Солнечные коллекторы — солнечное отопление для дома

Все большее число людей сталкивается с дилеммой: является ли инвестирование в солнечные коллекторы экономией на отоплении и т.д Или это будет просто проявление филантропической заботы об окружающей среде. Хотя существует мнение, что в России не стоит инвестировать в коллекторы, однако есть компании, которые их продают. А это значит, что покупатели есть, а кроме того - их все больше и больше. Тогда, возможно, такая инвестиция имеет смысл?
Для того, чтобы тепло, получаемое коллектором, могло использоваться для нагрева воды или дома, нужна еще приемная установка
Для того, чтобы тепло, получаемое коллектором, могло использоваться для нагрева воды или дома, нужна еще приемная установка.

Инвестиции в солнечные коллекторы

До сих пор нет четкого ответа на вопрос, когда стоит инвестировать в солнечные коллекторы и когда инвестиции окупятся. Одно можно сказать наверняка — в России коллектор не имеет шансов стать единственным источником тепла в доме — ни в водонагревательных установках, ни, тем более, в отопительных системах. В течение года в нашей стране слишком мало солнца, слишком часто оно скрыто за облаками. Но я слышал, что климат меняется…

Однако это не означает, что не стоит рассматривать вопрос об установке солнечной системы. Так как с марта по октябрь хорошо подобранный комплект обеспечит до 80-90% потребности в горячей воде, в самые теплые месяцы (в прошлом это был июль и август, но теперь вполне вероятно, что это может быть, например, май, июнь и сентябрь), коллекторы будут обеспечивать 100% энергии, используемой для нагрева воды.

Они будут нагревать горячую воду даже в холодное время года. Достаточно только двух-трех часов солнечного света в течение дня, чтобы нагреть воду в баке. Они могут оказаться незаменимыми в домах, отапливаемых исключительно электричеством (высокие цены на энергию) или твердотопливным котлом (проблемное добавление топлива) — горячую воду потом можно получить из коллекторов, нагревая ее только электронагревателем.

Вы также должны знать, что чем больше потребление горячей воды в доме, тем коллекторы являются более выгодными вложениями, например, в доме, где проживает 6 или более человек, особенно когда им нравится часто купаться в ванне или в доме с летним бассейном. В обоих случаях такие инвестиции окупятся уже через несколько лет.

Типы солнечных коллекторов

Наиболее важным компонентом солнечной системы является коллектор. Именно он улавливает тепло солнечного излучения и передает его так называемому «солнечному элементу» г.в.с. Компании предлагают два основных типа коллекторов — коллекторы с плоской пластиной и коллекторы с вакуумной трубкой.

Самым популярным является коллектор с плоской пластиной. Несмотря на то, что он обладает несколько меньшей энергоэффективностью и теряет тепло быстрее, чем трубчатый коллектор. Однако его неоспоримым и наиболее важным преимуществом является гораздо более низкая цена. Оба в основном используются для сезонного подогрева горячей воды. — с марта по октябрь.

Рабочей средой в них может быть вода, что позволяет дополнительно снизить затраты на эксплуатацию. Однако это не рекомендуется производителями коллекторов, из-за накопления накипи в такой установке. Лучшим и более часто используемым рабочим средством является незамерзающий раствор на основе гликоля.

Можно выделить 2 основных типа: плоские и вакуумно-трубчатые коллекторы
Можно выделить 2 основных типа: плоские и вакуумно-трубчатые солнечные коллекторы.

Плоские солнечные коллекторы

В плоском пластинчатом коллекторе находится солнечный поглотитель, соединенный с медными трубами, по которым течет рабочая среда. Он в свою очередь собирает тепло от поглотителя и передает его в рабочую систему г.в.с. Поглотитель представляет собой пластину (из стали, меди, алюминия или пластика). Он также облицованный специальным тонким покрытием, повышающим эффективность поглощения солнечного излучения.

Снаружи коллектор защищен стеклопакетом из закаленного стекла, тефлона или прозрачного пластика. Он защищает от погодных явлений, таких как дождь, град или снег. Кроме того, это покрытие задерживает испарение внутри коллектора (это так называемый «парниковый» эффект). Тем самым это позволяет достичь более высокой теплоотдачи. Снизу коллектор защищен слоем теплоизоляции, который предотвращает отдачу тепла наружу.

Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы

Более эффективными, но и более дорогими являются вакуумные трубчатые коллекторы. Они используют как прямое, так и рассеянное излучение, которое пробивается сквозь тонкий слой облаков. Благодаря этому они работают даже в пасмурные дни.

На российском рынке доступны два типа трубчатых коллекторов: с прямым потоком рабочей среды или с тепловой трубкой. В вакуумный коллектор с прямоточным потоком рабочей среды встроено несколько или десяток стеклянных трубок.

В каждом из них есть вакуум, благодаря которому потери тепла в окружающую среду намного меньше, чем в плоских коллекторах, а это значит, что они более эффективны. Каждая вакуумная трубка имеет встроенный абсорбер и трубку, в которой нагревается рабочая среда. Внутри трубок могут быть специальные зеркала, направляющие солнечные лучи на поглотитель.

В каждом из них есть вакуум, благодаря которому потери тепла в окружающую среду намного меньше, чем в плоских коллекторах, а это значит, что они более эффективны. Каждая вакуумная трубка имеет встроенный абсорбер и трубку, в которой нагревается рабочая среда. Внутри трубок могут быть специальные зеркала, направляющие солнечные лучи на поглотитель.

Это решение позволяет еще более эффективно использовать солнечную энергию. Тепловые трубки являются более высокотехнологичным решением. Такой коллектор обманчиво похож на устройство, описанное выше, но работает несколько иначе. Рабочая среда испаряется под воздействием солнечного излучения и поднимается в специальный теплообменник, установленный на конце трубки коллектора.

Там он отдает тепло теплоносителю. В то же время, он конденсируется и течет обратно в трубку. Эти коллекторы имеют самый высокий КПД из всех доступных типов. Особенно хорошо они работают зимой и в пасмурные дни, когда преобладает рассеянный солнечный свет. Особенно хорошо они работают зимой и в пасмурные дни, когда преобладает рассеянное солнечное излучение.

Где установить солнечные коллекторы?

Коллектор будет работать лучше всего, если он будет обращен на юг. Он может отклоняться на 10° к востоку или западу, но чем больше отклонение, тем ниже эффективность коллектора. Мы устанавливаем его в месте, не затененном деревьями или зданием. Иначе это будет неэффективно.

Солнечный коллектор можно установить на крыше или на южной стене здания, на стене на земле или как отдельно стоящий. Несомненно, самым популярным является установка коллектора на крыше. Он не занимает дополнительное пространство и не затеняет здание. Кроме того, угол наклона крыши обычно достаточен для установки коллектора. Если крыша плоская, ее необходимо установить на опоры.

Не слишком большой, не слишком маленький…

Не будем обольщаться, коллектор не заменит обогреватель. Тогда затраты на установку были бы смехотворно высокими, а площадь коллекторов была бы очень большой. Оптимально подобранное устройство будет нагревать 80-90% горячей воды и максимум 30% воды для целей отопления. На одного жителя требуется 1-1, 5 м2 площади плоского коллектора, используемого для отопления.

Вместо плоского коллектора можно установить трубный коллектор, такого коллектора достаточно 0,6-0,8 м² на человека, то есть 2,4-3,2 м² на семью из четырех человек. В случае установки солнечной системы, взаимодействующей с установкой центрального отопления, предполагается, что коллекторы будут нагревать максимум 30% воды для целей центрального отопления.

Предварительно можно предположить,что на 1 м2 здания приходится 0,3-0,5 м2 коллекторной площади. Если мы хотим нагреть воду в закрытом бассейне, мы должны предположить, что площадь коллектора должна составлять о.к 40% поверхности воды в бассейне, а площадь открытого бассейна о.к 70%. Например, если размер бассейна 5х10 м, лучше покупать коллекторы 20 м² (закрытый) и 35 м² (открытый).

Сечение плоского солнечного коллектора: 1 — защитное стекло; 2 — абсорбер; 3 — медные трубы, по которым течет рабочая среда; 4 — теплоизоляция; 5 — крышка

Самого коллектора мало

На самом деле тепло, которое вырабатывает коллектор, должно где-то храниться. Поэтому неотъемлемым элементом солнечной установки является аккумулятор тепла — емкость, в которой собирается горячая вода. Оттуда его используют для домашнего пользования. Емкость резервуара должна составлять несколько сотен литров, поэтому его должно хватить на 1,5-3 дня потребности в горячей воде. Семья из четырех человек, потребляющая в среднем 200 литров воды в день, должна иметь емкость объемом 300-600 литров. 

Прямого потока нагретой воды в коллекторе нет, только бак со встроенным змеевиком, по которому течет горячая вода из коллектора. И вода таким образом из коллектор-резервуара циркулирует по замкнутому контуру за счет циркуляционного насоса. Это позволяет комбинировать котел в качестве первичного источника тепла с солнечным коллектором, который поддерживает только систему нагрева воды.

Если солнечное излучение слишком слабое, система управления включает дополнительный нагрев воды, например, котел на любом топливе. Это позволяет, с одной стороны, снизить затраты на отопление за счет снижения расхода топлива. А с другой стороны, обеспечить комфорт горячей воды независимо от количества солнечных дней. Более дешевым решением может быть резервуар со встроенным электрическим нагревателем. Он будет нагревать воду при необходимости.

Виды установки

Самым дешевым решением является использование коллектора в гравитационной системе. Нет необходимости устанавливать в нем циркуляционный насос, так как нагретая вода течет вверх сама по себе. Если резервуар установлен над коллектором, дополнительное оборудование не требуется. Это решение идеально подходит для коттеджей или простых системах с электрическим обогревателем.

Существует еще один способ использование циркуляционного насоса, перекачивающего холодную воду в коллектор. Это решение является более гибким с точки зрения возможности установки коллектора и водяного бака по отношению друг к другу.

Применение циркуляционного насоса
Применение циркуляционного насоса.

Так как этот тип установки используется в основном в частных домах. Следует помнить, что вода, проходящая через коллектор, должна отвечать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Она не должна содержать слишком много железа, которое, оседая на стенки медных труб в коллекторе, через некоторое время может перекрыть поток воды, проходящий через коллектор.

В этом случае также следует не забыть слить воду из солнечного коллектора до наступления зимы. Если мы хотим использовать солнечную энергию круглый год, в контуре коллектора должен циркулировать антифриз, который обычно представляет собой раствор гликоля. Бытовая вода нагревается через теплообменник, что вызывает небольшое снижение эффективности системы и увеличивает затраты.

Для координации работы системы, состоящей из коллектора и котла или электрического нагревателя, мы должны использовать автоматику. При отсутствии тепла от коллектора, включается второй источник тепла.

Стоит или не стоит?

Стоимость солнечной системы — это не только сам коллектор, но и другие компоненты: 

  • трубы, 
  • резервуар, 
  • дополнительный теплообменник,
  • электрический нагреватель, 
  • циркуляционный насос, 
  • клапаны,
  • автоматика. 

В эксплуатационных затратах необходимо упомянуть периодические осмотры установки, устранение возможных поломок и замену изношенных элементов. В системах с циркуляционным насосом также существует стоимость электроэнергии для питания насоса.

Хотя затраты довольно высоки, разумно спланированная и эксплуатируемая солнечная система может окупиться. Тем самым снижая затраты на подготовку горячей воды в среднем на 70%. (в случае большой семьи) или для подогрева воды в бассейне. При рассмотрении вопроса о покупке системы следует проанализировать все плюсы и минусы. А при выборе конкретной компании обязательно учитывать наличие сервиса и стоимость периодического обслуживания.

Оцените статью
Идея в доме
Добавить комментарий