Что необходимо предусмотреть при проектировании дома для установки гелиосистемы?

При проектировании и строительстве дома необходимо правильно спланировать ориентацию здания относительно сторон света. Это поможет выбрать оптимальное место для установки солнечных коллекторов, которое позволит вырабатывать системой максимальное количество энергии. Немаловажными факторами являются (в случае установки солнечных коллекторов на крыше): угол наклона ската (оптимальный примерно 45-55^о к горизонтальной плоскости), отсутствие на скате дымоходов, окон, и др. что бы могло затенять или препятствовать установке гелиоколлекторов, материал кровельного покрытия. Так же необходимо предусмотреть достаточное место для размещения бака аккумулятора (желательно техпомещение на первом этаже или в подвале с подходящей высотой потолка) и обеспечить возможность его доставки до выбранного места (достаточная ширина дверных проемов и лестничных маршей). Еще важным моментом является возможность прокладки металлических труб (медных, нержавеющих или стальных) от солнечных коллекторов до бака-аккумулятора, поэтому необходимо предусмотреть канал с доступом на каждом этаже.

Могут ли солнечные коллекторы заменить традиционный источник энергии?

При использовании гелиоколлекторов в системе теплоснабжения обязательно должен быть предусмотрен традиционный источник энергии, рассчитанный на 100% мощность (по нормам). Это позволит поддерживать комфортные условия при обеспечении потребителя необходимым теплом в периоды, когда гелиосистема не может обеспечить 100% тепловой энергии. Стандартные системы солнечного теплоснабжения призваны снижать энергозатраты, но они не могут дать полной автономности. В системах для ГВС и нагрева воды в бассейне годовая экономия может доходить до 75%, а в системах отопления – до 50%.

Но гелиосистемы с почти 100% покрытием от солнца существуют! При этом принцип их конструирования заключается в сезонном аккумулировании избыточной тепловой энергии от солнечных коллекторов в летний период. Эта энергия запасается в большом хорошо-теплоизолированном баке-аккумуляторе, температура которого осенью может доходить до 95^оС, а зимой из этого бака постепенно черпается энергия на отопление и ГВС. Объем таких баком достаточно значительный, поэтому их установка требует особых архитектурных решений и дополнительных затрат на строительство.

В любом случае, в первую очередь необходимо максимально снизить потребление тепловой энергии, тогда и с меньшей гелиосистемой можно получить значительную экономию!

Какой реальный расход горячей воды в сутки на человека?

Реальный расход горячей воды у всех разный. По советским нормам - 100 л/сут. (55^оС) на одного человека. По европейским - 30-60 л/сут (45^оС). Зачастую, реальный средний расход у нас в стране, получается в таком же диапазоне, но только с температурой 55^оС.

Какой объем бака требуется для гелиосистемы?

Для горячего водоснабжения объем бака должен быть не меньше суточного расхода горячей воды, а лучше должен превышать его в 1,5-2 раза. В любом случае, объем бака не должен быть меньше из расчета 40 л на 1м² активной площади солнечных коллекторов. Оптимальное соотношение лежит в пределах не менее 50-100 л/м². Это позволит аккумулировать максимальное количество тепловой энергии в баке и запасти ее на более пасмурный день, а также повысить стабильность работы гелиосистемы.

В системах с отоплением действуют другие (более сложные) правила по побору бака. При этом учитывается сразу несколько требований: тепловая нагрузка по горячей воде, тепловая нагрузка по отоплению, температурный режим, площадь солнечных коллекторов, количество и тип других источников тепловой энергии, подключенных на данный бак и т.д. Так, очень часто, для твердотопливного котла необходим больший объем бака, нежели для гелиосистемы, поэтому сразу, предусматривается возможность подключения к нему гелиоконтура (отдельный бак для гелиосистемы может не устанавливаться).

Нужно ли сбрасывать избыток тепловой энергии и что происходит с гелиосистемой, если в солнечный день нет расхода тепловой энергии?

Если в данный момент ярко светит солнце, но некуда сбрасывать полезную тепловую энергию от солнечных коллекторов, автоматика может выключить циркуляционный насос и система войдет в «стагнацию» (по другому «режим простоя»). Также это может произойти, если автоматика гелиосистемы будет обесточена. При достижении температуры 130-140°С теплоноситель в коллекторах начинает превращаться в пар (в системе избыточное давление, поэтому температура кипения выше). Но контур коллекторов герметичен и замкнут, поэтому весь теплоноситель остается внутри системы. В этом режиме может резко возрастать давление. Чтобы обезопасить систему от воздействия высокого давления, устанавливают расширительный бак, который компенсирует увеличение объема и ограничивает рост давления. Нормальным считается кратковременное повышение давления в системе вплоть до 4-5 атм., но оно не должно превышать давление срабатывания предохранительного клапана (обычно 6 атм.). Так как, обычно, коллекторы находятся в самой верхней точке системы, то весь пар собирается именно в них, поэтому все остальное оборудование остается в целости и сохранности. Постепенно весь теплоноситель, находящийся в солнечных коллекторах и прилегающих трубопроводах, превратится в пар. Если далее будет ясно и солнечное излучение продолжит попадать на солнечные коллекторы, температура пара может продолжить возрастать (в плоских коллекторах до 150-220^оС, в вакуумных коллекторах до 170-300^оС). Режим стагнации – это стандартный плановый режим для гелиосистемы, и все ее комплектующие должны длительно выдерживать данные повышенные нагрузки. Поэтому нет необходимости специально сбрасывать тепловую энергию (будь то слив горячей воды из бака или расход тепла на нагрев бассейна), если в этом нет потребности. Когда уменьшается мощность солнечного излучения (вечер, облако), пар теплоносителя превращается в жидкость и гелиосистема сама выходит из этого режима, при этом она сразу же готова к полноценной работе. В любом случае, чем меньше таких режимов, тем лучше, т.к. длительное воздействие высокой температуры постепенно разрушает теплоноситель, а также увеличенный объем и давление воздействуют на резиновую мембрану расширительного бака, снижая ее срок эксплуатации.

В системах на основе плоских коллекторов, с помощью автоматики возможно абсолютно исключить режимы стагнации ( http://sintsolar.com.ua/forum/topic.php?forum=1&topic=50&start=4 ).

Какие коллекторы более эффективны: плоские или вакуумные? (какие коллекторы лучше использовать?)

Т.к. при установке гелиосистемы большое внимание уделяется экономической целесообразности ее внедрения, то сразу оценивают не только эффективность (производительность) техники, но и необходимые первоначальные затраты, а также затраты на последующую эксплуатацию.

Так были сделаны соответствующие выводы:

1. Для бытовых систем горячего водоснабжения и отопления – целесообразнее использовать плоские солнечные коллекторы.
2. В технологических нуждах, где круглогодично необходимы температуры воды выше 80^оС, а также в системах абсорбционного кондиционирования – целесообразнее использовать вакуумные коллекторы.

В любом случае необходимо сравнивать конкретную технику, т.к. разброс производительности как по плоским так и по вакуумным коллектором очень большой (по плоским коллекторам - в 2-3 раза, по вакуумным коллекторам – в 2 раза). Также значительно могут отличаться и цены.

При сравнении эффективности солнечных коллекторов пользуются удельными показателями (приведенными на единицу площади).

По отношению к гелиоколлектору оперируют тремя площадями: площадь абсорбера, площадь апертуры и общая площадь.

В зависимости от конструктивных особенностей конкретного солнечного коллектора соотношение этих площадей может быть различно.

Наиболее часто сравнивают солнечные коллекторы по показателям, приведенным к апертурной площади. Если сравнить эффективный и качественный плоский коллектор с таким же вакуумным коллектором, то по году выработка вакуумного коллектора будет больше:

- в системе ГВС примерно на 10-15% (т.е. экономия не 60%, а 66%),

- в системе ГВС+отопление на 20-30% больше (т.е. экономия не 20%, а 25%).

Если учитывать влияние снега и изморози, то производительность вакуумного коллектора может снизиться значительнее, чем плоского коллектора.

Если же привести показатели к общей (габаритной) площади коллекторов, то плоский коллектор будет больше вырабатывать в обоих случаях.

Также существуют вакуумные коллекторы, которые в принципе не могут выработать энергии больше чем плоские, даже при анализе апертурных площадей.

Если сравнивать две «средние» системы с отплением (на вакуумных и на плоских коллекторах) по одной цене, которые могут работать без сильного переизбытка энергии в летний период, то производительность по году может быть примерно одинаковой. Но в будущих периодах в системе с вакуумными коллекторами, для поддержания их нормальной производительности потребуется замена отдельных вакуумных или тепловых трубок.

Будут ли работать плоские солнечные коллекторы в пасмурную погоду?

Поглощающее покрытие, применяемое для абсорберов, в солнечных коллектора SintSolar CS позволяет эффективно преобразовывать солнечную энергию и в облачную погоду. Даже в пасмурную погоду на поверхность Земли попадает определенное количество солнечной энергии (см. солнечная энергия на поверхности Земли ), естественно эта энергия будет меньше той, которая будет в солнечный день, но ее может быть достаточно для нагрева воды. Естественно, возможная температура воды в такой день, будет ниже, чем в ясный.

Производительность солнечных коллекторов (как плоских так и вакуумных) напрямую связано с мощностью солнечного излучения, поэтому, даже летом в очень пасмурную жаркую погоду (мощность солнечного излучения в 20 раз меньше чем в ясную) выработка гелиосистемой может быть незначительная. См. фотографии неба с замерами мощности - http://sintsolar.com.ua/info/practic-ru/practic-solar-ru.html

Может ли гелиосистема работать в зимний период?

Может. Но следует учитывать, что в зимний период солнечной энергии примерно в 5-6 раз меньше чем летом (короче день, больше пасмурных дней). В большей степени эффективность гелиосистемы зависит от интенсивности солнечного излучения. При использовании качественных и эффективных коллекторов (как плоских, так и вакуумных) низкая температура окружающего воздуха в этот период менее значительно влияет на производительность, т.к. это приводит лишь к некоторому увеличению тепловых потерь. Даже в ясный морозный зимний день мощность солнечного излучения может быть 1000 Вт/м² и гелиосистема будет иметь хорошую производительность. Но в пасмурный день мощность излучения падает до 20-100Вт/м² (т.е. в 10-50 раз меньше чем в ясный), поэтому примерно пропорционально снизится и производительность гелиосистемы, в некоторых ситуациях автоматика даже не включает насос гелиоконтура, т.к. при такой мощности это нецелесообразно. Также производительность гелиосистемы зависит от конкретной конфигурации оборудования, монтажа, температурного режима и погодных условий, связанных с налипанием на коллекторы снега и изморози (Доклад на Конференции: Сравнительная работа Вакуумного трубчатого и Плоского солнечного коллектора ).

Нужно ли сливать теплоноситель из гелиосистемы в зимний период?

Все наши системы - двухконтурные, т.е. в контуре солнечных коллекторов находится незамерзающий нетоксичный антифриз на основе пропиленгликоля (водный раствор), с концентрацией 50:50. Эта рабочая жидкость начинает процесс кристаллизации при температуре -30^оС . Но даже при меньших температурах, данный антифриз не превращается в монолитный лед, он больше напоминает мокрый снег, поэтому компоненты системы не повреждаются.

Какой срок службы солнечных коллекторов?

Срок службы солнечных коллекторов SintSolar CS не менее 25 лет, и есть все предпосылки полагать, что и через 50 (пятидесяти) лет данная техника будет в хорошем работоспособном состоянии.

Как влияет запыленность прозрачной изоляции (стекла) на работу солнечного коллектора и как с ней бороться?

По данным немецких исследований из-за запыленности потеря эффективности солнечного коллектора в среднем:
1) если дом за городом - 3% (именно этот процент мы учитываем при стандартных расчетах),
2) в пределах города, вблизи ЖД вокзала (или подобного источника копоти и газов) - 7% (за 15 лет эксплуатации).

За городом пыль (песок, земля) со стекла коллектора, обычно, легко смывается дождем и снегом, поэтому коллектор приходит в «среднегрязное» состояние и чистить стекло не обязательно...
В пределах города могут быть проблемы из-за химически сложного состава пыли и грязи в воздухе. Поэтому мы рекомендуем 1-2 раза в год протирать стекло, чтобы грязь не въелась.

Сколько стоит гелиосистема?

Стоимость гелиосистемы определяться исходя из необходимости в потреблении горячей воды и (или) отопление и (или) параметров бассейна. Стоимость каждой системы так же зависит от конструктивных особенностей объекта и планируемой экономии (замещении) традиционных энергоресурсов. Поэтому все расчеты производятся индивидуально. Предварительную стоимость системы можно рассчитать благодаря нашему онлайн-сервису ( Расчёт гелиосистемы ).

Сколько солнечных коллекторов мне нужно?

Количество солнечных коллекторов в гелиосистеме зависит от того сколько горячей виды необходимо нагреть за день, и рассчитывается исходя из планируемого расхода ГВС и (или) тепловой нагрузки по отоплению и (или) площади бассейна. Оптимальное количество коллекторов может зависеть от их места установки и ориентации по сторонам света, а так же от многих других конструктивных факторов. Для каждой гелиосистемы подбор количества солнечных коллекторов происходит индивидуально. Для одного и того же объекта может быть предложено разное количество солнечных коллекторов, при этом будет меняться процент экономии и стоимость.

Может ли гелиосистема работать с уже существующей системой нагрева воды и отопления?

Каждая гелиосистема может быть интегрирована в уже работающую систему ГВС, отопления и нагрева воды в бассейне. При этом, если существующее оборудование имело возможность подключения гелиоконтура, то доработки будут минимальными. В противном случае, необходимо будет предусмотреть доработку существующей системы с установкой дополнительного(ых) бака-аккумулятора или теплообменника. Сразу необходимо обратить внимание на возможность размещения необходимого количества солнечных коллекторов и возможность прокладки трубопровода до техпомещения, где располагается бак-аккумулятор или теплообменник.

Можно ли предусмотреть расширение гелиосистемы в будущем?

Мы так и делаем в 30% случаев, из которых 50% впоследствии вообще не увеличивают систему, потому что по факту оказалось, что такого количества коллекторов было достаточно. Для расширения в будущем, уже смонтированной системы, необходимо предусмотреть оборудование, которое будет необходимо для правильного функционирования расширенной системы (больший диаметр трубопровода, больший бак-аккумулятор и т.д.). Это позволит избежать дополнительных будущих затрат на замену оборудования и нежелательные работы в здании. Количество солнечных коллекторов достаточно просто наращивается, при этом практически все работы проводятся на улице и только некоторые могут производиться в техпомещении.

Какое требуется обслуживание?

Это вопрос можно разделить на две части:

1. Какое обслуживание требуется солнечным коллекторам?

В основном, солнечные коллекторы не требуют никакого обслуживания. Единственное: запыление и загрязнение стекла может снизить эффективность (описывалось выше). Мы рекомендуем мыть стекло только в районах с повышенным химическим загрязнением.

Трубчатые вакуумные коллекторы также еще могут потребовать периодической замены отдельных вакуумных или тепловых трубок.

2. Какое обслуживание требуется гелиосистеме?

Особого обслуживания не требуется. Но желательно периодически контролировать состояние и правильность работы системы. В процессе эксплуатации может потребоваться поднять давление газа в расширительном баке. При правильно рассчитанной и смонтированной системе, а также при ее правильной эксплуатации, лишь через 10 лет может потребоваться замена: теплоносителя (антифриза), циркуляционного насоса, расширительного бака и предохранительного клапана. Но по данным немецкой литературы это оборудование может продолжать нормально работать вплоть до 20 лет. Если в летний период из-за переизбытка тепловой энергии система часто находится под большой температурной нагрузкой (режим стагнации), то замена вышеперечисленных элементов может потребоваться раньше чем через 10 лет. Именно поэтому в системах на основе плоских коллекторов используются специальные алгоритмы для предотвращения перегревов ( http://sintsolar.com.ua/forum/topic.php?forum=1&topic=50&start=5 ). Данные алгоритмы мало эффективны в системах с вакуумными коллекторами, поэтому, если в таких системах нет возможности сбросить избыток тепловой энергии в бассейн или грунт для теплового насоса, рекомендуется использовать дополнительные охлаждающие воздушные теплообменники.

Если гелиосистема работает на контур горячего водоснабжения, то в зависимости от химического состава воды может потребоваться периодическая чистка теплообменника от накипи. Но это является общей необходимой процедурой, не зависимо от источника тепловой энергии, будь то традиционный котел или гелиосистема.