Сонячні колектори як альтернативне опалення будинку

сонячний колектор як альтернативне опалення Практика показує, що використання сонячної енергії більш ефективно на потреби гарячого водопостачання, ніж на вироблення електричної енергії або опалення, по крайней мере, на сьогоднішній день. Інтерес до сонячних колекторів все більше зростає, а разом з ним зростає і кількість суперечливих думок з приводу використання геліосистем в наших широтах. Було б неправильно не приділити увагу цьому виду альтернативного опалення і не спробувати розібратися з принципом роботи колекторів, класифікацією, їх ефективністю, вартістю і т.д.

Принцип роботи сонячних колекторів (СК)

Розрізняють декілька видів сонячних колекторів:

вакуумні (трубчасті);
плоскі;
повітряні.

Залежно від виду колектора процес перетворення сонячної енергії в теплову має свої особливості. Однак в будь-якому випадку сонячне випромінювання нагріває теплоносій (воду, антифриз), що протікає в трубках. Далі вже нагрітий теплоносій потрапляє в інші елементи системи і продовжує циркулювати. У плоских колекторах для перетворення сонячної енергії в теплову використовується абсорбер - металеві пластини (мідні і алюмінієві), за допомогою яких передається тепло теплоносія. Вакуумні ж являють собою дві трубки вкладені одна в одну, простір між ними заповнений вакуумом, що дозволяє знизити тепловтрати. Всередині знаходиться мідна трубка, по якій переміщається випаровується рідина. Тепло від стінок трубки до мідної трубки передається за допомогою алюмінієвого екрану. Потім тепло від вакуумних трубок передається в теплосборник. У повітряних колекторах в якості теплоносія використовується повітря, проте цей вид досить рідкісний і не зустрічається в наших країнах.

Відмінності між плоскими і вакуумними колекторами

Порівняльний аналіз показує, що вакуумні колектори мають більше переваг в порівнянні з плоскими, при цьому вважається, що вони і дорожчі. Більш низькі втрати тепла, простота заміни трубок і можливість використання при значно низьких температурах роблять більш привабливим саме вакуумні колектори. Вважається, що вони мають велику светопоглащающую площа, отже, повинні бути більш ефективними. Часто зустрічається в мережі інформація, що і ККД вакуумних колекторів вище, ніж у плоских. Однак якщо поглянути більш упереджено, то виявляється, що через розташування трубок і більш високого показника відображення сонячного випромінювання збільшується оптична складова втрат. Почитати про це можна тут: https://energobelarus.by/articles/alternativnaya_energetika/dorogoy_kollektor_dlya_besplatnoy_energii/. Це, в свою чергу, дозволяє стверджувати, що при плюсовій температурі зовнішнього повітря і необхідності підігріву води до 40-60 ºС вакуумні СК не ефективніше тих же плоских колекторів. А ефективність їх зростає при необхідності нагріти теплоносій значно вище температури навколишнього середовища. Початковий монтаж в тому і в іншому випадку не повинен доставляти труднощів. Ще одним важливим показником є механічна міцність, яку оцінюють по стійкості до граду. Вакуумні СК з одинарним склом підвищеної товщини здатні витримувати град до 35 мм, чого не скажеш про вакуумних СК зі звичайним склом. Неприємність може доставити також випав сніг, зберігаючись між трубками СК і підтанувши, він може порушити цілісність трубок. У плоских СК застосовується звичайне віконне силікатне скло, яке здатне витримувати великий град, а також більш дороге скло "без блеклости", що дозволяє виключити можливість відбиття сонячних променів при куті нахилу нижче 30 градусів. Термін служби таких колекторів становить 20 років, вакуумних - 10 років.

Ціна сонячних колекторів

Ціна самого колектора становить 50-70% вартості всієї системи. Вакуумні колектори на 10 трубок в Білорусі можна зустріти вартістю близько 5 - 6 млн. Руб. і вище, тобто десь 510 - 610 $. Зустрічалися пропозиції за колектор 20 трубок - 7,1 млн. Руб. (725 $). Площа абсорбції такого СК складе близько 2,7 м². Ціна плоских колекторів (2,6 м² Польського виробництва) становить близько 400 євро. Це не найдешевший, але і не найдорожчий варіант. При цьому не враховуємо вартість інших елементів мережі. Тобто великої різниці не видно. Але знову-таки ціна залежить від багатьох факторів: виробника, типу нагрівального елементу, скла і т.д. При рівних умовах СК німецького виробництва буде приблизно на 200 євро коштуватиме дорожче. Або, наприклад, вакуумний СК з елементом з алюмінієвого сплаву буде дорожче свого аналога з плоским тепловим елементом, тому що є більш ефективним. Відповідно колектори з більш міцним склом будуть також дорожче колекторів зі звичайними стеклами. Тобто це такий побіжний перегляд ціни, та й не завадило б спочатку визначитися, скільки знадобитися трубчастих або плоских панелей для будинку або іншого об`єкта. Розрахунок сонячного колектора заслуговує окремої статті. Продуктивність сильно залежить від регіону, в середньому можна вважати, що 1 м² нагріє 10 літрів води на годину. Термін окупності геліосистем на базі СК залежить від варіанту виконання і складає близько 15 років. Виробники заявляють набагато менший термін окупності.

Геліосистеми на базі сонячних колекторів

Геліосистема на сонячних колекторах для ГВП має більш просту структуру. Коли виникає завдання опалення будинку, то це значно ускладнює геліосистему. Для опалення будинку сонячні колектори застосовують паралельно з системами, виконаними на базі котлів або теплових насосів. Приклад такої геліосистеми наведено на малюнку.

гелиосистема для опалення на базі сонячних колекторів