Практичне використання сонячної енергії у приватному домогосподарстві 10.01.2015

Основним енергомістким і затратним для громадян є питання обігріву приміщення, та нагрів води, для потреб сім’ї. Найефективнішим рішенням є використання сонячного коллектора.

На теперішній час, доступними на ринку, найбільш ефективним сонячним колектором  є колектори на основі вакуумних трубок. Принцип роботи геліосистеми  наступний: нагрітий в колекторі теплоносій, протікаючи по нижньому змійовику бойлера, віддає тепло воді. Бойлер працює акумулятором тепла. В сонячних системах використовується двоконтурний бойлер. Це такий бойлер, який може одночасно нагрівати воду від двох джерел енергії. Його під'єднують до сонячної системи і газового котла. Коли недостатньо сонячного випромінювання і вода в бойлері не нагрівається до потрібної нам температури, тоді вмикається котел і догріває воду до заданої величини. Влітку котел вмикається рідко або взагалі не вмикається. Взимку, особливо в похмуру погоду, сонячна система просто не здатна підняти температуру води до 60°С, але реально нагріє її до +30...+40°С, а догріє воду до потрібного рівня котел. Відтак в будь_яку пору року ми гарантовано матимемо гарячу воду

Протягом року мінімальна геліосистема — 1 колектор (1,8м геліополя), бак-акумулятор на 150 літрів — в середньому зможе виробити 1692кВт·год. теплової енергії. Цього достатньо, щоб забезпечити гарячою водою (55°С) сім'ю з 2 осіб.

Якщо система більших розмірів (3 колектори, 300-літровий бак) і монтується на приватну садибу, в якій проживають 4-6 осіб, то економія 18-20%, а термін окупності 6-7 років. Якщо система налічує 8 і більше колекторів та 500-літровий бак, а на території є басейн (особливо відкритий) або сонячна система, крім підігріву води, працює ще й на підтримку опалення, то економія газу орієнтовно складе 23-25%, а термін окупності 4 роки (рис. 2). Тобто, чим більша потреба в гарячій воді та опаленні, тим менший термін окупності.

Геліосистеми з використанням вакуумних сонячних трубок здатні працювати цілий рік на відміну від плоских геліоколекторів 60-70% річного споживання гарячої води на рік. Сонячні системи для нагріву гарячої води повинні бути якомога більш простими і не дуже великими. Перевагами систем із використанням трубок є висока теплова ефективність завдяки використанню сучасних методів передачі тепла та високоякісного поглинального покриття.

  • Широкий спектр роботи (оскільки здатна працювати при високій хмарності)
  • кожна трубка працює не залежно одна від одної, що дає змогу продовжувати працювати колектору навіть у випадку фізичного пошкодження, оскільки теплоносій (антифриз) не затікає у середину трубки, а його доступ обмежується теплообмінником
  • мала вага колектора
  • трубка здатна витримувати морози до -35°С завдяки вакууму. Після року використання геліосистеми з мінімальним набором параметрів газу спалюється менше ніж минулого року орієнтовно на 10-12%, зменшується кількість циклів ввімкнення — вимкнення котла (збільшується його ресурс експлуатації), менше працює циркуляційний насос

Приблизний термін окупності таких пристроїв становить 10-12 років.

Сонячний водонагрівач з вакуумними трубами показує хороші результати навіть у хмарні дні, оскільки труби сонячного колектора здатні поглинати енергію інфрачервоних променів, які проходять через хмари. Системи на основі вакуумних сонячних колекторів успішно нагрівають воду, навіть коли на вулиці -35°С. Сонячні колектори бажано розташовувати з південної сторони будівлі. Так досягається максимум ефективності. Можливий каскадний варіант монтажу системи. Коли площа даху є невеликою, одна частина колекторів розташовується на південній частині, а друга - на західній чи східній. Монтаж колекторів проводиться, як правило, під тим же кутом, який має і дах. Тобто монтаж відбувається паралельно покрівлі. Оптимальний кут нахилу колектора відносно землі для України складає 45°. При такому розташуванні геліосистема однаково ефективно працює і взимку, і влітку. Якщо кут нахилу збільшувати до 80°, то це буде підвищувати ефективність системи у зимовий період. І навпаки, зменшуючи кут — збільшуємо ефективність у літній період. Оптимальний кут падіння сонячних  колекторів 45-50°.

Проаналізувавши усі варіанти, об’єм спожитого тепла і економічну доцільність, було вирішено встановити в приватному будинку сонячні вакуумні колектори, а саме СВК 2-30 4 комплекти, площею 16.5м2, та бак-акумулятор на 800л.

Вся система змонтована на південній стіні будинку, кут нахилу (розраховано на максимально осінньо-весняний період) — 55°, для керування усією системою використано контролер, який відслідковує встановлені параметри, контролює нагрів води, переключення на підігрів басейну чи опалення будинку. Електроживлення системи забезпечується блоком безперебійного живлення, який у разі відсутності напруги в мережі генерує напругу 220В від акумулятора і забезпечує автономну роботу системи до 8 годин. Дана система підігріву  введена в експлуатацію і працює безперебійно з липня 2012р. і по теперішній час, що дає можливість провести практичні підрахунки ефективності встановленої системи. Від липня 2012р. по з 20...25 листопада 2012р. дана геліосистема повністю забезпечила гаряче водопостачання будинку, (4 людини + 3-4 гостей на вихідні). Температура води в невеликому басейні біля будинку липень-вересень: 26-28°С.

Окремо хочу відмітити роботу системи в зимовий період: в досить хмарну, навіть легко сніжну погоду, колектори  нагрівають гарячу воду в баку до 40°С, а в сонячну погоду і при зовнішній температурі -18°С ефективність лише на 5-10% нижча, ніж в липні! Геліосистема, окрім гарячої води, ще підключається до підігріву будинку. На вулиці -18°С. В середньому за зимовий період, в якому було досить мало сонячних днів,ефективність даної системи для гарячого водопостачання склала 70-80%. Цього року планується встановлення досить дорогої системи обліку виробленої теплової енергії (тепловий лічильник з комп’ютерним аналізом), що дасть можливість в подальшому простежити за виробленням тепла в залежності від місяця, погоди, і інших факторів. Однозначно можна сказати, що кожна геліо система, має бути розрахована і спроектована на певні вимоги замовника. Це і розрахунок кількості використання гарячої води, і кут нахилу колекторів, і об’єм бака-акумулятор та інші параметри. Обов’язкове утеплення усіх елементів потоку теплоносія для досягнення максимальної ефективності «ціна-потужність».

Орієнтовна окупність даної геліосистеми — 5-6 років, що вже досить цікаво в плані вкладення грошей в енергоефективність. В планах є і збільшення кількості колекторів на 50% та встановлення теплообмінника безпосередньо в басейн, що має дати змогу користуватись ним і в зимовий період.

Монтаж конструкції на південній стороні будинку Монтаж конструкції на південній стороні будинку
Підготовка і монтаж вакуумних трубок Підготовка і монтаж вакуумних трубок
Виготовлення накопичувального баку-аккумулятора Виготовлення накопичувального баку-аккумулятора
Монтаж конструкції 4 блоків сонячних вакуумних колекторів Монтаж конструкції 4 блоків сонячних вакуумних колекторів
Перевірка герметичності накопичувального баку всієї системи Перевірка герметичності накопичувального баку всієї системи
Накопичувальний бак-акумулятор на 800л, насосна група і система автоматики Накопичувальний бак-акумулятор на 800л, насосна група і система автоматики

Ваше замовлення

Кошик порожній.