Солнечные коллекторы для отопления дома

Солнечные коллекторы постепенно вытесняют такие традиционные источники энергии для отопления дома, как газ и уголь. Все больше компаний предлагает возведение домов с установкой оборудования, работающего на возобновляемых источниках энергии. Если раньше солнечные коллекторы для отопления дома воспринимались как некоторая диковинка, то сейчас они становятся неотъемлемой частью концепции «экодома» или «энергоэффективного дома», которая становится все более популярной как в России, так и за рубежом. Этому также способствует совершенствование гелиосистем и снижение цен на них.

Сегодня стоимость солнечных коллекторов для отопления дома уже сопоставима с затратами на устройство традиционных систем отопления. Зато экономия в процессе эксплуатации бесспорна. Что интересно, в настоящее время 78% вводимых в эксплуатацию гелиосистем приходится на Китай, и только 9% - на долю Европы. Неудивительно, что китайские солнечные коллекторы для отопления дома сейчас купить проще и дешевле, тем более, что качество у них приемлемое.  

В южных странах, например, на Кипре, солнечные коллекторы установлены на каждом доме. В России климат традиционно считался не настолько благоприятным, чтобы устанавливать солнечные коллекторы для отопления дома. Однако подсчеты говорят об обратном. Средняя мощность потока солнечного излучения, падающего на землю, в России составляет от 100 до 250 Вт/кв.м, в зависимости от климатической зоны. Пиковые значения данного показателя в полдень и при ясном небе достигают 1000 Вт/кв.м. Расчеты, проведенные в Институте высоких температур РАН показали, что в средней полосе России для установки системы с отношени­ем площади солнечного коллектора к объё­му бака-аккумулятора 2 кв.м/100 л вероятность ежедневного нагрева воды до температуры не менее чем 37°С составляет 50-90%, до темпе­ратуры не менее чем 45°С — 30-70%, до тем­пературы не менее чем 55°С — 20-60%. Мак­симальные значения вероятности относятся к летним месяцам. Сейчас главной задачей конструкторов является создание гелиосистем, способных максимально эффективно собирать солнечную энергию и при этом снизить стоимость таких систем.

Сейчас наиболее простым и эффективным способом использования солнечной энергии является нагрев воды в так называемых плоских солнечных коллекторах. В летнее время солнечный коллектор полностью обеспечит дом горячей водой. Зимой солнечный коллектор даст дому 50-60% энергии, необходимой для отопления, что тоже неплохо.

В целом применение солнечных коллекторов для отопления дома позволяет выработать 600-800 кВт/ч энергии в год на 1 кв.м площади коллектора, что позволяет покрыть 40-60% потребностей жилища в тепле. Гелиоустановка с площадью солнечных коллекторов 30 кв.м позволяет хозяевам сэкономить около 7,8 тонн угля в год. Кроме экономии финансов гелиосистемы позволяют сберечь экологию, предотвращая выброс углекислого газа в атмосферу.  

Солнечный коллектор является сердцем солнечной водонагревательной установки. Наиболее распространенными являются небольшие солнечные коллекторы площадью 2-8 кв.м. Кроме собственно коллектора, в нее входит еще теплообменник-аккумулятор. Солнечный коллектор обеспечивает нагрев теплоносителя-антифриза. Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе солнцем, а затем отдает тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор.

В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, может использоваться естественная или принудительная циркуляция теплоносителя. Естественная циркуляция теплоносителя осуществляется за счет естественной конвекции. При этом бак-аккумулятор должен располагаться выше коллектора. Как правило, такие системы используют для нужд горячего водоснабжения в небольших домах. Принудительная циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи насоса, как правило, в более крупных гелиосистемах.

Солнечный коллектор, выполненный по схеме принудительной циркуляции можно использовать как для горячего водоснабжения, так и для отопления дома.  В бак-аккумулятор может быть установлен электрический или какой-либо другой автома­тический нагреватель-дублёр. В случае понижения в баке-аккумуляторе температуры ниже установленной (продол­жительная пасмурная погода или слабая освещенность в зимнее время) нагреватель-дублер автоматически включается и обеспечивает заданную температуру воды.  

Существуют различные виды солнечных коллекторов, но наиболее распространенными являются плоские коллекторы и коллекторы с вакуумными трубками. Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Коллекторы данного типа относительно дешевы и обладают хорошей работоспособностью в теплое время года.

К недостаткам относятся: низкая эффективность в зимний период, сложность монтажа, высокие теплопотери. Вакуумные трубки имеют более сложное устройство. По принципу работы они напоминают термос. Внешняя стенка вакуумной трубки прозрачна, она беспрепятственно пропускает излучение на внутреннюю трубку. Имеющаяся между ними вакуумная прослойка позволяет сохранить до 95% поступающей солнечной энергии. В нижней части внутренней трубки находится жидкость, которая, нагреваясь, превращается в пар. Пар поднимается в верхнюю часть трубки где, конденсируясь, передает свое тепло коллектору. Преимуществами солнечных коллекторов с вакуумными трубками являются низкие теплопотери и, соответственно, более высокий КПД, хорошая работоспособность даже в зимнее время (при температурах до -30 градусов по Цельсию) и при низкой освещенности. К недостаткам относятся сравнительно высокая цена, неспособность к самоочистке от снега, а также необходимость установки в определенном диапазоне рабочих углов, что может создать трудности при монтаже.

Всего голосов: 120