Основні елементи та важливі схеми систем сонячного теплопостачання. Надійне сонячне опалення приватного будинку Трубчасті сонячні колектори

4.1. Класифікація та основні елементи геліосистем

Системами сонячного теплопостачання називаються системи, що використовують як джерело теплової енергії сонячну радіацію. Їх характерною відмінністю від інших систем низькотемпературного опалення є застосування спеціального елемента – геліоприймача, призначеного для уловлювання сонячної радіації та перетворення її на теплову енергію.

За способом використання сонячної радіації системи сонячного низькотемпературного опалення поділяють на пасивні та активні.

Пасивними називаються системи сонячного опалення, в яких як елемент, що сприймає сонячну радіацію і перетворює її в теплоту, служать сама будівля або її окремі огородження (будівля-колектор, стіна-колектор, покрівля-колектор і т. п. (рис. 4.1.1) )).

Рис. 4.1.1 Пасивна низькотемпературна система сонячного опалення “стіна-колектор”: 1 – сонячне проміння; 2 – променепрозорий екран; 3 – повітряна заслінка; 4 – нагріте повітря; 5 – охолоджене повітря із приміщення; 6 – власне довгохвильове теплове випромінювання масиву стіни; 7 - чорна променевосприймаюча поверхня стіни; 8 – жалюзі.

Активними називаються системи сонячного низькотемпературного опалення, в яких геліоприймач є самостійним окремим пристроєм, що не відноситься до будівлі. Активні геліосистеми можуть бути поділені:

за призначенням (системи гарячого водопостачання, опалення, комбіновані системи для теплохолодопостачання);

по виду використовуваного теплоносія (рідинні – вода, антифриз та повітряні);

за тривалістю роботи (цілорічні, сезонні);

з технічного вирішення схем (одно-, дво-, багатоконтурні).

Повітря є широко поширеним теплоносієм, що незамерзає у всьому діапазоні робочих параметрів. При застосуванні його як теплоносій можливе суміщення систем опалення із системою вентиляції. Однак повітря - малотепломісткий теплоносій, що веде до збільшення витрати металу на влаштування систем повітряного опалення в порівнянні з водяними системами.

Вода є теплоємним та широкодоступним теплоносієм. Однак при температурах нижче 0°С до неї необхідно додавати незамерзаючі рідини. Крім того, слід враховувати, що вода, насичена киснем, викликає корозію трубопроводів та апаратів. Але витрата металу у водяних геліосистемах значно нижча, що великою мірою сприяє ширшому їх застосуванню.

Сезонні геліосистеми гарячого водопостачання зазвичай одноконтурні та функціонують у літні та перехідні місяці, у періоди з позитивною температурою зовнішнього повітря. Вони можуть мати додаткове джерело теплоти або обходитися без нього в залежності від призначення об'єкта, що обслуговується, і умов експлуатації.

Геліосистеми опалення будівель зазвичай двоконтурні або найчастіше багатоконтурні, причому для різних контурів можуть бути застосовані різні теплоносії (наприклад, у геліоконтурі – водні розчини рідин, що незамерзають, у проміжних контурах – вода, а в контурі споживача – повітря).

Комбіновані геліосистеми цілорічної дії для цілей теплохолодопостачання будівель багатоконтурні та включають додаткове джерело теплоти у вигляді традиційного теплогенератора, що працює на органічному паливі, або трансформатора теплоти.

Принципова схема системи сонячного теплопостачання наведено на рис.4.1.2. Вона включає три контури циркуляції:

перший контур, що складається із сонячних колекторів 1, циркуляційного насоса 8 та рідинного теплообмінника 3;

другий контур, що складається з бака-акумулятора 2, циркуляційного насоса 8 та теплообмінника 3;

третій контур, що складається з бака-акумулятора 2, циркуляційного насоса 8 водоповітряного теплообмінника (калорифера) 5.

Рис. 4.1.2. Принципова схема системи сонячного теплопостачання: 1 – сонячний колектор; 2 – бак-акумулятор; 3 – теплообмінник; 4 – будівля; 5 – калорифер; 6 – дублер системи опалення; 7 – дублер системи гарячого водопостачання; 8 – циркуляційний насос; 9 – вентилятор.

Функціонує система сонячного теплопостачання в такий спосіб. Теплоносій (антифриз) теплоприймального контуру, нагріваючись у сонячних колекторах 1, надходить у теплообмінник 3, де теплота антифризу передається воді, що циркулює міжтрубному просторі теплообмінника 3 під дією насоса 8 другого контуру. Нагріта вода надходить у бак-акумулятор 2. З бака-акумулятора вода забирається насосом гарячого водопостачання 8, при необхідності доводиться до необхідної температури в дублері 7 і надходить в систему гарячого водопостачання будівлі. Підживлення бака акумулятора здійснюється з водопроводу.

Для опалення вода з бака-акумулятора 2 подається насосом третього контуру 8 калорифер 5, через який за допомогою вентилятора 9 пропускається повітря і, нагрівшись, надходить в будинок 4. У разі відсутності сонячної радіації або нестачі теплової енергії, що виробляється сонячними колекторами, в роботу включається дублер 6.

Вибір та компонування елементів системи сонячного теплопостачання у кожному конкретному випадку визначаються кліматичними факторами, призначенням об'єкта, режимом теплоспоживання, економічними показниками.

4.2. Концентруючі геліоприймачі

Концентруючі геліоприймачі є сферичними або параболічними дзеркалами (рис. 4.2.1), виконані з полірованого металу, у фокус яких поміщають теплосприймаючий елемент (сонячний котел), через який циркулює теплоносій. Як теплоносій використовують воду або незамерзаючі рідини. При використанні в якості теплоносія води в нічний годинник і в холодний період систему обов'язково випорожнюють для запобігання її замерзанню.

Для забезпечення високої ефективності процесу уловлювання та перетворення сонячної радіації концентруючий геліоприймач повинен бути постійно спрямований суворо на Сонце. З цією метою геліоприймач забезпечують системою стеження, що включає датчик напрямку на Сонце, електронний блок перетворення сигналів, електродвигун з редуктором для повороту конструкції геліоприймача у двох площинах.

Рис. 4.2.1. Концентруючі геліоприймачі: а – параболічний концентратор; б – параболоциліндричний концентратор; 1 – сонячні промені; 2 – теплосприймаючий елемент (сонячний колектор); 3 – дзеркало; 4 – механізм приводу системи стеження; 5 – трубопроводи, що підводять та відводять теплоносій.

Перевагою систем з концентруючими геліоприймачами є здатність вироблення теплоти щодо високої температури (до 100 °С) і навіть пари. До недоліків слід зарахувати високу вартість конструкції; необхідність постійного очищення поверхонь, що відбивають, від пилу; роботу тільки у світлий час доби, а отже потреба в акумуляторах великого об'єму; Великі енерговитрати на привід системи стеження за перебігом Сонця, порівняні з енергією, що виробляється. Ці недоліки стримують широке застосування активних низькотемпературних систем сонячного опалення з геліоприймачами, що концентрують. Останнім часом найчастіше для сонячних низькотемпературних систем опалення застосовують пласкі геліоприймачі.

4.3. Плоскі сонячні колектори

Плоский сонячний колектор – пристрій з поглинаючою панеллю плоскої конфігурації та плоскою прозорою ізоляцією для поглинання енергії сонячного випромінювання та перетворення її на теплову.

Плоскі сонячні колектори (рис. 4.3.1) складаються зі скляного або пластикового покриття(одинарного, подвійного, потрійного), теплосприймаючої панелі, пофарбованої з боку, зверненої до сонця, у чорний колір, ізоляції на звороті та корпусу (металевого, пластикового, скляного, дерев'яного).

Рис. 4.3.1. Плоский сонячний колектор: 1 – сонячне проміння; 2 – скління; 3 – корпус; 4 – теплосприймаюча поверхня; 5 – теплоізоляція; 6 – ущільнювач; 7 – власне довгохвильове випромінювання теплосприймаючої пластини.

Як теплосприймаюча панель можна використовувати будь-який металевий або пластмасовий лист з каналами для теплоносія. Виготовляються теплосприймаючі панелі з алюмінію або сталі двох типів: лист-труба та штамповані панелі (труба у листі). Пластмасові панелі через недовговічність та швидке старіння під дією сонячних променів, а також через малу теплопровідність не знаходять широкого застосування.

Під дією сонячної радіації теплосприймаючі панелі розігріваються до температур 70-80 °С, що перевищують температуру навколишнього середовища, що веде до зростання конвективної тепловіддачі панелі у навколишнє середовище та її власного випромінювання на небозведення. Для досягнення більш високих температуртеплоносія поверхню пластини покривають спектрально-селективними шарами, що активно поглинають короткохвильове випромінювання сонця і знижують її власне теплове випромінювання в довгохвильовій частині спектра. Такі конструкції на основі "чорного нікелю", "чорного хрому", окису міді на алюмінії, окису міді на міді та інші дорогі (їх вартість часто можна порівняти з вартістю самої теплосприймаючої панелі). Іншим способом покращення характеристик плоских колекторів є створення вакууму між теплосприймаючою панеллю та прозорою ізоляцією для зменшення теплових втрат (сонячні колектори четвертого покоління).

Досвід експлуатації сонячних установок на основі сонячних колекторів виявив низку істотних недоліків подібних систем. Насамперед це висока вартість колекторів. Збільшення ефективності їхньої роботи за рахунок селективних покриттів, підвищення прозорості скління, вакуумування, а також пристрої системи охолодження виявляються економічно нерентабельними. Істотним недоліком є необхідність частого очищення скла від пилу, що практично виключає застосування колектора у промислових районах. При тривалій експлуатації сонячних колекторів, особливо в зимових умовах, спостерігається частий вихід їх з ладу через нерівномірність розширення освітлених та затемнених ділянок скла за рахунок порушення цілісності скління. Відзначається також великий відсоток виходу з ладу колекторів під час транспортування та монтажу. Значним недоліком роботи систем із колекторами є також нерівномірність завантаження протягом року та доби. Досвід експлуатації колекторів в умовах Європи та європейської частини Росії за високої частки дифузної радіації (до 50%) показав неможливість створення цілорічної автономної системи гарячого водопостачання та опалення. Усі геліосистеми із сонячними колекторами в середніх широтах вимагають пристрої великих за обсягом баків-акумуляторів та включення до системи додаткового джерела енергії, що знижує економічний ефект від їх застосування. У зв'язку з цим найбільш доцільним є їх використання в районах з високою середньою інтенсивністю сонячної радіації (не нижче 300 Вт/м 2 ).

Потенційні можливості використання геліоенергетики в Україні

На території України енергія сонячної радіації за один середньорічний світловий день становить у середньому 4 кВт∙годину на 1м2 (у літні дні – до 6–6.5 кВт∙год.) тобто близько 1,5 тисячі кВт∙годину за рік на кожен квадратний метр. Це приблизно стільки ж, скільки в середній Європі, де використання сонячної енергіїносить найширший характер.

Крім сприятливих кліматичних умов в Україні є висококваліфіковані наукові кадри у сфері використання сонячної енергії. Після повернення проф. Бойко Б.Т. з ЮНЕСКО, де він очолював міжнародну програму ЮНЕСКО з використання сонячної енергії (1973-1979р.), він розпочав інтенсивну наукову та організаційну діяльність у Харківському політехнічному інституті (нині Національний Технічний Університет) - ХПІ) щодо розвитку нового наукового та навчального напряму матеріалознавства для геліоенергетики. Вже у 1983 році відповідно до наказу Мінвузу СРСР N 885 від 13.07.83 р. у Харківському Політехнічному Інституті вперше у практиці вищої школи СРСР розпочато підготовку інженерів-фізиків з профільуванням у галузі матеріалознавства для геліоенергетики в рамках спеціальності “Фізика металів”. Це заклало основи створення у 1988 році випуску кафедри “Фізичне матеріалознавство для електроніки та геліоенергетики” (ФМЕГ). Кафедра ФМЕГ у співдружності з Науково-дослідним інститутом технології приладобудування (Харків) у рамках космічної програми України брала участь у створенні кремнієвих сонячних батарей з к.п.д. 13 - 14% для українських космічних апаратів

Починаючи з 1994 року, кафедра ФМЕГ за підтримки Штутгардського Університету та Європейського Співтовариства, Цюріхського Технічного Університету та Швейцарського Національного Наукового Товариства бере активну участь у наукових дослідженнях з розробки плівкових ФЕП.

Основним елементом систем активного теплопостачання є сонячний колектор (СК). абсорбер, яким циркулює теплоносій; конструкція теплоізольована з тильної та засклена з лицьового боку.

У системах високотемпературного теплопостачання (понад 100 °С) застосовують високотемпературні сонячні колектори. В даний час найбільш ефективним з них вважається концентруючий сонячний колектор Луза, що є параболічним жолобом з чорною трубкою в центрі, на яку концентрується сонячне випромінювання. Такі колектори дуже ефективні у випадках, коли необхідно створювати температурні умовивище 100 °С для промисловості або виробництва пари в електроенергетиці. Вони використовуються на деяких сонячних теплових станціях у Каліфорнії; для північної Європи вони є недостатньо ефективними, оскільки можуть використовувати розсіяну сонячну радіацію.

Світовий досвід. В Австралії на надягання рідини до температури нижче 100 °С витрачається близько 20 % загальної споживаної енергії. Встановлено, що для забезпечення теплою водою 80% сільських житлових будинків на 1 особу необхідно 2…3 м2 поверхні сонячного колектора та бак для води ємністю 100…150 літрів. Широким попитом користуються установки з площею 25 м2 та бойлером для води на 1000...1500 л, що забезпечують теплою водою 12 осіб.

У Великій Британії жителі сільскої місцевостіна 40…50 % задовольняють потреби у теплової енергії з допомогою використання випромінювання Сонця.

У Німеччині на дослідницькій станції під Дюссельдорфом апробовано активну сонячну водонагрівальну установку (площу колекторів 65 м2), що дозволяє отримувати в середньому за рік 60 % необхідного тепла, А влітку 80 ... 90%. У разі Німеччини сім'я, що з 4-х людина, може повністю забезпечити себе теплом за наявності енергетичного даху площею 6…9 м2.

Найбільш широко теплова енергія Сонця застосовується для обігріву теплиць та створення в них штучного клімату; кілька способів використання сонячної енергії у такому напрямку випробувано у Швейцарії.

У Німеччині (м. Ганновер) в Інституті техніки, садівництва та сільського господарствадосліджується можливість використання сонячних колекторів, розміщених поруч із теплицею або вмонтованих у її конструкцію, а також самих теплиць як сонячного колектора з використанням підфарбованої рідини, що пропускається через подвійне покриття теплиці та нагрівається сонячним випромінюванням. Результати досліджень показали, що в кліматичних умовах Німеччини нагрівання з використанням Сонячна енергія протягом усього року не повністю задовольняє потреби в теплі. Сучасні сонячні колектори в умовах Німеччини можуть забезпечити потреби сільського господарства теплій водівлітку на 90%, взимку на 29…30% та у перехідний період – на 55…60%.

Активні сонячні опалювальні системинайбільш поширені в Ізраїлі, Іспанії, на острові Тайвань, в Мексиці та Канаді. Тільки в Австралії понад 400 000 будинків мають сонячні водонагрівачі. В Ізраїлі понад 70 % усіх односімейних будинків (близько 900 000) обладнано сонячними водонагрівачами із сонячними колекторами загальною площею 2,5 млн м2, що забезпечує можливість щорічної економії палива в кількості близько 0,5 млн т н.е.

Конструктивне вдосконалення плоских СК відбувається за двома напрямками:

пошук нових неметалевих конструкційних матеріалів;
удосконалення оптико-теплових характеристик найбільш відповідального вузла абсорбер-світлопроникний елемент.

2018-08-15

У СРСР існувало кілька наукових та інженерних шкіл сонячного теплопостачання: Москва (ЕНІН, ІВТАН, МЕІ та ін.), Київ (КиївЗНДІЕПІО, Київський інженерно-будівельний інститут, Інститут технічної теплофізики та ін.), Ташкент (Фізико-технічний інститут АН УзРСР, ТашЗНДІЕП), Ашхабад (Інститут сонячної енергії АН ТССР), Тбілісі («Спецгеліотепломонтаж»). У 1990-і роки до цих робіт підключилися фахівці з Краснодара, оборонного комплексу (міста Реутів Московської області та Килимів), Інституту морських технологій (Владивосток), "Ростовтеплоелектропроекта". Оригінальну школу геліоустановок створив в Улан-Уді Г.П. Касаткіна.

Сонячне теплопостачання є однією з найрозвиненіших у світі технологій перетворення сонячної енергії для опалення, гарячого водопостачання та охолодження. У 2016 році загальна потужність систем сонячного теплопостачання у світі склала 435,9 ГВт (622,7 млн. м²). У Росії сонячне теплопостачання поки не набуло широкого практичного використання, що пов'язано насамперед із відносно низькими тарифами на теплову та електричну енергію. У тому ж році в нашій країні, за експертними даними, експлуатувалося лише близько 25 тис. м² геліоустановок. На рис. 1 представлена фотографія найбільшої в Росії геліоустановки у місті Наріманов Астраханської області площею 4400 м ².

З урахуванням світових трендів розвитку відновлюваної енергетики, розвиток сонячного теплопостачання Росії вимагає осмислення вітчизняного досвіду. Цікаво відзначити, що питання практичного використання сонячної енергії в СРСР на державному рівні обговорювалися в 1949 на Першій Всесоюзній нараді з геліотехніки в Москві. Особливу увагубуло приділено активним та пасивним системам сонячного опалення будівель.

Проект активної системи був розроблений та реалізований у 1920 році фізиком В. А. Міхельсоном. У 1930-х роках системи пасивного сонячного опалення розвивав один із ініціаторів геліотехніки — інженер-архітектор Борис Костянтинович Бодашко (місто Ленінград). У ці роки д.т.н., професор Борис Петрович Вейнберг (Ленінград) проводив дослідження ресурсів сонячної енергії біля СРСР і розробку теоретичних засадспоруди геліоустановок.

У 1930-1932 роках К. Г. Трофімов (місто Ташкент) розробив та випробував геліоповітронагрівач з температурою нагріву до 225 °C. Одним із лідерів розвитку сонячних колекторів та геліоустановок гарячого водопостачання (ГВП) був к.т.н. Борис Валентинович Пєтухов. В опублікованій ним у 1949 році книзі «Сонячні водонагрівачі трубчастого типу» він обґрунтував доцільність розробки та основні конструктивні рішення плоских сонячних колекторів (СК). На підставі десятирічного досвіду (1938-1949 роки) спорудження геліоустановок для систем гарячого водопостачання він розробив методологію їх проектування, будівництва та експлуатації. Таким чином, вже в першій половині минулого століття в нашій країні були виконані дослідження з усіх видів систем сонячного теплопостачання, в тому числі за потенціалом та методиками розрахунку сонячної радіації, рідинним та повітряним сонячним колекторам, геліоустановкам для систем ГВП, активним та пасивним системам сонячного опалення. .

Здебільшого радянські дослідження та розробки в галузі сонячного теплопостачання займали лідируючі позиції у світі. Водночас практичного широкого застосуваннявоно в СРСР не отримало і розвивалося в ініціативному порядку. Так, к.т.н. Б. В. Пєтухов розробив та побудував десятки геліоустановок з СК власної конструкції на прикордонних заставах СРСР.

У 1980-ті роки за зарубіжними розробками, ініційованими так званою «світовою енергетичною кризою», вітчизняні розробки в галузі сонячної енергетики значно активізувалися. Ініціатором нових розробок став Енергетичний інститут ім. Г. М. Кржижановського в Москві (ЕНІН), що накопичив досвід у цій галузі з 1949 року.

Голова Державного комітету з науки та техніки академік В. А. Кирилін відвідав низку європейських наукових центрів, що розпочали широкі дослідження та розробки в галузі відновлюваної енергетики, і в 1975 році відповідно до його доручення до робіт у цьому напрямку було підключено Інститут високих температур Академії наук СРСР у Москві (нині Об'єднаний інститут високих температур, ОІВТ РАН).

Дослідженнями в галузі сонячного теплопостачання в 1980-і роки в УРСР стали займатися також Московський енергетичний інститут (МЕІ), Московський інженерно-будівельний інститут (МІСІ) та Всесоюзний інститут легких сплавів (ВІЛС, місто Москва).

Розробку експериментальних проектів геліоустановок великої потужності виконував Центральний науково-дослідний та проектний інститут експериментального проектування (ЦНДІ ЕПІО, місто Москва).

Другим за значимістю науковим та інженерним центром розвитку сонячного теплопостачання був Київ (Україна). Головною організацією у Радянському Союзі з проектування геліоустановок для житлово-комунального господарства Держгромадянбудом СРСР було визначено Київський зональний науково-дослідний та проектний інститут (КиївЗНДІЕП). Дослідження у цьому напрямку виконували Київський інженерно-будівельний інститут, Інститут технічної теплофізики Академії наук України, Інститут проблем матеріалознавства АН УРСР та Київський інститут електродинаміки.

Третім центром у СРСР було місто Ташкент, де дослідженням займалися Фізико-технічний інститут Академії наук Узбецької РСР та Каршинський держпедінститут. Розробку проектів геліоустановок виконував Ташкентський зональний науково-дослідний та проектний інститут ТашЗНДІЕП. У радянські часи сонячним теплопостачанням займався Інститут сонячної енергії Академії наук Туркменської РСР у місті Ашгабаді. У Грузії дослідження сонячних колекторів та геліоустановок проводили об'єднання «Спецгеліотепломонтаж» (місто Тбілісі) та Грузинський НДІ енергетики та гідротехнічних споруд.

У 1990-і роки в Російської Федераціїдо досліджень та проектування геліоустановок підключилися фахівці з міста Краснодара, оборонного комплексу (АТ «ВПК «НВО «Машинобудування», Коврівський механічний завод), Інституту морських технологій (місто Владивосток), «Ростовтеплоелектропроекту», а також Сочинського інституту курортології. Короткий огляднаукових концепцій та інженерних розробок представлений у роботі.

У СРСР головною науковою організацією з сонячного теплопостачання був Енергетичний інститут (ЕНІН*, Москва) ( прим. автора: Діяльність ЕНІН в області сонячного теплопостачання з вичерпною повнотою описана д.т.н., професором Борисом Володимировичем Тарніжевським (1930-2008) у статті «Сонячне коло» зі збірки «ЕНІН. Спогади найстаріших співробітників» (2000).), який організував у 1930 році і очолював до 1950-х років лідер радянської енергетики, особистий друг В. І. Леніна - Гліб Максиміліанович Кржижановський (1872-1959).

В ЕНІН з ініціативи Г. М. Кржижановського в 1940-і роки було створено лабораторію геліотехніки, якою керував спочатку д.т.н., професор Ф. Ф. Молеро, а потім довгі роки (до 1964 року) д.т.н. ., професор Валентин Олексійович Баум (1904-1985), який поєднував обов'язки завідувача лабораторії з роботою заступника директора ЕНІН.

В. А. Баум моментально схоплював суть справи та давав важливі для аспірантів поради щодо продовження або завершення роботи. Його учні із вдячністю згадували семінари лабораторії. Вони проходили дуже цікаво і на справді хорошому рівні. В. А. Баум був дуже широко ерудованим вченим, людиною високої культури, великої чуйності та такту. Всі ці якості він зберіг до глибокої старості, користуючись любов'ю та повагою до своїх учнів. Високий професіоналізм, науковий підхід і порядність вирізняла цю непересічну людину. Під його керівництвом було підготовлено понад 100 кандидатських та докторських дисертацій.

З 1956 Б. В. Тарніжевський (1930-2008) - аспірант В. А. Баума і гідний продовжувач його ідей. Високий професіоналізм, науковий підхід і порядність вирізняла цю непересічну людину. Серед десятків його учнів та автор цієї статті. В ЕНІН Б. В. Тарніжевський пропрацював до останніх днівжиття 39 років. У 1962 році він переходив на роботу у ВНДІ джерел струму, розташований у Москві, а потім через 13 років знову повернувся до ЕНІНу.

В 1964 після обрання В. А. Баума дійсним членом Академії наук Туркменської РСР він поїхав в Ашхабад, де очолив Фізико-технічний інститут. Його наступником на посаді завідувача лабораторії геліотехніки став Юрій Миколайович Малевський (1932-1980). Він у 1970-ті роки висунув ідею створення в Радянському Союзі експериментальної сонячної електростанції потужністю 5 МВт баштового типу з термодинамічний цикл перетворення (СЕС-5, розташовувалася в Криму) і очолив масштабну команду з 15 організацій з її розробки та будівництва.

Інша ідея Ю. Н. Малевського полягала у створенні на південному березі Криму комплексної експериментальної бази з сонячного тепла та холодопостачання, яка одночасно була б досить великим демонстраційним об'єктом та центром досліджень з даного напрямку. Для вирішення цього завдання Б. В. Тарніжевський повертається в 1976 в ЕНІН. У цей час лабораторія геліотехніки мала 70 людей. В 1980 після смерті Ю. Н. Малевського лабораторія геліотехніки була розділена на лабораторію сонячних електростанцій (її очолив син В. А. Баума - д.т.н. Ігор Валентинович Баум, 1946 р.н.) і лабораторію сонячного теплопостачання під керівництвом Б. В. Тарнижевського, яка займалася створенням Кримської бази теплої холодопостачання. І. В. Баум до вступу на роботу в ЕНІН завідував лабораторією в НВО "Сонце" Академії наук Туркменської РСР (1973-1983) в Ашхабаді.

В ЕНІН І. В. Баум завідував лабораторією СЕС. У період з 1983 по 1987 роки багато зробив для створення першої в СРСР термодинамічної сонячної електростанції. У 1980-і роки роботи з використання ВДЕ і, насамперед, сонячної енергії досягли в інституті найбільшого розвороту. 1987 року було завершено будівництво Кримської експериментальної бази в районі Алушти. Для її експлуатації дома було створено спеціальну лабораторію.

У 1980-ті роки лабораторія сонячного теплопостачання брала участь у роботах з впровадження в масове промислове виробництво сонячних колекторів, створення установок сонячного та гарячого водопостачання, у тому числі великих — з площею СК понад 1000 м² та інших масштабних проектів.

Як згадував Б.В. методик для проектування установок сонячного теплопостачання С. І. Смирнов був дуже помітною та популярною в інституті особистістю.

Потужний інтелект у поєднанні з добротою та деякою імпульсивністю характеру створював неповторну чарівність цієї людини. Разом з ним у його групі працювали Ю. Л. Мишко, Б. М. Левінський та інші співробітники. Групою з розробки селективних покриттів, яку очолювала Галина Олександрівна Гухман, була розроблена технологія хімічного нанесення селективних поглинаючих покриттів на абсорбери сонячних колекторів, а також нанесення термостійкого селективного покриття на трубчасті приймачі концентрованого сонячного випромінювання.

На початку 1990-х років лабораторія сонячного теплопостачання здійснювала наукове та організаційне керівництво проектом із сонячних колекторів нового покоління, що входило до програми «Екологічно безпечна енергетика». До 1993-1994 років в результаті проведених науково-дослідних робіт та дослідно-конструкторських робіт вдалося створити конструкції та організувати виробництво сонячних колекторів, які не поступаються закордонним аналогам за теплотехнічними та експлуатаційними характеристиками.

Під керівництвом Б. В. Тарнижевського було розроблено проект ГОСТ 28310-89 «Коллектори сонячні. Загальні технічні умови. Для оптимізації конструкцій плоских сонячних колекторів (ПСК) Борисом Володимировичем було запропоновано узагальнений критерій: приватне від розподілу вартості колектора на кількість теплової енергії, виробленої ним за розрахунковий термін служби.

В Останніми рокамиСРСР під керівництвом д.т.н., професора Б.В. дві конструкції повітряних колекторів. Розроблялися технології вирощування листотрубного алюмінієвого профілю із розплаву, технологія виготовлення зміцненого скла, нанесення селективного покриття.

Конструкція сонячного колектора, розроблена ЕНІН, серійно випускалася Братським заводом опалювального обладнання. Абсорбер — сталева штампозварна панель з селективним гальванічним покриттям «чорний хром». Корпус штампований (корито) - сталевий, скло - шибка, ущільнення скла - спецмастика (герлен). Щорічно (за даними 1989 року) заводом вироблялося 42,3 тис. м² колекторів.

Б. В. Тарніжевським були розроблені методи розрахунку активних і пасивних системтеплопостачання будівель. На стенді ЕНІНу з 1990 по 2000 роки було випробувано 26 різних сонячних колекторів, у тому числі всі, вироблені в СРСР та в Росії.

У 1975 році до робіт у галузі відновлюваної енергетики підключився Інститут високих температур Академії наук (ІВТАН) під керівництвом члена кореспондента РАН, д.т.н., професора Евальда Емільєвича Шпільрайна (1926-2009). Робота ІВТАНА з відновлюваної енергетики детально описана д.т.н. О.С. Золою у статті «ОІВТ РАН. Підсумки та перспективи» з ювілейної збірки статей інституту у 2010 році. У стислі терміни разом із проектними організаціями розробили й обгрунтовані концептуальні проекти «сонячних» будинків для півдня країни, розвинені методи математичного моделювання систем сонячного теплопостачання, розпочато проектування першого Росії наукового полігону «Сонце» біля берега Каспійського моря поблизу міста Махачкала.

В ІВТ РАН була створена спочатку наукова група, а потім лабораторія під керівництвом Олега Сергійовича Попеля, в яких спільно зі співробітниками Особливого конструкторського бюро ІВТ РАН поряд із забезпеченням координації та розрахунково-теоретичного обґрунтування розроблюваних проектів було розпочато дослідження в галузі створення електрохімічних оптичних селективних колекторів, розробки про «сонячних ставків», систем сонячного теплопостачання у поєднанні з тепловими насосами, сонячних сушильних установок, велися роботи та інших напрямах.

Одним із перших практичних результатів колективу ІВТ РАН стало будівництво. сонячного будинку» у селищі Мердзаван Ечміадзинського району Вірменії. Цей будинок став першим експериментальним енергоефективним «сонячним будинком» в СРСР, оснащеним необхідним експериментальним діагностичним обладнанням, на якому головним конструктором проекту М. С. Калашяном з Інституту «Армгіпросільгосп» за участю співробітників ІВТ РАН було проведено шестирічний цикл цілорічних експериментальних досліджень, що показали можливість 100% забезпечення будинку гарячою водоюта покриття навантаження опалення на рівні понад 50%.

Іншим важливим практичним результатом стало впровадження на Братському заводі опалювального обладнання розробленої в ІВТ РАН М. Д. Фрідбергом (спільно з фахівцями Московського вечірнього металургійного інституту) технології нанесення електрохімічних селективних покриттів «чорний хром» на сталеві панелі плоских сонячних колекторів, виробництво яких цьому заводі.

У середині 1980-х років у Дагестані було введено в експлуатацію полігон ІВТ РАН «Сонце». Розташований на площі близько 12 га полігон включав, поряд з лабораторними корпусами, групу «сонячних будинків» різних типів, оснащених сонячними колекторами та тепловими насосами. На полігоні відбувся запуск одного з найбільших у світі (на той час) імітаторів сонячного випромінювання. Джерелом випромінювання була потужна ксенонова лампа потужністю 70 кВт, оснащена спеціальними оптичними фільтрами, що дозволяють регулювати спектр випромінювання від заатмосферного (АМ0) до наземного (АМ1,5). Створення імітатора забезпечило можливість проведення прискорених випробувань стійкості різних матеріалів та фарб до дії сонячного випромінювання, а також випробувань великорозмірних сонячних колекторів та фотоелектричних модулів.

На жаль, у 1990-ті роки у зв'язку з різким скороченням бюджетного фінансування досліджень та розробок більшість розпочатих ІВТ РАН проектів у Російській Федерації довелося заморозити. Для збереження напряму робіт у галузі відновлюваної енергетики дослідження та розробки лабораторії було переорієнтовано на наукову співпрацю з провідними зарубіжними центрами. Виконувалися проекти за програмами INTAS та TASIS, Європейської рамкової програми в галузі енергозбереження, теплових насосів та сонячних адсорбційних холодильних установок, що, з іншого боку, дозволило розвинути наукові компетенції у суміжних галузях науки та техніки, освоїти та використовувати в різних енергетичних додатках сучасні методи моделювання енергоустановок (к.т.н. С. Є. Фрід)

З ініціативи та під керівництвом О. С. Попеля спільно з МДУ (к.ф.-м.н. С. В. Кисельова) було розроблено «Атлас ресурсів сонячної енергії на території Російської Федерації», створено Геоінформаційну систему «Відновлювані джерела енергії Росії »(Gisre.ru). Спільно з інститутом «Ростовтеплоелектропроект» (к.т.н. А. А. Чернявський) розроблено, побудовано та випробувано геліоустановки із сонячними колекторами Коврівського механічного заводу для систем опалення та ГВП об'єктів спеціальної астрофізичної обсерваторії РАН у Карачаєво-Черкесії. В ОІВТ РАН створено єдиний у Росії спеціалізований теплогідравлічний стенд для натурних теплових випробувань сонячних колекторів та геліоустановок відповідно до російських та зарубіжних стандартів, розроблено рекомендації для застосування геліоустановок у різних регіонах РФ. Докладніше з деякими результатами досліджень та розробок ОІВТ РАН у галузі ВДЕ можна ознайомитись у книзі О. С. Попеля та В. Є. Фортова «Відновлювана енергетика в сучасному світі».

У Московському енергетичному інституті (МЕІ) питаннями сонячного теплопостачання займалися д.т.н. В. І. Віссаріонов, д.т.н. Б. І. Казанджан та к.т.н. М. І. Валов.

В. І. Віссаріонов (1939-2014) завідував кафедрою «Нетрадиційні відновлювані джерела енергії (у 1988-2004 роках). Під його керівництвом проводилися роботи з розрахунку ресурсів сонячної енергії, розвитку сонячного теплопостачання. М. І. Валовим разом із співробітниками МЕІ в 1983-1987 роках було опубліковано низку статей з вивчення геліоустановок. Однією з найзмістовніших книг є робота М. І. Валова та Б. І. Казанджана «Системи сонячного теплопостачання», в якій досліджувалися питання низькопотенційних сонячних установок. важливі схеми, кліматичні дані, характеристики СК, конструкції плоских СК, розрахунок енергетичних характеристик, економічна ефективність використання систем сонячного теплопостачання. Д.т.н. Б. І. Казанджаном розроблено конструкцію та освоєно виробництво плоского сонячного колектора «Альтен». Особливістю цього колектора є те, що абсорбер виконаний з алюмінієвого плавникового профілю, всередині якого запресована мідна трубка, а як прозора ізоляція застосований стільниковий полікарбонат.

Співробітником Московського інженернобудівного інституту (МІСД) к.т.н. С. Г. Булкіним були розроблені термонейтральні сонячні колектори (абсорбери без прозорої ізоляції та теплоізоляції корпусу). Особливістю роботи була подача в них теплоносія на 3-5 °C нижче температури навколишнього повітря та можливість використання прихованої теплоти конденсації вологи та інеутворення атмосферного повітря (геліоабсорбційні панелі). Теплоносій нагрітий у цих панелях догрівався тепловим насосом («повітря-вода»). У МИСИ було споруджено випробувальний стенд із термонейтральними сонячними колекторами та кілька геліоустановок у Молдові.

Всесоюзний інститут легких сплавів (ВІЛС) розробив та випускав СК зі штампосварним алюмінієвим абсорбером, заливною пінополіуретановою теплоізоляцією корпусу. З 1991 року виробництво СК було передано на Бакінський завод із обробки сплавів кольорових металів. У ВІЛС у 1981 році було розроблено Методичні вказівки з проектування енергоактивних будівель. Вони вперше у СРСР абсорбер був інтегрований у конструкцію будівлі, що поліпшувало економіку використання сонячної енергії. Лідерами цього напряму були к.т.н. Н. П. Селіванов та к.т.н. В. Н. Смирнов.

Центральним науково-дослідним інститутом інженерного обладнання (ЦНДІ ЕПІО) у Москві був розроблений проект, за яким в Ашхабаді побудовано сонячно-паливну котельню потужністю 3,7 МВт, розроблено проект сонячно-теплонасосної установки готелю «Привітний берег» у місті Геленджику з площею СК 690 м2. Як теплові насоси застосовані три холодильні машини МКТ 220-2-0, що працюють в режимі теплових насосів з використанням тепла морської води.

Провідною організацією СРСР з проектування геліоустановок був інститут КиївЗНДІЕП, в якому розроблено 20 типових та повторно застосовуваних проектів: окремої установки сонячного гарячого водопостачання з природною циркуляцією для індивідуального житлового будинку; уніфікованої установки сонячного гарячого водопостачання громадських будівель продуктивністю 5, 7, 15, 25, 30, 70 м³/добу; вузлів, деталей та обладнання житлових та громадських будівель масового будівництва; установки сонячного гарячого водопостачання сезонної дії продуктивністю 2,5; 10; 30; 40; 50 м³/добу; технічне рішенняі методичні рекомендаціїз переобладнання опалювальних котелень у геліопаливні установки.

Цим інститутом було розроблено десятки експериментальних проектів, у тому числі системи сонячного гарячого водопостачання плавальних басейнів, сонячно-теплонасосна установка гарячого водопостачання. За проектом КиївЗНДІЕП було збудовано найбільшу в СРСР геліоустановку пансіонату «Кастрополь» (село Берегове, ПБК) у Криму площею 1600 м². На дослідному заводі інституту КиївЗНДІЕП вироблялися сонячні колектори, абсорбери яких виконані з плавникових змійникових алюмінієвих труб власного виготовлення.

Теоретиками геліотехніки в Україні були д.т.н. Михайло Давидович Рабінович (1948 р.н.), к.т.н. Олексій Рувимович Ферт, к.т.н. Віктор Федорович Гершкович (1934–2013). Вони були основними розробниками Норм проектування установок сонячного гарячого водопостачання та Рекомендацій щодо їх проектування. М. Д. Рабинович займався дослідженням сонячної радіації, гідравлічними характеристиками СК, геліоустановок із природною циркуляцією, сонячними системами теплопостачання, сонячно-паливними котельнями, геліоустановками великої потужності, геліотехнічними системами. А. Р. Ферт розробляв конструкцію стенда-імітатора та проводив випробування СК, досліджував регулювання гідравлічних геліоустановок, підвищення ефективності геліоустановок. У Київському інженерно-будівельному інституті багатосторонніми дослідженнями геліоустановок займався к.т.н. Микола Васильович Харченко. Він сформулював системний підхіддо розробки геліотеплонасосних систем теплопостачання, запропонував критерії оцінки їхньої енергетичної ефективності, досліджував питання оптимізації геліопаливної системи теплопостачання, виконав порівняння різних методів розрахунку геліосистем. Одна з його найповніших книг з малих (індивідуальних) сонячних геліоустановок відрізняється доступністю та інформаційністю. У Київському Інституті електродинаміки з питань математичного моделювання режимів роботи геліоустановок, СК, експериментального дослідження енергетичних характеристик сонячних колекторів працювали к.т.н. А. Н. Стронський та к.т.н. А. В. Супрун. Над математичним моделюваннямгеліоустановок у Києві працював також к.т.н. В. А. Никифоров.

Лідером наукової інженерної школи геліотехніки Узбекистану (Ташкент) є д.т.н., професор Рабанакул Рахманович Авезов (1942 р.н.). У 1966-1967 роках він працював в Ашхабадському фізико-технічному інституті Туркменістану під керівництвом д.т.н., професора В. А. Баума. Р. Р. Авезов розвиває ідеї вчителя у Фізико-технічному інституті Узбекистану, який перетворився на міжнародний дослідницький центр.

Наукові напрями досліджень Р. Р. Авезов сформулював у докторській дисертації (1990 рік, ЕНІН, Москва), а її результати узагальнені у монографії « Сонячні системиопалення та гарячого водопостачання» . Він розвиває зокрема методи ексергетичного аналізу плоских сонячних колекторів, створення активних та пасивних систем сонячного опалення. Д.т.н. Р. Р. Авезов забезпечив великий авторитет та міжнародне визнання єдиному в СРСР та країнах СНД спеціалізованому журналу Applied Solar Energy («Геліотехніка»), який видається на англійською. Його донька Нілуфар Раббакумовна Авезова (1972 р.н.) - д.т.н., генеральний директор НВО "Фізика-Сонця" АН Узбекистану.

Розробкою проектів геліоустановок у Ташкентському зональному НДІ експериментального проектування житлових та громадських будівель (ТашЗНДІЕП) займався к.т.н. Юсуф Каримович Рашидов (1954 р.н.). Інститутом «ТашЗНДІЕП» було розроблено десять типових проектів житлових будинків, геліодушових, проект сонячно-паливної котельні, у тому числі геліоустановки продуктивністю 500 і 100 л/добу, геліодушові на дві та чотири кабіни. З 1984 до 1986 року було реалізовано 1200 типових проектів геліоустановок.

У Ташкентській області (селище Іллічівськ) було збудовано двоквартирне сонячний Дімз опаленням та гарячим водопостачанням із геліоустановкою площею 56 м². У Каршинському держпедінституті А.Т. Теймурханов, А.Б. Вардіяшвілі та ін. займалися дослідженнями плоских сонячних колекторів.

Туркменську наукову школу сонячного теплопостачання створив д.т.н. В. А. Баум, обраний 1964 року академіком республіки. В Ашхабадському фізико-технічному інституті він організував відділ сонячної енергетики та до 1980 року керував усім інститутом. У 1979 році на базі відділу сонячної енергетики було створено Інститут сонячної енергії Туркменістану, який очолив учень В. А. Баума – д.т.н. Реджеп Байрамович Байрамов (1933-2017). У передмісті Ашхабада (селище Бікрова) було збудовано науковий полігон інституту у складі лабораторій, випробувальних стендів, конструкторського бюро, майстерень з чисельністю працівників 70 осіб. У. А. Баум остаточно життя (1985) працював у цьому інституті. Р. Б. Байрамов разом із д.т.н. Ушаковою Альдою Данилівною досліджував плоскі сонячні колектори, сонячні системи опалення та сонячні опріснювачі. Примітно, що у 2014 році в Ашгабаті було відтворено Інститут сонячної енергії Туркменістану – НВО «ГУН».

У проектно-виробничому об'єднанні «Спецгеліотепломонтаж» (Тбілісі) та Грузинському НДІ енергетики та гідротехнічних споруд під керівництвом д.т.н. Нугзара Варламовича Меладзе (1937 р.н.) було розроблено конструкції та освоєно серійний випуск сонячних колекторів, індивідуальних геліоустановок гарячого водопостачання, геліоустановок та сонячно-теплонасосних систем. Було визначено умови окупності споруди геліоустановок у різних регіонах Грузії, на випробувальному стенді в натурних умовах випробовувалися різні конструкції сонячних колекторів.

Сонячні колектори «Спецгеліотепломонтажу» мали оптимальну для свого часу конструкцію: абсорбер штампосварний сталевий лакофарбовим покриттям, корпус - з алюмінієвих профілівта оцинкованої сталі, скло віконне, теплоізоляція — з пінопласту та фольгоруберойду.

За даними М.В. - 13,8%, спортивних об'єктах - 3,6%, індивідуальних установках - 0,7%.

За даними автора, у Краснодарському краї у 1988-1992 роках було встановлено 4620 м² сонячних колекторів «Спецгеліомонтажу». Робота СГТМ здійснювалася у співпраці з вченими з Грузинського НДІ енергетики та гідротехнічних споруд (ГруНДІЕГС).

Інститутом «ТбілЗНДІЕП» було розроблено п'ять типових проектів геліоустановок (ГУ), а також проект сонячно-теплонасосної установки. СГТМ мала у своєму складі лабораторію, де досліджувалися сонячні колектори, теплові насоси. Були розроблені сталеві, алюмінієві, пластикові рідинні абсорбери, повітряні СК зі склом та без нього, СК із концентраторами, різні конструкції термосифонних індивідуальних ГУ. Станом на перше січня 1989 року «Спецгеліомонтажем» було збудовано 261 ГУ загальною площею 46 тис. м² та 85 індивідуальних геліоустановок для систем ГВП площею 339 м².

На рис. 2 представлена геліоустановка по вулиці Рашпілівській у Краснодарі, яка успішно працювала 15 років з колекторами «Спецгеліотепломонтажу» (320 шт. загальною площею 260 м²).

Розвитком сонячного теплопостачання в СРСР та Росії з боку владних структур займався д.т.н. Павло Павлович Безруких (1936 р.н.). У 1986-1992 році він на посаді головного спеціаліста Бюро Ради Міністрів СРСР з паливноенергетичного комплексу займався серійним виробництвом сонячних колекторів на братському заводі опалювального обладнання, в Тбілісі в об'єднанні «Спецгеліотепломонтаж» на Бакинському заводі з обробки кольорових сплавів. За його ініціативою та за безпосередньою участю була розроблена перша в СРСР програма розвитку відновлюваної енергетики на 1987-1990 роки.

П. П. Безруких з 1990 року брав найактивнішу участь у розробці та реалізації розділу «Нетрадиційна енергетика» Державної науково-технічної програми «Екологічно безпечна енергетика». Він наголошує на головній ролі наукового керівника програми д.т.н. Е. Е. Шпільрайна із залучення до роботи провідних вчених та фахівців СРСР з ВІЕ. З 1992 по 2004 роки П. П. Безруких, працюючи в Міністерстві палива та енергетики Росії та очолюючи відділ, а потім і управління науково-технічного прогресу, керував організацією виробництва сонячних колекторів на Коврівському механічному заводі, НВО «Машинобудування» (місто Реутів, Московська область) , комплексом науково-технічних розробок із сонячного теплопостачання, реалізацією Концепції розробки та використання можливостей малої та нетрадиційної енергетики Росії. Брав участь у розробці першого російського стандарту ГОСТ Р 51595-2000 Колектори сонячні. Загальні технічні умови» та розв'язання розбіжностей автора проекту ГОСТ Р д.т.н. Б. В. Тарнижевського та головного конструктора виробника колекторів (Коврівського механічного заводу) А. А. Личагіна.

У 2004-2013 роках в Інституті енергетичної стратегії (Москва), а потім на посаді завідувача відділення енергозбереження та відновлюваних джерел ЕНІН П. П. Безруких продовжує розробки, у тому числі з сонячного теплопостачання.

У Краснодарському краї роботи з проектування та будівництва геліоустановок розпочато інженером-теплоенергетиком В. А. Бутузовим (1949 р.н.), який очолив перспективний розвиток теплопостачання. виробничого об'єднання«Кубаньтеплокомуненерго». З 1980 по 1986 роки було розроблено проекти та побудовано шість сонячно-паливних котелень загальною площею 1532 м². За ці роки були налагоджені конструктивні відносини з виробниками СК: Братським заводом, «Спецгеліотепломонтажем», КиївЗНДІЕПом. У зв'язку з відсутністю 1986 року у радянських кліматологічних довідниках даних із сонячної радіації, з 1977 по 1986 роки з метеостанцій Краснодара і Геленджика було отримано достовірні результати для проектування геліоустановок.

Після захисту кандидатської дисертації у 1990 році роботи з розвитку геліотехніки були продовжені організованою В. А. Бутузовим Краснодарською лабораторією енергозбереження та нетрадиційних джерел енергії Академії комунального господарства (Москва). Було розроблено та вдосконалено кілька конструкцій плоских СК, стенд для їх натурних випробувань. В результаті узагальнення досвіду проектування та будівництва геліоустановок було розроблено «Загальні вимоги до проектування геліоустановок та ЦТП у комунально-побутовому господарстві».

На підставі аналізу результатів обробки значень сумарної сонячної радіації для умов Краснодара за 14 років, а Геленджика – за 15 років у 2004 році запропоновано новий спосібнадання місячних значень сумарної сонячної радіації з визначенням їх максимальних та мінімальних величин, ймовірності їх спостереження. Визначено розрахункові місячні та річні значення сумарної, прямої та розсіяної сонячної радіації для 54 міст та адміністративних центрів. Краснодарського краю. Встановлено, що для об'єктивного зіставлення СК різних виробників крім порівняння їх вартості та енергетичних характеристик, отриманих за стандартною методикою на сертифікованих випробувальних стендах, необхідно враховувати витрати енергії на їх виготовлення та експлуатацію. Оптимальна вартість конструкції СК визначається загалом співвідношенням вартості виробленої теплової енергії та витратами на виготовлення, експлуатацію за розрахунковий термін служби. Спільно з Ковровським механічним заводом розроблено і серійно випускалася конструкція СК, що мала оптимальні для російського ринку співвідношення вартості та енергетичних витрат. Розроблено проекти та здійснено будівництво типових геліоустановок гарячого водопостачання добовою продуктивністю від 200 л до 10 м³. З 1994 року роботи з геліоустановок було продовжено в АТ «Південно-Російська енергетична компанія». З 1987 по 2003 роки виконано розробку та будівництво 42 геліоустановок, а також завершено проектування 20 геліоустановок. Результати роботи В.О. Бутузова були узагальнені у докторській дисертації, захищеної в ЕНІН (Москва).

З 2006 по 2010 роки ТОВ «Теплопроектбуд» розробляв та будував геліоустановки котелень. малої потужності, при встановленні в яких СК у літній час скорочується експлуатаційний персонал, що знижує термін окупності геліоустановок. У ці роки розроблялися та будувалися самодреновані геліоустановки, при зупинці насосів у яких вода зливається з СК у баки, запобігаючи перегріву теплоносія. У 2011 році створено конструкцію, виготовлено досвідчені екземпляри плоских СК, розроблено випробувальний стенд для організації виробництва СК в Ульяновську. З 2009 по 2013 рік в АТ «Южгеотепло» (Краснодар) розробило проект та побудувало найбільшу геліоустановку у Краснодарському краї площею 600 м² у місті Усть-Лабінськ (рис. 3). При цьому було виконано дослідження з оптимізації компонування СК з урахуванням затінення, автоматизації роботи, схемних рішень. Розроблено та побудовано геотермальну сонячну систему теплопостачання площею 144 м² у селищі Розовому Краснодарського краю. У 2014 році розроблено методику оцінки економічної окупності геліоустановок залежно від інтенсивності сонячної радіації, ККД геліоустановки, питомої вартості теплової енергії, що заміщується.

Багаторічне творче співробітництво В. А. Бутузова з д.т.н., професором Кубанського державного аграрного університету Робертом Олександровичем Амерхановим (1948 р.н.) реалізовано у розробці теоретичних основ створення геліоустановок великої потужності та комбінованих геотермально-сонячних систем теплопостачання. Під його керівництвом підготовлено десятки кандидатів технічних наук, зокрема в галузі сонячного теплопостачання. У численних монографіях Р. А. Амерханова розглянуто питання проектування геліоустановок сільськогосподарського призначення.

Найдосвідченішим спеціалістом з проектування геліоустановок є головний інженер проектів інституту «Ростовтеплоелектропроект» к.т.н. Адольф Олександрович Чернявський (1936 р.н.). Цим напрямом він в ініціативному порядку займався понад 30 років. Їм розроблено десятки проектів, багато з яких реалізовані в Росії та інших країнах. Унікальні системи сонячного опалення та ГВП описані у розділі інституту ОІВТ РАН. Проекти А. А. Чернявського відрізняються опрацюванням усіх розділів, включаючи детальне економічне обґрунтування. На основі сонячних колекторів Коврівського механічного заводу розроблено «Рекомендації з проектування сонячних станцій теплопостачання».

Під керівництвом О. О. Чернявського створено унікальні проекти фотоелектричних станцій з тепловими колекторами у місті Кисловодську (6,2 МВт електричних, 7 МВт теплових), а також станція у Калмикії загальною встановленою потужністю 150 МВт. Виконано унікальні проекти термодинамічних сонячних електростанцій встановленою електричною потужністю 30 МВт в Узбекистані, 5 МВт — Ростовської області; реалізовано проекти геліоустановок пансіонатів на узбережжі Чорного моря площею 40-50 м² для систем сонячного опалення та ГВП об'єктів спеціальної астрофізичної обсерваторії у Карачаєво-Черкесії. Для інституту "Ростовтеплоелектропроект" характерний масштаб розробок - сонячні станції теплопостачання житлових селищ, міст. Основні результати розробок цього інституту, проведені спільно з ОІВТ РАН, опубліковані у книзі « Автономні системиенергопостачання».

Розвитком геліоустановок у Сочинському державному університеті(Інститут курортної справи та туризму) керував д.т.н., професор Садилов Павло Васильович, завідувач кафедри інженерної екології. Ініціатор відновлюваної енергетики, він розробив та побудував кілька геліоустановок, у тому числі у 1997 році у селищі Лазаревському (місто Сочі) площею 400 м², геліоустановку Інституту курортології, кілька теплонасосних установок.

В Інституті морських технологій Далекосхідного відділення РАН (місто Владивосток) завідувачем лабораторії нетрадиційної енергетики к.т.н. Олександром Васильовичем Волковим, трагічно загиблим у 2014 році, було розроблено та побудовано десятки геліоустановок загальною площею 2000 м², стенд для натурних порівняльних випробувань сонячних колекторів, нові конструкції плоских СК, перевірено ефективність вакуумних СК китайських виробників.

Видатний конструктор і людина Адольф Олександрович Личагін (1933-2012) був автором кількох типів унікальних зенітних керованих ракет, зокрема «Стріла-10М». У 1980-ті роки він на посаді головного конструктора (в ініціативному порядку) на військовому Килимському механічному заводі (КМЗ) розробив сонячні колектори, які відрізняли високу надійність, оптимальне співвідношення ціни та енергетичної ефективності. Він зміг переконати керівництво заводу освоїти серійне виробництво сонячних колекторів та створити заводську лабораторію з випробування СК. З 1991 до 2011 року КМЗ виробив близько 3000 шт. сонячних колекторів, кожна з трьох модифікацій яких відрізнялася новими експлуатаційними властивостями. Керуючись «потужною ціною» колектора, за якої вартість різних конструкційСК порівнюються при однаковій сонячній радіації, А. А. Личагін створив колектор з абсорбером з латунних трубчастих ґрат зі сталевими поглинаючими ребрами. Були розроблені та виготовлені повітряні сонячні колектори. Найвища інженерна кваліфікація та інтуїція поєднувалися в Адольфі Олександровичу з патріотизмом, прагненням розвивати екологічно безпечні технології, принциповістю, високим художнім смаком. Перенісши два інфаркти, він зміг спеціально за тисячу кілометрів приїхати до Мадриду, щоб у музеї Прадо два дні вивчати чудові полотна.

АТ «ВПК «НВО Машинобудування» (місто Реутів, Московська область) займається виробництвом сонячних колекторів із 1993 року. Розробка конструкцій колекторів та сонячних водонагрівальних установок на підприємстві виконується конструкторським підрозділом ЦКЛ машинобудування. Керівник проекту – к.т.н. Микола Володимирович Дударєв. У перших конструкціях сонячних колекторів корпусу та штампозварювальні абсорбери виготовлялися з нержавіючої сталі. На основі колектора 1,2 м² на підприємстві були розроблені та виготовлялися сонячні термосифонні водонагрівальні установки з баками місткістю 80 та 120 л. У 1994 році була розроблена та впроваджена у виробництво технологія отримання селективного поглинаючого покриття методом вакуумного електродугового напилення, що у 1999 році доповнилася магнетронним способом вакуумного напилення. На основі цієї технології розпочато виробництво сонячних колекторів типу «Сокіл». Абсорбер та корпус колектора виготовлялися з алюмінієвих профілів. Наразі НУО виробляє сонячні колектори «Сокіл-Ефект» з листотрубними мідними та алюмінієвими абсорберами. Єдиний російський сонячний колектор сертифікований за європейськими нормами інститутом SPF з Рапперсвілл у Швейцарії (Institut für Solartechnik Hochschule für Technik Rappelswill).

Науково-виробниче підприємство "Конкурент" (з 2000 року - "Райдуга-Ц", місто Жуковський, Московської область) з 1992 року випускало сонячні колектори "Райдуга". Головний конструктор - В'ячеслав Олексійович Шершнєв.

Штампосварний абсорбер виготовлявся з листової нержавіючої сталі. Покриття абсорбера – селективне PVD або чорною матовою термостійкою фарбою. Річна програма НВП до 4000 шт. Енергетичні характеристики колектора отримані при випробуванні в ЕНІН. Вироблялася також термосифонна геліоустановка «Райдуга-2М» у складі двох СК по 1 м² та бака місткістю 200 л. У баку були плоска панель, що гріла, в яку надходив теплоносій від СК, а також дублюючий електронагрівач потужністю 1,6 кВт.

ТОВ «Новий Полюс» (Москва) - другий російський виробник, який розробив власні конструкції і в даний час виробляє плоскі рідинні, плоскі повітряні, плоскі повітряно-рідинні, трубчасті вакуумні сонячні колектори, виконує проекти та монтаж геліоустановок. Генеральний директор - Олексій Вікторович Скоробатюк.

Пропонуються чотири моделі плоских рідинних колекторів типу "Я Solar". Всі рідинні абсорбери даного виробника виконані з мідного листа з селективним покриттям Tinox і мідних трубок. З'єднання трубок з паяним листом з обвальцюванням. ТОВ «Новий Полюс» пропонує також три типи вакуумних трубчастих СК власного виготовлення з мідними абсорберами з U-подібними трубками.

Видатний спеціаліст, енергійна та високоінтелектуальна людина Геннадій Павлович Касаткін (1941 р.н.) — гірничий інженер та проектувальник з багаторічним стажем — почав займатися геліотехнікою 1999 року в місті Улан-Уде (Бурятія). В організованому ним Центрі енергоефективних технологій(ЦЕФТ) було розроблено кілька конструкцій рідинних та повітряних колекторів, побудовано близько 100 геліоустановок різних типів загальною площею 4200 м². На основі виконаних ним розрахунків виготовлялися дослідні зразки, які після випробувань у натурних умовах тиражувалися на геліоустановках Республіки Бурятія.

Інженером Г. П. Касаткіним розроблено кілька нових технологій: зварювання пластикових абсорберів, виготовлення корпусів колекторів.

Єдиний у Росії, він розробив та побудував кілька повітряних геліоустановок з колекторами власної конструкції. Хронологічно його розробки сонячних колекторів розпочалися з 1990 року зі зварених листотрубних сталевих абсорберів. Потім з'явилися варіанти мідних і пластикових колекторів зі звареними і обтисканням абсорберами і, нарешті, сучасні конструкціїз європейськими мідними селективними листами та трубками. Г. П. Касаткіна, розвиваючи концепцію енергоактивних будівель, побудував геліоустановку, колектори якої інтегровані в покрівлю будівлі. В останні роки інженер передав керівні функції в ЦЕФТ своєму синові І. Г. Касаткіну, який успішно продовжує традиції фірми ТОВ «ЦЕФТ».

На рис. 4 представлена геліоустановка готелю «Байкал» у місті Улан-Уде площею 150 м ².

Висновки

1. Розрахункові дані сонячної радіації для проектування геліоустановок у СРСР ґрунтувалися на різноманітних методиках обробки масивів вимірювань метеостанцій. У ці методики доповнені матеріалами міжнародних супутникових комп'ютерних баз даних.

2. Провідною школою з проектування геліоустановок у Радянському союзі був інститут КиївЗНДІЕП, яким було розроблено керівні документи та десятки проектів. В даний час актуальні російські нормита рекомендації відсутні. Проекти геліоустановок на сучасному рівні виконуються в російському інституті «Ростовтеплоелектропроект» (к.т.н. А.А. Чернявський) та в компанії ТОВ «ЕнерготехнологіїСервіс» (к.т.н. В.В. Бутузов, Краснодар).

3. Техніко-економічними дослідженнями геліоустановок в СРСР займалися ЕНІН (Москва), КиївЗНДІЕП, ЦНДІЕПІО (Москва). В даний час ці роботи ведуться в інституті "Ростовтеплоелектропроект" та в компанії ТОВ "Енерготехнології-Сервіс".

4. Провідною науковою організацією СРСР дослідження сонячних колекторів був Енергетичний інститут імені Р. М. Кржижановского (Москва). Найкращу для свого часу конструкцію колекторів робив «Спецгеліотепомонтаж» (Тбілісі). З російських виробників Коврівський механічний завод випускав сонячні колектори. оптимальним співвідношеннямціни та енергоефективності. Сучасні російські виробникизбирають колектори із зарубіжних комплектуючих.

5. У СРСР проектування, виготовлення сонячних колекторів, монтаж та налагодження виконувала фірма «Спецгеліотепломонтаж». До 2010 року за такою схемою працювала фірма ТОВ «ЦЕФТ» (Улан-Уде).

6. Аналіз вітчизняного та зарубіжного досвіду сонячного теплопостачання показав безперечні перспективи його розвитку в Росії, а також необхідність державної підтримки. Серед першочергових заходів: створення російського аналога комп'ютерної бази даних сонячної радіації; розробка нових конструкцій сонячних колекторів з оптимальним співвідношенням ціни та енергоефективності, нових енергоефективних проектних рішеньз адаптуванням до російських умов.

Сесії, з'їзди, конференції, перша Всесоюзна нарада з геліотехніки. [Електр. текст]. Режим доступу: fs.nashaucheba.ru. Дата звернення. 15.05.2018.
Пєтухов В.В. Сонячні водонагрівачі трубчастого типу. - М.-Л.: Держенерговидав, 1949. 78 с.
Бутузов В.А. Підвищення ефективності систем теплопостачання на основі використання відновлюваних джерел енергії: Дис. докт. техн. наук з спец. 05.14.08. - Краснодар: ЕНІН, 2004. 297 с.
Тарніжевський Б.В. Сонячне коло. Енергетичний інститут ім. Г.М. Кржижановського: Спогади найстаріших співробітників/Аладьєв І.Т. та ін// РАТ «ЄЕС Росії». - М: ЕНІН ім. Г.М. Кржижанівського, 2000. 205 с.
Тарніжевський Б.В., Мишко Ю.Л., Мойсеєнко В.В. Узагальнений критерій оптимізації конструкцій плоских сонячних колекторів// Геліотехніка, 1992. №4. С. 7-12.
Попіль О.С. Нетрадиційні відновлювані джерела енергії – новий сектор сучасної енергетики та результати роботи: ОІВТ РАН. Підсумки та перспективи. Зб. статей, присв. 50-річчю ОІВТ РАН. - М: Вид-во ОІВТ РАН, 2010. С. 416-443.
Попель О.С., Фортов В.Є. Відновлювана енергетика у світі. - М: Вид-во МЕІ, 2015. 450 с.
Валов М.І., Казанджан Б.І. Системи сонячного теплопостачання. - М: Вид-во МЕІ, 1991. 140 с.
Практика проектування та експлуатації систем сонячного тепла хладопостачання. - Л.: Вища школа, 1987. 243 с.
ВСН 52-86. Установка сонячного гарячого водопостачання. - М.: Держгромадбуд СРСР, 1987. 17 с.
Рекомендації щодо проектування установок сонячного гарячого водопостачання для житлових та громадських будівель. - Київ: КиївЗНДІЕП, 1987. 118 с.
Рабінович М.Д. Науково-технічні засади використання сонячної енергії у системах теплопостачання: Дис. докт. техн. наук з спец. 05.14.01. – Київ, 2001. 287 с.
Харченко Н.В. Індивідуальні сонячні установки. - М: Енергоатоміздат, 1991. 208 с.
Авезов Р.Р., Орлов А.Ю. Сонячні системи опалення та гарячого водопостачання. – Ташкент: ФАН, 1988. 284 с.
Байрамов Р.Б., Ушакова А.Д. Системи сонячного теплопостачання у енергетичному балансі південних регіонів країни. - Ашхабад: Ылим, 1987. 315 з.
Системи сонячного та хладопостачання / За ред. Е.В. Сарнацького та С.А. Чистовина. - М.: Будвидав, 1990. 308 с.
Бутузов В.А., Бутузов В.В. Використання сонячної енергії для теплової енергії. - М: Теплоенергетик, 2015. 304 с.
Амерханов Р.А., Бутузов В.А., Гаркава К.А. Питання теорії та інноваційних рішень під час використання геліоенергетичних систем. - М: Енергоатоміздат, 2009. 502 с.
Зайченко В.М., Чернявський О.О. Автономні системи енергопостачання - М: Надра, 2015. 285 с.
Садилов П.В., Петренко В.М., Логінов С.А., Ільїн І.К. Досвід використання ВДЕ у регіоні Сочі // Промислова енергетика, 2009. №5. С. 50-53.
Ковальов О.П., Волков О.В., Лощенков В.В. Сонячні водонагрівальні установки у Приморському краї // Журнал С.О.К., 2006. №10. С. 88-90.
Личагін А.А. Сонячне повітряне теплопостачання у регіонах Сибіру та Примор'я // Промислова енергетика, 2009. №1. С. 17-19.

Навіщо використовуються теплові сонячні колектори? Де можна їх використовувати - сфери застосування, варіанти застосування, плюси та мінуси колекторів, технічні характеристики, ефективність. Чи можна зробити самому і як це виправдано. Схеми застосування та перспективи.

Призначення

Колектор та сонячна батареядва різні пристрої. Батарея використовує перетворення сонячної енергії на електричну, що накопичується в акумуляторах і застосовується для побутових потреб. Сонячні колектори, як і тепловий насос, призначені для збирання та накопичення екологічно чистої енергії Сонця, перетворення якої використовується для нагрівання води або опалення. В промислових масштабахстали широко використовуватися сонячні теплові електростанції, що перетворює тепло на електроенергію.

Пристрій

Колектори складаються із трьох основних частин:

панелі;
аванкамера;
накопичувальний бак.

Панелі представлені у вигляді трубчастого радіатора, поміщеного в коробку. зовнішньою стіноюзі скла. Їх необхідно розташовувати на будь-якому добре освітленому місці. В радіатор панелі надходить рідина, яка потім нагрівається і пересувається в аванкамеру, де холодна вода замінюється гарячою, що створює постійний динамічний тиск у системі. При цьому холодна рідина надходить у радіатор, а гаряча у накопичувальний бак.

Стандартні панелі легко пристосувати до будь-яких умов. За допомогою спеціальних монтажних профілів їх можна встановлювати паралельно один одному до ряду в необмеженій кількості. В алюмінієвих монтажних профілях просвердлюють отвори та кріплять до панелей знизу на болти або заклепки. Після завершення роботи панелі сонячних абсорберів разом з монтажними профілями є єдиною жорсткою конструкцією.

Система сонячного теплопостачання ділиться на дві групи: з повітряним та рідинним теплоносієм. Колектори вловлюють і поглинають випромінювання, і, роблячи перетворення їх у теплову енергію, передають накопичувальний елемент, з якої тепло розподіляється по приміщенню. Будь-яка із систем може доповнюватись допоміжним обладнанням (циркуляційний насос, датчики тиску, запобіжні клапани).

Принцип роботи

В денний частеплове випромінювання передається теплоносія (вода або антифриз), що циркулює через колектор. Нагрітий теплоносій передає енергію в бак водонагрівача, розташованого вище за нього і збирає воду для гарячого водопостачання. У простій версії циркуляція води здійснюється природним чином завдяки різниці щільності гарячої та холодної водиу контурі, а для того, щоб циркуляція не припинялася, використовується спеціальний насос. Циркуляційний насоспризначений для активного прокачування рідини по конструкції.

В ускладненому варіанті колектор включений окремий контур, наповнений водою або антифризом. Насос допомагає їм почати циркулювати, передаючи при цьому збережену сонячну енергію теплоізольований бак-акумулятор, який дозволяє запасати тепло і брати його в разі необхідності. Якщо енергії недостатньо, передбачений у конструкції бака електричний або газовий нагрівач, автоматично вмикається і підтримує необхідну температуру.

Види

Тим, хто хоче, щоб у його будинку була система сонячного теплопостачання, спочатку слід визначитися з найбільш підходящим типом колектора.

Колектор плоского типу

Представлений у вигляді коробки, закритої загартованим склом, і має особливий шар, що поглинає сонячне тепло. Цей шар з'єднаний з трубками, якими ведеться циркуляція теплоносія. Чим більше енергії він отримуватиме, тим вища його ефективність. Зменшення теплових втрат у самій панелі та забезпечення найбільшого поглинання тепла на пластинах абсорбера дозволяє забезпечити максимальний збір енергії. За відсутності застою плоскі колектори можуть нагрівати воду до 200 °C. Вони призначені для підігріву води в басейнах, побутових потреб та опалення будинку.

Колектор вакуумного типу

Є скляними батареями (ряд порожніх трубок). Зовнішня батарея має прозору поверхню, а внутрішня батарея покрита спеціальним шаром, який уловлює випромінювання. Вакуумний прошарок між внутрішніми і зовнішніми батареями допомагає зберегти близько 90% енергії, що поглинається. Провідниками тепла є спеціальні трубки. При нагріванні панелі відбувається перетворення рідини, що знаходиться в нижній частині батареї в пару, яка піднімаючись, зраджує тепло в колектор. Цей тип системи має більший ККД у порівнянні з колекторами плоского типу, так як його можна використовувати при низьких температурахта в умовах поганого освітлення. Вакуумна сонячна батарея дозволяє нагріти температуру теплоносія до 300 ° C, при використанні багатошарового скляного покриття та створенні в колекторах вакууму.

Тепловий насос

Системи сонячного теплопостачання найбільш ефективно працюють із таким пристроєм, як тепловий насос. Призначений для збору енергії з довкіллянезалежно від погодних умові може встановлюватись усередині будинку. Як джерело енергії тут можуть виступати вода, повітря або ґрунт. Тепловий насос може працювати, використовуючи лише сонячні колектори, якщо достатньо сонячної електроенергії. При використанні комбінованої системи «тепловий насос і сонячний колектор», не має значення тип колектора, проте найбільш відповідним варіантомбуде сонячна вакуумна батарея.

Що краще

Система сонячного теплопостачання може встановлюватись на дахах будь-якого виду. Більш міцними та надійними вважаються плоскі колектори, на відміну від вакуумних, конструкція яких більш тендітна. Однак при пошкодженні плоского колектора доведеться замінити всю абсорбуючу систему, тоді як у вакуумному заміні підлягає лише пошкоджена батарея.

Ефективність вакуумного колектора набагато вища, ніж плоского. Їх можна використовувати в зимовий час і вони виробляють більше енергії у похмуру погоду. Досить велике поширення набув тепловий насос, незважаючи на свою високу вартість. Показник вироблення енергії у вакуумних колекторів залежить від величини трубок. У нормі розміри трубок повинні становити діаметрі 58 мм при довжині від 1,2-2,1 метра. Досить складно встановити колектор своїми руками. Проте володіння певними знаннями, а також дотримання докладним інструкціямз монтажу та вибору місця системи, вказаними при покупці обладнання суттєво спростить завдання та допоможе принести до будинку сонячне теплопостачання.

Спорудити сонячне опалення приватного будинку своїми руками – не таке й складне завдання, як здається непоінформованому обивателю. Для цього знадобляться навички зварювальника та матеріали, доступні у будь-якому будівельному магазині.

Актуальність створення сонячного опалення приватного будинку своїми руками

Отримати повну автономію – мрія кожного власника, який починає приватне будівництво. Але чи справді сонячна енергія здатна опалювати житловий будинок, особливо якщо пристрій для накопичення зібрано в гаражі?

Залежно від регіону сонячний потік може давати від 50 Вт/кв.м у похмурий день до 1400 Вт/кв.м. За таких показників навіть примітивний колектор із низьким ККД (45-50%) та площею 15 кв.м. може видавати за рік близько 7000-10000 кВт*ч. А це заощаджені 3 тонни дров для твердопаливного казана!

загалом на квадратний метр пристрою припадає 900 Вт;
щоб підвищити температуру води, необхідно витратити 1,16 Вт;
враховуючи також втрати теплового колектора, 1 кв.м зможе нагріти близько 10 літрів води на годину до температури 70 градусів;
для забезпечення 50 л гарячої води, необхідної одній людині, знадобиться витратити 3,48 кВт;
Звірившись з даними гідрометцентру про потужність сонячного випромінювання (Вт/кв.м) в регіоні, необхідно 3480 Вт розділити на потужність сонячного випромінювання, що вийшла - це і буде потрібна площа сонячного колектора для нагрівання 50 л води.

Як стає зрозуміло, ефективне автономне опаленняВиключно з використанням сонячної енергії здійснити досить проблематично. Адже в похмуру зиму сонячного випромінювання вкрай мало, а розмістити на ділянці колектор площею 120 кв.м. не завжди вийде.

То невже сонячні колектори нефункціональні? Не варто заздалегідь скидати їх із рахунків. Так, за допомогою такого накопичувача можна влітку обходитися без бойлера - потужності буде достатньо для забезпечення сім'ї гарячою водою. Взимку ж вдасться скоротити витрати на енергоносії, якщо подавати вже нагріту воду із сонячного колектора в електричний бойлер.
Крім того, сонячний колектор стане чудовим помічником. тепловому насосуу будинку з низькотемпературним опаленням (теплими підлогами).

Так, взимку нагрітий теплоносій використовуватиметься у теплих підлогах, а влітку надлишки тепла можна відправити у геотермальний контур. Це дозволить зменшити потужність теплового насоса.
Адже геотермальне тепло не відновлюється, так що з часом у товщі грунту утворюється «холодний мішок», що все збільшується. Наприклад, у звичайному геотермальному контурі початку опалювального сезону температура становить +5 градусів, а кінці -2С. При підігріві ж початкова температура піднімається до +15 С, а до кінця опалювального сезону не падає нижче +2С.

Влаштування саморобного сонячного колектора

Для впевненого у своїх силах майстра зібрати тепловий колектор не складе труднощів. Можна розпочати з невеликого пристрою для забезпечення гарячої води на дачі, а у разі успішного експерименту перейти до створення повноцінної сонячної станції.

Плоский сонячний колектор із металевих труб

Найпростіший у виконанні колектор – плоский. Для його влаштування знадобиться:

зварювальний апарат;
труби із нержавіючої сталі або міді;
сталевий лист;
загартоване скло або полікарбонат;
дерев'яні дошки для рами;
негорючий утеплювач, здатний витримати нагрітий до 200 градусів метал;
чорна матова фарбастійка до високих температур.

Складання сонячного колектора досить проста:

Труби приварюються до сталевого листа– він виступає як адсорбера сонячної енергії, тому прилягання труб має бути максимально щільним. Все фарбується у матовий чорний колір.

На аркуш із трубами кладеться рама так, щоб труби опинилися з внутрішньої сторони. Просвердлюються отвори для входу та виходу труб. Укладається утеплювач. Якщо використовується гігроскопічний матеріал, потрібно подбати про гідроізоляцію – адже намоклий утеплювач більше не захищатиме труби від охолодження.

Утеплювач фіксується листом ОСБ, всі стики заповнюються герметиком.
З боку адсорбера кладеться прозоре скло або полікарбонат із невеликим повітряним зазором. Воно служить для запобігання охолодженню сталевого листа.
Фіксувати скло можна за допомогою дерев'яних віконних штапиків, попередньо проклавши герметики. Він запобігає потраплянню холодного повітря та захистить скло від стиснення рами при нагріванні та охолодженні.

Для повноцінного функціонування колектора знадобиться накопичувальний бак. Його можна зробити з пластикової бочки, утепленої зовні, в якій спіраллю укладено теплообмінник, з'єднаний із сонячним колектором Вхід нагрітої води повинен розташовуватись зверху, а вихід холодної – знизу.

Важливо правильно розмістити бак та колектор. Щоб забезпечити природну циркуляцію води, бак повинен бути вище колектора, а труби – мати постійний нахил.

Сонячний нагрівач із підручних матеріалів

Якщо зі зварювальним апаратом звести дружбу так і не вдалося, можна зробити простий сонячний нагрівач з того, що під рукою. Наприклад, з бляшанок. Для цього в дні робляться отвори, самі банки скріплюються один з одним герметиком, на нього сідають у місцях з'єднання з ПВХ-трубами. Фарбуються в чорний колір і укладаються в раму під скло, як і звичайні труби.

Фасад будинку із сонячних батарей

Чому б замість звичайного сайдингу не обробити будинок чимось корисним? Наприклад, зробивши з південного боку всю стіну сонячний нагрівач.

Таке рішення дозволить оптимізувати витрати на опалення відразу за двома напрямками – знизити витрати на енергоносій та суттєво скоротити тепловтрати за рахунок додаткового утепленняфасаду.

Пристрій просто до неподобства і не вимагає спеціальних інструментів:

на утеплювач укладений забарвлений оцинкований лист;
поверх укладена нержавіюча гофрована труба, також пофарбована в чорний;
все прикрите листами полікарбонату та зафіксовано алюмінієвими куточками.

Якщо ж і цей спосіб здається складним, на відео представлений варіант із жерсті, поліпропіленових труб та плівки. Куди простіше!