Гелиосистемы для дома – стоит ли применять?
Получать дармовую энергию от солнца на нагрев воды – заманчиво.
Но оборудование для такого действа, а именно, гелиосистемы в комплекте, требует не мало вложений. Главный вопрос у пользователя – окупится ли гелиосистема с солнечным коллектором при использовании в частном доме? Рассмотрим какие конструкции бывают, какой опыт применения имеется…
Основной принцип работы
В основе домашней гелиосистемы находится солнечный коллектор. Работает предельно просто – ряд трубок с теплоносителем (водой) нагревается солнечными лучами. Разогретая вода поступает в устройство по теплообмену в доме (бойлер косвенного нагрева, гидроаккумулирующая емкость) и там нагревает теплоноситель системы отопления или воду, которую мы используем как горячую.
В результате отопление и (или) вода греются бесплатно. Все знают, что отопление и ГВС – основная статья расходов по дому, энергия дорога. А в Европе солнцем иногда вообще отапливают полностью, не сжигая и килограмма нашего природного газа.
Что получится у нас, и какой солнечный коллектор лучше?
Разновидности солнечных коллекторов
Упрощенное описание конструкций коллекторов гелиосистемы следующее.
-
Плоские пластинчатые.
Металлическая пластина, покрытая никелем (поглотителем) с припаянными к ней медными трубками. Или две пластины с канавками, сложенные вместе. Все это заключено в теплоизолированный кожух с ударопрочным самоочищающимся стеклопакетом.
-
Трубчатые.
Ряд вакуумных стеклянных трубок, внутри которых находятся тонкие трубки с теплоносителем. Вакуумные трубки имеют особое покрытие концентрирующие солнечный свет на нагреваемых трубах, которые с обоих сторон подключены к сборным шинам в теплоизоляторе.
- Тепловые трубы
Здесь похожие на предыдущий вариант вакуумные трубки, только внутри них находятся стеклянные трубы с жидкостью, которая легко испаряется при нагреве солнцем. Пар поднимается в верхнюю часть труб на охладитель, отдает энергию теплоносителю, и жидкость стекает вниз, чтобы опять испаряться…
Из описания ясно, что все эти конструкции не могут быть дешевыми. Отсюда и вопросы по окупаемости.
Летом гелиосистема всегда пригодится
Есть еще одна разновидность гелиосистемы – летняя плоская открытая. Тот же пластинчатый солнечный коллектор, но пластина с трубками из копеечного пластика, без теплоизоляций и стекла.
Эффективно может работать только при высокой температуре наружного воздуха летом.
Такой упрощенной гелиосистемой можно греть воду в бочке, с циркуляцией самотеком, если бочка будет выше коллектора на 0,5 метра и больше. Или греть воду в бассейне, или для нужд дома, но с принудительной циркуляцией.
Причем пластмассовый коллектор греет в 10 раз эффективней, чем просто бочка летнего душа. Так что получить теплый бассейн можно, условно бесплатно. А простейшая система окупится, в сравнении с затратами на топливо, если нагрев делать посредством сжигания чего быто ни было.
Окупается ли солнечный коллектор
Нужно заметить, что пластинчатые коллектора начинаю работать, когда энергия солнца больше 80 Вт/м2 . Т.е. в зимние месяцы плоские практически не работают.
Трубчатые начинают работать от 20 Вт/м2. Следовательно зимой они могут подогревать немного дом.
Простые расчеты показывают, что даже в южном климате (52параллель), если применять гелиосистему для отопления, то солнечный коллектор не окупится. Отопление ведь нужно больше всего зимой, и меньше в межсезонье, — когда солнца меньше всего. Получаемой энергии с метра квадратного – очень мало, ее стоимость не возмещает цену оборудования и за десятки лет, при нынешних ценах на энергоносители.
Но если применять коллектор для горячего водоснабжения, которое нужно и в межсезонье и летом, то он окупиться. Т.е. у нас основной упор должен делаться на включение гелиосистемы в ГВС-схему, для максимального использования энергии солнца. Отопление может подключаться попутно, когда горячая вода уже подготовлена.
Плоский или трубчатый коллектор выбрать
Известно следующее:
-
Плоский более эффективней летом, он имеет больше КПД при различных температурах теплоносителя, может разогревать его до больших температур.
-
Трубчатый эффективней при малых энергиях солнца, может работать круглый год.
Так же плоский более дешевый. А варианты без теплоизоляции, для лета – копеечные.
Для наших условий, для подготовки ГВС эффективней оказывается плоский коллектор, который окупится, если до этого на ГВС тратилось не мало энергии.
Но трубчатый, — для любителей экспериментов, также может окупится, учитывая, что он в «хитрой» схеме может еще и отапливать зимой.
Из чего состоит гелиосистема
Сам солнечный коллектор должен размещаться под определенными углами к горизонту – плоскость светоприемника перпендикулярна потоку солнечного света, а также в направлении на юг, возможно с небольшими до 10 град отклонениями или автоповоротом вслед за солнцем.
Крыша должна быть рассчитана на подобную нагрузку с учетом ветра и снега.
Простейшая схема – с самотечной циркуляцией. Коллектор может быть и на крыше, при условии, что бак выше него на 0,5 м для самотечной циркуляции, а трубы в теплоизоляции большого диаметра.
Также в гелиосистему может входить:
-
Теплоаккумулятор — Бойлер косвенного нагрева или буферная емкость, с отдельным змеевиком для подключения солнечного коллектора. Но прибор должен оборудоваться основным нагревом.
-
Циркуляционный насос.
-
Предохранительный клапан по давлению, — вода может закипать.
-
Трубопроводы в теплоизоляционной оболочке, выдерживающей повышенную температуру (минеральная вата).
-
Схема переключения «ГВС – отопление», отопление подключается при достижении максимальной температуры ГВС.
-
Автоматический воздухоотводчик в самом высоком месте.
-
Расширительный бак 1/10 объема теплоносителя – система замкнутая.