Применение солнечных панелей

Пожалуй, самым главным вопросом в гелиоустановках является их эффективность. Заказчик, покупая недешевые солнечные панели, заинтересован в получении максимально возможной теплоотдачи. Нередко даже заказчики требуют от специалистов точных цифр о теплопроизводительности и сроках окупаемости солнечных систем, чем загоняют их в тупик. Ведь у такого удобного и бесплатного источника энергии есть очень важный недостаток – он нестабилен. Погода меняется непредсказуемо, прогнозы дают лишь приблизительное ожидание определенных погодных условий, которые дают такие же приблизительные результаты расчетов.
Но стоит рассмотреть применение солнечных панелей и с другой, положительной, стороны, даже не смотря на то, что срок их окупаемость на сегодняшний день составляет более 50 лет.
Если сравнить параметры всех возможных инженерных систем в доме, потребляющих тепло, то наиболее эффективно солнечные панели работают на систему горячего водоснабжения. Параметы системы ГВС и режим ее эксплуатации позвояют поддерживать работу гелиосистемы на максимальной производительности. Бывает, конечно, и контур подогрева бассейна, но тут уже другие масштабы. Так вот, нагрев водопроводной воды принято рассчитывать в среднем от 10°С до 60°С, тогда как системы отопления и вентиляции – от 60°С до 80°С. Именно температура входящей воды и определяет, будет гелиосистема отдавать ей свое тепло или нет.
Вторым важным моментом является периодичность использования системы, потребляющей тепо. Так, система отопления хоть и является сезонным потребителем тепла, но работает она зимой постоянно, и у баков-аккумуляторов гелиосистемы нет возможности перезарядиться. Система горячего водоснабжения имеет периодическое использование, в перерывах между которым баки могут восстановить свой тепловой заряд. Кроме того, потребление горячей воды – круглогодичное.
Есть еще один контур, достойный внимания для рассмотрения, – «теплый» пол. Максимально допустимая температура теплоносителя в нем – 55°С, следовательно, обратка из полов приходит порядка 30-40°С. К тому же мощность «теплого» пола обычно невелика. Но этот контур, как и контур отопления, зимой работает постоянно. Здесь приходится либо устанавливать больше солнечных панелей, либо предусматривать дозировочную автоматику, включающую нагрев систем от основного котла на время перезарядки баков-аккумуляторов.
Таким образом, ввиду конструктивной сложности использования гелиосистем для различных контуров, приходим к выводу, что самым эффективным будет использование солнечной энергии для нагрева воды на нужды системы ГВС.

Как можно практически, без всяких усложнений, получить горячую воду от солнца?
На сегодняшний день компания Fonderie SIME S.p.A. предлагает большой перечень оборудования для осуществления этой идеи.
Солнечный коллектор (рис. 1) явяется основным посредником между солнцем и бойлером. Существует множество различных конструкций и технологий, которые позволяют получать тепловой поток в солнечные дни до 1200 Вт/м2, а в пасмурные – до 400 Вт/м2. Конструкции коллекторов различны, но все они предусматривают максимальную эффективность и прочность для длительной эксплуатации.
Емкостный бойлер (рис. 2) накапливает солнечное тепло и подает горячую воду к потребителю. В слуе недостаточной мощности солнечной системы конструкции некоторых бойлеров позволяют догревать воду от основного теплогенератора – котла. Для этого бойлер оснащен вторым теплообменником.
Гидромодуль (рис. 3) и дифференциьный термостат (рис. 4) обеспечивают контроль и безопасность работы контура гелиосистемы, а также передачу тепла от солнечных панелей в бойлер. В контур геосистемы обязательно заливается антифриз, чтобы система могла работать в зимний период времени. Дифференциьный термостат включает насос гелиосистемы только тогда, когда температура в солнечных коллекторах больше темпетуры воды в бойлере – это его основное назначение. Кроме этого, регулируется и установочная температура в бойлере для включения насоса. И наконец, предохранительная функция – если температура в солнечных коллекторах достигнет 215°С, то насос включится для сброса лишнего тепла в бойлер. Так как существует вероятность перегрева бойлера, то в этом случае рекомендуется на выходе горячей воды устанавливать подмешивающий термостатический клапан.

Share рис. 1	Share рис. 2
Share рис. 3	Share рис. 4

В сборе все эти компоненты представляют собой схему, показанную на рис. 5. Большое преимущество такой схемы заключается в том, что она может быть применена как в совокупности с навесным котлом, так и вообще без котла. Такие рациональные решения находят широкое применение на курортах, в санаториях, на дачах, где надо много горячей воды.

• Share

• Share

Для использования этой схемы с навесным котлом необходимо, чтобы его автоматика допускала проток горячей водопроводной воды через котел, без ее нагрева и без отключения системы отопления (приоритет ГВС). Такая функция есть среди последних новинок компании Fonderie SIME S.p.A. – котел Metropolis (рис. 6). Кроме того, объем бойлера можно потенциально увеличить, если воду в нем перегревать, а на выходе горячей воды установить смесительный клапан, который будет подмешивать холодную воду и выдавать после себя воду со стабильной и комфортной температурой.
Говоря о более сложных схемах котельных с применением солнечных панелей, следует отметить особую категою комбинированных бойлеов (рис. 7). Эти бойлеры представляют собой двойной тепообменник: от змеевика (солнечных панелей или теплового насоса) нагревается основная емкость бойлера, наполненная теплоносителем, а от теплоносителя – погруженная в него емкость с водооводной водой. Таким образом, к этому бойлеру могут быть подключены все контуры котельной (даже котлы), без применения дополнительных насосов и различной запорно-регулирующей арматуры. При этом бойлер выполняет функцию гидрострелки, а солнечные панели работают на все контуры (рис. 8).

• Share

• Share

Экономическая целесообразность гелиосистемы
Просчитать эффективность такой системы, а тем более срок ее окупаемости, очень сложно. Для этого можно обратиться к существующей системе солнечных коллекторов и замерить расход топлива у основного котла, а параллельно сделать то же самое в обычной котельной. Тогда экономия топлива и, соответственно, затрат будет очевидна. И лишь систематизируя данные таких котельных, можно уже с практической стороны заявлять об их эффективности, преимуществах и недостатках.
Средняя стоимость гелиосистемы для частного дома или дачи, включая весь набор необходимых материов, составляет 2000–2500 евро. Цена на газ в 2008 году снова выросла. Новые цены на природный газ для населения, утвержденные НКРЭ (грн. за 1 тыс. м³), в зависимости от годового потребления составляют:

Отсюда видно, что чем крупнее потребитель, тем выгоднее ему применять энергосберегающие технологии, так как не только количество использованного газа играет роль, а еще и его цена.
Но и для частных домов экономия не так уж ма, чтобы не обращать на нее внимания, ведь кроме газа цены также растут на оборудование, матеы и работу.