Солнечные коллекторы — бесплатная энергия?

солнечный коллектор

солнечный коллекторЭнергоэффективные дома создаются в два простых шага. Первым шагом является сведение к минимуму потребления используемой энергии. Вторым шагом является правильный выбор источников энергии (как можно больше возобновляемых источников энергии) и внутренних инсталляций. Очень важным элементом в формировании энергоэффективного здания является солнечная энергия. Солнечная архитектура использует бесплатное тепло как на первом этапе, путем правильного остекления здания, так и на втором этапе, путем использования солнечных коллекторов (и / или фотоэлементов) в качестве элементов системы производства энергии для здания.

Энергия солнца является очень важным источником энергии. Как норму, для нашей страны можно принять значение общего излучения в течение года 1000 кВт-ч/м2 в год. Поскольку подавляющая часть — около 80% годовой инсоляции приходится на 6 месяцев с апреля по сентябрь, а солнечное излучение характеризуется большой долей распределения — в среднем в год почти 50% энергии солнца достигает поверхности Земли в виде рассеянного излучения, должен быть рациональный подход к использованию энергии, необходимой для теплоснабжения жилых зданий.

Применение коллекторов

Экономически разумным решением для нашего региона является использование солнечных батарей (коллекторов) для получения горячей воды. Проведем простой анализ: 1000 кВт-ч/м2 (солнечная энергия) х 6 м2 (площадь коллекторов) х 0,5 (средняя эффективность) — составляет 3000 кВт-ч /год бесплатной энергии от солнца. По сравнению с электрическим подогревом воды можно сэкономить около 450 долларов в год, а по сравнению с использованием для тех же целей природного газа — около 300 долларов в год. При затратах на установку до 3000 долларов, инвестиции в солнечные коллекторы окупятся примерно через 10 лет. Кроме того, во время приема ванны в теплый период приятно осознавать, что делаешь это практически бесплатно, в экологическом тепле от солнца.

Возможно также применение солнечных батарей для дополнительного отопления здания. Но для успешной реализации этого задания следует значительно увеличить площадь солнечных коллекторов. Также нужно иметь в виду, что в этом случае необходимо будет найти применение для неизбежного избыточного тепла в летнее время. Решением может быть: бассейн, аккумуляция тепла в земле (например, рекуперация обменника теплового насоса) или большой резервуар для воды (его объем, однако, должен составлять по крайней мере несколько кубометров).

Критерии эффективности

Количество необходимых для подогрева воды солнечных панелей в основном зависит от количества людей, которые будут нею пользоваться. Предполагается, что на одного человека необходимо предусмотреть около 1,5 м² коллектора, но также нужно иметь в виду тип устройства. Чем эффективней коллектор и чем меньше потерь тепла он допускает, тем меньше может быть его поверхность (для некоторых устройств достаточным будет 1 м² поверхности на одного человека). Очень важным моментом является правильный выбор размера бака. Для семьи из 4 человек он должен быть не менее 350 литров. Большой бак является основным обеспечением гарантии от перегрева системы. Нужно иметь в виду, что соединения между коллектором и баком должны быть короткими и проведены в основном через отапливаемую часть здания, что позволяет уменьшить потери тепла.

Для дополнительного отопления дома теплом от солнечных коллекторов необходимо установить, по крайней мере, 10-12 м² устройств. Однако необходимо помнить, что летом они позволят получить около 10 кВт мощности, которую нужно будет использовать. Хорошо, если есть бассейн или «склад» тепловой энергии, если же нет — система, к сожалению, мало экономична. Чтобы правильно использовать дополнительную тепловую энергию от коллекторов и увеличить экономию капиталовложений, можно подключить, например, стиральную или посудомоечную машину к выходу горячей воды вместо холодной.

Может ли солнечная энергия отопить дом в нашей стране? Если установить 20
м² коллекторов, получим около 10000 кВт-ч энергии в год (20 м² х 1000 кВт-ч/м² х 0,5 = 10000 кВт-ч/год). Для небольшого энергосберегающего дома этого количества будет достаточно для отопления и обеспечения горячей водой в течение всего года. К сожалению, эта энергия поступает к нам в период с апреля по сентябрь. Если иметь финансы для решения проблемы долгосрочной аккумуляции этой энергии, то есть шанс создать дом, самодостаточный в плане тепла. Такие решения, однако, по прежнему очень дороги и требуют индивидуального проектирования.

Условия и возможности размещения коллекторов

Солнечные панели должны быть расположены так, чтобы они были направлены на южную сторону или вблизи южной. Выбирая участок под застройку дома, который должен быть оснащен солнечными панелями, необходимо помнить об оптимальном его расположении с точки зрения установки солнечных коллекторов.

Помимо ориентации по отношению к сторонам света, важно, чтобы участок, на котором будет строиться дом, питающийся солнечной энергией, не был слишком засажен деревьями. Высокие деревья, бросающие тень на коллекторы, скорее всего, существенно повлияют на снижение экономии инвестиций.

Изменение локализации коллекторов с юга на юго-восток или юго-запад уменьшит количество энергии, производимой устройствами, незначительно — примерно от 2 до 3%. Однако дальнейшее отклонение от южного направления приведет к бОльшим изменениям. Коллектор, направленный на восток или запад, производит примерно на 8-9% меньше энергии, чем коллектор, установленный верно. Точные результаты зависят от местных погодных условий. Всегда однако, сокращение производства тепла снижает рентабельность инвестиций.

Плоские солнечные коллекторы хорошо смотрятся на плоской крыше, вмонтированные, например, между мансардными окнами. Трудно эстетически разместить плоские жидкие коллекторы на крыше сложной конструкции. Наилучшим способом они выглядят на скатной крыше. Оптимальный угол наклона крыши под установку коллекторов составляет около 40-45o. Конечно, нет никаких проблем с расположением коллектора на плоской крыше, однако это требует использования соответствующей опорной конструкции, которая позволит установку оборудования под правильным углом и в зависимости от желаемого направления. Размещение плоского пластинчатого коллектора вертикально, приведет к снижению годового производства тепла приблизительно на 7-8%.

Больше возможностей для дизайна предоставляют трубчатые коллекторы. Трубчатые коллекторы с прямым потоком могут быть размещены под любым углом, например, на вертикальной стене или горизонтально, угол падения солнечных лучей при этом можно отрегулировать настройкой положения отдельных трубок. Такие коллекторы могут быть частью фасада или беседки, представляя собой интересный элемент, формирующий архитектуру энергоэффективного здания.

Солнечные коллекторы — бесплатная энергия? обновлено: Август 17, 2014 автором: solar