В настоящее время, как никогда остро, встает вопрос о переходе на альтернативные источники энергии.  Население земли постоянно растет, и с ростом населения,  увеличивается потребность в электроэнергии. Чем больше увеличивается данная потребность, тем стремительнее заканчиваются запасы топлива в недрах земли. Все чаще в различных статьях появляется информация об изобретении тех или иных способов получения альтернативной, неисчерпаемой энергии. Солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов и отливов, энергия волн, все это когда то изучалось в школе как энергия будущего. В настоящем, эти виды получения энергии используются все чаще. Ветрогенераторы, солнечные батареи, способны полностью удовлетворить потребности семьи в электричестве, автомобили работающие на солнечных батареях, солнечные коллекторы для обогрева помещения, биотопливо, используются и с экологической целью.  С каждым разом изобретения все более совершенствуются, позволяя получить максимальное количество энергии. Задумывается ли обычный покупатель солнечного водонагревателя об экологической  стороне? Скорее всего, нет.  Простого человека, не увлеченного идеей спасти мир от экологической катастрофы, привлекает совсем другая сторона – получение «бесплатной энергии».В нашей статье мы не будем рассказывать о научном использовании энергии солнца, об этом написано много трудов. Наша статья для обычных покупателей, которые решили приобрести солнечный коллектор или солнечную батарею. Мы постарались осветить здесь все вопросы, которые возникают у покупателя при выборе типа коллектора. Как правильно рассчитать необходимую площадь коллектора, через какое время коллектор полностью себя окупит и действительно получаемая энергия будет бесплатна, как использовать коллектор для отопления дома или подогрева воды в бассейне, какой тип коллектора подойдет к вашему типу климата, об этом и многом другом вы узнаете из нашей статьи.  

С древнейших времен человек использует энергию Солнца для нагрева воды. В основе многих солнечных энергетических систем лежит применение солнечных коллекторов. Коллектор поглощает световую энергию Солнца и преобразует ее в тепло, которое передается теплоносителю (жидкости или воздуху) и затем используется для обогрева зданий, нагрева воды, производства электричества, сушки сельскохозяйственной продукции или приготовления пищи. Солнечные коллекторы могут применяться практически во всех процессах, использующих тепло. Для типичного жилого дома или квартиры в Европе и Северной Америке нагрев воды - это второй по энергоемкости домашний процесс. Для ряда домов он даже является самым энергоемким. Использование энергии Солнца способно снизить стоимость бытового нагрева воды на 70%. Коллектор предварительно подогревает воду, которая затем подается на традиционный бойлер, где вода нагревается до нужной температуры. Это приводит к значительной экономии средств. Такую систему легко установить, она почти не требует ухода. В наши дни солнечные водонагревательные системы используются в частных домах, многоквартирных зданиях, школах, автомойках, больницах, ресторанах, в сельском хозяйстве и промышленности. У всех перечисленных заведений есть нечто общее: в них используется горячая вода. Владельцы домов и руководители предприятий уже смогли убедиться в том, что солнечные системы для нагрева воды являются экономически выгодными и способны удовлетворить потребность в горячей воде в любом регионе мира.

Типы солнечных коллекторов

Существуют солнечные коллекторы различных размеров и конструкций в зависимости от их применения. Они могут обеспечивать хозяйство горячей водой для стирки, мытья и приготовления пищи, либо использоваться для предварительного нагрева воды для существующих водонагревателей. В настоящее время рынок предлагает множество различных моделей коллекторов, существуют различные типы вакуумных трубок, применяемых в солнечных водонагревателях. Все модификации солнечных водонагревателей и трубок имеют свои преимущества и недостатки, различные цены и области применения. К примеру, различают несколько видов коллекторов в соответствии с температурой, которую они дают:

1. Плоский солнечный водонагреватель- коллектор

Плоский солнечный водонагреватель – устройство с поглощающей панелью плоской конфигурации и плоской прозрачной изоляцией для поглощения энергии Солнца. Это плоская тепловоспринимающая панель – абсорбер, площадью 1- 2 м, в которой имеются каналы для жидкости. Поверхность этой панели, обращенная к Солнцу - черная, для лучшего нагрева. Для снижения тепловых потерь она устанавливается в корпус, выполненный в виде плоской рамы. Снизу панель теплоизолированная, а сверху защищена прозрачной изоляцией - специальным стеклом, пластиком или пленкой.

2. Термосифонные системы с вакуумными трубками типа SIMPLE

Термосифонные системы работают на принципе стремления теплой воды вверх, явление, известное как естественная конвекция, используемое для циркуляции воды через коллектор и бак. В этом типе установки, бак должен быть расположен выше коллектора. Когда вода в трубках коллектора нагревается, она становится легче и естественно поднимается в верхнюю часть бака. Тем временем, более прохладная вода в баке течет вниз в трубки, таким образом, начинается циркуляция во всей системе. Баки этих систем не рассчитаны на магистральное давление, поэтому использовать их надо либо с подачей воды из вышерасположенной емкости, либо через уменьшающие давление редукторы.

3. Термосифон со встроенным теплообменником

Термосифон со встроенным теплообменником обеспечивает возможность работы при магистральном давлении. Нагревается теплоноситель через теплообменник из спиральной медной трубы, расположенный внутри теплоаккумулятора. Принцип работы данного типа солнечного водонагревателя такой же, как и у обычного термосифона низкого давления. Но вместо того, чтобы использовать воду в теплоаккумуляторе непосредственно, данный СВНУ использует медный спиральный теплообменник в баке, который имеет больше, чем 1.2m2 площади поверхности для передачи высокой температуры. Преимущество данной системы в том, что её возможно использовать в системах с низким качеством воды, так как коррозия и образование накипи внутри вакуумных трубок и теплоаккумулятора почти полностью устранены. Для районов с очень низкими температурами возможно заполнение теплоаккумулятора антифризом.

4. Солнечный водонагреватель с выносным баком (активный тип, закрытый контур).

Данные системы выгодно отличаются автоматизированностью и наибольшей эффективностью использования солнечной энергии. Система может использоваться для горячего водоснабжения.Контроллеры обеспечивают оптимальные параметры циркуляции энергии в системе и позволяют поддерживать комфортную заданную температуру. При отсутствии достаточной солнечной активности контроллер включает дополнительный электронагреватель, установленный в теплоаккумуляторе.

Особенности:• наиболее эффективные установки для умеренного и холодного климата, выдерживает температуры до -50°С и низкую интенсивность потока солнечной радиации;• имеют большое количество схем подключения;• легко встраиваются в существующие системы горячего водоснабжения и отопления;• расположение бака не требует строгого размещения, поэтому системы легко модифицируются;• большая производительность за счёт активной циркуляции жидкости.

На чем остановить свой выбор: плоский или вакуумный

Традиционные простые плоские солнечные коллекторы были спроектированы для применения в регионах с теплым солнечным климатом. Они резко теряют в эффективности в неблагоприятные дни - в холодную, облачную и ветреную погоду. Более того, вызванные погодными условиями конденсация и влажность приводят к преждевременному износу внутренних материалов, а это, в свою очередь, - к ухудшению эксплуатационных качеств системы и ее поломкам. Эти недостатки устраняются путем использования вакуумированных коллекторов. Вакуумированные коллекторы нагревают воду для бытового применения там, где нужна вода более высокой температуры. Солнечная радиация проходит сквозь наружную стеклянную трубку, попадает на трубку-поглотитель и превращается в тепло. Оно передается жидкости, протекающей по трубке. Коллектор состоит из нескольких рядов параллельных стеклянных трубок, к каждой из которых прикреплен трубчатый поглотитель (вместо пластины-поглотителя в плоских коллекторах) с селективным покрытием. Нагретая жидкость циркулирует через теплообменник и отдает тепло воде, содержащейся в баке-накопителе. Вакуумированные коллекторы являются модульными, т.е. трубки можно добавлять или убирать по мере надобности, в зависимости от потребности в горячей воде. При изготовлении коллекторов этого типа из пространства между трубками высасывается воздух и образуется вакуум. Благодаря этому устраняются потери тепла, связанные с теплопроводностью воздуха и конвекцией, вызванной его циркуляцией. Остается радиационная потеря тепла (тепловая энергия движется от теплой к холодной поверхности, даже в условиях вакуума). Однако эта потеря мала и незначительна по сравнению с количеством тепла, передаваемого жидкости в трубке-поглотителе. Вакуум в стеклянной трубке - лучшая из возможных теплоизоляций для коллектора - снижает потери тепла и защищает поглотитель и теплоотводящую трубку от неблагоприятных внешних воздействий. Результат - отличные рабочие характеристики, превосходящие любой другой вид солнечного коллектора.В регионах с высокими перепадами температур эти коллекторы гораздо эффективнее плоских по ряду причин. Во-первых, они хорошо работают в условиях как прямой, так и рассеянной солнечной радиации. Эта особенность в сочетании со свойством вакуума сводить к минимуму потери тепла наружу делает эти коллекторы незаменимыми в условиях холодной пасмурной зимы. Во-вторых, благодаря округлой форме вакуумной трубки, солнечный свет падает перпендикулярно поглотителю в течение большей части дня. Для сравнения, в неподвижно закрепленном плоском коллекторе солнечный свет падает перпендикулярно его поверхности только в полдень. Вакуумированные коллекторы отличаются более высокой температурой воды и эффективностью, чем плоские, но при этом они и дороже.

Солнечные системы горячего водоснабжения

В настоящее время в нескольких миллионах жилых домов и предприятий пользуются солнечными системами нагрева воды. Это экономичный и надежный вид горячего водоснабжения. Нагрев воды для бытовых целей или отопления с помощью солнечной энергии - естественный и простой метод сбережения энергии и сохранения запасов ископаемого топлива. Хорошо спроектированная и правильно установленная солнечная система может, благодаря своему эстетичному виду, повысить стоимость дома. На новостройках такие системы включаются в общий план строительства, так что они практически незаметны со стороны, тогда как приспособить систему к старой постройке бывает зачастую нелегко. Солнечный коллектор позволяет своему владельцу сэкономить деньги, не оказывая при этом вредного влияния на окружающую среду. Использование одного солнечного коллектора позволяет сократить выбросы в атмосферу углекислого газа на одну-две тонны в год. Переход на солнечную энергию предотвращает выбросы и других загрязнителей, таких как двуокись серы, угарный газ и закись азота. Горячее водоснабжение - наиболее распространенный вид прямого применения солнечной энергии. Типичная установка состоит из одного или более коллекторов, в которых жидкость нагревается на солнце, а также бака для хранения горячей воды, нагретой посредством жидкости-теплоносителя. Даже в регионах с относительно небольшим количеством солнечной радиации, например в Северной Европе, солнечная система может обеспечить 50-70% потребности в горячей воде. В Южной Европе солнечный коллектор может обеспечить 70-90% потребляемой горячей воды. Нагрев воды с помощью энергии Солнца - очень практичный и экономный способ. В то время, как фотоэлектрические системы достигают эффективности 10-15%, тепловые солнечные системы показывают КПД 50-90%. В сочетании с деревосжигающими печами бытовую потребность в горячей воде можно удовлетворять практически круглый год без применения ископаемых видов топлива.

Может ли солнечный коллектор соперничать с привычными обогревателями?

Начальное капиталовложение в систему солнечного нагрева, как правило, выше, чем требуется для установки электро- или газового обогревателя, но с учетом суммы всех расходов общие затраты за весь срок службы солнечных водонагревателей обычно ниже, чем для традиционных систем обогрева. Необходимо отметить, что основной срок окупаемости средств, вложенных в солнечную систему, зависит от цен на ископаемые энергоносители, ею замещаемые. В странах Европейского Союза срок окупаемости составляет обычно менее 10 лет. Ожидаемый срок службы солнечных обогревательных систем 20-30 лет. Важной характеристикой солнечной установки является ее энергетическая окупаемость - время, необходимое солнечной установке для выработки такого количества энергии, какое было бы затрачено на ее производство. В Северной Европе, на которую приходится меньше солнечной энергии, чем на другие обитаемые части света, солнечная установка для нагрева горячей воды окупает затраченную на нее энергию за 3-4 года.

Сколько энергии можно получить?

Количество энергии, которое может обеспечить солнечный обогреватель, зависит от величины солнечной радиации и от эффективности системы. Количество солнечной радиации весьма различается в разных регионах мира, являясь при этом важнейшим показателем для работы солнечной системы. Эффективность солнечной установки в целом зависит от эффективности коллектора и от потерь в системе циркуляции горячей воды. Размер солнечного коллектора зависит от суточной потребности в горячей воде. В среднем один человек потребляет в день до 50 литров горячей воды с температурой 55 - 60 ^оС (умывание и душ, без учета стирки). Доказано, что для нагрева 50 литров воды в сутки средняя площадь солнечных коллекторов должна равняться ~ 1м².

Цена коллектора зависит от его размеров и от стоимости работ по его установке. Для того, чтобы приблизительно оценить эффективность солнечных водонагревателей или коллекторов в зависимости от места установки и времени года необходимо выполнить достаточно простые расчеты.

Прежде всего, по таблице интенсивности солнечного облучения определяется средняя месячная сумма солнечной радиации при наиболее выгодном угле установки. Затем полученное число делим на 30 (для получения средней дневной), умножаем на рабочую площадь солнечного коллектора и его КПД, составляющий примерно 0.8. Таким образом, получается средняя дневная энергия, доступная для нагрева воды. Далее определяемся с требуемым объемом нагреваемой воды.

Например, 100 литров. Делим среднюю дневную энергию на объем и число 0.0011(мощность в КВТ, необходимая для нагрева литра воды на 1 градус за час).Полученное число будет соответствовать температуре, на которую можно нагреть в течении светового дня заданный объем воды.

Если в характеристиках солнечного коллектора или водонагревателя на вакуумных трубках не указана рабочая площадь, она вычисляется по формуле:Площадь = (диаметр трубки(мм) * длина трубки(мм) * число трубок * 1.3)/1000000

Пример:Январская месячная сумма солнечной энергии в Южно-Сахалинске (широта 47) при угле установки 45град. - 102.2КВт*Ч/кв.м Рабочая площадь солнечного водонагревателя - 58*1800*15*1.3/1000000 = 2.04 кв.м. Средняя дневная энергия 102.2/30*2.04*0.8 = 5,6 квт*ч Таким образом, 100 литров воды нагреются за день на 5,6/(0.0011*100) = 51 градус. Т.е. в данной местности эксплуатация солнечного водонагревателя возможна круглый год.

Схожим образом можно оценить срок окупаемости солнечного водонагревателя:1560.2(суммарная годовая энергия)*2.04(рабочая площадь)*0.8(КПД) = 2546КВт*чПри стоимости КВт*ч 2руб. экономия составит 5092 руб.Далее вы можете просчитать окупаемость нагревателя.

Ориентация солнечного коллектора

Правильная ориентация солнечных коллекторов (направление и угол наклона) увеличивает их производительность. Земная атмосфера поглощает и отражает значительную часть солнечной радиации. Поэтому максимальное количество энергии поступает в полдень, когда прямой поток лучей меньше всего задерживается атмосферой. В северном полушарии оптимальным направлением в полдень является географический юг. Хотя для максимальной производительности коллекторов их нужно направлять на географический юг, допускается отклонение на 20 градусов к востоку или западу без увеличения площади поверхности коллекторов.Местные особенности погоды (например, утренние туманы либо преобладающая облачность после обеда) должны также учитываться при размещении коллектора. Если местные погодные условия не играют особой роли, а коллектор невозможно повернуть к югу, рекомендуется обратить его к западу, чтобы воспользоваться более теплым послеобеденным временем (тепловые потери коллектора снижаются при высокой внешней температуре). Поскольку высота Солнца над горизонтом в течение года значительно меняется в зависимости от географической широты, угол наклона коллекторов по отношению к высоте Солнца зависит от конкретной установки. В целом, сезонные изменения количества радиации должны приниматься в расчет для всех солнечных энергоустановок. Наклон поверхности коллектора на 30-50 градусов к югу в Северном полушарии либо к северу - в Южном приносит лучшие результаты в зимнее время и некоторые потери летом. Установки для отопления помещений размещают так, чтобы получить максимум от зимнего Солнца.Оптимальный угол наклона солнечного коллектора равен широте местности. Положительная разность между широтой и углом наклона крыши приводит к лучшим эксплуатационным качествам системы зимой. Угол наклона коллектора меньший, чем значение местной широты, способствует лучшей работе системы летом. Отклонения угла наклона коллекторов из архитектурных соображений можно компенсировать дополнительной площадью коллектора.

Аккумулирующий бак

Солнечное тепло аккумулируется в баке за счет того, что в нем хранится горячая вода. Баки бывают разные по объему. Все они подсоединены к впускной трубе для холодной воды и выпускной - для горячей, а также к циркуляционным трубам. Наиболее эффективен вертикальный бак с градиентом температуры по высоте, при этом холодная вода на входе не смешивается с горячей водой в верхней части бака. При наличии горизонтального бака производительность системы снижается на 10-20%.Бак-накопитель обязательно должен быть хорошо теплоизолирован, чтобы ночью вода в нем не остывала. Потери тепла зависят от множества факторов (температура воздуха, ветер, время года и т.д.) и составляют около 0,5-1 градуса Цельсия в час в течение ночи. Изоляция бака должна быть настолько надежной, чтобы вода, нагретая за солнечный день, оставалась горячей в течение двух дней. Особенное внимание нужно обращать на изоляцию верхней части бака и отсутствие тепловых мостиков.Нужно следить за тем, чтобы система труб, подведенных к баку, не допускала самопроизвольной циркуляции, из-за которой он может опустеть, даже если горячая вода не использовалась. Трубка для слива горячей воды должна подводиться к трубам с холодной водой, а к верхней части бака. Выходное отверстие бака-накопителя снабжается регулятором максимальной температуры, чтобы к потребителю поступала вода с температурой не выше, например, 60 оС независимо от температуры воды в баке. Объем бака-накопителя солнечной установки должен составлять 80 литров на человека, при уровне потребления горячей воды 50 литров в день. Это средние значения. Если в доме имеется посудомоечная или стиральная машина, если есть несколько детей, ежедневно принимающих ванну, эти нужды также должны учитываться при расчете общего расхода воды.

Схема солнечного коллектора

Компоненты схемы солнечной водонагревательной установки между коллектором и баком-накопителем: · Насос обеспечивает циркуляцию (не нужен в системе с естественной циркуляцией). Насос обычно управляется термостатом и включается, как только солнечный коллектор нагревается по сравнению с баком. Если на дне бака есть теплообменник-змеевик, то систему можно упростить: например, установить светочувствительный элемент либо таймер, который включает насос в дневное время.

· Трубки соединяют бак-накопитель горячей воды с коллектором. При разработке схемы необходимо найти кратчайшее расстояние между ними. Трубки, по возможности, не должны подвергаться воздействию атмосферы. Лучше всего размещать их внутри дома. Важно иметь несколько отдельных труб между коллектором и кранами, чтобы снизить потери тепла (трубы малого диаметра) и обеспечить быструю доставку воды к потребителю, с задержкой максимум в 10-20 секунд. Трубы должны быть сделаны из нержавеющих материалов.

· Односторонний клапан предотвращает обратный ток теплоносителя в ночное время и позволяет опустошить бак (нужен не во всех системах).

· Расширительный бак - либо открытая емкость, установленная сверху над системой, либо герметичный расширительный бак, содержащий не менее 5% жидкости-теплоносителя.

· Защита от избыточного давления (только в сочетании с герметичным расширительным баком) - спускает теплоноситель в случае, если жидкость в системе закипает. Обычно используют предохранительный клапан и невозвратный клапан, либо невозвратный клапан в сочетании с трубой, которая сбрасывает избыточное давление, вызванное расширением объема жидкости при нагревании.

· Манометры и термометры - по мере надобности.

· Жидкость-теплоноситель должна быть морозоустойчивой и не токсичной.

ТЕХНИЧЕСКИЙ УХОД

Благодаря простоте солнечных водонагревательных установок, уход за ними требуется минимальный. Зависит он от типа системы. Необходимо один-два раза в год проверять количество жидкости в системе и давление. Раз в год нужно проверить, не окислилась ли жидкость-теплоноситель. Для этого можно использовать индикаторную бумагу. Если жидкость в системе закипела, нужно ее поменять, так как она могла потерять свои свойства от кипения. При проектировании системы нужно обязательно учитывать требования по защите от замерзания.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Для типичных солнечных коллекторов с селективным абсорбером, существуют стандартные правила:

· Потребление горячей воды составляет в среднем 50 литров в день на человека.

· ~1м² солнечных коллекторов нужны для нагрева 50 литров воды в день.

· Бак-накопитель должен вмещать 40-70 литров воды на 1 м² солнечного коллектора или 80 литров на человека.

· Теплообменник в баке-накопителе должен передавать не менее 40-60 Вт/^оC на м² солнечного коллектора при температуре 50^оC. Если придерживаться этих правил, типичный солнечный коллектор в Северной Европе сможет обеспечить 60-70% годового потребления горячей воды и производить 350-500 кВт·ч/м² в год. В крупных зданиях (гостиницах, больницах, многоквартирных жилых домах) площадь коллектора и объем бака на одного жителя меньше, но для точного определения оптимальных размеров системы нужен детальный анализ спроса и местных климатических условий. Опыт показывает, что солнечные системы для нагрева горячей воды должны быть как можно более простыми и не слишком большими.

Пример: На семью из 4 человек, которая потребляет 200 литров горячей воды в день, нужен коллектор площадью ?3 м². В год такая система вырабатывает до 3000 кВт·ч экологически чистой энергии. В случае, если коллектором заменяют мазутный котел, экономия мазута составляет, по меньшей мере, 300 литров в год.

Обогрев бассейнов

Системы подогрева воды для бассейнов - весьма полезное вложение денег. Департамент энергетики США выяснил, что плавательные бассейны по всей стране потребляют колоссальное количество энергии, и признал обогрев бассейнов одним из наиболее экономически выгодных путей снижения потребления энергии. В США и Европе солнечные обогреватели для бассейнов используются практически повсеместно. Только в Соединенных Штатах свыше 200000 бассейнов обогреваются солнечной энергией. Самые старые из этих систем находятся в эксплуатации уже более 25 лет и показали себя экономичными, высоконадежными, требующими минимального ухода. Важно отметить, что они хорошо работают и экономят деньги в течение купального сезона даже в условиях северного климата. Существуют солнечные системы для закрытых бассейнов, а также для крупных городских и коммерческих бассейнов. Несмотря на то, что стоимость такой установки меняется в зависимости от размера бассейна и других специфических условий, если солнечные системы устанавливаются с целью снижения или отказа от потребления топлива или электроэнергии, они за два-четыре года окупаются за счет экономии энергии. Более того, обогрев бассейна позволяет на несколько недель продлить купальный сезон без дополнительных затрат. В большинстве зданий не составляет труда устроить солнечный обогреватель для бассейна. Он может сводиться к простому черному шлангу, по которому в бассейн подается вода. Для открытых бассейнов нужно всего лишь установить абсорбер. Закрытые бассейны требуют установки стандартных коллекторов, чтобы обеспечить теплую воду и зимой. Хотя чаще всего коллекторы устанавливают на крыше, для этого подходит любое место, куда большую часть дня поступает солнечный свет. Вид крыши и материалы, из которых она сделана, не имеют значения. Площадь коллекторов для данного бассейна рассчитывается, исходя из площади самого бассейна. Правильное соотношение площади бассейна к площади солнечного коллектора будет меняться в зависимости от таких факторов, как его размещение, ориентировка относительно Солнца, количество тени, падающей на бассейн и коллектор и желаемая продолжительность купального сезона. Однако в целом площадь коллектора обычно составляет 50 -- 100% от поверхности бассейна.

КАК УСТРОЕНА СИСТЕМА ОБОГРЕВА БАССЕЙНА?

Для обогрева плавательного бассейна можно напрямую подсоединить низкотемпературный коллектор к системе фильтрации. В некоторых случаях может понадобиться дополнительный насос или чуть более мощный насос для системы фильтрации. Наиболее эффективные из современных систем включают в себя автоматический отводной клапан. Фильтровальная система бассейна настраивается на работу во время наиболее интенсивного солнечного освещения. В течение этого времени, если датчики определяют, что на коллектор поступает достаточное количество тепла, они дают автоматическому отводному клапану команду направить поток воды из бассейна через солнечный коллектор, где она нагревается. Нагретая таким образом вода возвращается в бассейн. Когда коллектор остывает, вода через него не прогоняется. Таким образом, во многих системах обходятся почти без подвижных частей, благодаря чему минимизируются расходы на обслуживание и ремонт. Требуются дополнительные меры предосторожности для предотвращения коррозии в коллекторах, так как вода - довольно агрессивная среда.

РАЗМЕЩЕНИЕ СИСТЕМЫ

Солнечный нагреватель легко убрать из виду, поместив его, например, на крыше. Однако нужно соблюдать основные проектные нормы. Место размещения должно быть ровным либо иметь небольшой наклон (не более 30 градусов к горизонтали), обратный трубопровод должен располагаться выше, чем трубы подачи воды, а все шланги - постепенно подниматься по отношению друг к другу, чтобы во время работы из них вытеснялся весь воздух. Как невозвратный клапан, так и стравливающие клапана должны размещаться на высоте более 1 метра над уровнем воды в бассейне, чтобы предотвратить обратный отток воды в бассейн и сплющивание шлангов, когда коллектор в конце каждого рабочего цикла сбрасывает воду. Все коммуникации к фильтрационной системе бассейна должны подсоединяться после фильтра, но перед любым существующим традиционным обогревателем, чтобы избежать избыточного давления в системе.

УХОД И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Простота солнечных систем обогрева бассейнов означает минимальные требования к уходу и эксплуатации. Фактически, в большинстве случаев не требуется никаких дополнительных мер, кроме обычной чистки фильтров и закрытия на зиму. На зиму из системы сливают воду; однако иногда и этого не требуется, если система делает это автоматически. Оборудование для солнечного обогрева настолько простое, что многие производители коллекторов предоставляют гарантию на свою продукцию, срок действия которой гораздо дольше, чем у автомобилей и бытовой техники.

ОТОПЛЕНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Выше мы говорили только о нагреве воды при помощи солнечной энергии. Активная солнечная отопительная установка может не только обеспечивать горячую воду, но и дополнительное отопление через систему центрального теплоснабжения. Для обеспечения производительности такой системы температура центрального отопления должна быть минимальной (желательно около 50^оC), также необходимо аккумулировать тепло для отопления. Удачным решением является комбинация солнечной отопительной установки с подогревом пола, при котором пол является тепловым аккумулятором. Солнечные установки для отопления помещений менее выгодны, чем водонагреватели как с экономической, так и с энергетической точки зрения, так как отопление редко требуется в летнее время. Но если летом нужно отапливать помещения (например, в горных районах), то тогда отопительные установки становятся выгодными. В Центральной Европе, например, около 30% общей тепловой нагрузки традиционного дома и приблизительно 50% дома с низким энергопотреблением можно обеспечивать за счет современной активной солнечной системы, оснащенной системой аккумулирования тепла. Оставшееся тепло должно обеспечиваться за счет дополнительной энергоустановки. Чтобы увеличить долю энергии, получаемой от Солнца, нужно увеличивать объем аккумулятора тепла.Хотя отопление индивидуальных жилых домов при помощи солнечной энергии является технически возможным, более экономически выгодным на сегодняшний день является вложение средств в теплоизоляцию для сокращения потребности в отоплении.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ В СОЧЕТАНИИ С ДРУГИМИ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

Хороший результат приносит комбинирование различных возобновляемых источников энергии, например, тепло Солнца в сочетании с сезонным аккумулированием тепла в виде биомассы. Либо, если оставшаяся потребность в энергии очень низка, можно использовать жидкие или газообразные виды биотоплива в сочетании с эффективными котлами в дополнение к солнечному отоплению. Интересную комбинацию представляют собой солнечное отопление и котлы, работающие на твердой биомассе. Этим же решается и проблема сезонного хранения солнечной энергии. Использование биомассы летом не является оптимальным решением, так как КПД котлов при частичной загрузке невысок, к тому же относительно высоки потери в трубах - а в небольших системах сжигание древесины летом может причинять неудобство. В таких случаях все 100% тепловой нагрузки летом может обеспечиваться за счет солнечного отопления. Зимой, когда количество солнечной энергии незначительно, практически все тепло вырабатывается за счет сжигания биомассы. В Центральной Европе накоплен большой опыт комбинирования солнечного отопления и сжигания биомассы для производства тепла. Обычно около 20-30% общей тепловой нагрузки покрывает солнечная система, а главная нагрузка (70-80%) обеспечивается биомассой. Это сочетание может применяться и в индивидуальных жилых домах, и в системах центрального (районного) отопления. В условиях Центральной Европы около 10 м3 биомассы (например, дров) достаточно для отопления частного дома, причем солнечная установка помогает сэкономить до 3 м3 дров в год.

Промышленное использование солнечного тепла

Не только домашние хозяйства, но и предприятия используют солнечные водонагреватели для предварительного подогрева воды перед последующим применением других методов, чтобы довести ее до кипения или испарения. Меньшая зависимость от колеблющихся цен на энергоносители - еще один фактор, делающий солнечные системы привлекательным вложением денег. Обычно, установка солнечного водонагревателя влечет за собой быструю и существенную экономию энергии. В зависимости от необходимого объема горячей воды и местного климата, предприятие может сэкономить 40-80% стоимости электричества и других энергоносителей. Например, ежедневная потребность в горячей воде в 24-этажном офисном здании Кук Джей в Сеуле (Южная Корея), обеспечивается более чем на 85% за счет солнечной водонагревательной системы. Система работает с 1984 года. Она оказалась настолько эффективной, что перекрыла плановые показатели и обеспечивает, сверх того, от 10 до 20 % годовой потребности в отоплении.

Рисунок 1. Пример отопительной системы (здание Kook Jae)

Существует несколько разных видов солнечных водонагревательных систем. Однако, количество горячей воды, которое обычно требуется предприятию, можно обеспечить только при помощи активной системы. Активная система обычно состоит из солнечных коллекторов, установленных на южном скате крыши (в Северном полушарии) и бака-накопителя, установленного возле солнечного коллектора. Когда на панель попадает достаточно солнечной радиации, специальный регулятор приводит в действие насос, который начинает прогонять жидкость - воду или антифриз - через солнечную панель. Жидкость принимает тепло от коллектора и передает его резервуару с водой, где она хранится, пока не понадобится. Если солнечная система не нагрела воду до нужной температуры, может использоваться дополнительный источник энергии. Тип и размер системы определяются по тому же принципу, что и размер солнечного коллектора для жилого дома (см. выше). Уход за промышленными солнечными системами зависит от типа и размеров системы, однако, благодаря ее простоте, ей требуется минимальный уход. Для многих видов коммерческой и промышленной деятельности самое большое преимущество солнечного коллектора - экономия топлива и энергии. Однако, нельзя забывать и о существенных экологических преимуществах. Выбросы в атмосферу таких загрязнителей, как сернистый газ, угарный газ и закись азота уменьшаются, когда владелец фирмы решает воспользоваться более чистым источником энергии - Солнцем.

Цитируемые труды

Альтернативные источники энергии- energy-bio.ruЭнергосберегающие технологии- svs-solar.ru