Огляд типів сонячних колекторів для організації опалення та гарячого водопостачання будинку

Зараз багато розмов йде про екологію, заощадження ресурсів. Але, мабуть, головна причина того, що більшість людей намагаються знайти будь-яку можливість мінімізувати енергоспоживання – подорожчання життя, чому в чималому ступені сприяє постійне підвищення тарифів. Наше ЖКГ немов спеціально підштовхує до цього. Один з варіантів економії – на опаленні і ГВП. Як це можна зробити з допомогою сонячного колектора, який використовується для гарячого водопостачання і опалення, і буде розказано в статті на нашому сайті better-house.ru.

Сенс в тому, щоб замість традиційних джерел використовувати сонячну енергію, яка, як відомо, абсолютно безкоштовна. Для цього призначений пристрій, зване геліоколекторів (сонячним). Воно може бути складовою частиною як систем гарячого водопостачання, так і контурів опалення.

Не слід його плутати з виробом, що має співзвучну назву – сонячна батарея (про них читайте тут). Принципова відмінність в тому, що від АКБ споживач отримує енергію електричну, а від колектора – теплову. Не вдаючись у тонкощі фізичних процесів, коротко можна сказати так – сонячна випромінювання трансформується в тепло, яке і використовується для підвищення температури теплоносія.

Схема досить проста: геліоколектор-накопичувальний бак. Між ними безперервно циркулює теплоносій. Передбачена установка і різних додаткових пристроїв, в основному, електроніки, що робить експлуатацію більш зручною. Про всі можливості конкретного виробу можна дізнатися з документації.

Типи сонячних колекторів. Їх існує кілька. Для нас цікаві лише ті, які можна без особливих складнощів використовувати в побуті, для забезпечення свого будинку тепловою енергією.

Моделі «вакуумні»

Абсорбер (елемент, який поглинає і акумулює сонячну енергію – «чорна» панель) знаходиться у вакуумі. Він оточує його з усіх боків, тим самим надійно ізолюючи від навколишнього середовища. Додатково цьому сприяє селективне покриття абсорбера, за що він і отримав свою другу назву. Таке інженерне рішення дозволяє скоротити тепловтрати до мінімуму.

Конструктивно окремий елемент являє собою 2 трубки (одна в іншій). Це нагадує звичайний термос. В просторі між ними і знаходиться вакуум. Форма циліндра забезпечує гарне поглинання енергії сонця при будь-якому його місцезнаходження на небосхилі, будь то ранній ранок, полудень або захід. Його промені завжди падають перпендикулярно поздовжньої осі елемента, що сприяє максимальному поглинанню радіації.

Пряма тепловіддача

Всі елементи з’єднані з накопичувальною ємністю системи. Рідина з неї надходить в трубки (вони розташовані з нахилом), нагрівається і повертається назад в бак. У деяких конструкціях його може і не бути (безперервна циркуляція). Гідність такого рішення-відсутність “посередників” в процесі теплообміну.

З теплообмінником

Відмінність в тому, що в накопичувальному резервуарі знаходиться теплообмінник (як правило, мідний). На його основі можна монтувати другий контур – ГВП, якщо перший працює на опалення. При цьому можна користуватися різними теплоносіями. Для ГВП, природно, вода, для опалювальної системи, крім неї, і антифриз або інша низькозамерзаюча рідина. Це дозволяє експлуатувати установку в холодну пору (при «мінусі» на вулиці).

З трубками (тепловими)

Моделі найефективніші, але і коштують дорого. Конструктивно вона складається з запаяних трубок (мідних), заповнених легкокипящих рідиною. При нагріванні відбувається утворення пари, який у верхній частині конденсує і стікає вниз. Безперервно повторюваний процес. Температура пароутворення відома, тому немає сенсу пояснювати, наскільки оригінально таке рішення.

Навіть при мінімальному освітленні панелі можна отримати досить теплової енергії. При відсутності розбору теплоносія (ГВП) температура нагріву може досягати +300 ºС.

Всі елементи з’єднані із загальною трубою (приймачем), по якій проходить теплоносій.

600px” />

Плюс:

1. Можливість надійної роботи і при температурах нижче нуля.
2. За ефективністю перевершують “плоскі” аналоги на 45 – 50%.
3. Універсальність, так як випускаються в декількох модифікаціях.
4. Хороша ремонтопридатність.
5. Окремі моделі відмінно функціонують при температурах до -45 0С (з трубками з металу).
6. Вихід одного елемента з ладу незначно відбивається на роботі колектора.

Мінус:

1. Висока вартість.

«Плоскі» моделі сонячних колекторів

Вони функціонують на основі парникового ефекту. Такий колектор складається з 3-х основних частин – поглинає сонячні промені елемента (абсорбера), теплоізолятора і прозорого покриття. Випромінювання світила вільно проникає всередину пристрою і там акумулюється. Теплоносій, який циркулює по системі і проходить через колектор, нагрівається за рахунок накопиченої теплової енергії. У статичному режимі (без водорозбору) панель може нагріти рідину до + 200 0С.

600px” />

Плюс:

• Проста конструкція.
• Дешевше вакуумних моделей.

Мінус:

• За ККД їм значно поступаються.
• Велика залежність від освітленості.
• При негативних температурах ефективність різко падає.
• Обмеження у використанні. Більш підходять для південних регіонів, а в середніх широтах і північніше – малоефективні.

Розкид цін настільки великий, що має сенс зупинитися тільки на окремих прикладах.

• Колектор 1,84 м2 (Чехія) обійдеться в 5 150 гривень. Це з урахуванням вартості всіх комплектуючих для установки. Така ж модель на 3,6 м2 – 8 250 гривень.
• Німецький «Logasol» вертикального монтажу – 29 340 гривень (2 026 х 1 032). Виріб з габаритами 2 070 х 1 145 коштує вже 43 000 гривень.

Залишається додати, що окупність таких пристроїв – не більше 5 років. А якщо врахувати гарантований експлуатаційний період (до 30 років), то стає зрозуміло, скільки можна користуватися тепловою енергією абсолютно безкоштовно.

Висновок

1. Більш висока вартість облаштування колекторних конструкцій – удавана. За оцінками фахівців, витрати на всі відповідні заходи цілком порівнянні з витратами на монтаж автономних систем, що працюють на традиційних видах палива, наприклад газових котлів.
2. Ефективність роботи схеми забезпечується не в останню чергу якістю теплоізоляції магістралі, і це потрібно мати на увазі.
3. Якщо враховувати ціни на основні енергоносії (газ, тверді або рідкі види палива, то ж електрика), то економія виходить досить істотна, особливо для приватного будинку, на присадибній ділянці якого розташовано кілька будівель. Потрібно розуміти, що геліоколектор може працювати цілий рік, головне, щоб сонце не було закрито хмарами. Причому він акумулює випромінювання не тільки в тому спектрі, який для нас видимий. Так що доцільність монтажу такої конструкції очевидна. Звичайно, багато що визначається і потребами конкретного будинку. Але навіть якщо панель (або збірка) і не замінить повністю звичайні системи, то економію дасть значну. Крім того, це і непоганий аварійний варіант (запасне джерело енергії).
4. Сонячні колектори можна використовувати в будь-якій точці планети, незалежно від особливостей клімату. Головне – вибрати оптимальну модель і правильно спроектувати схему. В нашій країні доцільно монтувати сонячні колектори. Плоскі рекомендовано використовувати тільки в південних регіонах.