Головна будівельна премія країни - IBUILD

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.

Изображение солнечныые коллекторы на крыше для отопления и ГВСРис. 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.

Изображение солнечной системы для отопления частного дома 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.

Изображение Вакуумных солнеыных гелиоколлекторов для отопления дома 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.

Изображение центрального бака-аккумулятор тепла Regucor WHS Oventrop 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.

Изображение газового котла с баком-аккумулятором тепла Regucor WHS 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.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!



2 комментария

  • Сонячні колектора не ефективні при використанні для опалення. Перевірено на собі! Літом гарячої води забагато, зимою не хватає на гарячу воду, а про опалення взагалі мова не йде... (можливо ефект буде в Одеській або Миколаївській обл., де зимою тепліше і опалення треба меньше, для Львівської обл. все погано...)

  • Добрий день, Юрій.

    Більшість геліоустановок зазвичай виконані таким чином щоб використовувати тепло тільки на підігрів ГВП. Використання Regucor дозволяє акумулювати тепло і витрачати його на будь які потреби будь то опалення чи гаряче водопостачання.

    При використанні геліоустановок максимальне розрахункове покриття потреб тепла тільки для ГВП сягає 65-70% від річних потреб та для опалення з ГВП - 15-20%. Але це максимальне покриття потреб. Якщо встановлювати оптимальну кількість колекторів, то покриття потреб буде меншим.

    Не озброєним оком зимову ефективність побачити важко але спеціалізоване програмне забезпечення може показати вашу економію.

Оставьте комментарий

Telegram