Солнечные коллекторы и отопление дома

Один из эффективных способов реальной экономии энергии для отопления дома - использование солнечных коллекторов, напрямую нагревающих воду в доме даже зимой. Использовать для обогрева электричество от солнечной фотоэлектрической батареи - не практично, так как электрообогреватели потребляют много энергии. Для сравнения: один солнечный коллектор даёт столько же энергии, сколько пять фотоэлектрических солнечных батарей аналогичной площади. К тому же аккумулятором тепла выступает бак с водой, и он проработает гораздо дольше электрических аккумуляторов, срок службы которых сокращает большая нагрузка.

Солнечные коллекторы могут обеспечить отопление с сентября по декабрь и с февраля по май. Лишь в декабре-январе из-за короткого светового дня солнечной энергии не хватает, чтобы согреть жилище, и его придётся отапливать дополнительно из других ресурсов.

Для нагрева воды используют два вида коллекторов - плоские и трубчатые. Первые представляют собой плоскую коробку с закрытым под стеклом абсорбирующим слоем с трубками, по которым проходит теплоноситель пропиленгликоль, в вакуумном коллекторе вместо одной покрытой стеклом коробки применяют ряд больших полых стеклянных трубок-«матрёшек». Внутри каждой находятся трубки с абсорбером тепла, нагревающим теплоноситель. Теплоизолятором служит вакуум между внешней и внутренней трубками. Две трети солнечных коллекторов в мире - трубчатые вакуумные, одна треть - плоские. У вакуумных коллекторов ниже теплопотери, поэтому они эффективнее плоских, когда надо нагреть воду до высокой температуры в зимнее время и в пасмурную погоду. При этом плоские благодаря простой конструкции - более прочные и надёжные.

Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размеров, качества специальных покрытий и стекла. На цену вакуумного коллектора влияют диаметр и длина стеклянных трубок: чем больше трубки, тем мощнее и дороже коллектор. Имеет значение и тип внутренних теплопроводников: дешевле нагревательные трубки, передающие тепло, дороже - образующие внутренний контур передачи тепла U-трубки. Для нагрева воды в тёплое время года более выгодны пассивные системы, а для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды годятся только активные. Активная система нагрева воды - более сложная и дорогая, чем пассивная, но она и более эффективная, поскольку обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой. В этой конструкции бак с водой находится внутри помещения, на крышу выведены только солнечные коллекторы, теплоноситель прокачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор объединён с баком с водой в единую схему водонагревателя, холодная вода подаётся под напором снизу и греется путем естественной конвекции. Такая система - проще по конструкции, легче устанавливается и дешевле активной, но подходит разве что для летней дачи. На зиму воду нужно сливать, чтобы не заморозить коллектор.

Стоимость солнечной системы зависит от её размеров, а те в свою очередь - от объёма дома и потребностей в энергии. Для квалифицированного расчёта мощности и компонентов перед установкой специалисты выполняют энергообследование объекта, после чего определяют оптимальное количество солнечных коллекторов для лучшего результата с наименьшими начальными затратами. Самая существенная экономическая выгода от солнечного коллектора - при использовании его для нагрева воды в системе горячего водоснабжения. При расходах на содержание до 1 000 руб. в год солнечный водонагреватель обеспечит дом единовременно от 150 до 300 л (в зависимости от объёма бака) горячей воды и прослужит от 10 до 15 лет. Для сравнения: электрический водонагреватель при годовых расходах на содержание от 2 000 до 6 000 руб. «держит наготове» 60-120 л горячей воды и служит 5-8 лет. За 10 лет расходы на солнечный водонагреватель составят до 10 тыс. руб., а на электрический - 20-60 тыс. руб.

Выгодно использовать солнечные коллекторы и для отопления. Особенно эффективна комбинированная система из 70 % солнечной энергии и 30 % электрической. За 20 лет она окажется вдвое дешевле чисто электрической системы и в 2,5 раза дешевле дизельной. А за весь срок эксплуатации дома при постоянном росте тарифов на электричество экономия будет ещё существеннее. В то время как энергоносители будут дорожать, солнечная энергия останется бесплатной. Например, при стоимости 1 кВт-ч электроэнергии 3 руб. за 10 лет система солнечных коллекторов сэкономит 300 тыс. руб., а за 20 лет - 700 тыс. руб. без учёта инфляции. Вакуумный коллектор с U-трубками за отопительный сезон обеспечит до 2 200 кВт-ч тепловой энергии, что соответствует теплу от сжигания 400 кг каменного угля или 200 л дизельного топлива. И вам не нужно привозить, засыпать и заливать топливо: энергия солнца приходит в ващ дом сама.

Недорогие пассивные мини-системы для использования в тёплое время года, например с апреля по октябрь, с объёмом накопительного бака от 150 до 300 л стоят 20-50 тыс. руб. Активные системы для круглогодичного солнечного нагрева воды с объёмом накопительного бака от 250 до 500 л обойдутся в 200-350 тыс. руб. в зависимости от комплектации. Плоские солнечные коллекторы примерно втрое дешевле вакуумных. Для дома площадью 100 м минимальная система солнечного отопления с объёмом двухконтурного бака 300 л и четырьмя солнечными коллекторами мощностью 6 кВт обойдётся в 180 тыс. руб. Базовый вариант мощностью 9 кВт с 300-литровым баком и шестью плоскими коллекторами для систем с водяными тёплыми полами стоит 217 тыс. руб., с вакуумными - 233 тыс. руб.

Расширенная система солнечного отопления и нагрева воды с двухконтурным 500-литровым баком - в полтора раза мощнее предыдущей, в её состав входят 9 солнечных коллекторов на 13,5 кВт, она подходит для дома от 100 до 200 м и стоит 291 тыс. руб. А самая дорогостоящая - большая система солнечного отопления и нагрева воды. Её вклад в отопление весной и осенью - до 80 %, зимой - до 40 %. Варианту с 16 солнечными коллекторами, объёмом тепловых аккумуляторов 1 000 л и тепловой мощностью 24 кВт под силу обогреть дом площадью 150-250 м. Цена такой системы - 524 тыс. руб.