Отопление дома солнечными коллекторами

Солнечным коллектором (гелиоустановкой) называют устройство, предназначенное для сбора тепловой энергии солнца. Прототипом солнечного коллектора является летний душ, знакомый каждому россиянину: конструкции из металлического бака и лейки полностью оправдывают свое предназначение, а температура воды в них в жаркий летний день может быть выше температуры воды в системах ГВС.

Не следует путать солнечные коллекторы с солнечными батареями: в коллекторах используется энергия солнца, переносимая инфракрасным излучением и видимым светом. Главная их задача «поймать» и удержать тепло, не дав ему рассеяться в окружающем пространстве. В конструкции солнечного коллектора используются материалы с высокой теплопроводностью, способные передавать тепло теплоносителю, а также материалы с высокой теплоизолирующей способностью, препятствующие непродуктивным потерям тепла. Коллекторы применяются для нагрева воздуха или воды, в дальнейшем используемой для горячего водоснабжения или для отопления.

Солнечные батареи преобразуют энергию солнечного света в электрическую энергию: в их конструкции используются полупроводниковые материалы. Тепловой энергии солнечные батареи не вырабатывают. Более того, неизбежный нагрев поверхности солнечной батареи под прямыми солнечными лучами приводит к снижению процесса выработки электричества. Нагреть воду с помощью солнечной батареи можно только используя электрические бытовые приборы.

Эффективность солнечных коллекторов

Гелиоустановки эффективны только в солнечную погоду и только при прямом попадании солнца на их поверхность. В пасмурную погоду отапливать дом солнцем не удастся. При этом время года принципиального значения не имеет: коллектор эффективен и летом и зимой. Разница лишь в продолжительности светового дня и количестве дней с ясной солнечной погодой.

Это значит, что решив использовать коллектор для нагрева воды, нужно понимать, что летом, поздней весной и ранней осенью с его помощью воды можно нагреть больше. Причина этого не в том, что устройство лучше работает в то или и иное время года, а в том, что при более продолжительном световом дне больше шансов «поймать» прямые лучи солнца и использовать их энергию для нагрева воды.

Коллекторы могут иметь различную форму и быть изготовленными в форме пластины, трубки, половины цилиндра и т.д. С их помощью можно нагревать воду или воздух, а затем использовать их для обогрева помещений или ГВС. Солнечные коллекторы способны нагревать теплоноситель до 200 градусов Цельсия и выше. Поэтому при их эксплуатации важно обеспечивать быстрый отвод тепла.

Производительность гелиоустановки во многом зависит от ее размера, конструкции и возможности более полного улавливания потока солнечных лучей. Наиболее эффективны поворотные гелиоустановки, следующие за движением солнца.

Единственным недостатком солнечных коллекторов является нестабильность их технических характеристик и невозможность прогнозирования получения того или иного количества тепла. Проще говоря, использовать солнечные коллекторы в качестве источника тепловой энергии в системе отопления можно только вместе с другим источником тепла. Схема простая: пока светит солнце, теплоноситель нагревается с помощью коллектора, а в темное время суток или в пасмурную погоду в работу включается более привычный котел отопления, работающий на газе, электрической энергии или твердом топливе.

Именно такая схема отопления с помощью солнечных коллекторов получила широкое распространение в Европе и взята за основу многими ведущими производителями теплотехнического оборудования.

Производителей много, принцип действия один…

Решив использовать коллекторы в системе отопления, не нужно ничего изобретать или делать самому: можно купить уже готовое оборудование, выбор которого достаточно широк.

Как правило, коллекторы применяют для начального нагрева теплоносителя и горячего водоснабжения, включая их в общую систему отопления. Если температура воды достаточная, отопительная система работает только за счет солнца. Если нагрев воды мал, в работу включается дополнительный источник тепловой энергии.

Конструкцию котлов и бойлеров с интегрированной гелиоустановкой дополняют еще одним теплообменником (один теплообменник для солнечного коллектора, второй для передачи тепловой энергии от сжигаемого топлива)

Солнечные коллекторы в России

По исследованиям РАН на большей территории нашей страны с марта по сентябрь среднесуточная норма солнечного излучения составляет 4,0-5,0 кВт*ч/м? и практически равна среднесуточной норме солнечного излучения в Германии, что лишь немного меньше этого показателя на юге Испании. Если перевести цифры в практическую плоскость, то интенсивность потока солнечного излучения на большей части нашей страны позволяет нагревать ежедневно (вероятность этого 80%) 100 литров воды для горячего водоснабжения при помощи коллектора площадью всего лишь 2м2.

Объем отопительной системы среднестатистического загородного дома в нашей стране менее 100 литров, что позволяет говорить о возможности эффективного отопления с помощью солнечных коллекторов.

Лидерами по количеству солнечной энергии в нашей стране являются регионы, славящиеся сибирскими морозами: Забайкалье, Юг Сибири и Приморье. Именно здесь, а также в Краснодарском и Ставропольском крае наиболее целесообразно использовать коллекторы в системе отопления.