Солнечная система в доме

Солнце – неиссякаемый источник энергии, с которым человечество живет всю свою историю. Но почему-то реальное развитие технологий по преобразованию энергии Солнца в другие виды энергии началось только тогда, когда ископаемые источники стали заканчиваться, а эффект от сжигания топлива начал угрожать климату планеты и существованию на ней людей. Ископаемые энергоресурсы все сложнее добывать, очищать и перемещать по планете. Цены на ископаемое топливо растут. Причем не только в мире, но и в России,где вроде бы всего очень много. Тем не менее, за последние 15 лет цены на газ и электричество не снижались ни разу. Такое положение заставляет людей считать. Особенно тех, кто живет в частном доме или строит новый дом, и думает, как его будет отапливать и как сделать будущие счета меньше. Гелиосистема, интегрируемая в систему ГВС или систему отопления дома, один из вариантов как этого можно добиться.

Из чего состоит гелиосистема?

Солнечные коллекторы. Один, два, десять или более, зависит от того какую мощность необходимо получить от системы и от отведенного под монтаж места. Обычно это крыша дома, но коллекторы могут быть размещеныи на раме, стоящей на земле. Внутри коллектора циркулирует теплоноситель поэтому все коллекторы соединены между собой в единую систему, заполненную высокотемпературным теплоносителем. О конструкции будет ниже.

Буферная емкость с теплообменником или водонагреватель с теплообменникомрасположены в котельной. Буферная емкость применяется если солнечная энергия будет использоваться для отопления и ГВС. При такой схеме (схема 1) тепло от гелиосистемы и тепло от других генераторов тепла - котла, камина сбрасывается в буфер. А потребители тепла -  контур теплого пола, контур ГВС и радиаторов отбирают столько, сколько им необходимо для достижения заданных пользователем значений. Накопительный водонагреватель с теплообменником позволяет нагревать солнцем только воду для ГВС.

Схема 1

1. Теплоноситель в коллекторе нагревается за счёт солнечной энергии

2. Жидкость циркулирует между буферным хранилищем и панелью солнечных батарей

3. Полученное тепло передаётся через теплообменник и нагревает воду в гелиоводонагревателе

Расширительный бактакже «живет» в котельной и выполняет роль «домика» куда собирается весь теплоноситель в случае если солнце продолжает светить и греть, а запроса на тепло от ГВС или от системы отопления нет.

Циркуляционный насоспонуждает теплоноситель двигаться по замкнутой системе.

Контроллеротвечает за то чтобы циркуляционный насос включался, когда температура теплоносителя в гелиосистеме стала больше чем температура воды в буферной емкости или накопительном водонагревателе и выключался, когда температура достигла заданного значения.  Если автоматика котла и контроллер гелиосистемы одного производителя, то последний может «держать связь» с системой отопления для того чтобы всё работало согласованно.

На эффективность гелиосистемы влияет множество факторов - время года, погода, широта расположения дома с установкой и угол наклона солнечных панелей,но если все элементы рассчитаны и правильно подобраны, то гелиосистема способна прослужить без проблем 20 лет и давать 850 Вт с одного метра площади коллектора.При нынешних темпах инфляции первичные вложения возвращаются за 3-5 лет.Точный срок окупаемости можно рассчитать исходя из данных конкретного объекта.

Что дает гелиосистема?

Уменьшение на 60% затрат на приготовление горячей воды. Опираясь на статистику Мосводоканала, средний житель расходует 1,5-1,7 тонны горячей воды (60°С) в месяц. Семья из четырех человек постоянно живущая в частном доме израсходует 6 800 литров в месяц или 81 600 литров в год. Энергию, которая необходима для нагрева горчей воды можно рассчитать (m * c* ∆T)/КПД = (81 600 х 1,163 х 50) / 0,98 = 4 841 877 Вт·ч = 4 841 кВт·ч.

Стоимость энергии получаемого из разного вида топлива  будет различаться. Но в любом случае она будет что-то стоить в отличие от солнечной энергии. Зимой света может не хватать,так как уровень освещения в январе и в июне отличается. Но если в течение года 60 % необходимой энергии для ГВС будет получено от солнца это очень хорошо.

Работающая на систему отопления гелиоустановкапозволяет сократить на 30 % эксплуатационные расходы на отопление и существенно снизить нагрузку на основной генератор тепла. Тем самым продлевая его ресурс.

Солнечная энергия - это свобода. Ничего не нужно просить, согласовывать, подавать заявки. Никаких ежемесячных счетов. Никаких обязательных ТО и т.д. Из ограничений только здравый смысл.

Гелиоустановку можно интегрировать в уже существующую систему отопления и ГВС, а при необходимости и нарастить мощность.

Ну и последний, но очень важный момент - солнечная энергия безопасна для людей и окружающей их среды.

Темно?

30 минут солнечного излучения покрывают годовое потребление энергии земли. Колоссальная энергия!  Однако поток солнечного света непостоянен и зависит не только от времени суток и движения планеты, но и от погоды. Специалисты приняли, что количество излучаемой Солнцем энергии составляет 1370 Вт на 1 м2 на внешней границе атмосферы. Часть излучение отражается и рассеивается в атмосфере. Поэтому до поверхности земли доходит около 1000 Вт на 1м2. При этом это значение будет верно при ясном голубом небе. При появлении облаков или плотной облачности значение будет снижаться. Услышав такие характеристики многие считают, что в России везде всегда темно и пасмурно! Однако это не так, согласно результатам наблюдений за атмосферой, в средней полосе России из 4545 часов светлого времени суток – от 1700 до 2000 часов в году небо ясное.

Значение инсоляции для всех стран и территорий уже рассчитано и проверено в процессе наблюдений.  И если посмотреть на таблицу ниже, то можно обнаружить, что уровень инсоляции в России и Европе сопоставим, тем самым окончательно развеять заблуждение, что в России темно и Солнце светит как-то не так.

Какие бывают?

На рынке представлены два типа солнечных коллекторов – плоские и вакуумные.  Обе конструкции имеют свои преимущества и недостатки.

Вакуумный коллектор- это герметично соединенные в единую «батарею» несколько стеклянных трубок. Внутри каждой трубки находится абсорбер, собирающий излучение и передающий тепло циркулирующему по трубам теплоносителю.Для предотвращения тепловых потерь от абсорбера к стеклу трубки вакуумируются отсюда и название устройства. Из плюсов такой конструкции: лучше работают при низких температурах за счет более высокой селективной способности абсорбера. Из минусов - трубки довольно хрупкие. Из-за трудоёмкости производства стоимость коллектора выше.

Плоский коллектор- это прямоугольный герметичный алюминиевый короб. С одной стороны, короб закрыт высокопрочным стеклом. Свет попадает сквозь него на абсорбер (пластину со специальным покрытием, поглощающим солнечное излучение), под которым расположены трубопровод с циркулирующим по нему теплоносителем куда и отдается полученное тепло. Для минимизации тепловых потерь через корпус коллектора,под абсорбером находится слой минеральной ваты.  Плюсы: Прочность. Конечно всё можно разбить, но для такой конструкции понадобится приложить массу усилий. Минусы: эффективность в зимний период меньше чем в вакуумной конструкции.

Предложение от WOLF

Компания WOLF давно занимается производством и внедрением гелиосистем по всему миру. Сотни тысяч проданных приборов, десятки тысяч объектов. Огромный накопленный опыт, который инженеры компании вкладывают в каждое новое поколение продукции и систему в целом. 

Конструкция плоского солнечного коллектора от WOLFотличается жестким, прочным корпусом, отштампованным из листа алюминия. Отсутствие стыков и тепловых мостов позволяет сохранить собранное тепло. Стекло толщиной 3,2 мм с минимальным содержанием железа имеет высокий уровень проницаемости и способно выдерживать поистине экстремальные нагрузки – вес 2-3 взрослых людей. Тепловая защита расположена не только за абсорбером, но  и со всех четырех сторон. В качестве изоляции применена минеральная вата толщиной 60 мм. Она не выделяет газ и не горит. Всё это сделано для максимальной эффективности.

 Но самая важная часть конструкции, влияющая на эффективность прибора и всей системы.является плоский алюминиевый абсорбер с высокоселективным покрытием.

 На графике приведено сравнение эффективности солнечных коллекторов при солнечном излучении 1000 Вт/м2. Для сравнения выбраны три европейские марки. Если сравнивать эффективностьWOLF с устройствами из Китая или с самодельными коллекторами разница будет еще больше.

Теплообменник, контактирующий с абсорбером,имеет форму меандр. Такая конфигурация удобна при монтаженескольких устройств, обеспечивает равномерность протока при разной скорости, и при необходимости дает возможность слить теплоноситель из устройства.

Для управления и контроля в программе поставок WOLFесть очень удобная, функциональная и простая модульная система автоматики. Всего один контроллер BM2 и модули расширения позволяют собрать систему управления, где различные генераторы тепла и гелиосистема смогут работать согласованно, дополняя друг друга. Также в конструкциимодулей автоматики предусмотрена возможность управлять системой отопления дистанционно через приложение WOLFSmartSetна смартфоне.