Как происходит обогрев теплицы коллекторами
- Отопление теплицы солнечными воздушными коллекторами — тепло подается посредством воздуховодов. Нет необходимости в установке дополнительного аккумулирующего или теплосъемного оборудования.
Солнечное отопление теплицы водяными панельными или вакуумными трубчатыми коллекторами осуществляется при помощи бака теплоаккумулятора. Нагретый теплоноситель поступает в буферную емкость, где происходит передача энергии жидкости, циркулирующей в радиаторной системе обогрева. В процессе теплообмена теряется определенное количество энергии.Существуют моноблоки, где вода нагревается без необходимости в подключении внешней буферной емкости, но гелиосистемы с встроенным баком не могут работать после понижения температуры ниже –5°С.
Перед тем как выбрать тип гелиообогрева теплицы, следует изучить существующие минусы и плюсы, учесть экономическую целесообразность.
Солнечный обогрев теплицы — недостатки и преимущества
Сначала, о достоинствах гелиосистем. Аккумуляция солнечного тепла дает от 20-50% компенсации всех энергозатрат на обогрев. При коммерческом применении теплицы установка полностью окупится уже через несколько лет. Можно дополнительно получить горячую воду, регулировать влажность в помещениях (при использовании воздушного коллектора).
Зимняя теплица с отоплением солнцем имеет несколько недостатков:
- Необходимость первоначальных вложений — панельный коллектор стоит от 15 тыс. руб. Дополнительно нужно купить накопительный бак, установить автоматику, заплатить за монтаж.
Зависимость работы от времени суток и сезона — аккумулирование тепловой энергии солнца в теплицах возможно исключительно днем. Ночью отопление полностью переключается на котел. Теплоэффективность гелиосистемы с наступлением зимы значительно снижается. Минимальные показатели нагрева фиксируют в январе и феврале месяце. Компенсация энергозатрат будет на уровне 10-20%.
Жидкостные гелиосистемы в первую очередь предназначены для нагрева воды. Максимальная теплоотдача и эффективность наблюдается при подключении коллекторов низкотемпературным система отопления. Для обогрева теплиц оптимальным вариантом будет установка воздушных нагревателей. Зимой воздухогрейные коллекторы дадут определенное количество тепла (зависит от региона), летом помогут регулировать влажность, необходимую для выращивания растений.
Источник статьи: http://avtonomnoeteplo.ru/altenergiya/763-solnechnoe-otoplenie-teplicy.html
Преимущества солнечных коллекторов
В виде специального варианта используется отопление теплицы солнечным коллектором. Для получения эффекта от работы коллекторов, их производят из специальных теплоизоляционных материалов. Создается надежная герметизация всех элементов системы, чтобы получить полный вакуум.
Если применять подобные обогревательные элементы, то можно произвести обогрев теплицы даже при плохих погодных условиях, когда параметры температуры окружающей среды составляют до -25°С. В подобном диапазоне температур можно проводить выращивание сельскохозяйственных культур в течение круглого года и получать высокие урожаи. Но температура снижается существенно, а также выступает за территорию рабочего диапазона.
Для решения данного вопроса применяют обогревательный тэн или тепловой насос. В итоге получается целый скомбинированный вид отопительный системы в теплице, которая почти не имеет конкурентов в этой области применения.
Направление солнечных коллекторов относится сейчас к перспективному направлению, а их стоимость постоянно снижается. Отличием солнечной энергии, которую потребляет коллектор, является экологическая чистота и бесплатность. Система способна обеспечить обогрев теплицы из поликарбоната и любой другой.
В системе отопления теплицы основной теплоноситель – это вода. Некоторые системы могут применять воздух, но получается значительно меньшая эффективность. В сравнении с водой, воздух отличается меньшей теплоемкостью.
Последовательность сборки конструкции
Чтобы сделать солнечный коллектор своими руками, изначально необходимо сделать продольные разрезы в полипропиленовых трубах немного длиннее габаритных размеров будущей конструкции. Длина пропилов должна соответствовать ширине поверхности коллектора. Нежелательно расширять срез, так как может ухудшиться целостность и прочность всей конструкции. При необходимости допускается лишь небольшая регулировка ширины зазора.
В подготовленные пазы на двух трубах торцевой частью вставляется кусок поликарбоната, края которых заранее обрабатываются куском мелкой наждачной бумаги. Таким образом, жидкость, подаваемая через подводящую трубку, распределяется по всем канавкам панели. Создается эффект «теплового сифона», в котором нагретая вода поднимается по трубе и попадает в накопительный бак.
Вставляя панели из поликарбоната в прорези, необходимо соблюдать осторожность, чтобы не закрыть прорезь из-за внутренних напряжений в пластиковой панели. Этого явления можно избежать, не позволяя пластине заходить слишком глубоко внутрь трубки. В противном случае процесс циркуляции жидкости в системе будет остановлен
В противном случае процесс циркуляции жидкости в системе будет остановлен.
После того, как панель вставлена в трубы, стыки обезжириваются ацетоном или бензином и затем заделываются
Для заполнения зазоров важно использовать качественный водостойкий герметик, какой бы дорогой он ни был. Обычные герметики на основе силикона не подходят для стыков панелей коллектора. Находясь в постоянном контакте с водой, они со временем разрушаются
Герметик наносится на стыки специальным пистолетом. Наружный слой из самодельного листа поликарбоната расположен на том же герметике, который выполняет защитную функцию для основной панели
Находясь в постоянном контакте с водой, они со временем разрушаются. Герметик наносится на стыки специальным пистолетом. Наружный слой из самодельного листа поликарбоната расположен на том же герметике, который выполняет защитную функцию для основной панели.
Тепловое поглощение пластинчатого солнечного коллектора из сотового поликарбоната увеличивается за счет окраски его внешней поверхности матовой черной краской. Эту процедуру придется повторять каждые три-пять лет. Альтернативный вариант — прикрепить к внешней стороне конструкции матовую черную полипропиленовую ленту. Его продолжительность составляет не менее десяти лет.
По мере высыхания краски занимаются изготовлением корпуса коллектора. При помощи брусков или уголков собирается прямоугольный каркас, к которому затем крепится задняя стенка из фанеры или оцинкованного листа. Размеры внутренней поверхности каркаса должны точно соответствовать размерам солнечной панели.
После высыхания краски с помощью герметика панель крепится к изготовленному каркасу, а уголки металлическими проволоками привариваются к полипропиленовым трубам, которые будут служить звеном для соединения коллектора с накопительной емкостью, например а также заглушки на противоположных сторонах трубок. Для этих целей также можно использовать специальный горячий клей.
Завершающий этап работ предполагает крепление листов пенополистирола или минеральной ваты к задней стене. Для этого понадобится пенополиуретан или специальный клей для утепления. Устройство готово к установке.
Зимняя теплица на солнечных батареях. Солнечное отопление для теплицы своими руками
Число тех, кто выбирает экологичные продукты и стремиться выращивать чисты овощи и фрукты самостоятельно растет год от года. Но с нашим климатом и летом обойтись без теплицы бывает сложно, а уж зимой нечего и пытаться вырастить что-то без ее использования. Теплица помогает защитить рассаду от заморозков и непогоды и может использоваться круглогодично, если, конечно, правильно обеспечить ее отопление. Есть масса вариантов решения этой проблемы, но самым экологичным по мнению большинства является обогрев теплицы с использованием энергии солнца. Причем, независимо от того, какой способ отопления был выбран, – воздушный или водяной, используя солнечные батареи можно очень хорошо сэкономить, ведь энергия солнца ничего не стоит.
Отопление теплицы солнечным воздушным коллектором
Сделать систему, в которой отопление теплицы будет происходить с использованием солнечной энергии и воздушного коллектора можно своими руками . Причем, в зависимости от расположения непосредственно коллектора отопление может осуществляться либо естественной циркуляцией воздуха в системе, либо с помощью вентиляторов. Для того, чтобы воздух циркулировал самостоятельно, выходной патрубок коллектора должен располагаться ниже раструба входного отверстия в теплице. Тогда законы конвекции заставят нагретый в конвекторе воздух подниматься вверх и попадать в теплицу, а остывший воздух – по обратному воздуховоду – будет возвращаться в коллектор, нагреваться и возвращаться в теплицу. Причем цикл будет непрерывным – на протяжении всего солнечного дня воздух будет циркулировать. Если же циркуляцию воздуха обеспечивать вентиляторами, установленными на входе теплого воздуха, можно обеспечить более равномерное распределение теплых воздушных масс и более равномерный обогрев почвы
В любом случае важно уделить внимание теплоизоляции воздуховодов, что не позволит воздуху быстро остывать. Но ночью и вечером воздух в теплице без горячей подпитки и для поддержания теплового режима необходимо предусмотреть резервный контур отопления (например, с использованием тепловентиляторов или калориферов)
Конструкция воздушного солнечного коллектора
Собрать такой коллектор можно достаточно быстро – потребуется герметичный деревянный короб высотой 10 – 15 см – его можно сделать из ДВП, а прочность боковым стенкам могут придать деревянные бруски с сечением 5х5 сантиметров. Утеплить дно короба можно минеральной ватой, поверх которой нужно уложить абсорбер – отлично подойдет листовое оцинкованное железо. Чтобы увеличить площадь нагрева, к листу железа можно прикрепить дополнительные ребра. Обязательно нужно обработать швы внутренней части короба «Герметиком», а короб покрасить изнутри черной термостойкой краской. В зависимости от того, где и как будет устанавливаться коллектор, в его боковины встраиваются трубы для впускания и выпускания воздуха. После всех подготовительных работ короб закрывается каленным стеклом, стыки стекла с корпусом герметизируются. Коллектор устанавливается на крышу теплицы и соединяется воздуховодами с теплицей. Размеры коллектора определяются только размерами металлического листа и стекла. В зависимости от размеров теплицы, таких коллекторов может быть несколько. Воздух в подобной конструкции прогревается до температуры 45°C – 50°С. Нагретый воздух не только поддерживает в теплице комфортную для растений температуру, но, отдавая свое тепло, нагревает еще и почву, что создает наиболее благоприятные условия для роста и развития растений.
Варианты тепловых аккумуляторов
Аккумуляторы тепла для теплиц — устройства для накопления солнечного тепла. Они разделяются по материалам, из которых выполнен их главный элемент – тепловой аккумулятор.
Водяные теплоаккумуляторы
В них накопление тепла происходит в емкостях с водой, расположенных внутри теплицы. Емкости могут быть как открытого типа (бассейны), так и закрытого (бочки). В последнем случае необходимо понимать, что несколько компактных емкостей с водой показывают куда больший КПД, чем одна большая.
Происходит это из-за того, что солнечная энергия не способна проникать сквозь большую толщу воды и нагревает аккумулятор лишь сверху и около стенок. Остальная вода при этом еще долго остается холодной.
Улучшить эффективность отопления можно установкой большого количества небольших закрытых водных теплоаккумуляторов. Размещать их следует равномерно по всей площади теплицы. Это позволит им быстрее прогреваться, а в дальнейшем – более равномерно отдавать тепло.
Открытые водные аккумуляторы имеют одну важную особенность: их эффективность зависит от объема воздуха над бассейном. Нагретая солнцем вода неизбежно начнет испаряться, забирая при этом так необходимое тепло. Процесс испарения будет продолжаться тем дольше, чем больше сухого воздуха будет доступно. Поэтому имеет смысл укрыть бассейн пленкой, избавившись тем самым от расхода энергии на испарение воды.
ВАЖНО! Если окрасить емкость изнутри черной краской, то это многократно ускорит нагрев воды. Если отказаться от самостоятельного изготовления и купить готовое решение, то водяной теплоаккумулятор емкостью порядка 300 литров и с внутренним теплообменником обойдется где-то в 20000 руб
Модель на 2000 литров может стоить от 55000 рублей и более
Если отказаться от самостоятельного изготовления и купить готовое решение, то водяной теплоаккумулятор емкостью порядка 300 литров и с внутренним теплообменником обойдется где-то в 20000 руб. Модель на 2000 литров может стоить от 55000 рублей и более.
Накопление тепла грунтом
Имеющийся в любой теплице грунт тоже способен накапливать в себе тепло, чтобы после захода солнца им можно было воспользоваться для отопления. В дневное время грунт элементарно прогревается солнечными лучами, поглощая их энергию. В ночное время происходит следующее:
- внутри уложенных в теплом грунте горизонтальных труб постепенно нагревается;
- начинается движение теплого воздуха в сторону более высокой вертикальной трубы, где тяга больше. Выходящий из этой трубы воздух как раз и обогревает помещение теплицы;
- через низкую вертикальную трубу под землю поступает успевший остыть воздух и цикл повторяется.
Каменные аккумуляторы тепла
Природный камень обладает значительно теплоемкостью, что позволяет использовать его в теплицах в качестве теплоаккумулятора.
Чаще всего камнем выкладывают заднюю стенку теплицы, доступную для солнечного света. В простейшем случае каменный теплоаккумулятор – это обложенная камнем стенка теплицы.
Более сложные варианты подразумевают укладку или насыпку камня в несколько слоев. Однако в этом случае аккумулятор следует оснащать вентилятором для создания циркуляции воздуха внутри кладки. Это улучшает съем тепла.
Эффективность тепловых насосов
Многие насосы не только используются для получения тепла, но и работают в обратном режиме, охлаждая помещение в жаркий день, правда, для этого требуется дополнительное оборудование. Для определения эффективности прибегнем к сравнению с традиционными системами, т.е. тепловыми котлами и холодильными установками. Коэффициент трансформации показывает, какую тепловую мощность насос производит на один затраченный киловатт электроэнергии, и зависит от нескольких параметров. Чем меньше разность температур в первичном контуре и между ним и нагреваемой жидкостью, тем он выше. Обычно низкотемпературный теплоноситель в контуре теплового насоса уменьшает свою температуру на 3—5 °С. Отбирать больше тепла невыгодно, дешевле увеличить прокачиваемый объем теплоносителя.
Тепловой насос Vaillant geoTherm типа «вода-вода»
Высокотемпературный теплоноситель способен максимально нагреваться до 50—60 °С, а во многих случаях достаточно и 35 °С. Коэффициент трансформации записывается в форме: B0/W50 или, к примеру, A35/W20. Цифры означают расчетную температуру в первичном и отопительном контурах, буквы — тип теплоносителя (от английских слов «brine», «water» и «atmosphere» — «рассол», «вода» и «воздух»). Таким образом, в первом случае перед нами тепловой насос типа «рассол-вода», работающий на отопление, а во втором — «воздух-вода», включенный в режим охлаждения. Средний коэффициент трансформации для насосов типа «воздух-вода» составляет 2,5—3,5 (A2/W35), «вода-вода» — 5—6 (W10/W35), «рассол-вода» — 4—5 (BO/W35). При дальнейшем увеличении температуры на каждый градус коэффициент уменьшается примерно на 2,5 %.
Тепловой насос Stiebel Eltron в котельной дома
Принцип работы
На сегодняшний момент разработаны различные виды гелиоколлекторов.
Но принцип водонагрева идентичен – все устройства работают по одной разработанной схеме. В хорошую погоду лучи солнца начинают нагревать теплоноситель. Он проходит по тонким изящным трубочкам, попадая в бак с жидкостью. Теплоноситель и трубочки размещаются по всей внутренней поверхности бака. Благодаря такому принципу происходит нагревание жидкости, находящейся в аппарате. Позже нагретую воду разрешено применять на бытовые нужды. Таким образом, можно отапливать помещение, использовать нагретую жидкость для душевых кабин как горячее водоснабжение.
Температуру воды можно контролировать разработанными датчиками. Если произошло слишком сильное охлаждение жидкости, ниже заданного уровня, то автоматически включится специальный резервный подогрев. Солнечный коллектор можно подключить к электрическому или газовому котлу.
Представлена схема работы, подходящая для всех солнечных водонагревателей. Такое устройство отлично подойдет для отопления небольшого частного дома. На сегодняшний момент разработано несколько устройств: плоские, вакуумные и воздушные приспособления. Принцип действия таких устройств очень схож. Происходит нагрев теплоносителя от солнечных лучей с дальнейшей отдачей энергии. Но в работе наблюдается очень много различий.
Видео о различных видах альтернативных источниках отопления
