Принцип работы солнечного коллектора для бассейна

Солнечный коллектор для подогрева бассейна

Во время принятия в бассейне водных процедур человеку хочется чувствовать себя комфортно и тратить на это как можно меньше времени и сил. Часть этого комфорта достигается поддерживанием определенной температуры воды. Без затрат дополнительной электроэнергии здесь не обойтись. Расходы на содержание интенсивно эксплуатируемого искусственного водоема могут быть достаточно большими. Снизить их может солнечный коллектор для бассейна, использующий в качестве источника для подогрева абсолютно бесплатную природную энергию солнца.

Как работает подогрев бассейна при помощи солнечного коллектора

Концентрация солнечной энергии с последующей передачей ее теплоносителю производится солнечными коллекторами, еще их часто называют солнечными нагревателями для бассейна. С помощью теплообменных устройств эта энергия передается воде. Одной только солнечной энергией стабильно и в течение длительного времени поддерживать необходимую температуру невозможно. Поэтому данный источник энергии используется в большинстве случаев как вспомогательный, где в качестве основного применяется обычно мощная нагревательная установка с питанием от электрической сети. Электронный контроллер регулирует участие солнечного коллектора для сохранения нужного теплового баланса воды в бассейне.

Схема двухконтурного нагрева воды в бассейне представлена на изображении:

В контур нагрева бассейна солнечными коллекторами входят следующие конструктивные элементы:

• собственно сам коллектор;
• насос, создающий возможность циркуляции воды в бассейне;
• теплообменник, выполняющий передачу тепла от нагретой в коллекторе жидкости всей массе воды бассейна;
• обязательно наличие фильтров для очистки воды;
• клапаны (нагнетающий, обратный), которые регулируют необходимую подачу воды.

Насос подает воду из бассейна в теплообменник. Если температура ниже установленной нормы (что фиксирует датчик на входе), контроллер дает команду на подачу нагретой в коллекторе жидкости в теплообменник. Происходит нагрев холодной воды из бассейна. Если температура воды соответствует норме, она, минуя теплообменник, возвращается в бассейн.

Виды коллекторов для нагрева воды бассейна

Солнечные коллекторы, применяемые для нагрева воды бассейна, могут быть:

• вакуумные;
• плоские (открытые или закрытые).

Для бассейнов, работающих в круглогодичном режиме используют вакуумные коллектора, способные сохранять внутри себя тепло даже при отрицательных температурах.

Для предназначенных в качестве семейного отдыха, например, на даче и эксплуатируемых в сезонный период (обычно в российских условиях с апреля по октябрь) лучше всего подходят плоские солнечные коллектора. Конструктивные особенности позволяют их изготовить своими руками.

Вакуумные

Классический вариант такого теплообменника состоит из двух трубок: в большую трубку с откачанным воздухом вставляется меньшая по размерам с закачанной внутрь специальной легко испаряющейся жидкостью. Степень нагрева влияет на количество испаряющейся жидкости, которая попадая в конденсатор, отдает большее или меньшее количество тепла теплообменнику.

Важно: внутри трубка покрывается селективным покрытием, увеличивающим поглощение солнечного излучения.

В теплообменник для повышения эффективности теплопередачи вставляется медная трубка. Обладающая хорошими теплофизическими свойствами медь с меньшими потерями отдает тепло воде бассейна.

Плоский (открытый)

Плоский, принимающий солнечное излучение, не имеет защиты от воздействий окружающей среды. Обычно имеют прямоугольную форму, изготовленную из пластика, окрашенного в черный цвет.

Эффективность работы такого коллектора сильно зависит от окружающих погодных условий — он работает только при положительных температурах на улице.

Плоский (закрытый)

В отличие от открытого представляет собой термоизолированный короб закрытый сверху листом стекла или специального пластика.

За защитным стеклом располагается адсорбер, корпус которого изготавливается из материала с высокой теплопроводностью, например, алюминия. К корпусу плотно прилегает медная трубка, которая для увеличения поверхности поглощения выполнена в виде змеевика. В трубке находится жидкость чувствительная к восприятию солнечного излучения. Проходя через змеевик, вода из бассейна получает тепловую энергию и ее температура повышается.

Как правильно подобрать коллектор для нагрева бассейна

Количество тепла, передаваемого солнечным коллектором, напрямую зависит от размеров площади поверхности, которая поглощает излучение. На этот параметр оказывают влияние следующие основные факторы:

• конструктивное исполнение (вакуумный, плоский);
• место расположения совместно с ориентацией;
• тип бассейна для установки — открытый или закрытый;
• характеристики самого бассейна: площадь поверхности, глубина, возможность установки укрытия, эффективность поглощения солнечного излучения самим бассейном в зависимости от его цвета;
• интенсивность использования искусственного водоема;
• период времени нахождения в укрытом состоянии;
• периодичность времени подачи свежей воды;
• нормативные показатели температуры воды в бассейне.

На размеры коллектора влияние оказывают потери тепла, связанные с эксплуатацией бассейна. Если избежать потерь от разбрызгивания довольно трудно, то уменьшить габариты при сохранении эффективности помогут следующие рекомендации.

• Много тепла уходит в процессе поверхностного естественного испарения. Уменьшить его поможет организация защиты бассейна от ветра.
• Испарение в ночное время выше, чем в дневное. Поэтому рекомендуется в это время накрывать бассейн теплоизоляционным материалом. Утром скопившийся на внутренней поверхности конденсат следует убирать без попадания обратно в бассейн.
• Уменьшить потери тепла через грунт для сборного бассейна на даче можно путем прокладывания теплоизоляционных матов.

Организация водонагревателя для бассейна своими руками

Плоский солнечный коллектор для подогрева для бассейна можно изготовить своими руками из доступных, порой без дела лежащих материалов в сарае на даче. Кроме экономии электрической энергии, получается прямая выгода от отказа в трате финансов на промышленный образец.

Простейшая схема, где отсутствует даже намек на автоматику (регулируется вручную) выглядит следующим образом:

Конструкция состоит из следующих элементов:

• самодельный плоский коллектор;
• тройник на входе в коллектор;
• тройник на выходе из коллектора;
• выпускной клапан, смонтированный с выпускным тройником для освобождения системы от воздушных пробок;
• сливной кран;
• кран на подводящем шланге;
• обратный клапан, обеспечивающий запуск насоса;
• циркуляционный насос;
• бассейн.

Вариантов изготовления солнечного коллектора своими руками домашние мастера придумали много — в зависимости от имеющихся в наличии подручных материалов. Для примера приведем вариант коллектора, который устанавливается на поверхности земли с минимально возможным расстоянием от бассейна с целью снижения тепловых потерь.

Площадка выбирается с учетом максимального попадания светового потока в самодельный адсорбер. Готовится устойчивое основание с гидроизоляцией. Все это должно выглядеть примерно, как показано на изображении:

Каркас, на который будет крепиться коллектор, изготавливается из деревянного бруса, как и сама рама. Основание рамы обшивается фанерой.

1. На дно фанеры укладываются металлические листы. Подготавливается основание для укладки стекла.
2. Получившаяся конструкция в виде щита окрашивается в черный цвет.
3. Плоскость щита размечается под укладку металлопластиковых труб, устанавливаются крепления под них, после чего монтируются нарезанные в размер металлопластиковые трубы.
4. Между собой трубы соединяются в змеевик уголками и штуцерами — фурнитурой из металлопластика. В бортах оборудуется вход/выход труб змеевика.
5. Следует обязательно провести пробное гидравлическое испытание. После подтверждения герметичности конструкции, змеевик также необходимо окрасить в черный цвет.

Для улучшения теплопроводности, на трубах собирается каркас из алюминиевого профиля. В пазы профиля и подготовленное основание в деревянной раме укладывается порезанное определенного размера стекло. Стеклянная накладка изготавливается из нескольких частей, каждая из которых садится на герметик и скрепляется друг с другом специальной фиксирующей накладкой.

Несколько советов по правильной эксплуатации

Повысить срок службы плоских водонагревателей поможет соблюдение следующих рекомендаций.

• При падении температуры ниже нуля следует остановить пользование бассейном. Необходимо слить из коллектора остатки воды.
• В отверстиях гелиоустановки со временем образуется накипь. В системе уменьшается напор и насос начинает работать с повышенной нагрузкой. Периодическая чистка мягкой щеткой и бытовыми моющими средствами поможет избежать этого.
• Не следует забывать протирать стекло от пыли. Эффективность коллектора с грязным стеклом падает в разы.

Отзывы пользователей из информационного пространства интернета

Во многих комментариях пользователей краеугольным камнем в эксплуатации коллекторов обозначается их прямая зависимость от солнечной активности. Ориентация на солнечную сторону, угол наклона и наличие как можно большого количества солнечных дней важные составляющие для стабильной работы гелиоустановки.

Пользователи сборных бассейнов на территории частного дома или дачи отмечают возможность удлинить купальный сезон. Рекомендуют использовать системы с плоскими коллекторами без отдельных теплообменников. Вода из бассейна изменяет температуру, проходя непосредственно через трубки установки. Такая система будет отличаться простотой и низкой ценой.

На северных территориях с холодным климатом плоские коллекторы практически не получают хороших отзывов. Несмотря на свою дороговизну здесь больше находят применение вакуумные гелиоустановки. Из-за низких тепловых потерь они более качественно выполняют свои функции по нагреву воды бассейна в холодных широтах.

Видео по теме

Источник

Правильный выбор солнечного коллектора для бассейна

При выборе коллектора необходимо определиться с мощностью оборудования, затем с необходимой площадью солнечной батареи. К тому же нужно учитывать погодные условия региона, количество солнечных дней и потребность использования бассейна.

Чтобы определиться с выбором, необходимо:

1. Учесть тип резервуара (открытый бассейн или закрытый).
2. Выбрать место для установки конструкции.
3. Высоту установки устройства.
4. Подобрать подходящий тип солнечной батареи.
5. Выбрать оптимальное расположение и наклон батареи.
6. Определить оптимальный объём коллекторного резервуара, в зависимости от потребностей бассейна, его цветового покрытия, материала утеплителя.
7. Определить температуру воды при подаче.
8. Определиться с интенсивностью использования бассейна. Количество использующих людей.
9. Подобрать необходимую температуру воды.
10. Определить количество подачи воды.

Устройство

Устройство солнечного коллектора

Отличным решением для бассейна является солнечный коллектор, собирающий переносимую солнцем тепловую энергию. В отличие от солнечных батарей, создающих электричество, коллектор нагревает именно материал теплоносителя. В большинстве солнечный коллектор применяется в качестве прибора отопления и водоснабжения.

Есть несколько разновидностей коллекторов: вакуумный и плоский.

Рассмотрим устройство вакуумного прибора:

Вакуумная трубка – это сердце коллектора, отвечающее за поглощение света и впоследствии превращающее его в тепло.

Трубка, представляет собой две трубы из стекла, одна из которых вставлена в другую. Их торцы запаяны, а изнутри выкачан воздух. Внутренняя трубка выполнена чёрным цветом, позволяющим трубке поглощать свет.

Стекло произведено из специального боросиликата. Такой материал применяется в изготовлении варочных поверхностей для кухни. Материал обладает большой вязкостью и довольно устойчив к трещинам.

Трубки защищены от повреждений и изготовлены со стандартной толщиной (1.8 мм).

Тепловая трубка – переносящая тепло вверх в коллектор.

Коллектор представляет собой полностью изолированную коробку с находящейся в ней коллекторной трубкой. Коллектор отвечает за вывод тепла из трубок.

Корпус исполнен из алюминия, что облегчает монтаж. Он полностью герметичный и не пропускает влагу.

Утеплителем и термоизоляцией внутри служит минеральная вата.

Рассмотрим устройство плоского коллектора:

• защитное стекло;
• поглощающая поверхность;
• теплоизоляция;
• теплоноситель;
• медные трубки;
• алюминиевая рама;

Особенности работы

Вакуумный

Для достижения большей эффективности, устройство нужно устанавливать на крыше. Собирательные способности коллектора не зависят от погоды и температуры воздуха. Монтироваться устройство, может, под любим наклоном, начиная от 5 до 90 градусов.

Вакуумные трубки устройства улавливают солнечную энергию. Проходя через прозрачную внешнюю трубку, энергия задерживается во второй колбе с нанесённым на неё абсорбентом.

Таким образом, абсорбент нагревается до определённой температуры и проникает через вторую колбу на тепловую трубку, а нагретый эфир, превратившийся в пар,переходит в рабочую часть тепловой трубки. Отдав тепло, пар превращается в конденсат и возвращается обратно в нижнюю часть трубки, затем цикл повторяется.

Плоский

Работа плоского коллектора основана на парниковом эффекте. Излучения солнца почти полностью поглощаются внешним стеклом, и примерно 90% энергии доходят до внутреннего поглотителя. При нагревании покрытие начинает излучать тепловую энергию.

Передача аккумулированной энергии к носителю тепла осуществляется при помощи медных либо алюминиевых элементов.

Подогрев бассейна солнечными коллекторами

В первую очередь работоспособность коллектора для прогрева воды в бассейне предполагает обязательную установку фильтра перед баком, обратного и ещё воздушного клапана, предотвращающих обратный отток после сброса воды. Клапаны по стандарту должны размещаться на 1 метр выше воды.

Конструкция устройства:

• коллектор;
• насосы, обеспечивающие подачу, а также циркуляцию воды;система теплообмена, передающая тепло всей воде;фильтры защиты, очищающие воду;клапаны, исполняющие роль подачи воды;

Вода через фильтры подаётся в теплообменник из бассейна, где фиксируется температура. Если вода ниже необходимой температуры тогда она поступает в теплообменник. Если температура соответствует установленной, тогда вода откачивается обратно в бассейн.

Для открытых бассейнов оптимальная температура примерно +20 +27 градусов. Обеспечивать необходимый комфорт бассейна обычными способами весьма накладно. Но используя солнечные коллекторы, есть возможность круглый год поддерживать необходимую температуру и при этом экономить.

Рекомендации по установке

Устанавливая коллектор, стоит придерживаться несложных правил:

1. Всё оборудование категорически нельзя ставить на ровной площадке. Прокладка труб для обратной подачи обязательно должна быть выше, чем трубы прямой водоподачи. Таким способом устраняется возможность появления воздушных пробок, которые замедляют подогрев.
2. Для бассейнов закрытого типа устанавливать коллектор необходимо на южной стороне с максимально допустимым отклонением в 45 градусов.
3. Используя вакуумный коллектор с возможностью установки на плоские кровли (15 градусов), компасные ориентиры можно не применять. Такой вариант установки ориентируется на высоту солнца.
4. Как вариант, можно установить коллектор прямо над бассейном. Таким образом, коллектор будет играть роль неплохой теплоизоляции. К тому же такой вариант может обезопасить от перегрева теплоноситель.

Потери тепла и их снижение

Не избежать и естественной для всех обогревательных систем потери тепла. Тщательный расчёт при установке солнечного коллектора и бассейна, позволит снизить этот показатель и повысить эффективность.

Основные причины потери тепла:

1. Самый обычный обмен воды в среде и её испарение.
2. Разбрызгивание воды из бассейна или перелив за борта.
3. Грунт вытягивает тепло из бассейна.
4. Во время чистки фильтра для тёплой воды.
5. Потеря части тепла при первичном прогреве.

Возможности снижения потерь:

1. Потерю тепла, отдаваемую грунту в летнее время можно почти не учитывать. Грунт имеет плохую теплопроводность. И потери этого типа относительно невелики. Теплоизоляция ванны бассейна толщиной всего в 1 сантиметр, снижает примерно 80% потерь. Изоляцию блоками бетона необходимо ставить снаружи ванны, а для сборных бассейнов необходимо подкладывать специальные маты.
2. Бассейн необходимо защитить от ветра.
3. Потерей тепла во время чистки фильтров, можно не учитывать, если чистить фильтры не чаще раза в неделю.
4. Вследствие того, что ночью испарение выше, чем днём, бассейн нужно накрывать материалом с теплоизоляцией. Обязательно материал необходимо снимать в дневное время. Скопившуюся жидкость сверху материала нужно убрать, без попадания в бассейн.
5. Установленный поверх бассейна коллектор сохраняет тепло воды.

Применение вышеперечисленных методов в комплексе помогут ощутимо снизить потери тепла.

Обзор цен

Цены на солнечные приборы напрямую зависят в большинстве от стран производителей и брендов. Основными производителями коллекторов считаются Европа, Китай и Россия. Качественные коллекторы плоского типа из Европы будут в разы дороже, чем китайские вакуумные коллекторы.

В отношении ценовой политики, российские устройства и китайские коллекторы будут ощутимо дешевле, чем европейские. Бренды Европы представляют плоские устройства с высоким качеством и с максимальной эффективностью для данного типа.

Российские плоские коллекторы ощутимо ниже качеством европейских. Однако, лучшие российские почти сравнимы с европейскими по показателям. В то же время худшие, можно сравнить с дешёвыми китайскими.

Лучшие китайские коллекторы плоского типа сравнимы с русскими. Выпускаемые же без бренда коллекторы, малоэффективны. В производстве вакуумных устройств китайцы довольно преуспели.

Приблизительные цены начинаются от 350 долларов и доходят до 2000 долларов и выше.

Отзывы

Для тёплого климата отлично подойдут плоские коллекторы, являющиеся самым распространённым типом. Этот тип устройств одним из самых эффективных по своим показателям и длительности эксплуатации.

Преимущества:

• эффективность;
• простота конструкции;
• надёжность;
• эксплуатация круглый год;
• длительность эксплуатации;

Недостатки:

1. В отсутствие солнечной погоды, очень низкое КПД.
2. Ощутимые тепловые потери из-за воздушного зазора. Особенно заметны в холодное время (до 80%).
3. Сложность установки. Необходима точная ориентация и соблюдение угла наклона.
4. Парусность. При сильных рывках ветра, конструкцию может снести.
5. Сложность обслуживания, а также ремонта.

Оптимальным в холодном климате является вакуумный коллектор. Отличные показатели КПД и низкая потеря тепла.

Преимущества:

1. Весь год высокий КПД.
2. Работа с минимальными потерями зимой.
3. Низкая теплопотеря.
4. Обеззараживание.
5. Интенсивная работа.
6. Удобство монтажа. Конструкция разборная очень мобильна в перевозке.
7. Высокая надёжность.
8. Низкая парусность.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• минимальный угол наклона 20 градусов;
• исчезновение вакуума;

Мифы о коллекторах

1. Вакуумные устройства засыпает снегом.Вакуумное устройство может засыпать, если на нём выступит иней. Но даже самый маленький ветер сбивает с него снег ведь минимальный наклон 20 градусов.
2. Коллекторы не окупаются. Хороший коллектор стоит ощутимо дорого, но срок службы в 20 лет позволяет окупить прибор сторицей. Ведь устройство можно подключить и к отопительной сети.
3. Вакуумные работают хуже плоских и наоборот. Каждый тип коллектора качественно исполняет свои задачи. Определённый тип будет актуален в одной ситуации и погодных условиях, а другой в других.
4. Вакуумные трубки легко разбиваются. Трубки производятся из ударостойкого стекла. Рассчитанного на удары града.
5. Все китайские коллекторы плохие. Помимо самопальных устройств, Китай занимает первое место по высококачественным вакуумным приборам. Лидер этого рынка в Китае является HiminSolar.

Изготовление своими руками

Соорудить коллектор с помощью подручных средств, не так сложно.

Что нужно:

1. Радиатор. Можно сварить трубы в качестве радиатора. Для отвода и подвода используются толстые трубы.
2. Деревянный короб для радиатора, с остеклённой передней частью.
3. Накопитель. Для хранения жидкость.
4. Аванкамера. Создающая в избытке давление.

Советы:

1. Чтобы воздух стравливался, нужно снизу теплообменников установить дренажные вентили.
2. Трубопровод должен быть теплоизолирован. Можно обмотать полиэтиленом, затем завернуть в ткань и покрасить в белый.
3. Необходим вентиль, для перекрытия циркуляции теплоносителя.
4. Задавать необходимую температуру, можно с помощью смесителя.

Изготовление короба:

1. Используйте доски размерами: 120 миллиметров (ширина) и 30 миллиметров (толщина).
2. Днище выполнить из фанеры, как вариант использование текстолита.
3. Теплоизолируйте днище, подойдёт минеральная вата, возможно, пенопласт. Затем закройте оцинковкой.

Самодельный радиатор для солнечного коллектора

Радиатор:

1. Понадобится 15 труб (полудюймовых) по 1600 мм и 2 трубы (однодюймовых) по 700 мм.
2. В трубах (дюймовых) просверлите отверстие для перпендикулярного присоединения тонких труб. Отверстия необходимы соосные по одной стороне (шаг 45 мм максимум).
3. Свариваем конструкцию.
4. На лист оцинковки устанавливаем теплообменник. Фиксируем хомутом, возможна фиксация стальными полосками.
5. Внутри короба и трубы теплообмена красим в чёрный цвет. Снаружи всё в белый.
6. Устанавливаем стекло в короб. Зазор между трубами и стеклом соблюдаем 12 мм.

Изготовление накопителя – yа эту роль подойдёт абсолютно любой резервуар (герметичный) объёмом 200-400 литров. Накопитель тоже следует поместить в короб, а свободное пространство заполнить теплоизоляцией (опилки, пенопласт, вата).

Аванкамера – cосуд объёмом не превышающим 40 литров, необходимо на него установить водоподающее устройство (шар кран, как в туалетных бачках).

Сбор элементов:

1. Монтируем накопитель затем аванкамеру. Важно следить за перекрытиями, ведь в таких устройствах обычно собирается много воды.
2. Устанавливаем коллектор на крышу с наклоном примерно 35-40 градусов.
3. Расположить теплообменник нужно на расстояние 0.7 метра от накопителя.
4. Под аванкамерой должен расположиться накопитель, а под ним коллектор.
5. Соединяем элементы и подключаем к сети водопровода. Высоконапорные участки лучше подключать полудюймовыми трубами, а дюймовые для низконапорной сети.
6. Заполните устройство водой.
7. Проверьте герметичность.

Теперь можно приступить к эксплуатации.

Заключение

Коллекторы заслуживают должного внимания не только в качестве подогрева бассейнов, но и как альтернатива центральному отоплению. Простота использования и перспектива экономии за счёт продолжительности службы устройства делает его незаменимым в частных домах. А возможность выбора подходящей конфигурации прибора в зависимости от условий позволяет использовать его почти везде.

Источник