоторых плоских моделях есть функция оттаивания, которая переводит часть аккумулированного тепла на повышение температуры верхней панели, что приводит к тому же результату, только быстрее. 

Да, снег сильно снижает КПД гелиосистем, но инженеры вводят всё новые способы решения этой проблемы.  

Может ли град повредить солнечные коллекторы зимой

Опасения по-поводу града напрасны для владельцев качественных трубчатых и плоских коллекторов, так как:

  • Качественные трубки производятся из закаленного стекла (в некоторых случаях — с дополнительным усилением), прочность которого на порядок выше, чем обычного;
  • Прозрачные панели плоских моделей делаются из армированного стекла или композитных материалов — пластика, стеклопластика (конкретные параметры защиты зависят от производителя).

Такие системы могут легко выдержать град различной интенсивности и величины, вплоть до среднего диаметра осадков 3-5 см. Многие производители демонстрируют видео обстрела своих коллекторов металлическими или каменными шариками, имитирующими град в качестве доказательства прочности. 

Как работает солнечный коллектор в мороз

Вторым серьезным фактором, влияющим на КПД гелиосистем является температура окружающей среды, но снижение эффективности в мороз характерно только для плоских коллекторов.

Это вызвано тем, что сеть трубок с теплоагентом контактирует с внешней панелью, через которую уходит тепло. Чтобы снизить этот эффект, многие производители начали устанавливать изоляционный слой между прозрачной панелью и трубками. 

В трубчатых, между трубкой с теплоагентом и внешним прозрачным кожухом образовывается вакуум, который является плохим проводником тепла. Поэтому трубчатые модели демонстрируют минимум теплопотерь даже в мороз. 

Тут стоит отметить, что мороз может сыграть злую шутку с трубчатыми коллекторами при повышенной влажности и затянуть внешний стеклянный кожух изморозью, а это снизит число проникающих солнечных лучей. Но опасаться подобных ситуаций не стоит, поскольку: 

  1. Прозрачность изморози на несколько порядков выше, чем снега и она очень несущественно влияет на производительность.
  2. Изморозь уходит за несколько часов солнечной погоды, поэтому если на небосводе появится яркое солнце — оно быстро ее растопит, а если солнца нет, то КПД коллектора снизится вне зависимости от намерзшего слоя.
     

 

 

 

В нашем каталоге более 50 моделей солнечных водонагревателей

Перейти к выбору коллектора

 

 

 

Нужен ли водонагреватель от солнца зимой?

Если резюмировать влияние погодных факторов в условиях нашего климатического пояса: 

  • Количество солнечных дней зимой резко снижается;
  • Поверхность коллектора может покрываться снегом или изморозью; 
  • Плоские модели будут отдавать существенную часть тепла через внешние панели, особенно при сильных морозах.

Однако в холодное время года, можем отметить, что:

  • Коллекторы легко переносят перепады температур и осадки;
  • Их сложно повредить градом или льдом;
  • За полученное тепло не нужно платить;
  • При достаточном количестве солнца, КПД системы падает незначительно.

Если учесть, что у плоских коллекторов есть механизм для самоочищения от снега, то на их КПД влияет только количество солнечных дней и температура окружающей среды. В целом такая система будет выполнять нагрев воды солнцем, но ее эффективность в зимнее время падает в 3-4 раза.

Если для горячего водоснабжения можно рассчитать необходимый запас мощности и установить дополнительные модели, то применение солнечных нагревателей в отопительных системах возможно только в качестве дополнительного источника подогрева воды. 

Отопление солнечными коллекторами: зарубежный опыт

В странах Западной Европы, в частности Швейцарии и Германии (в регионах, расположенных примерно в той же широте, что и Украина) научились минимизировать падение КПД на отопительную систему дома за счет предварительного накапливания энергии. 

Эта технология используется в хорошо утепленных домах с предварительным инженерным планированием и предусматривает:

  • Монтаж в стенах и под полом системы отопительных труб;
  • Установку сети солнечных коллекторов и солнечных батарей;
  • Установку резервуара с большим водоизмещением (42 тонны или больше) на чердаке.

Дальше в межсезонный период, когда температура только начинает падать, а отопление еще не работает (август-сентябрь) система направляет всю энергию на подогрев воды в резервуаре до максимально возможной температуры. В дальнейшем эта вода будет использоваться для поддержания стабильной работы отопительной сети в пасмурные и холодные дни, когда эффективность коллекторов падает. 

Такая технология не является панацеей от падения КПД, но существенно продлевает срок автономной работы отопления и снижает расходы владельца. Правда, обходится такое оборудование недешево и в Украине подобные проекты пока не реализовывались. 

Как работает отопление дома солнцем в зимний период 

Солнечный водонагреватель зимой тоже используется для отопления дома (для этого даже разработаны специальные модели с незамерзающим теплоагентом). Это обусловлено процессом преобразования солнечной энергии в тепловую, включающим несколько этапов:

  1. Солнечные лучи проходят через внешнюю прозрачную панель/трубку и попадают на покрытие-абсорбатор;
  2. Абсорбатор активно вбирает прямые и рассеянные солнечные лучи даже в облачную погоду и передает преобразованное тепло на трубку с теплоагентом;
  3. Теплоагент (во всесезонных моделях — незамерзающий) закипает и проходит по змеевику в расширительный бак системы;
  4. В баке он передает полученное от абсорбера тепло воде и конденсируется, возвращаясь по змеевику в трубку под абсорбером.
  5. Цикл повторяется. 

Как можно видеть, этот механизм не зависит от температуры окружающей среды, поэтому может использоваться даже в холодное время года. На эффективность системы влияет количество и продолжительность солнечных дней, а в нашем климатическом поясе эти показатели хоть и сокращаются, но не падают до нуля, поэтому даже самой холодной зимой коллекторы будут работать (пусть и с пониженным КПД).

Насколько эффективен подогрев воды солнечной энергией зимой

Мощность работы солнечного коллектора рассчитывается в Вт на м² и напрямую зависит от солнечной активности в регионе и КПД самого устройства. Соответственно мощность вычисляется по формуле: м = а*к/100.

Где:

  • м — мощность;
  • а — солнечная активность;
  • к — коэффициент полезного действия. 

Количество солнечной энергии в широтах Украины составляет 1000-1200 Вт на м². Узнать КПД коллектора можно из его технического паспорта (хотя нужно учитывать, что фактический может отличаться от номинального).

 

Если у нас есть плоский коллектор с КПД в 80%, то его мощность = 1200*80/100, то есть 960 Вт на м² площади. 

Так вот в зимний период (в зависимости от региона и погодных условий) из-за облачности и осадков солнечная активность над территорией Украины падает от 3 до 5 раз, то есть до 400-250 Вт. При таких условиях мощность того же коллектора будет составлять 360-200 Вт на м². И это при отсутствии длительного снежного покрова на поверхности коллектора. 

Фактически для бесперебойной работы системы зимой владельцу нужно обеспечить пятикратный запас мощности, что затруднительно, учитывая общую площадь и стоимость такого гелиоколлектора. 

Так есть ли смысл покупать солнечный коллектор на зиму?

Учитывая вышеизложенное, можем сделать вывод, что гелиоколлекторы хоть технически и способны работать в условиях зимы в нашем регионе, без существенных проблем для владельца, но не выдают достаточный КПД для полноценного отопления или обеспечения дома горячей водой. 

Это не значит, что солнечный водонагреватель бесполезен — летом такая установка может полностью нагреть воду солнцем, покрыть теплопотребности дома, а в зимнее время стать дополнительным источником энергии, снижая общую нагрузку на основную теплосеть. Эффективно обеспечить домохозяйство горячей водой для потребления и отопления в зимний период могут другие источники альтернативной энергии:

  • Тепловой насос;
  • Твердотопливный котел.

Подключение любого из них к сети, совместно с солнечным коллектором позволит существенно сэкономить на твердом топливе или электричестве, а в летний период установки можно полностью отключить, перейдя на полностью бесплатную энергию солнца.

 

 

 

Хотите узнать все тонкости выбора твердотопливного котла?

Подробности здесь

 

 

 

Солнечный коллектор зимой — оценка эффективности

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников.

Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика.

Данная статья познакомит читателя с их разновидностями, а также поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Содержание

  • 1 Работает ли зимой солнечный коллектор?
  • 2 Устройство и область применения в быту
    • 2.1 Плоскопластинчатые
    • 2.2 Вакуумные
    • 2.3 Прочие элементы системы
    • 2.4 Применение
  • 3 Эффективность зимой
  • 4 Плюсы и минусы гелиосистемы
  • 5 Отзывы
  • 6 Видео на тему

Работает ли зимой солнечный коллектор?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Столь значительную разницу нельзя объяснить одними только климатическими условиями.

Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

  1. Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает ее не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.
  2. Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.

Устройство и область применения в быту

На сегодняшний день применяются такие типы гелиоустановок: плоскопластинчатые и вакуумные

Плоскопластинчатые

Это самые простые и дешевые устройства. Они состоят из улавливающей солнечное излучение пластины (абсорбера), прозрачного покрытия и закрывающей нижнюю поверхность теплоизоляции. На обращенную к солнцу поверхность пластины наносят черную краску или особое покрытие, например, из оксида титана или черного никеля. Оно называется селективным. Наиболее эффективными являются абсорберы, изготовленные из меди.

Светопропускающее покрытие выполняют из специального профильного поликарбонатного листа (с рифлением) или закаленного стекла, почти полностью очищенного от металлических примесей.

Все зазоры между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что способствует уменьшению теплопотерь вследствие конвекции.

Плоский пластинчатый коллектор

В воздушных коллекторах используемый в качестве теплоносителя воздух омывает непосредственно абсорбер – с одной или с двух сторон. В устройствах, ориентированных на применение жидкостного теплоносителя (вода, масло или антифриз), к абсорберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

Если не отбирать накапливаемое плоско-пластинчатым коллектором тепло, он сможет нагреть воду до температуры в 190 – 210 градусов.

Для повышения эффективности таких установок применяют покрытия из особых материалов, не излучающих тепло в виде инфракрасных волн.

Вакуумные

Роль абсорбера в таком коллекторе играет поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она заключена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Таким образом, каждая трубка с теплоносителем окружена, подобно колбе термоса, вакуумом.

Вакуумный коллектор стоит дороже, но зато является более эффективным: с его помощью воду можно нагреть уже до 250 – 300 градусов.

Вакуумные коллекторы

Значительно повысить производительность вакуумного коллектора можно при помощи параболоцилиндрических отражателей. Это продолговатые элементы с вогнутой зеркальной поверхностью, которая в поперечном сечении образует параболу. Такие отражатели устанавливаются в коллекторе за трубками, фокусируя на них весь неусвоенный солнечный свет.

Оснащенная такими элементами установка может нагревать теплоноситель (применяется масло) до температуры в 300 – 390 градусов. Чтобы еще больше увеличить производительность коллектора, его оснащают системой слежения за солнцем.

Прочие элементы системы

Помимо собственно коллектора в гелиоустановке имеется накопительный бак с водой, которой при помощи встроенного теплообменника передается накопленная теплоносителем энергия.

Существуют системы как с естественной циркуляцией теплоносителя (накопительный бак устанавливается выше коллектора), так и с принудительной – при помощи насоса (бак можно устанавливать на любом уровне).

Гелиоколлекторы в системе отопления

Применение

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления. В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Эффективность зимой

Эффективно ли отопление дома солнечными коллекторами зимой?

Ну что же, теперь посмотрим, как различные виды солнечных коллекторов работают в условиях зимы. Напомним, что противники внедрения таких установок выдвигают следующие аргументы:

  1. Засыпка панели снегом: данная проблема актуальна только для плоско-пластинчатых коллекторов. На трубках вакуумных установок, как показала практика, снег задерживается только в тех редких случаях, когда в силу особых погодных условий на их поверхности образуется изморозь. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер (от 3 м/с), панель точно останется чистой.
  2. Из-за того, что коллектор окружен холодным воздухом, все тепло с коллектора улетучивается: этот аргумент опять же справедлив только в отношении плоско-пластинчатых коллекторов. Действительно, зимой производительность такой установки в сравнении с летней уменьшается пятикратно. В более совершенных вакуумных моделях прослойка вакуума позволяет сберечь до 95% усвоенного тепла. Самые современные модели даже в сильный мороз способны довести воду до кипения.
  3. Коллектор легко может быть поврежден градом: в заводских условиях коллекторы изготавливаются из высокопрочных материалов. В Сети можно найти видеоролики, снятые во время испытаний панелей на ударную прочность. Коллекторы обстреливают стальными шариками и нетрудно заметить, что удар они держат очень хорошо.

Как видно, солнечные коллекторы зимой вполне работоспособны. Хотя, конечно, производительность их в сравнении с летним периодом ощутимо снижается.

Плюсы и минусы гелиосистемы

Говоря о солнечных коллекторах в целом, можно выделить следующие их достоинства:

  1. Им присущ более высокий КПД по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами.
  2. Усваиваемая с их помощью энергия является абсолютно бесплатной.
  3. Работа солнечного коллектора полностью безвредна для экологии: используемый ресурс – солнечное тепло — является неисчерпаемым и усваивается напрямую, без сжигания чего-либо и загрязнения окружающей среды.

Теперь укажем слабые места гелиоустановок:

  1. Коллекторы заводского изготовления стоят пока сравнительно дорого – от 500 до 1000 дол. Таким образом, стоимость системы из 2-х коллекторов с монтажом может достигать 2,5 тыс. дол.
  2. Из-за переменчивости погодных условий производительность коллектора не является стабильной.

По той же причине систему приходится оснащать довольно вместительным баком- накопителем с хорошей теплоизоляцией.

Отзывы

По свидетельствам владельцев гелиосистем, подобная установка окупается примерно за 7 – 10 лет. У одного из пользователей, проживающего в Московской области, 3 вакуумных солнечных коллектора (в каждом по 15 трубок) обеспечивают подогрев воды для бани.

Система оснащена баком накопителем объемом 300 л, в котором вода летом даже при переменной облачности закипает за 2 – 3 часа (без отбора тепла). Во время простоя бани производимое коллекторами тепло направляется на подогрев бассейна.

Те, кто пока не готов тратить значительную сумму на покупку фирменного коллектора, изготавливают такие устройства своими руками. Одному из пользователей, проживающему в Подмосковье, удается летом снимать с 1 кв. м самодельного коллектора до 500 Вт энергии. Зимой этот показатель падает до 100 Вт.

Видео на тему

  • Предыдущая записьТермогенератор своими руками: инструкция по изготовлению преобразователя тепловой энергии в электрическую
  • Следующая записьРадиатор электрический настенный — особенности выбора и обзор моделей

Adblock
detector

стоит? – New Energy Thinking

Ричард Кич

14 августа 2018 г.

Соответствуют ли солнечные воздухонагреватели или охладители своему обещанию?

На первый взгляд, идея устройства, использующего солнечный свет для нагревания воздуха зимой, кажется хорошей. Эта идея лежит в основе ряда продуктов на рынке, которые обещают действительно высокоэффективное отопление по низкой цене. Мы можем объединить их в категорию «солнечное воздушное отопление». Солнечные воздухонагреватели иногда заявляют о тепловой эффективности, значительно превышающей эффективную солнечную фотоэлектрическую панель.

Солнечные воздухонагреватели (Фото: Джейн Кеме, Мельбурн)

Примеры солнечных систем нагрева воздуха:

  • Солнечные воздухонагреватели от Reduction Revolution: https://reductionrevolution.com.au/products/solar-air -отопитель
  • Солнечный воздухонагреватель от Solazone: http://www.solazone.com.au/solar-ventilation-heating/solar-air-heating/
  • Ecoheat от компании Australian Sun Energy: http://www.australiansunenergy.com.au/solar-air-heater-ecoheat/
  • Solrheating https://solrheating.com.au/

Общим для этих систем является использование простого плоскопанельного застекленного солнечного теплового коллектора на крыше, который нагревает поступающий воздух для распределения по дому. Некоторые из них представляют собой системы вытеснения (системы вытеснения объясняются здесь), другие допускают рециркуляцию, а некоторые могут быть сконфигурированы либо для вытеснения, либо для рециркуляции.

Эксплуатация солнечных тепловых коллекторов

Солнечные тепловые коллекторы с плоской остеклением представляют собой универсальную и хорошо изученную технологию. Они могут использоваться для нагрева воздуха или жидкости и имеют долгую историю использования в системах горячего водоснабжения. Ключом к пониманию их работы является мысль о том, что их эффективность снижается при понижении температуры окружающей среды (при прочих равных условиях). Эффективность зависит от разницы между температурой на входе (Ti, температура жидкости, поступающей в коллектор) и температурой окружающего воздуха (Ta). Эта разница Ti-Ta, очевидно, положительна, если температура окружающего воздуха меньше температуры на входе.

На приведенной ниже диаграмме показаны три различных сценария: A, B и C.  В случае A температура входящего и окружающего воздуха одинакова. Эффективность здесь иногда называют эффективностью эталонной панели, в этом гипотетическом примере 85%. Тогда как в случае «С» температура на входе на 20 градусов выше температуры окружающей среды, а КПД значительно ниже – в данном примере всего 45%.

Эффективность падает, когда на улице холодно

Сценарии нагрева воздуха солнечными батареями

Вариант A – рабочий объем

Применительно к солнечному нагреву воздуха вариант «А» на приведенной выше диаграмме может соответствовать забору воздуха снаружи (, т. е. Ti = Ta) холодным зимним утром и его нагреву перед подачей внутрь. Этот сценарий представляет собой операцию вытеснения (а не рециркуляцию). Это дает более высокую условную эффективность. Однако нагреваемый воздух начинается с низкой температуры, поэтому в результате получается не очень горячий воздух.

Другим следствием этого сценария является то, что внутренний воздух должен быть вытеснен, чтобы освободить место для воздуха, нагретого коллектором. Так что если снаружи холоднее, чем внутри, то это смещение — нетривиальная потеря тепловой энергии.

Результат. Если солнечный воздухонагреватель работает таким образом, что вытесняет внутренний воздух, то прямая польза от нагретого воздуха уменьшается за счет потери внутреннего воздуха, который теплее наружного.

Вариант C – рециркуляция

Итак, представьте, что нам не нужны потери тепла, связанные со Вариантом A, и у нас есть несколько более сложная конфигурация нашего солнечного нагревателя воздуха, так что он всасывает воздух изнутри дома. Это случай «C», в котором воздух, поступающий в коллектор, рециркулируется изнутри, и (ради аргументов) он на 20°C теплее, чем окружающая среда в наше очень холодное зимнее утро. Итак, Ти-Та = 20,9.0003

Результат. В этом случае мы избегаем потерь тепла на вытеснение, но КПД коллектора намного меньше из-за потерь внутри самого коллектора.

Температура в зависимости от тепловой мощности

Высокие температуры не обязательно означают высокую тепловую мощность. Одним из распространенных доводов в пользу использования солнечных нагревателей воздуха является наблюдение, что воздух в вашем потолке быстро нагревается в солнечную погоду (или какое-либо подобное наблюдение за солнечным нагревом). Проблема в том, что ситуации, которые могут привести к значительному повышению температуры, не обязательно соответствуют способности отдавать большое количество тепловой энергии.

Все практические энергетические системы испытывают «регулирование нагрузки», что означает снижение потенциала по мере увеличения нагрузки. Простой пример — электрическая батарея, которая может иметь начальный (разряженный) потенциал, скажем, 12 вольт. Однако, когда батарея требуется для обеспечения питания, потенциал (напряжение , т.е. ) падает. Падение обычно прямо пропорционально подаваемой мощности. Хорошие системы будут испытывать меньшее падение потенциала для данной передаваемой мощности.

В нашем случае солнечного нагрева воздуха «потенциал» — это температура, а скорость потока воздуха аналогична электрическому току в примере с батареей. Гипотетическая очень хорошая солнечная тепловая система в идеальных условиях испытает лишь небольшое падение подаваемой температуры при увеличении скорости воздушного потока.

На практике солнечные воздухонагреватели обычно испытывают значительное падение температуры подаваемого воздуха при увеличении расхода воздуха. Таким образом, отдаваемая тепловая мощность часто не соответствует температуре холостого хода.

Другие ограничения и вопросы

Потери в воздуховодах. Помимо проблем, очевидных в этих двух сценариях A и C выше, практические системы солнечного нагрева воздуха используют воздуховоды между коллектором и кондиционируемым помещением. Воздуховоды – еще один нетривиальный источник теплопотерь. Потери тепла, связанные с воздуховодами, пропорциональны разнице температур между воздухом в воздуховоде и воздушным пространством, в котором воздуховод находится (либо в потолочном пространстве, либо снаружи). Эти потери могут быть значительными. Если система рециркуляционная, то будет два множества воздуховодов – каждый со своими тепловыми потерями. Воздуховод обычно утепляют. Однако это только снижает, а не устраняет потери в воздуховоде.

Смешивание. Солнечные воздухонагреватели, как правило, имеют относительно низкую скорость потока воздуха и имеют вентиляционные отверстия на уровне потолка. Низкоскоростный теплый воздух, поступающий на уровне потолка, плохо смешивается. Это может привести к расслоению, т. е. четкому слою теплого воздуха вверху и холодного воздуха внизу. Чтобы избежать расслоения, необходимо, чтобы возвратный воздух вытягивался с уровня пола, чего в модернизированной системе добиться сложнее.

Расслоение — это проблема, когда теплый воздух не смешивается должным образом.

Сквозняки. Практические системы редко бывают герметичными. Таким образом, установка солнечного нагревателя воздуха может иметь непреднамеренные последствия в виде сквозняков. Эти черновые пути обычно присутствуют независимо от того, работает система или нет.

Только вторичный нагрев. Солнечный нагреватель воздуха по своей природе требует солнечного света. В любой зимний отопительный сезон большая часть отопительных часов приходится на ночное время или в условиях, не подходящих для полезного производства тепла. Таким образом, солнечный воздухонагреватель может быть только вторичным источником тепла. С другой стороны, когда вам больше всего нужно отопление, солнечный воздухонагреватель обычно бесполезен, и вы будете зависеть от какого-то другого источника тепла.

Альтернативная стоимость по сравнению с PV

Солнечный нагреватель воздуха, чтобы быть полезным, должен занимать солнечное место на крыше. Представьте, если бы то же самое солнечное место было взято с одним дополнительным солнечным фотоэлектрическим модулем на большей фотоэлектрической батарее.

Эффективность повышается с холодом. В отличие от солнечных тепловых коллекторов, эффективность солнечных фотоэлектрических модулей фактически повышается с понижением температуры (при прочих равных условиях).

Прочие потери уменьшены. В отличие от солнечных тепловых каналов, потери энергии в электрических проводах и электронике очень малы – обычно менее 5%.

Излишнее солнечное тепло бесполезно. В сценарии, когда солнечный тепловой коллектор способен собирать тепло, а это тепло не требуется, практических способов использования этого избытка, как правило, нет. Так что все месяцы года, когда отопление не требуется, солнечный воздухонагреватель будет лишним багажом на вашей крыше.

Электричество более универсально. Выработка электричества вместо тепла на вашей крыше – это во всех отношениях лучшая перспектива. Электрическая энергия по своей природе более универсальна и ценна, потому что она полезна для многих других вещей в доме или за его пределами.

Электричество может управлять тепловым насосом. Электричество от солнечной панели может привести в действие тепловой насос, который может эффективно извлекать тепловую энергию из наружного воздуха в холодную погоду. Функциональная эффективность теплового насоса обычно может быть от 3x до 4x, т.е. одна единица электрической энергии может обеспечить 3-4 единицы тепловой энергии. Это преимущество тепловых насосов сводит на нет любые теоретические преимущества эффективности солнечного теплового коллектора по сравнению с фотоэлектрическими панелями[*1].

Эффективные дома будут в любом случае фотоэлектрическими. Весьма вероятно, что любой новый эффективный дом будет оснащен фотоэлектрическими солнечными батареями по вышеуказанным причинам. Итак, если солнечный воздухонагреватель занимает место одного фотоэлектрического модуля, имеет ли смысл установить, скажем, шесть фотоэлектрических модулей или пять фотоэлектрических модулей и вторую установку солнечного воздухонагревателя? Предельная стоимость еще одного солнечного фотоэлектрического модуля всегда будет , что намного на дешевле, чем установка солнечного нагревателя воздуха.

Вывод

Некоторым могут понравиться солнечные воздухонагреватели. Однако в мире, где солнечная фотоэлектрическая энергия дешева и распространена повсеместно, трудно увидеть какую-либо роль для дополнительных систем солнечного нагревания воздуха в домах. Я думаю, что предполагаемая тепловая мощность солнечных воздухонагревателей реальна, но сильно преувеличена. Почти в каждом случае вам будет намного лучше с солнечными фотоэлектрическими панелями на крыше, управляющими тепловым насосом, таким как сплит-система. Это устраняет необходимость в нескольких системах отопления.

Лучший солнечный воздухонагреватель — это комната с великолепной пассивной солнечной конструкцией, позволяющей улавливать зимнее солнце. А крышу оставьте для солнечных фотоэлектрических.

Лучшим солнечным воздухонагревателем является великолепная пассивная солнечная конструкция (любезно предоставлено журналом Warren Reed Coast Magazine)

[1] Чтобы пояснить, что я имел в виду, говоря, что тепловой насос дает 3-4 единицы энергии на одну единицу энергии, компенсируется Преимущество солнечного нагрева воздуха — эталонная эффективность солнечного нагревателя воздуха может составлять 85 %, тогда как PV в лучшем случае составляет всего около 22 %. Я хочу сказать, что если вы умножите эффективность фотоэлектрических систем на функциональную эффективность теплового насоса, то вы получите приблизительную цифру теоретической эффективности солнечного коллектора воздуха. Таким образом, даже работая в своих лучших проявлениях, солнечный воздухонагреватель примерно так же хорош, как PV плюс тепловой насос.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Сэкономьте деньги этой зимой с солнечным нагревателем воздуха своими руками

Этот пост может содержать партнерские ссылки или упоминать наши собственные продукты, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей политикой раскрытия информации.

Опубликовано 20 декабря 2022 г. Линн Федорик

Альтернативные источники тепла для вашего дома на колесах

Вентиляционное отверстие направляет нагретый воздух из блока в жилой дом через вентилятор, работающий от небольших солнечных батарей, в верхней части солнечного нагревателя воздуха. Наконец, термостат регулирует температуру теплого воздуха, поступающего в дом на колесах, чтобы он не был слишком горячим или слишком холодным.

Как установить солнечный нагреватель воздуха в автофургоне?

Большинство солнечных обогревателей предназначены для домов или крошечных домов и поэтому устанавливаются на наружной стене с прорезанными в ней отверстиями для вентиляционных отверстий. Обычно это вызывает опасения у владельцев домов на колесах, которые не хотят врезаться в стены домов на колесах. Устройство можно установить в одно из окон дома на колесах, если вы найдете коммерческое окно, подходящее к окну. Но есть проблема. Нет хороших коммерческих вариантов, которые подошли бы для RV. Это оставляет RVers задачу построить его самостоятельно.

Простой самодельный солнечный обогреватель

Солнечные обогреватели, как показано в некоторых видеороликах ниже, могут быть изготовлены из самых разных материалов. Тем не менее, некоторые основные строительные материалы вам, вероятно, понадобятся:

  • Древесина для изготовления каркаса.
  • Лист плексигласа, вырезанный по размеру обогревателя, который вы собираетесь изготовить.
  • Черный металлический экран или банки из-под газировки.
  • Черная аэрозольная краска с высокой термостойкостью.
  • Способ крепления бокса к окну вашего дома на колесах.
  • Солнечная панель 12 В с вентилятором 12 В (дополнительно).

Как и в любом проекте «сделай сам», здесь есть простор для творчества, чтобы адаптировать этот проект к вашей конкретной установке и потребностям. Поскольку существует так много возможностей для адаптации, вместо того, чтобы давать подробные инструкции для одного типа RV или места установки, приведенные ниже инструкции помогут вам спроектировать собственный солнечный нагреватель, который будет соответствовать вашим потребностям.

1. Создайте свою раму
Один из возможных способов монтажа с использованием адаптированного варианта монтажа окон переменного тока

Лучше всего начать с определения способа крепления обогревателя к окну. На видео ниже показано, как создать съемный монтажный мод для оконного кондиционера. Это можно легко адаптировать, чтобы сделать небольшой солнечный нагреватель в центре рамы, а не вставлять туда блок переменного тока.

2.
Выберите материал наполнителя

Материал наполнителя солнечного нагревателя обычно изготавливается из плоского черного металла. Все, от черных оконных решеток, свернутых в трубы, до раскрашенных банок из-под газировки, сложенных друг на друга, работает хорошо. Вам нужно будет покрасить всю внутреннюю часть коробки в черный цвет, чтобы поглотить тепло, и выровнять ее выбранным вами наполнителем.

На видео ниже показан RVer, который использовал оставшиеся материалы от других проектов, чтобы построить оконный солнечный нагреватель воздуха для своей установки.

3. Активный или пассивный обогрев

На видео выше показан пример пассивного солнечного нагревателя. Другими словами, когда солнце нагревает воздух внутри коробки, оно поднимается вверх и выходит из верхнего отверстия, втягивая более холодный воздух в нижнее отверстие. Это приводит к медленному прохождению теплого воздуха через устройство. Преимущество в том, что нет движущихся частей.

Если вам нужен больший поток воздуха, вы можете установить небольшой компьютерный вентилятор в верхнее отверстие устройства. Это будет активно втягивать воздух через дно и через нагревательные элементы. Поскольку воздух проходит через материал быстрее, это может привести к тому, что воздух будет не таким теплым, как в пассивной системе, но он будет намного быстрее циркулировать теплый воздух через ваше пространство. Ниже представлены еще две версии солнечных обогревателей, а также добавлены вентилятор и солнечная панель для создания полностью работающего от солнечной энергии устройства с активным нагревом.

Happy Winter Camping

В зависимости от того, куда вы отправитесь на автофургоне этой зимой, солнечный обогреватель может обеспечить все ваши потребности в обогреве. Но каждая небольшая часть тепла, которую вы можете добавить к своей установке, не сжигая электричество или пропан, может быть полезна как для вашего кошелька, так и для планеты. Как бы ни было просто сделать солнечный воздухонагреватель из переработанных материалов, это интересный проект, который стоит попробовать. Просто убедитесь, что окно, в которое вы его устанавливаете, получает достаточно солнечного света.

Линн Федорик (писатель-фрилансер)

Линн Федорик — писатель-фрилансер с 35-летним опытом работы в автодомах. Она специализируется на таких темах, как полноценная жизнь на колесах, отличные места для отдыха на колесах, организация домов на колесах, новости домов на колесах, технологии домов на колесах и поведение/дрессировка собак.

rpodadventure.wordpress.com/%20

Леви Хенли (сценарист, редактор)

Леви Хенли — писатель-фрилансер, а также с 2015 года постоянно путешествует с женой и домашними животными.

henleyshappytrails.com

Categories Снаряжение для кемпинга, RV Info Tags альтернативное отопление, сделай сам автофургон, обогреватели автофургона, солнечный нагреватель воздуха, зимний кемпинг

Похожие сообщения

Обзор трейлера Overlanding Trailer: Imperial Outdoors XploreRV X145

XploreRV X145 — прочный четырехсезонный внедорожный прицеп, который идеально подходит для поездок по суше.