СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ КАК АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ОТОПЛЕНИЕ ДОМА

Практика показывает, что использование солнечной энергии более эффективно на нужды горячего водоснабжения, чем на выработку электрической энергии или отопление, по крайней мере, на сегодняшний день. Интерес к солнечным коллекторам все больше растет, а вместе с ним растет и количество противоречивых мнений по поводу использования гелиосистем в наших широтах. Было бы неправильно не уделить внимание этому виду альтернативного отопления и не попробовать разобраться с принципом работы коллекторов, классификацией, их эффективностью, стоимостью и т.д.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ (СК)

 Различают несколько видов солнечных коллекторов:

• вакуумные (трубчатые);
• плоские;
• воздушные.

В зависимости от вида коллектора процесс преобразования солнечной энергии в тепловую имеет свои особенности. Однако в любом случае солнечное излучение нагревает теплоноситель (воду, антифриз), протекающий в трубках. Далее уже нагретый теплоноситель попадает в остальные элементы системы и продолжает циркулировать. В плоских коллекторах для преобразования солнечной энергии в тепловую используется абсорбер – металлические пластины (медные и алюминиевые), посредством которых передается тепло теплоносителю. Вакуумные же представляют собой две трубки вложенные друг в друга, пространство между ними заполнено вакуумом, что позволяет снизить теплопотери. Внутри находится медная трубка, по которой  перемещается испаряющаяся жидкость. Тепло от стенок трубки к медной трубке передается посредством алюминиевого экрана. Затем тепло от вакуумных трубок передается в теплосборник. В воздушных коллекторах в качестве теплоносителя используется воздух, однако этот вид достаточно редкий и не встречается в наших странах.

 РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ПЛОСКИМИ И ВАКУУМНЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ

Сравнительный анализ показывает, что вакуумные коллекторы имеют больше преимуществ по сравнению с плоскими, при этом считается, что они и более дорогие. Более низкие теплопотери, простота замены трубок и возможность использования при значительно низких температурах делают более привлекательным именно вакуумные коллекторы. Считается, что они имеют большую светопоглащающую площадь, следовательно, должны быть более эффективными. Часто встречается в сети информация, что и КПД вакуумных коллекторов выше, чем у плоских. Однако если взглянуть более предвзято, то оказывается, что из-за расположения трубок и более высокого показателя отражения солнечного излучения увеличивается оптическая составляющая потерь. Почитать об этом можно здесь: http://energobelarus.by/articles/alternativnaya_energetika/dorogoy_kollektor_dlya_besplatnoy_energii/. Это, в свою очередь, позволяет утверждать, что при положительной температуре наружного воздуха и необходимости подогрева воды до 40-60 ºС  вакуумные СК не эффективней тех же плоских коллекторов. А эффективность их возрастает при необходимости нагреть теплоноситель значительно выше температуры окружающей среды.  Первоначальный монтаж в том и другом случае не должен доставлять трудностей. Еще одним важным показателем является механическая прочность, которую оценивают по устойчивости к граду. Вакуумные СК с одинарным стеклом повышенной толщины способны выдерживать град до 35 мм, чего не скажешь о вакуумных СК с обычным стеклом. Неприятность может доставить также выпавший снег, сохраняясь между трубками СК и подтаяв, он может нарушить целостность трубок. В плоских СК применяется обычное оконное силикатное стекло, которое способно выдерживать крупный град, а также более дорогое стекло “без блеклости”, позволяющее исключить возможность отражения солнечных лучей при угле наклона ниже 30 градусов. Срок службы таких коллекторов составляет 20 лет, вакуумных – 10 лет.

ЦЕНА СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Цена самого коллектора составляет 50-70% стоимости всей системы. Вакуумные коллекторы на 10 трубок в Беларуси можно встретить стоимостью порядка 5 – 6 млн. руб. и выше, т.е. где-то 510 – 610$. Встречались предложения за коллектор 20 трубок – 7,1 млн. руб. (725$). Площадь абсорбции такого СК составит порядка 2,7 м².  Цена плоских коллекторов (2,6 м² Польского производства) составляет порядка 400 евро. Это не самый дешевый, но и не самый дорогой вариант. При этом не учитываем стоимость остальных элементов сети.  Т.е. большой разницы не видно. Но опять-таки цена зависит от многих факторов: производителя, типа нагревательного элемента, стекла и т.д. При равных условиях СК немецкого производства будет приблизительно на 200 евро стоить дороже. Или, например, вакуумный СК с элементом из алюминиевого сплава будет дороже своего аналога с плоским тепловым элементом, т.к. является более эффективным. Соответственно коллекторы с более прочным стеклом будут также дороже коллекторов с обычными стеклами. Т.е.  это такой беглый просмотр цены, да и не мешало бы сначала определиться, сколько понадобиться трубчатых или плоских панелей для дома или другого объекта. Расчет солнечного коллектора заслуживает отдельной статьи. Производительность сильно зависит от региона, в среднем можно считать, что 1 м² нагреет 10 литров воды в час. Срок окупаемости гелиосистем на базе СК зависит от варианта исполнения и составляет порядка 15 лет. Производители заявляют гораздо меньший срок окупаемости.

ГЕЛИОСИСТЕМЫ НА БАЗЕ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Гелиосистема на солнечных коллекторах для ГВС имеет более простую структуру. Когда возникает задача отопления дома, то это значительно усложняет гелиосистему.  Для отопления дома солнечные коллекторы применяют параллельно с  системами, выполненными  на базе котлов или тепловых насосов. Пример такой гелиосистемы приведен на рисунке.

 На закуску видео реально действующей гелиосистемы на базе вакуумных коллекторов.