Солнечный коллектор на окно: выгодное тепло для вашего дома

Неудовлетворительное качество централизованного отопления заставляет задуматься о покупке и использовании дополнительных источников тепловой энергии. Однако их стоимость достаточно высока, а высокая энергоемкость приводит к резкому увеличению сумм в счетах за израсходованную электроэнергию. Один масляный обогреватель способен увеличить энергозатраты едва ли не на 60-80% относительно прежнего уровня потребления. А если поставить по такому устройству в каждую комнату, семейный бюджет будет целиком уходить на коммунальные расходы.

Решение проблемы готовы подсказать альтернативные источники тепла, в частности – энергия солнечного света. Те, кто хорошо учил физику в школе, помнит о способности воды накапливать тепло. Под воздействием ярких лучей она превращается в недорогой и эффективный теплоноситель, с применением которого можно разработать и сконструировать солнечный коллектор на окно. Для счастливых обладателей квартир, выходящих на южную сторону, такое решение – настоящая находка, позволяющая получать неограниченное количество бесплатного тепла в ясные дни.

Принцип действия оконного солнечного коллектора

Оконный солнечный коллектор, или гелиосистема, обладает способностью аккумулировать энергию солнца для нагрева воды, циркулирующей по внутреннему трубопроводу. Нагретая вода постепенно остывает, отдавая тепло в окружающую атмосферу. В результате температура воздуха в помещении становится выше. А счетчик электроэнергии продолжает работать в штатном режиме, т.к. к нему не подключены энергоемкие обогреватели.

Простейший солнечный коллектор представляет собой черные пластины в стеклянном или пластиковом корпусе. Благодаря способности черного цвета поглощать большой процент лучей пластины быстро нагреваются и одновременно передают часть полученного тепла воде в теплообменнике. Последняя попадает в накопительный резервуар, где постепенно остывает и опускается вниз, освобождая место для очередной порции нагретой воды из теплообменника. В солнечные дни температура воды может легко достигать 70^oС. Этого более чем достаточно, чтобы «помочь» централизованному отоплению прогреть помещение, не тратя на это ни копейки.

В зависимости от типа конструкции различают:

• Плоские модели, в которых сочетается низкая стоимость и сравнительно невысокий КПД из-за потерь тепла. В роли поглотителя солнечной энергии здесь выступает окрашенный в черный цвет металлический лист. В качестве теплоносителя используется смесь воды и гликоля. Переданное водяной смеси тепло поступает в солнечный аккумулятор, после чего постепенно выделяется в окружающий воздух и нагревает его.
• Вакуумные модели. Их отличительная особенность – вакуум внутри трубок с поглотителем тепла. Нулевая пропускная способность вакуумной среды снижает теплопотери до минимума, и устройство демонстрирует высокую эффективность работы.
• Концентрационные коллекторы – модели с неподвижной конструкцией. Благодаря встроенным цилиндрическим отражателям солнечные лучи собираются и концентрируются, после чего направляются прямо на солнечную панель. Такие модели чаще применяются в промышленных целях, где от количества полученной энергии зависит производительность работы. Благодаря сложному техническому устройству их стоимость сравнительно высока, но все расходы полностью оправданы возможностью получить бесплатную тепловую энергию в промышленных объемах.
• Воздушные модели. Роль теплоносителя здесь играет воздух, который проходит через нагретый поглотитель благодаря эффекту естественной конвекции или нагнетается за счет работы вентилятора. Последний вариант менее эффективен, т.к. часть полученной энергии расходуется на работу вентиляционного узла.

Выгода оконных солнечных коллекторов

Благодаря сравнительно простой конструкции солнечные коллекторы могут проработать 20-30 лет. Недорогие модели азиатского производства вряд ли порадуют таким сроком службы, зато продукция из Европы способна «перескочить» указанные границы за счет надежности и качества сборки.

Рассчитать мощность коллектора несложно. Она равна произведению площади поглощения, уровня солнечной инсоляции в вашем регионе и заявленного КПД устройства. Так, в столице, где уровень инсоляции составляет 1173,7 для модели площадью поглощения около 1 кв.м и КПД около 65% рабочая мощность составит 760 кВт*час/кв.м за год, или 2,08 кВт*час/кв.м. При этом для обеспечения горячей водой одного человека в день требуется около 2-3 кВт тепла. Таким образом, коллектор будет давать ощутимую часть требуемой тепловой энергии, причем совершенно бесплатно.

Самостоятельное изготовление солнечного воздушного коллектора на окно

Если вы намерены установить коллектор на солнечных батареях в оконные стекла, обратите внимание на следующий момент. Непрозрачная конструкция закроет путь для солнечных лучей, и в помещении будет темно. В свою очередь, прозрачные солнечные батареи в оконных стеклах – пока еще технология обозримого будущего. Выход – установка коллектора в помещении с двумя окнами, либо – разработка и изготовление конструкции, занимающей только пол-окна.

Обратите внимание: важно, чтобы поверхность коллектора располагалась под прямым углом к направлению падения солнечных лучей. Поскольку угол движения солнца меняется в зависимости от сезона года, конструкция должна быть подвижной. Не забывая менять расположение конструкции, вы сможете получить максимум солнечной энергии в любое время года. Как вариант — применение адсорберов, криволинейная поверхность которых будет улавливать солнечный свет под любым углом его падения.

Сборка модели солнечного воздушного коллектора на окно осуществляется следующим образом:

1. По размеру окна вырезается и собирается фанерный корпус.
2. Внутреннюю поверхность короба прокладывают фольгой, чтобы полезное тепло не выходило через легкие стенки, и теплопотери снизились до минимума.
3. Внутри короба укладывают черные алюминиевые адсорберы изогнутой формы. Последний момент — изогнутая конструкция — имеет большое значение, позволяя получать и использовать солнечный свет зимой, когда солнце поднимается над горизонтом на незначительное расстояние.
4. В нижней части окна просверливают два отверстия для поступления холодного воздуха. Также делают два отверстия в верхней части корпуса коллектора, что необходимо для отведения нагретого воздуха. Чтобы усилить воздушный поток, возле отверстий монтируют обычные компьютерные кулеры 12В. Если не полениться и установить рядом терморегулятор, работа кулеров будет автоматически останавливаться при повышении температуры воздуха до 25-30^oС.
5. Внутреннюю часть коллектора, выходящую в комнату, можно закрыть шторой или обить декоративной тканью.

Остается протестировать устройство и наслаждаться бесплатным теплом в первые прохладные дни, когда централизованная система отопления только запускается в работу.