Солнечные коллекторы для дома: типовое решение

В. Михалев

Общепринято, что солнечные установки – дорогое оборудование, требующее больших капитальных вложений. Поэтому очень важно оптимально подобрать компоненты для эффективной и надежной работы, скорейшей окупаемости. Рассмотрим реализованный проект одной из распространенных типовых схем обустройства системы солнечных коллекторов для отопления и ГВС частного дома

Солнце посылает на землю огромное количество бесплатной энергии, которой мы практически не пользуемся. Тепло же получаем, в основном, сжигая традиционные полезные ископаемые – газ, уголь и т. д. Цена на них высока и растет из года в год. Конечно, оборудование для преобразования солнечной энергии в тепло для отопления и подогрева воды для ГВС также далеко не дешево.

Вопрос в том, что оно, даже при применении в быту для собственных нужд, имеет определенный срок окупаемости вложений. Он в каждом конкретном случае рассчитывается отдельно, но при нынешней стоимости энергоресурсов может составлять 3–5 лет. Что является вполне приемлемым. Установка солнечных коллекторов считаются простыми в обслуживании и недорогими в эксплуатации. Поскольку гелиосистемы характеризуются длительным сроком службы, то могут рассматриваться в качестве долгосрочной инвестиции. Они также повышают стоимость недвижимости. Системы не требуют частого обслуживания и работают по принципу «установил и забыл».

Установка солнечных коллекторов для отопления и ГВС, с одной стороны, повышает надежность теплоснабжения, исключая зависимость от единственного, как правило, традиционного (газ, твердое топливо) источника тепла. С другой стороны, увеличивает его эффективность, позволяя использовать доступные природные ресурсы. Солнечная энергия может покрыть примерно 50–60% от общей годовой потребности.
Так как большая часть энергии в доме уходит на отопление, то наибольший экономический эффект наблюдается при комбинации нагрева контура ГВС и поддержки отопления.

Гелиосистемы, как, в целом, и системы с возобновляемыми источниками тепла состоят из множества компонентов, которые зачастую устанавливаются отдельно и должны работать согласованно друг с другом. Приведем в пример систему использования солнечной энергии компании Oventrop (Германия), смонтированную в коттедже (рис. 1). В нем солнечная энергия используется для нагрева контура водоснабжения, поддержки отопления в зимний период и подогрева «теплых полов» в летнее время, а также для нагрева воды в бассейне.

Рис. 1. Коттедж с гелиоколлекторами на крыше

Принцип действия заключается в том, что солнечные лучи, падающие на солнечный гелиоколлектор, попадают в абсорбер, где преобразуютсяв тепловую энергию. Она передается теплоносителю (антифризу) и через станцию для гелиоустановок поступает в бак-аккумулятор тепла.

В качестве буферной емкости для накопления теплоты применяется бивалентный (косвенный) водонагреватель или бак с нагревом контура водоснабжения. Бак-аккумулятор необходим, поскольку теплопотребление и солнечное излучение в разное время различно: к примеру, потребность в горячей воде в утренние часы выше, чем днем, когда солнечная активность находится на максимуме. Тепловая энергия в накопителе может быть доступна и в течение нескольких суток, в зависимости от потребностей и времени года.

Базовый элемент (рис. 2) рассматриваемой системы – коллекторное поле из 6 вакуумных (трубчатых) коллекторов OKP общей площадью 19,5 м², расположенных на крыше коттеджа. Их суммарная тепловая мощность составляет до 12 кВт. Данные параметры подобраны исходя из расчетов потребностей (нагрев контура водоснабжения, поддержка отопления и нагрев воды в бассейне). Кроме того, при проектировании учитывались ориентация крыши, географическое место расположения дома и тип коллекторов.

Рис. 2. Схема гелиосистемы:
1 – солнечный коллектор; 2 – станция для подключения солнечного контура; 3 – бак-аккумулятор тепла; 4 – станция для подключения контура отопления; 5 – дополнительный источник тепла (котел); 6 – отопительный контур с радиаторами и «теплым полом»; 7 – контур ГВС

Следующий элемент системы – станция для гелиоустановок Regusol с контроллером для подключения коллектора (рис. 3) к баку-аккумулятору тепла. Станция оснащена необходимым оборудованием для транспортировки теплоносителя (насосом), а также встроенной предохранительной и запорной арматурой. Насос солнечного контура перекачивает теплоноситель в коллектор, где он поглощает солнечную энергию и возвращается обратно в бак-аккумулятор.

Рис. 3. Вакуумный коллектор на кровле дома

В представленной схеме, для решения задач отопления и приготовления воды для нужд ГВС применяется центральный водонагреватель Regucor WHS (рис. 4) с послойным накоплением и гидравлически согласованной арматурой, установленной на этих уровнях. Для минимизации теплопотерь бак покрыт слоем теплоизоляции толщиной 140 мм. Возможные варианты исполнения: с емкостью на 800 или 1000 л, с меднопаянным или никелепаянным теплообменником.

Рис. 4. Центральный бак-аккумулятор тепла

Помимо емкости для накопления воды, Regucor WHS включает компоненты-станции для подключения контура ГВС (Regumaq) и отопления (Regumat). Предусмотрен контроль температуры в различных контурах. Кроме того, есть вход для подключения дополнительных источников тепла, в качестве которых может использоваться котел (рис. 5), тепловой насос и т. п. Они необходимы для обеспечения надежности работы системы отопления в наиболее морозные дни при недостатке солнечных лучей.

Рис. 5. Дополнительный источник тепла – газовый котел (слева)

Тепло, выработанное данной гелиосистемой в зимнее время, полностью потребляется на нужды дома: подпитка системы отопления, ГВС, подогрев воды в бассейне. Однако летом отопление практически не требуется, поэтому возникает вопрос – куда же отводить выработанное системой тепло? Ведь, в противном случае теплоноситель может перегреться, а система – «закипеть», что крайне нежелательно и чревато повреждением оборудования.

В приведенном примере излишки в летний период направляются на подогрев воды в бассейне. Кроме того, часть тепла используется для поддержания комфортной температуры полов.

Данный вариант является достаточно распространенным, но не единственно возможным – в каждом конкретном случае принимается свое решение. Кроме того, гелиосистема (коллекторы) может быть интегрирована в существующую схему отопления и ГВС с общим накоплением тепла и регулированием.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 17 112