Солнечное тепло горячее водоснабжение и отопление

Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление

В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м 2 , достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в любом (независимо от широты) месте, около 1 000 Вт/м 2 . В условиях средней полосы России солнечное излучение «приносит» на поверхность земли энергию, эквивалентную примерно 100-150 кг условного топлива на м 2 в год.

Для оценки ресурса солнечной энергии, приходящей на единицу поверхности, применяются различные показатели. Обычно используется значение среднегодового, среднемесячного и суточное количество энергии, которое измеряется в кВт*ч/м 2 . Также, часто используется так называемое «количество пиковых часов» солнечного сияния за период- это приведенное значение, обычно получается делением прихода энергии за период на 1000 Вт/м 2 . Этот параметр удобно использовать, так как обычно все параметры солнечных батарей и солнечных коллекторов указываются именно при этой пиковой освещенности.

Практическая задача, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, состоит в том, чтобы наиболее эффективно «собрать» этот поток энергии и преобразовать его в нужный вид энергии (теплоту, электроэнергию) при наименьших затратах на установку. Простейшим и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так называемых плоских солнечных коллекторах.

Солнечные коллекторы разного типа позволяют получить тепловую энергию, которая в первую очередь используется для приготовления горячей воды, что особенно актуально в летний период года, когда наблюдается максимальная солнечная активность и максимальное потребление горячей воды.
Кроме этого в отдельных случаях при построении комбинированных котельных установок тепло от солнечных коллекторов частично можно использовать в различных системах отопления, например, при работе котельной установки в переходные периоды года. Такой подход позволяет существенно повысить эффективность котельной установки в целом.

Используя энергию солнца, гелиосистемы позволяют ежегодно экономить традиционное топливо:
— до 75% — для горячего водоснабжения (ГВС) при круглогодичном использовании;
— до 95% — для ГВС при сезонном использовании;
— до 50% — для целей отопления;
— до 80% — для целей дежурного отопления.

Следует учитывать, что каждая система индивидуальна, и процент экономии энергоресурсов при использовании гелиосистемы необходимо рассчитывать. Для точного расчетов гелиосистем использует сложные программные продукты.

В последнее время все более широкое применение в России находят системы с вакуумными солнечными коллекторами. В солнечные летние дни разницы в работе хороших плоских и вакуумных солнечных коллекторов практически незаметна. Однако при низкой температуре окружающей среды преимущества вакуумных коллекторов становятся очевидны. Также, даже в летнее время есть разница в между максимальными температурами нагрева воды в коллекторах. Если для плоских коллекторов максимальная температура не превышает 80-90 градусов, то в вакуумных коллекторах температура теплоносителя может превышать 100 °С. С одной стороны, это требует постоянного отвода тепла от вакуумного коллектора, чтобы он не закипел, или применение других технических решений для предотвращения перегрева воды в теплоаккумулирующем баке. С другой стороны, в системах с плоскими коллекторами существует проблема размножения бактерий и других микроорганизмов (там тепло и влажно), которой нет в системах с вакуумными коллекторами (в них происходит периодическая «пастеризация и стерилизация» за счет более высокой температуры. Так, средняя температура в работающей системе с плоскими коллекторами обычно составляет 40-50 градусов, а в системе с вакуумными коллекторами — 60-80 градусов (значения указаны для лета при типичном потреблении горячей воды.

Мы предлагаем как плоские, так и вакуумные солнечные коллекторы и системы на их основе.

Обычно системы с плоскими коллекторами используют сезонно, с весны по осень. В зимнее время
производительность систем с плоскими солнечными коллекторами падает за счет теплопотерь в окружающую среду. В круглогодичных солнечных водонагревательных установках обычно используются вакуумные солнечные коллекторы, хотя в южных регионах России возможно использование и плоских коллеторов в хорошей теплоизоляцией. В любом случае необходимо уделять пристальное внимание теплоизоляции труб, идущих к коллектору и от него.

Принцип работы солнечной водонагревательной установки

Схема круглогодичной солнечной водонагревательной установки.

Солнечная водонагревательная установка СВУ состоит из солнечного коллектора и теплообменника-аккумулятора. Через солнечный коллектор циркулирует теплоноситель (специальный антифриз). Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдает затем тепловую энергию воде через теплообменник, (обычно вмонтированный в бак-аккумулятор, но может быть и отдельным). В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента ее использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию. В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, может использоваться естественная или принудительная циркуляция теплоносителя. В бак-аккумулятор может устанавливаться электрический нагреватель-дублер. В случае понижения температуры в баке-аккумуляторе ниже установленной (продолжительная пасмурная погода или малое количество часов солнечного сияния зимой) нагреватель-дублер автоматически включается и догревает воду до заданной температуры. Очень часто солнечные нагреватели используют совместно с другими источниками тепла — газовыми, жидкотопливными, пеллетными и т.п. бойлерами.

Солнечные установки сезонного действия с использованием солнечных коллекторов могут непосредственно нагревать воду в баке-аккумуляторе.

Более подробную информацию по этой теме, о принципах построения и типах солнечных нагревательных систем, их достоинствах и недостатках вы можете посмотреть в разделе нашего сайта по основам возобновляемой энергетики (солнечное теплоснабжение), а также почитать статьи в нашей Библиотеке.

Математическое моделирование простейшей солнечной водонагревательной установки, проведенное в Институте высоких температур Российской академии наук с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показало, что в реальных климатических условиях средней полосы России целесообразно использование сезонных плоских солнечных водонагревателей, работающих в период с марта по сентябрь. Для установки с отношением площади солнечного коллектора к объему бака-аккумулятора 2 м 2 /100 л вероятность ежедневного нагрева воды в этот период 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.

«Ваш Солнечный Дом» разрабатывает, комплектует и поставляет готовые системы солнечного теплоснабжения, как с пассивной, так и с активной циркуляцией теплоносителя. Описание этих систем вы можете найти в соответствующих разделах нашего сайта. Заказ и покупка осуществляется через Интернет-магазин.

Очень часто задается вопрос, можно ли использовать солнечные нагревательные установки для отопления в условиях России. По этому поводу написана отдельная статья — «Солнечная поддержка отопления»

Солнечное тепло горячее водоснабжение и отопление

Системы горячего водоснабжения на основе солнечных коллекторов

По расчетам ученых солнечная энергия поступающая на землю, в год в 30 000 раз превышает энергопотребление всего населения планеты за год и намного больше всех запасов не возабновляеммых источников энергии на планете (нефть, газ, уголь и. т. д.)

Даже на севере нашей страны количество солнечной инсоляции составляет 550-1200 квт/ч на 1м2 поверхности земли в год. На юге нашей страны плотность солнечной инсоляции составляет 1400-1600 квт/ч на 1м2 в год.

Конечно человечество на протяжении тысяч лет использовало энергию Солнца и для нагрева воды в том числе, но эффективность этих действий была очень низкой. Но с развитием технологий эффективность использования солнечной энергии существенно возросла.

Сегодня использование энергии солнца для горячего водоснабжения и отопления -это не миф, а самая настоящая реальность. Купить солнечный водонагреватель (коллектор) сегодня может абсолютно любой и влюбое удобное время.
Современные системы, которые применяют солнечные коллекторы, дают возможность по разумной стоимости, справиться с решением следующих проблем:

• Обустройство горячего водоснабжения в загородном доме, коттедже, гостиннице, промышленном объекте.
• Осуществить полноценное или частичное отопление частного дома, коттеджа и. т. д.
• Осуществить подогрев бассейна.
• Осуществить подогрев теплиц.
• Использовать горячее водоснабжение для технологических нужд.

Типовая схема подключения солнечных коллекторов для горячего водоснабжения.

1. Накопительный бак
2. Контроллер SR-868
3. Насосная станция
4. Солнечный коллектор
5. Воздухоотводчик
6. Датчик температуры в солнечный коллектор
7. Датчик температуры перегрева накопительного бака
8. Датчик температуры в накопительном баке
9. Сливной/заливной кран
10. Нагрузка горячего водоснабжения

Данная схема является типовой универсальной схемой подключения солнечных коллекторов. При использовании в качестве теплоносителя антифриз для гелиосистем — эта схема работоспособна круглый год. Для круглогодичного использования данной схемы очень важно устроить хорошую теплоизоляцию трубопроводов от солнечных коллекторов до накопительного бака и нагрузки. Солнечные коллекторы могут быть установлены как на крыше, так и на стене здания. Нагрузкой может выступать бойлер горячего водоснабжения, система отопления, бассейн. Так же возможны схемы с комбинированными нагрузками, где солнечные коллекторы интегрируются с системами ГВС и отопления.

На рынке легко найти любой из перечисленных компонентов в различных вариантах, поэтому реально собрать систему любой конфигурации из купленных по отдельности частей. Однако мы предлагаем более простые удобные решения — готовые пакеты, включающие гелиоколлекторы, накопительные ёмкости, насосное оборудование, автоматику и т. д. — вплоть до теплоносителя. Такой комплект не только сэкономит время (потому что не придётся подбирать все детали поштучно), но и даст определённую гарантию, что компоненты подобраны специалистами и их характеристики соответствуют тем задачам, которые будет выполнять именно данная система.

Система солнечного горячего водоснабжения на 75-150л с принудительной циркуляцией.

Система солнечного горячего водоснабжения на 150-230л с принудительной циркуляцией.

Система солнечного горячего водоснабжения на 300л с принудительной циркуляцией.

Система солнечного горячего водоснабжения на 400л с принудительной циркуляцией.

Схема интеграции солнечных коллекторов в систему отопления и ГВС

1. Солнечный коллектор
2. Накопительный бак ГВС
3. Контроллер SR-868
4. Насосная станция
5. Воздухоотводчик
6. Датчик температуры перегрева накопительного бака
7. Датчик температуры в накопительном баке
8. Датчик температуры в солнечный коллектор
9. Тепловой насос
10. Буферный бак — тепловой аккумулятор
11. Теплый пол
12. Циркуляционный насос

Простейшая схема подключения солнечного коллектора для летнего душа

Это простейшая схема летнего душа. Состоящая из солнечного коллектора, бака для душа и трубопроводов. Бак должен располагаться выше солнечного коллектора для обеспечения естественной циркуляции. Трубопроводы необходимо утеплить. Контроль уровня жидкости в баке можно обустроить с помощью поплавка от бачка унитаза, соединив его с водопроводом.

Простейшая схема подключения солнечного коллектора для подогрева бассейна

В данной схеме в качестве насоса используется простой насос для фонтанов и таймер на 24 часа. В качестве емкости может быть бассейн, бак, бочка и. т. д. Расположение коллектора относительно емкости любое так как для циркуляции используется насос. Стоимость компонентов на сегодняшний день такова:

• Насос для фонтанов 20Вт напор 1,7м — 1400 руб.
• Таймер на 24 часа — 320 руб.
• Шланги Gardena Classic, 3/4 дюйма — 105 руб. м./п.
• Хомуты шт. — 10 руб.
• Утеплитель для труб 22мм -22 руб. м./п.

Простейшая схема подключения солнечного коллектора для горячего водоснабжения

Если в системе не используется циркуляционный насос, то накопительный бак должен располагаться выше солнечных коллекторов. Чем больше диаметр трубопроводов соединяющих бак и солнечный коллектор тем сильнее автоциркуляция. Диаметр трубопроводов должен быть не менее 3/4 дюйма (20мм). Трубопроводы необходимо утеплить.

Простейшая круглогодичная схема подключения солнечного коллектора для горячего водоснабжения

Если солнечная система используеться круглогодично, то необходимо заменить обычный бак на бак косвенного нагрева (бойлер), а в качестве рабочего тела необходимо использовать антифриз (незамерзающую жидкость). Чем больше диаметр трубопроводов соединяющих бак и солнечный коллектор тем сильнее автоциркуляция. Диаметр трубопроводов должен быть не менее 3/4 дюйма (20мм). Трубопроводы необходимо утеплить.

Солнечная сплит-система для ГВС и отопления дома «Стандарт»

Качество достойное уважения!

ООО «ОПТОН ИМПЭКС»лауреат Национального Рейтинга качества товаров и услуг «Звезда качества»

Почетная награда «Звезда качества» и Экспертное заключение на компанию с правом использования графического изображения «Звезда качества» для маркировки продукции и услуг.

Всесезонные солнечные водонагревательные сплит-системы для отопления и горячего водоснабжения.

серия Сплит-система Стандарт модель SH бренд АНДИ Групп

Солнечная сплит-система идеальное решение для обеспечения горячего водоснабжения и поддержки отопления в современных условиях.Использование солнечных коллекторов для отопления и горячего водоснабжения позволяет существенно снизить постоянно увеличивающиеся расходы на традиционные источники тепла (газ, твердое и жидкое топливо, электроэнергия).

Преимущества сплит-систем.

Круглогодичное использование (при температурах воздуха до ― 40°C).

Возможность использования на территориях имеющих среднее солнечное излучение (умеренный климат)

Можно использовать как самостоятельно, так и как дополнительную систему для нагрева в системах с комбинированным нагревом теплоносителей, что ощутимо снижает затраты на обогрев.

Возможность управления температурой нагрева.

Комплектация:

• Вакуумный солнечный коллектор 12, 18, 24,36, 48, 60 трубок (в зависимости от модели)
• Бак горячей воды 100, 150, 200, 300, 400, 500 литров ( в зависимости от модели) с одним или двумя теплообменниками, датчиками температуры воды, магниевым анодом, предохранительным клапаном.
• Рабочая станция с циркуляционным насосом, встроенным контроллером автоматического управления и расширительным баком

В основе системы ― солнечный коллектор, преобразующий энергию солнца в тепловую с эффективностью поглощения до 98%. Высокая эффективность достигается за счет специального покрытия трубок.

Вакуумная трубка солнечного коллектора сделана из высококачественного, сверхпрочного боросиликатного стекла, обеспечивающего защиту и от града и механических повреждений.

Бак горячей воды выполнен из нержавеющей стали с теплоизоляцией из полиуретана (50 мм), сохраняет высокую температуру до 72 часов. Потери тепла при отсутствии подогрева 2 °C ― 4 °C в сутки.

Если выбор солнечной сплит-системы вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную систему удовлетворяющую Вашим потребностям.

Солнечная сплит система для ГВС и отопления

Солнечная сплит система водонагрева SH-100-12 для ГВС бак 100л

Солнечная сплит система для ГВС и отопления бак 150л

Солнечная сплит система для ГВС и отопления бак 200л

Солнечная сплит система для ГВС и отопления бак 300л

Солнечная сплит система для ГВС и отопления бак 400л

Солнечная сплит система для ГВС и отопления бак 500л

SH-100-12 (один теплообменник, медь)

SH-300-36 (два теплообменника, медь)

Хит продаж! Скидка20%

Видео: Пошаговая инструкция сборки солнечной сплит- системы.

С помощью солнечной энергии сплит-система в зависимости от комплектации и региона эксплуатации способна обеспечить от 70 до 100% ежедневной потребности в ГВС для бытовых целей и существенно снизить расходы (30-100%) на отопление помещений.

Компания «ОПТОН ИМПЭКС» успешно поставляет вакуумные солнечные коллекторы торговой марки АНДИ Групп в более чем 50 регионов России с географией продаж – от Сахалина до Ростова-на-Дону, Кабардино-Балкарии и Дагестана, страны СНГ, ближнее и дальнее Зарубежье.

Некоторые компании в обозначениях продукции используют маркировку торговой марки «АНДИ Групп», при том, что технические параметры коллекторов с аналогичным названием отличаются в худшую сторону (меньше площадь поглощения, теплоизоляция манифольда стекловата, другая толщина и другой материал опорной рамы и т.п.).

На манифольде солнечного коллектора и баках торговой марки «АНДИ Групп» стоит логотип компании. Каждая трубка имеет гравировку лазером торгового знака и номера телефона компании +7(495)748-11-78 в нижней части трубки в районе индикатора вакуума.

Интегрированная Система менеджмента качества ООО «ОПТОН ИМПЭКС» сертифицирована на соответствие требованиям стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2015 (ISO 9001:2015), ГОСТ Р ИСО 14001-2007 (ISO 14001:2004), ГОСТ Р 54934-2012 (OHSAS 18001:2007) Сертификат ISO 9001 подтверждает, что система менеджмента качества предприятия соответствует высоким мировым требованиям, а поставляемая продукция международным стандартам качества.

Солнечные сплит-системы «ЭЛИТ».

Также предлагаем Вашему вниманию солнечные сплит-системы класс ЭЛИТ с бойлерами изготовленными в Италии с использованием современных инновационных технологий. Конструкции бойлеров различных моделей («бак в баке»; «две разделенные диском температурные зоны»; «два-три теплообменника»; «установленный тепловой насос»; «гофрированные теплообменники с увеличенной площадью теплообмена» и пр.) позволяют подобрать оптимальную модель бойлера под конкретные задачи, связанные с отоплением и производством горячей воды.

Актуальность солнечного коллектора в Московской области

Инновации в энергосбережении

Использование солнечной энергии для отопления и приготовления горячей воды в современном коттедже.

Количество солнечной энергии, попадающей на поверхность Земли, называется солнечной инсоляцией. В разных регионах России годовая инсоляция находится в пределах от 800 кВт-час/м2 до 1900 кВт-час/м2. Для Московского региона годовая инсоляция одного квадратного метра горизонтальной площадки составляет 1100 кВт-час/м2. То есть на 1 кв.метр попадает 1100кВт солнечной энергии, которую солнечные коллекторы могут преобразовывать в тепловую с КПД 95%. Количество солнечной энергии, поступающей в географическую зону Московской области, сравнимо с Германией, где на данный момент площадь используемых солнечных коллекторов больше 6,5 млн. кв. метров.

При строительстве коттеджей заказчики всё чаще задают вопрос о возможности использования энергии солнца для своего дома.

Это в первую очередь относятся к людям, которые путешествуют и видят многочисленные солнечные установки на крышах домов в центральной Европе и Скандинавии.

Существует распространенное клише: в России холодно и мало солнца, солнечная энергия – не для нас.

Начнем с того, что Россия велика, есть регионы с инсоляцией испанского уровня, есть такие, в которых, действительно, солнца очень мало.

Рассмотрим московский регион, в котором мы находимся. Глядя за окно в ненастный пасмурный московский день, мало у кого возникает мысль об использовании солнца для своего коттеджа. Между тем, по уровню инсоляции Москва – это Берлин. Прилегающие южные области – это, по поступающей энергии солнца, уже ближе к югу Германии. Да, ФРГ, тоже не самая солнечная страна, но она лидирует в мире в области солнечной энергетики. Практически каждый новый строящейся коттедж оснащается солнечными системами подогрева воды и/или солнечными батареями. А по мнению директора немецкого Института строительной физики (Fraunhofer Institut für Bauphysik), Мюнхен, к 2020 году строительство коттеджей с плюсовым энергетическим балансом, фактически домов — электростанций станет рядовой практикой.

Таким образом, для использования энергии солнца в домашнем хозяйстве в средней полосе России нет никаких технологических препятствий. Разумеется, солнечные системы в нашей климатической зоне (как и в Германии) не заменяют собой отопление и горячее водоснабжение полностью. С их помощью можно покрыть до 50-60 процентов энергии, затрачиваемой в год на отопление и горячее водоснабжение коттеджа.

Оптимальным и оправданным энергоэффективным решением для любого коттеджа является комбинация солнечных систем подогрева воды (солнечных коллекторов) с современным конденсационным газовым котлом (см. рисунок). В данном случае в период с апреля по сентябрь включительно Ваш дом полностью обеспечивается горячей водой за счет энергии солнца. Это не только экономит энергию, но и существенно повышает ресурс газового котла. Его горелка изнашивается главным образом как раз в летний период по причине частой смены циклов включения/отключения. В нашем же случае котел на лето просто-напросто отключается.

То же самое можно сказать о совместной работе солнечных коллекторов и установленного в коттедже теплового насоса. В данном случае солнечные системы подогрева дают еще одно преимущество. Избыточное тепло, производимое коллекторами в летний период, может «сбрасываться» в грунт для регенерации скважин теплового насоса, что повышает срок их службы.

Разумеется, для такого дорого способа отопления, как котел на жидком топливе, данный подход еще более актуален.

С экономической точки зрения, срок окупаемости таких систем в России пока существенно больше, чем в Европе, по причине более высокой стоимости оборудования, с одной стороны, и низких цен на газ, с другой. Тем не менее, цена на компоненты солнечных систем постоянно снижается, цены на энергоносители в России, напротив, растут (по прогнозу Минэкономразвития цена на газ к 2030 году вырастет в 4,6 раза). Кроме того, при установке солнечных коллекторов для обслуживания коттеджа следует рассматривать и экологический фактор, в частности, отсутствие выбросов продуктов сгорания газа на территории вашего участка.

С учетом данных обстоятельств, установка солнечных систем для поддержки горячего водоснабжения и отопления в коттедже не должна рассматриваться просто как современная «модная штука». Как экономический резон, так и экологические соображения здесь также присутствуют.

Проектировать солнечные системы желательно до начала строительства коттеджа, хотя их установка возможна и в уже построенном доме.

Установка солнечных систем не является обязательным условием при строительстве пассивного дома. При этом следует учитывать, что способы организации отопления и горячего водоснабжения влияют на расчет показателя первичной энергии, верхняя граница которого 120 kWh/(m²*a). Использование энергии солнца принимается в расчетах с фактором «ноль», то есть позволяет легче достичь норматива, используемого для целей сертификации здания. Таким образом, и по этим соображениям мы рекомендуем установку солнечных коллекторов для поддержки горячего водоснабжения и отопления.

В заключение интересный факт по электроснабжению с помощью солнца.

В актуальном апрельском (2013) докладе по солнечной энергетике уже упомянутого института строительной физики говорится: «Среднее домохозяйство из четырех человек потребляет в год примерно 4400 kWh электроэнергии. Это соответствует выработке обычных (средних) солнечных модулей площадью 34 m2». Это существенно меньше площади одного ската кровли небольшого коттеджа. И данные цифры, может быть с небольшими поправками, справедливы и для московского региона.

Так что тот, кто задумывается об энергетической автономии своего коттеджа, может взять данную информацию на заметку или позвонить нам для консультации.

Отзыв о работе солнечной сплит-системы в Подмосковье

Подробная статистика с фиксацией погодных условий и нагрева воды в коллекторе и баке солнечной сплит-системы SH-100-12 (коллектор 12 вакуумных трубок, бак 100 литров) от дилера торговой марки «АНДИ Групп» в г, Серпухов Московской области фирмы VOKSES.RU. Смотреть>>

Звоните! (495) 748-11-78 Наши квалифицированные специалисты ответят на Ваши вопросы и в зависимости от поставленных Вами задач, помогут подобрать солнечный коллектор, удовлетворяющий Вашим требованиям.

Узнать больше:

Остались вопросы? Напишите нам: andi-group@yandex.ru

ЗАКАЗАТЬ РАСЧЁТ

Если выбор гелиосистемы вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную установку удовлетворяющую Вашим потребностям.

Солнечная система теплоснабжения

Солнечное теплоснабжение – способ отопления жилого дома, который с каждым днем становится все более популярным во многих, в основном развитых, государствах мира. Наибольшими успехами в области солнечной тепловой энергетики на сегодняшний день могут похвастаться в странах западной и центральной Европы. На территории Евросоюза на протяжении последнего десятилетия наблюдается ежегодный рост отрасли возобновляемой энергетики на 10–12%. Такой уровень развития – это очень существенный показатель.

Одна из наиболее очевидных областей применения солнечной энергетики – это ее использование в целях подогрева воды и воздуха (как теплоносителей). В климатических областях, где преобладает холодная погода, для комфортного проживания людей обязательны расчет и организация систем отопления каждого жилого дома. В них должно присутствовать горячее водоснабжение для различных нужд, к тому же дома необходимо отапливать. Конечно, лучшим вариантом здесь будет применение схемы, где работают автоматизированные системы теплоснабжения.

Больших объемов ежедневного поступления горячей воды в процессе производства требуют промышленные предприятия. В качестве примера можно привести Австралию, где на подогрев жидкого теплоносителя до температуры, не превышающей 100 o C, затрачивается практически 20 процентов всей расходуемой энергии. По этой причине в части развитых стран запада, а в большей мере в Израиле, Северной Америке, Японии и, конечно же, в Австралии, очень быстро происходит расширение производства солнечных отопительных систем.

В ближайшем будущем развитие энергетики, несомненно, будет направлено в пользу использования солнечного излучения. Плотность солнечной радиации на земной поверхности составляет в среднем 250 Вт на один метр квадратный. И это притом, что для обеспечения хозяйственных нужд человека в наименее индустриальных районах достаточно двух Ватт на квадратный метр.

Выгодное отличие солнечной энергии от других отраслей энергетики, использующих процессы сжигания ископаемого топлива, это экологичность получаемой энергии. Работа солнечного оборудования не влечет за собой выделения вредных выбросов в атмосферу.

Выбор схемы применения оборудования, пассивные и активные системы

Существует две схемы использования солнечного излучения в качестве системы отопления для дома. Это активные и пассивные системы. Пассивные системы отопления на солнечной радиации – те, в которых элементом, непосредственно абсорбирующим солнечную радиацию и образующим из нее теплоту, служит сама конструкция дома либо его отдельные части. Этими элементами могут служить забор, кровля, отдельные части здания, построенные на основе определенной схемы. В пассивных системах не используются механические движущиеся части.

Активная система теплоснабжения

Активные системы работают на основе противоположной схемы отопления дома, в них активно используются механические устройства (насосы, двигатели, при их использовании также производят расчет необходимой мощности).

Наиболее простыми по своей конструкции и менее затратными в финансовом плане при монтаже схемы являются системы пассивного действия. Такие схемы отопления не нуждаются в установке дополнительных устройств для абсорбции и последующего распределения солнечного излучения в системе отопления дома. Работа таких систем основана на принципе прямого обогрева жилого помещения прямо через пропускающие свет стены, расположенные на южной стороне. Дополнительную функцию обогрева осуществляют внешние поверхности элементов ограждения дома, которые оборудуются слоем прозрачных экранов.

Для запуска процесса преобразования солнечной радиации в тепловую энергию применяют систему конструкций, основанную на использовании гелиоприёмников с прозрачной поверхностью, где основную функцию играет «парниковый эффект», используются возможности стекла удерживать тепловое излучение, благодаря чему и повышают температуру внутри помещения.

Стоит отметить, что применение только одного из видов систем может быть не совсем оправдано. Зачастую тщательный расчет показывает, что добиться значительного снижения потерь тепла и уменьшения потребностей здания в энергии можно путем применения интегрированных систем. Общая работа и активной, и пассивной системы путем сочетания положительных качеств даст максимальный эффект.

Обычно проводимый расчет эффективности показывает, что пассивное использование излучения солнца обеспечит потребности вашего дома в отоплении приблизительно на 14–16 процентов. Такая система будет важной составляющей процесса получения тепла.

Однако, невзирая на определенные положительные качества пассивных систем, основные возможности для полного обеспечения потребностей здания в тепле все-таки необходимо применение активного отопительного оборудования. Системы, функцией которых является непосредственно поглощение, аккумуляция и распределение солнечной радиации.

Планирование и расчет

Произвести расчет возможности монтажа активных отопительных систем, использующих солнечную энергию (кристаллические солнечные фотоэлементы, солнечные коллекторы), желательно на стадии проектирования здания. Но все же этот момент не носит обязательного характера, установка такой системы возможна и на уже существующее задание независимо от года его постройки (основа для успеха – правильный расчет всей схемы).

Солнечные элементы на крыше

Монтаж оборудования осуществляют на южную сторону дома. Такое расположение создает условия для максимального поглощения поступающей солнечной радиации зимой. Фотоэлементы, преобразующие энергию солнца и установленные на неподвижную конструкцию, наиболее эффективны при их монтаже относительно поверхности земли под углом равным географической локации отапливаемого здания. Угол наклона крыши, градус поворота дома к югу – это значимые моменты, которые в обязательном порядке надо учитывать, производя расчет всей схемы отопления.

Солнечные фотоэлементы и коллекторы на солнечном излучении необходимо устанавливать максимально близко к месту энергопотребления. Помните, что чем ближе вы построите ванную и кухню, тем меньше будут потери тепла (в таком варианте можно обойтись и одним солнечным коллектором, который будет обогревать оба помещения). Основным критерием оценки при подборе необходимого вам оборудования является его коэффициент полезного действия.

Отопительные солнечные системы активного действия, делятся на следующие группы по следующим критериям:

1. Применение дублирующего контура;
2. Сезонность работы (на протяжении всего года или в определенный сезон);
3. Функционального назначения – отопительные, снабжение горячей водой и комбинированные системы;
4. Применяемый теплоноситель – жидкость или воздух;
5. Примененное техническое решение количества контуров (1, 2 или более).

Общие экономические данные будут служить основным фактором выбора в пользу одного из типов оборудования. Правильно определиться вам поможет грамотный тепловой расчет всей системы. Расчет необходимо выполнять, учитывая показатели каждого конкретного помещения, где намечена организация солнечного отопления и (или) горячего водоснабжения. Стоит учитывать месторасположение строения, климатические природные условия, размер стоимости вытесняемого энергетического ресурса. Правильный расчет и удачный выбор схемы организации теплоснабжения – залог экономической целесообразности применения оборудования солнечной энергетики.

Солнечная система теплоснабжения

Самой распространенной из используемых схем отопления является установка солнечных коллекторов, в которых предусмотрена функция накопления абсорбированной энергии в специальной емкости – аккумуляторе.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили двухконтурные схемы отопления жилых помещений, в которых установлена принудительная система циркуляции теплоносителя в коллекторе. Принцип его работы следующий. Подача горячей воды осуществляется из верхней точки накопительного бака, процесс происходит автоматически согласно законам физики. Холодная проточная вода напором подается в нижнюю часть бака, эта вода вытесняет собирающуюся в верхней части бака нагретую, которая далее поступает в систему горячего водоснабжения дома для удовлетворения его хозяйственных нужд и нужд отопления.

Для односемейного дома обычно устанавливают бак накопитель вместимостью от 400 до 800 литров. Для разогрева теплового носителя таких объемов в зависимости от природных условий требуется правильно рассчитать площадь поверхности солнечного коллектора. Также необходимо обосновать использование оборудование экономически.

Стандартный набор оборудования для монтажа отопительной системы на солнечном излучении следующий:

• Непосредственно сам солнечный коллектор;
• Крепежная система (опоры, балки, держатели);
• Накопительный бак;
• Бак компенсирующих избыточное расширение теплового носителя;
• Устройство контроля работы насоса;
• Насос (комплектом клапанов);
• Температурные датчики;
• Теплообменные устройства (применяют в схемах с большими объемами);
• Теплоизолированные трубы;
• Предохранительная и регулирующая арматура;
• Фитинги.

Система на основе теплопоглощающих панелей. Такие панели, как правило, применяют на этапе нового строительства. Для их монтажа необходимо построить специальную конструкцию, называемую горячей крышей. Это означает, что панели необходимо вмонтировать непосредственно в конструкцию крыши, при этом используя элементы кровли в качестве составных элементов корпуса оборудования. Такая установка снизит ваши затраты на создание системы отопления, однако потребует высококачественной работы по гидроизоляции стыков устройств и кровли. Такой способ установки оборудования потребует от вас тщательного проектирования и планирования всех этапов работы. Надо решить много задач по разводке труб, размещению накопительного бака, установке насоса, регулировке уклонов. Достаточно много проблем при монтаже придется решить в случае, если здание не самым удачным образом повернуто к югу.

В целом проект солнечных систем отопления будет отличным от других в той или иной степени. Неизменными останутся только базовые принципы системы. Поэтому привести точный перечень необходимых деталей для полного монтажа всей системы невозможно, так как в процессе установки может возникнуть необходимость применения дополнительных элементов и материалов.

Жидкостные отопительные системы

В системах, работающих на основе жидкого теплоносителя, в качестве аккумулирующего вещества применяют обычную воду. Абсорбция энергии происходит в солнечных коллекторах плоской конструкции. Энергия аккумулируется в баке накопителе и расходуется по мере возникновения надобности.

Для передачи энергии от накопителя в здание применяют водо-водяной или водовоздушный теплообменник. Система горячего водообеспечения оборудована дополнительным баком, который называют баком предварительного нагрева. Вода нагревается в нем за счет солнечного излучения и далее поступает в обычный водонагреватель.

Воздушная отопительная система

Воздушная система обогрева

Такая система в качестве носителя тепла использует воздух. Разогревание теплоносителя осуществляется в плоском солнечном коллекторе, а далее нагретый воздух попадает в отапливаемое помещение либо в специальный накопительный прибор, где абсорбированная энергия накапливается в специальной насадке, которая обогревается поступающим горячим воздухом. Благодаря этой особенности система продолжает снабжать дом теплом даже ночью, когда солнечное излучение не доступно.

Системы с принудительной и естественной циркуляцией

К этой категории технологий можно отнести системы, работающие на основе естественной и принудительной циркуляции носителя энергии.

Основа работы систем с естественной циркуляцией состоит в самостоятельном движении теплоносителя. Под воздействием повышающейся температуры он теряет плотность и поэтому стремиться в верхнюю часть устройства. Возникающая разница в величине давлений и заставляет функционировать оборудование.

Система с принудительной циркуляцией

Оборудование с принудительной системой циркуляции включает в свою конструкцию маломощный насос, который контролирует циркуляцию теплоносителя по всему контуру. Работа такого насоса контролируется электроникой. Энергопотребление такого насоса незначительно в сравнении с объемами выработки тепла всей системой.

Выводы

Выводы напрашиваются сами собой, солнечная энергия действительно уникальное явление, она не только является одной из основ жизни на земле, но также дарит всему живому свет и тепло, а для человека в современно мире способна служить еще и неисчерпаемым источником энергии. Недалека перспектива отказа человечества от использования ископаемого топлива (нефти, угля, газа) в пользу возобновляемых источников энергии. Одним из основных способов получения возобновляемого тепла и электричества в будущем будет преобразование солнечного излучения. Повсеместное внедрение в жизнь человека возобновляемой энергетики даст толчок развитию новых отраслей в науке и производстве и окажет значительное влияние на качество жизни на планете в сторону ее улучшения.

ЛУЧШЕЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ НА РЫНКЕ МОСКВЫ

широкий спектр услуг по водоснабжению, отоплению, газификации, ремонтным работам

Солнечное отопление: насколько эффективно

С ростом цен на энергоносители все актуальнее становится использование альтернативных источников энергии. А так как отопление у многих основная статья расходов, то об отоплении речь в первую очередь: платить приходится практически круглый год и немалые суммы. При желании сэкономить, первым на ум приходит солнечное тепло: мощный и совершенно бесплатный источник энергии. И использовать его вполне реально. Причем оборудование стоит хоть и дорого, но в разы дешевле, чем тепловые насосы. О том, как может быть использована энергия солнца для отопления дома, поговорим подробнее.

Солнечное отопление: насколько эффективно

Отопление от солнца: за и против

Если говорить об использовании солнечной энергии для отопления, то нужно иметь в виду, что существуют два разных устройства для преобразования солнечной энергии:

Оба варианта имеют свои особенности. Хотя сразу нужно сказать, какой бы из их вы ни выбрали, не спешите отказываться от той системы отопления, которая у вас есть. Солнце встает, конечно, каждое утро, но вот не всегда на ваши солнечные элементы будет попадать достаточно света. Самое разумное решение — сделать комбинированную систему. Когда энергии солнца достаточно, второй источник тепла работать не будет. Этим вы и обезопасите себя, и жить будете в комфортных условиях, и сэкономите.

Если желания или возможности ставить две системы нет, ваше солнечное отопление должно иметь, как минимум, двукратный запас по мощности. Тогда точно можно сказать, что тепло у вас будет в любом случае.

Достоинства использования солнечной энергии для отопления:

• Безопасный и абсолютно «чистый» источник энергии.

Недостатки:

• Зависимость количества поступающего тепла от погоды и региона.

Теперь рассмотрим подробнее каждый из типов солнечных нагревательных элементов.

Солнечные коллекторы

Для солнечного отопления используют именно гелиоколлекторы. Эти установки при помощи тепла солнца нагревают жидкость-теплоноситель, которую потом можно использовать в системе водяного отопления. Специфика в том, что солнечный водонагреватель для отопления дома выдает только температуру 45-60оС, а самую высокую эффективность показывает при 35оС на выходе. Потому рекомендованы такие системы для использования в паре с теплыми водяными полами. Если отказываться от радиаторов вам не хочется, или увеличивайте количество секций (раза в два примерно) или подогревайте теплоноситель.

Теперь о видах солнечных коллекторов. Конструктивно есть две модификации:

• плоские;

В каждой из групп есть вариации и по материалам, и по конструкции, но принцип действия у них один: по трубкам бежит теплоноситель, который нагревается от солнца. Вот только конструкции абсолютно разные.

Плоские солнечные коллекторы

Эти гелиоустановки для отопления имеют простую конструкцию и потому именно их можно при желании изготовить своими руками. На металлической раме закреплено прочное дно. Сверху уложен слой теплоизоляции. Изолируются для уменьшения потерь и стенки корпуса. Затем идет слой адсорбера — материала, который хорошо поглощает солнечное излучение, превращая его в тепло. Этот слой обычно имеет черный цвет. На адсорбере закреплены трубы, по которым течет теплоноситель. Сверху вся эта конструкция закрывается прозрачной крышкой. Материалом для крышки может быть закаленное стекло или один из пластиков (чаще всего это поликарбонат). В некоторых моделях светопропускающий материал крышки может проходить специальную обработку: для уменьшения отражающей способности его делают не гладким, а чуть матовым.

Трубы в плоском солнечном коллекторе обычно уложены змейкой, имеется два отверстия — впускное и выпускное. Может быть реализовано однотрубное и двухтрубное подключение. Это кому как нравится. Но для нормального теплообмена необходим насос. Возможна и самотечная система, но она будет очень неэффективной из-за небольшой скорости движения теплоносителя. Именно этого типа солнечный коллектор и используют для отопления, хотя с его помощью можно эффективно греть воду для ГВС.

Есть вариант самотечного коллектора, но его применяют в основном для подогрева воды. Называют такую конструкцию еще пластиковым солнечным коллектором. Это две пластины из прозрачного пластика, герметично закрепленные на корпусе. Внутри устроен лабиринт для продвижения воды. Иногда нижняя панель бывает окрашена в черный цвет. Имеется два отверстия — впускное и выпускное. Вода подается внутрь, по мере продвижения по лабиринту греется солнцем, и выходит уже теплой. Такая схема хорошо работает с резервуаром для воды и легко нагревает воду для ГВС. Это современная замена обычной бочке, установленной на летнем душе. Причем более эффективная замена.

Насколько эффективны солнечные коллекторы? Среди всех бытовых гелиоустановок на сегодня они показывают лучшие результаты: их КПД 72-75%. Но не все так хорошо:

• они не работают ночью и плохо работают в пасмурную погоду;

Тем не менее, часто отопление частного дома от солнца делают именно при помощи этих гелиоустановок. Такие установки популярны в южных странах с активным излучением и положительными температурами в зимний период. Для наших зим они не подходят, но в летний сезон показывают хорошие результаты.

Воздушный коллектор

Эта установка может быть использована для воздушного отопления дома. Конструктивно она очень напоминает описанный выше пластиковый коллектор, но циркулирует и нагревается в нем воздух. Такие устройства навешиваются на стены. Действовать они могут двумя способами: если воздушный гелионагреватель герметичен, воздух забирается из помещения, нагревается и возвращается в то же помещение.

Есть другой вариант. В нем обогрев совмещен с вентиляцией. В наружном корпусе воздушного коллектора имеются отверстия. Через них внутрь конструкции поступает холодный воздух. Проходя через лабиринт, от солнечных лучей он нагревается, а затем подогретым попадает в помещение.

Такое отопление дома будет более-менее эффективным, если установка будет занимать всю южную стену, и при этом тени на этой стене не будет.

Трубчатые коллекторы

Тут тоже циркулирует теплоноситель по трубам, но каждая из таких теплообменных труб вставлена в стеклянную колбу. Все они соединяются в манифолде (manifold), который, по сути, является гребенкой.

Трубчатые коллекторы имеют два типа трубок: коаксиальные и перьевые. Коаксиальные — труба в трубе — вложены одна в другую и их края запаяны. Внутри между двумя стенками создается разреженная безвоздушная среда. Потому такие трубки называют еще вакуумными. Перьевые трубки — это обычная трубка, запаянная с одной стороны. А перьевыми их называют потому, что для повышения теплоотдачи в них вставляется пластина адсорберная, которая имеет изогнутые края и чем-то напоминает перо.

Кроме того в разные корпуса могут быть вставлены теплообменники разного типа. Первые — это тепловые каналы Heat-pipe (Хит пайп). Это целая система преобразования солнечного света в тепловую энергию. Heat-pipe — это полая медная трубка небольшого диаметра, запаянная на одном конце. На втором находится массивный наконечник. В трубку залито вещество с низкой температурой кипения. При нагревании вещество начинает кипеть, часть его переходит в газообразное состояние и поднимается по трубке вверх. По пути от нагретых стенок трубки оно все больше нагревается. Попадает в верхнюю часть, где находится некоторое время. За это время часть тепла газ передает массивному наконечнику, постепенно охлаждается, конденсируется и оседает вниз, где процесс снова повторяется.

Второй способ — U-type — это традиционная трубка, заполненная теплоносителем. Тут никаких новостей или сюрпризов. Все как обычно: с одной стороны входит теплоноситель, проходя по трубке, нагревается от солнечного света. Несмотря на свою простоту этот вид теплообменников эффективнее. Но используется он реже. А все потому, что солнечные водонагреватели такого типа составляют собой единое целое. При повреждении одной трубки приходится менять вся секцию.

Трубчатые коллекторы с системой Heat-pipe стоят дороже, показывают меньшую эффективность, но используются чаще. А все потому, что поврежденную трубку поменять можно за пару минут. Причем, если колба использована коаксиальная, то трубка тоже может быть отремонтирована. Просто она разбирается (снимается верхняя заглушка) и поврежденный элемент (тепловой канал или сама колба) заменяется на исправный. Затем трубка вставляется на место.

Какой коллектор лучше для отопления

Для южных регионов с мягкой зимой и большим количеством солнечных дней в году лучший вариант — плоский коллектор. При таком климате он показывает высшую продуктивность.

Для регионов с более суровым климатом подходят трубчатые коллекторы. Причем для суровых зим больше подходят именно системы с Heat-pipe: они греют даже ночью и даже в пасмурную погоду, собирая большую часть спектра солнечного излучения. Они не боятся низких температур, но точный диапазон температур нужно уточнять: он зависит от вещества, находящегося в тепловом канале.

Эти системы при грамотном расчете могут быть основными, но чаще они просто экономят затраты на отопление от другого, платного источника энергии.

Еще одним вспомогательным отоплением может быть воздушный коллектор. Его можно сделать во всю стену, причем он легко реализуется своими руками. Он отлично подойдет для отопления гаража или дачи. Причем проблемы с недостаточным нагревом могут возникнуть не зимой, как вы ожидаете, а осенью. При морозе и снеге энергии солнца в разы больше, чем в пасмурную дождливую погоду.

Солнечные батареи

Слыша слова «солнечная энергетика» мы в первую очередь думаем именно о батареях, которые преобразуют свет в электричество. И делают это специальные фотоэлектрические преобразователи. Они выпускаются промышленностью из разных полупроводников. Чаще всего для бытового использования мы применяем кремниевые фотоэлементы. Они имеют самую низкую цену и показывают достаточно приличную производительность: 20-25%.

Напрямую использовать солнечные батареи для отопления можно лишь в том случае, если котел или другой отопительный прибор на электричестве вы подключите к этому источнику тока. Также солнечные панели в совокупности с электро-аккумуляторами можно интегрировать в систему снабжения дома электричеством и таким образом уменьшать приходящие ежемесячно счета за использованную электроэнергию. В принципе, вполне реально полностью обеспечить потребности семьи от этих установок. Просто средств и площадей потребуется много. В среднем с квадратного метра панели можно получить 120-150Вт. Вот и считайте, сколько квадратов кровли или придомовой территории должно быть занято такими панелями.

Особенности отопления солнечным теплом

Целесообразность устройства системы солнечного отопления у многих вызывает сомнения. Основной довод — это дорого и никогда себя не окупит. С тем, что это дорого, приходится согласиться: цены на оборудование немаленькие. Но никто не мешает вам начать с малого. Например, для оценки эффективности и практичности идеи сделать подобную установку самому. Затрат минимум, а представление будете иметь из первых рук. Потом уже будете решать стоит со всем этим связываться или нет. Вот только в чем дело: все негативные сообщения от теоретиков. От практиков не встречалось ни одного. Идет активное выяснение способов улучшения, переделок, но никто не сказал, что затея бесполезна. Это о чем-то говорит.

Теперь о том, что установка системы солнечного отопления никогда не окупится. Пока срок окупаемости в нашей стране большой. Он сравним со сроком эксплуатации солнечных коллекторов или батарей. Но если посмотреть динамику роста цен на все энергоносители, то можно предположить, что вскоре он сократится до вполне приемлемых сроков.

Теперь собственно о том, как сделать систему. Прежде всего, нужно определить потребность вашего дома и семи в тепле и горячей воде. Общая методика расчета системы солнечного отопления следующая:

• Зная, в каком регионе находится дом, вы можете узнать, сколько солнечного света приходится на 1м2 площади в каждом месяце года. Специалисты это называют инсоляцией. Исходя из этих данных, вы затем сможете прикинуть, сколько солнечных панелей вам необходимо. Но сначала нужно определить, сколько тепла понадобится на подготовку ГВС и отопление.

Кроме определения количества составляющих гелиосистемы, понадобится определить объем бака, в котором будет накапливаться горячая вода для ГВС. Это легко можно сделать, зная фактический расход вашей семьи. Если у вас установлен счетчик на ГВС, и вы имеете данные за несколько лет, можно вывести среднюю норму потребления в день (средний расход в месяц поделить на количество дней). Вот примерно такой объем бака вам нужен. Но бак нужно брать с запасом в 20% или около того. На всякий случай.

Если ГВС или счетчика нет, можно воспользоваться нормами потребления. Один человек в сутки в среднем расходует 100-150 литров воды. Зная, сколько человек постоянно проживают в доме, вы рассчитаете требуемый объем бака: норма умножается на количество жильцов.

Сразу нужно сказать, что рациональной (с точки зрения окупаемости) для средней полосы России является система солнечного отопления, которая покрывает порядка 30% потребности в тепле и полностью снабжает горячей водой. Это усредненный результат: в какие-то месяцы отопление будет на 70-80% обеспечиваться гелиосистемой, а в какие-то (декабрь-январь) всего на 10%. И снова-таки многое зависит от типа солнечных батарей и от региона проживания.

Причем дело не только в «севернее» или «южнее». Дело в количестве солнечных дней. Например, на очень холодной Чукотке солнечное отопление будет очень эффективным: там почти всегда светит солнце. В гораздо более мягком климате Англии, с вечными туманами, его эффективность крайне низка.

Итоги

Несмотря на множество критиков, которые говорят о неэффективности солнечной энергетики и слишком большом сроке окупаемости, все больше людей хоть частично переходят на альтернативные источники. Кроме экономии многих привлекает независимость от государства и его ценовой политики. Чтобы не жалеть о напрасно вложенных суммах, можно сначала провести эксперимент: изготовить одну из солнечных установок своими руками и решить для себя насколько это вас привлекает (или нет).