- Плоскі сонячні колектори
- Вакуумовані трубчасті сонячні колектори
- Перегрів колекторів і режим стагнації
- Комбінування сонячної системи з традиційною
- Міфи про сонячні колектори
Останнім часом кожен з нас відчув зростання цін на енергоносії. Ця обставина змушує задуматися про збільшення ефективності роботи системи енергопостачання і розширення використання поновлюваних джерел енергії. Істотної економії енергії можна домогтися за рахунок використання такого інноваційного опалювального обладнання, як сонячні колектори або геліосистеми.
Сонячні колектори є ідеальним доповненням до будь-якого генератора теплоти для нагріву води в системах гарячого водопостачання та опалення. За допомогою сонячної системи можна покрити до 60 відсотків річного споживання енергії на гаряче водопостачання і заощадити до 35 відсотків річних витрат.
Згідно багаторічними спостереженнями, середньорічне сонячне випромінювання в Україні від 1000 кВт * год / (м2 площі) в північній і центральній частинах країни до 1350кВт * год / (м2 площі) в південній частині. Ця обставина також впливає на вибір сонячної системи електропостачання.
У зв'язку з тим, що актинометричні спостереження ведуться не в усіх областях України, її територію умовно розбили на 4 зони за значенням сумарного сонячного випромінювання на горизонтальну поверхню.
Основні компоненти сонячної (геліосистеми) системи - сонячні колектори (від лат. Collegere = збирати).
Джерелом енергії, використовуваної для отримання теплоти, є сонячне випромінювання, а не традиційне паливо. Це їх головна відмінність вимагає особливого підходу до проектування, адже сонце неможливо «включити» додатково, коли сонячної енергії недостатньо або «вимкнути», коли її надто багато.
Виняток - сонячні системи, доповнені другим генератором теплоти. Ці установки проектуються і експлуатуються, як бівалентні системи.
На наведеному зліва малюнку зображена проста бівалентна установка: опалювальний котел забезпечує необхідну кількість гарячої води в будь-який час. Вбудована в систему сонячна установка призначена для надходження максимально можливої кількості сонячного випромінювання, при цьому опалювальний котел витрачає мінімум палива.
Економічно обґрунтована як для Німеччини, так і для України частка теплового навантаження, що покривається за рахунок сонячної енергії, становить для одно- і двох-квартирних будинків 50 - 60 відсотків (на гаряче водопостачання), а для багатоповерхових будинків - 30 - 40 відсотків.
Звичайно, можна зробити сонячний колектор своїми руками, але забезпечити максимальний ККД, надійну довготривалу роботу і простоту монтажу можуть тільки німецькі сонячні колектори.
Сонячні системи Viessmann - це напірні системи з незамерзаючими теплоносіями. такі системи
- гарантують найбільш надійний захист від замерзання взимку;
- не розходяться традиційні види енергії на обігрів колектора для захисту від замерзання;
- забезпечують просте приєднання трубопроводів геліоконтура;
- забезпечують найбільш ефективну антикорозійний захист всіх компонентів установки.
Основні відмінні ознаки колекторів укладені в конструкції абсорбера та ізоляції колектора від навколишнього середовища. Фізика процесу перетворення сонячного випромінювання в теплову енергію однакова для всіх колекторів: сонячна енергія в абсорбере перетворюється в теплову енергію.
Плоскі і вакуумні трубчасті колектори фірми Viessmann застосовуються для приготування гарячої води, нагрівання води в плавальних басейнах, а також для підтримки опалення приміщень і виробництва технологічного тепла. Перетворення світла в тепло в поглиначі відбувається у обох типів колекторів ідентично.
Плоскі сонячні колектори
В даний час в Німеччині на частку плоских колекторів припадає понад 90 відсотків ринку. У плоских колекторах абсорбер, як правило, захищений корпусом з високоякісної листової сталі або алюмінію, а з фронтальної поверхні закритий геліосклом з низьким вмістом заліза, яке забезпечує довготривалий захист від несприятливих погодних умов. Антивідбиваюче покриття скла додатково зменшує відображення. Теплова ізоляція корпусу знижує теплові втрати.
Корпус плоских колекторів Viessmann виконаний з алюмінієвої рами без косих розрізів і гострих кромок. Завдяки безшовному, стійкого до впливу погодних умов і ультрафіолетового випромінювання ущільнення скла і міцної задній стінці корпусу забезпечується довгий термін експлуатації і висока ефективність колектора.
Плоскі колектори просто і надійно монтуються на плоскій або похилому даху, а також можуть вбудовуватися в покрівлю. Крім того, колектори можуть монтуватися на фасади будівель або встановлюватися в довільному місці. Плоскі колектори дешевше, ніж трубчасті вакуумовані, і використовуються для установок гарячого водопостачання, підігріву води в плавальних басейнах і для покриття частини навантаження на опалення приміщень.
Плоскі колектори мають площу брутто (зовнішні розміри) близько 2 - 2,5 м2.
Подивіться відео ролик, який демонструє сонячні колектори Viessmann:
Вакуумовані трубчасті сонячні колектори
Перетворення сонячного випромінювання в теплову енергію в абсорбере, як в плоских, так і в трубчастих колекторах, відбувається, в принципі, ідентично. Значні відмінності полягають в теплової ізоляції: в трубчастому колекторі абсорбер, як в термосі, вбудований в вакуумовану скляну трубку. Тому втрати тепла в даному випадку нижче, ніж у плоских колекторів, особливо при високій внутрішній або низької зовнішньої температури, тобто в умовах експлуатації, які очікуються при заміщенні теплового навантаження на опалення або кондиціонування повітря.
Умовою надійності і тривалої експлуатації вакуумованих трубчастих колекторів є довгострокове збереження вакууму завдяки надійній герметизації. В колекторах Viessmann вона забезпечена. Мінімальні кількості газу (головним чином, водню), які потрапляють всередину вакуумированной порожнини, зв'язуються тонкою плівкою барію (газопоглотителем), напилень на внутрішній стороні трубки колектора.
Існує два типи конструкції вакуумованих трубчастих колекторів: прямоточні і з тепловою трубою (Heatpipe).
У прямоточних вакуумованих трубчастих колекторах теплоносій циркулює безпосередньо
в трубках абсорбера. Тому вони можуть монтуватися в будь-якому положенні. У трубчастих колекторах Viessmann кожна вакуумна трубка встановлена з можливістю повороту. Це дозволяє оптимально направити поглинач щодо сонця навіть пріневигодном положенні монтажу. Вакуумні трубчасті колектори Vitosol 200-T, тип SP2A і тип SPE, що працюють по прінціпутеплових трубок, також можуть монтуватися в горизонтальному положенні на плоских дахах. Хоча в цьому випадку енерговіддача на 1 м2 площі колектора буде трохи менше, це може бути компенсовано відповідним збільшенням площі колекторів.
Плоскі колектори не можна монтувати в горизонтальному положенні, оскільки в цьому випадку самоочищення скляної кришки під час дощу буде неможлива, а також ускладнена подача / видалення повітря з колектора. Vitosol-F, тип SH і Vitosol 200-T, тип SP2A також можуть кріпитися на фасадах. 
При монтажі паралельно фасаду (південна орієнтація) на колектор падає в середньому за рік приблизно на 30% менше випромінювання, ніж колектори на стійках з кутом нахилу 45 °. Якщо експлуатація здійснюється в основному в міжсезоння або взимку (підтримка опалення приміщень), то при певних обставинах колектори можуть забезпечити більш високу енерговіддачу.
Однак при виборі колектора важливо також знати співвідношення ціна / продуктивність. Якщо робити вибір за графіком ККД колектора, то рішення завжди буде на користь вакуумованого трубчастого колектора. Однак плоскі колектори привабливіше вакуумованих трубчастих за ціною і дають хороше співвідношення ціна / продуктивність, особливо для покриття навантаження на гаряче водопостачання.
Трубчасті вакуумовані колектори Viessmann не тільки естетично виглядають на будівлі, вони можуть використовуватися як конструктивні елементи будівлі. У той час як плоскі колектори погано вписуються в дизайн будівель з прозорою або дзеркальною дахом, так як мають знизу не естетичний вигляд.
Перегрів колекторів і режим стагнації
Сонячний колектор генерує теплоту тоді, коли випромінювання потрапляє на поглинач - незалежно від фактичної теплового навантаження. Якщо відбір теплоти в системі неможливий або недоцільний, система відключається і переходить в стан стагнації. При наявності інсоляції це веде до зростання температури в колекторі до максимального значення, коли теплопоступления рівні тепловтрат. При цьому в колекторах досягаються температури, які, як правило, перевищують точку кипіння теплоносія в геліоконтуре.
До стагнації може також привести відключення електроенергії, коли відбір теплоти від колектора не провадиться. Така ситуація повинна обов'язково враховуватися при проектуванні сонячних систем, іншими словами, вже на етапі проектування потрібно забезпечити безпеку системи.
Безпека сонячної системи означає наступне:
- установка не повинна бути пошкоджена в результаті стагнації;
- установка не повинна створювати якусь небезпеку під час стагнації;
- після закінчення стагнації установка повинна автоматично повернутися в робочий стан;
- колектори і сполучні трубопроводи повинні бути розраховані на температури, очікувані в період стагнації.
Комбінування сонячної системи з традиційною
У наших кліматичних умовах (як Німеччини, так і в Україні) сонячна система без додаткового джерела теплоти не може забезпечити надійне теплопостачання. Частина системи теплопостачання, підключена до традиційного джерела енергії, розраховується незалежно від сонячної системи.
Проте, взаємодія між різними джерелами теплоти має найважливіше значення для досягнення максимальної ефективності системи в цілому і, отже, для ефективного енергозбереження.
Сонячні системи можуть оснащуватися бівалентним ємнісним водонагрівачем (рекомендується при новому будівництві або повної реконструкції). У Центральній Європі в безхмарний сонячний день інсоляція становить близько 5 кВт · год на м2 поверхні колектора. Щоб акумулювати це кількість енергії, потрібно передбачити для плоских колекторів водонагрівач об'ємом не менше 50 л на м2 площі колектора, а для вакуумованих трубчастих колекторів не менше 70 л, якщо сонячна система використовується виключно для гарячого водопостачання.
Ці дані стосуються водонагрівачів, що працюють на сонячній енергії, або частини бівалентного водонагрівача, для якої не використовується догрів за допомогою додаткового джерела теплоти.
Та частина бівалентного ємнісного водонагрівача, яка підключена до додаткового джерела (котла), використовується для акумулювання сонячного тепла тільки тоді, коли температура в водонагрівачі перевищує необхідну температуру для включення котла.
Міфи про сонячні колектори
Частим помилкою є припущення, що використання сонячної енергії для підтримки системи опалення можливо тільки для систем підлогового опалення (теплих підлог).
Таке припущення помилково. Продуктивність сонячної системи при радіаторному опаленні в середньому за рік всього лише трохи менше. Причина цього - більш висока температура на вході в сонячну систему, яка завжди визначається температурою в зворотному трубопроводі системи опалення.
При порівнянні різних опалювальних приладів необхідно мати на увазі, що в перехідний період теплове навантаження системи опалення повинна покривати в основному сонячна система. Однак в цей час опалювальні прилади працюють не в діапазоні розрахункових температур, а зворотний трубопровід може мати нижчу температуру.
Дуже важливо забезпечити правильне гідравлічне зрівнювання опалювальних контурів радіаторів!
Іншою поширеною помилкою є твердження, що сонячні системи не комбінуються з конденсаційними котлами. Це також невірно. Правильно те, що сонячна система завжди як перший ступінь нагріває холодну воду (для гарячого водопостачання або опалювального контуру). Якщо «догрів» води повинна здійснювати котельня установка, котел в дійсності - при підвищенні температури гарячої води, наприклад, з 50 ° С (попереднє нагрівання сонячною енергією) до 60 ° С (температура на вході в котел) - вже не працює в режимі конденсації . Хоча без сонячної системи конденсаційний котел зміг би працювати в конденсаційному режимі. За підтримки системи опалення сонячною системою спільна робота з конденсаційним котлом принципово не впливає на ефективність і експлуатаційну надійність котла. Правдою було те, що річний коефіцієнт корисної дії котла трохи падає, зате ККД всієї системи - значно зростає. Вирішальним фактором є абсолютна економія енергії.
Тому, якщо Ви хочете економить енергоносії або Вам потрібно вкластися в ліміт по споживанню газу, звертайтеся в компанію «Аркодан». Наші фахівці підберуть Вам сонячну установку для конкретних потреб, підрахують її ефективність і розроблять проект системи ГВП і / або опалення, а також виконають поставку обладнання та його монтаж.