Гаряче водопостачання і опалення від сонячного тепла

Поділитися

Гаряче водопостачання від сонця: в давнину і в наш час

З давніх часів люди користуються сонячним теплом для нагрівання води. Камінні і керамічні ємності для цього були в Древньому Римі і Єгипті. Наші прадіди влітку ставили бочку на подвір’ї, зранку наливали воду, за день вона нагрівалась і йшла на купання, прання чи миття посуду. Більш сучасний, але примітивний сонячний водонагрівач – бак вуличного душу на дачі. Та всі ці пристрої не працюють в холодну пору року. І навіть влітку вода в них нагрівається не більш ніж до 40-50°С.

Сучасна система нагріву води від сонця

В наш час вже існують високоефективні сонячні колектори, що постачають дійсно гарячу воду цілодобово. Ця вода також може використовуватись в системі опалення будинку. Щоправда, і в них є обмеження в роботі при мінусовій температурі. Давайте розбиратись разом.

Принцип роботи сонячного водогрійного устаткування

Принцип роботи сонячного колектору теж базується на нагріванні сонцем металу, що віддає отримане тепло воді чи теплоносію. Місткість в них може бути однакова, але ефективність відрізнятиметься в декілька разів. Чому? Бо співвідношення води і металу в колекторі на користь металу.

Сонячні колектори бувають двох типів:

  • Плоскі
  • Вакуумні

В обох можуть використовуватись як теплоносій вода чи антифриз. Їхня відмінність:

  1. Плоскі сонячні колектори мають будову у вигляді короба з металевим денцем і низькими стінками. Зверху ця досить велика панель закривається спеціальним склом. Воно пропускає світло, але має низький коефіцієнт віддзеркалювання. Внутрішня металева поверхня, на яку потрапляє світло, пофарбована в темний колір і сильно нагрівається. «Короб» герметичний і наповнений теплоносієм. Тепло від пласкої поверхні металу передається теплоносію, який циркулює по системі завдяки насосу.
  2. Вакуумні сонячні колектори складаються з скляних труб. Вони подвійні і нагадують термос, бо між стінками зовнішньої і внутрішньої трубок викачано повітря. Внутрішня наповнена рідиною і має мідну пластину, яка нагрівається сонцем і віддає це тепло воді чи пропіленгліколю. Так само є насос.

Принцип роботи сонячного теплопостачання і опалення

Будь-який тип сонячних колекторів має бак (бойлер) з достатнім шаром ізоляції. Через нього циркулює теплоносій. В баку накопичується нагріта вода, що йде на гаряче водопостачання чи опалення будівлі. Завдяки ізоляції температура тримається довгий час. Інколи колектори використовують для підігріву води в басейні.

Ефективність сонячних водонагрівачів в залежності від кліматичної зони та пори року

Середньорічна ефективність сонячних водонагрівачів залежить від:

  • Температури повітря
  • Тривалість дня
  • Інтенсивності випромінювання
  • Кількості ясних днів на рік

Майже всі умови для цього кращі в спекотному і посушливому кліматі, ближче до екватору. Єдине виключення – поблизу екватору день і ніч завжди рівні за часом. В помірних широтах влітку сонце світить по 16-18 годин, а в полярних взагалі може не заходити за обрій тижнями. Тому, наприклад, в Норвегії чи Німеччині сонячні колектори влітку матимуть вищий ККД, ніж десь в Африці чи Центральній Америці.

В умовах України теж відчуватиметься різниця між продуктивністю автономної водогрійної станції на «сонячному паливі» в Київській області і на морському узбережжі поблизу Одеси. У степовій зоні влітку сонячних і спекотних днів набагато більше, ніж поблизу Карпат і північних кордонів. Взимку також на півдні опадів і хмарності менше, але на південному сході взимку найлютіші морози.

Теплопостачання від сонця можливе навіть взимку

Тому в кожному окремому випадку перед встановленням сонячного водогрійного колектору треба враховувати середньорічні показники температур і освітлення. Від цього залежить:

  1. Вид теплоносія;
  2. Тип конструкції;
  3. Кількість елементів у системі для отримання бажаної потужності;
  4. Місткість баку для накопичення гарячої води;
  5. Тип ізоляції.

Непогано також мати додатковий охолоджувальний контур, щоб відводити зайве тепло в спекотні дні. Наприклад, підігрівати воду в басейні.

Недоліки сонячних колекторів

Фізичні властивості води – замерзати при температурі нижче 0°С. Чи не вийдуть з ладу сонячні колектори взимку? Чи зможуть вони забезпечити гаряче водопостачання і опалення в достатній кількості?

  1. Конструкція і матеріали дозволяють нагрівати теплоносій і за мінусової температури, але тільки вдень. Зважаючи на коротку тривалість зимового дня, знадобиться додатковий підігрів вночі, якщо теплоносій – вода. Витрати електрики будуть більші, ніж користуватись звичайним бойлером.
  2. Пропіленгліколь як теплоносій взимку кращий. Його температура замерзання в залежності від хімічного складу від -15 до -30°С. Але він чутливий до перегріву, після закипання рідина випаровується і утворюється осад, який забиває труби. Тож влітку потребує додаткового охолодження.
  3. Система гарячого водопостачання від сонячних колекторів з пропіленгліколем повинна складатись з двох контурів, в той час як воду можна використовувати за проточною схемою.
  4. Потрібно мати автономне джерело електрики для насосу, що качає теплоносій по трубах.
    Через значне зниження продуктивності в зимовий період сонячні колектори недоцільно використовувати як джерело тепла для опалення приміщень. А от навесні та восени ці сонячні батареї допоможуть зекономити газ чи електрику для парового опалення. Найбільш ефективним є поєднання вакуумного колектору з системою «теплої підлоги», де не потрібні високі температури.

нагрів води від сонцячної енергії

Таким чином, сонячні колектори влітку можуть повністю забезпечити потреби родини в гарячій воді. Для опалення на півдні України вони також можуть використовуватись – за умови поєднання з технологіями «пасивного дому» (утеплені стіни і дах, енергоефективні склопакети, фундамент на палях, тощо). А на півночі взимку є шанс не отримати навіть теплої води, про «теплу підлогу» на сонячних колекторах можна забути. Вихід для тих, хто потребує автономних систем опалення, підігріву води та постачання електрики – тільки в комплексному використанні сонячної енергії в колекторах і фотоелектричних модулях. І для перестороги ще й вітрогенератор з тепловим насосом можна встановити.

Поділитися
Щоб отримати безкоштовну консультацію по запитанню що вас цікавить - залиште свої дані і
Ми звяжемось з вами!