Сонячний колектор для нагрівання води: як обирати

Сонячний колектор (інша назва — геліосистема) — пристрій, який використовує сонячну енергію для нагріву води. Установка надає можливість отримувати гарячу воду і тепло безкоштовно.

Принцип роботи сонячного колектора

Сонячний колектор можна порівняти з мініатюрною теплицею — накопичене тепло сонячної енергії зігріває воду, що циркулює по трубах, прихованих під поглиначами сонячної енергії. Поглиначами можуть буть, наприклад, металеві пластини темного кольору.

Для чого призначений сонячний колектор?

Сонячні колектори – це ефективний та екологічно чистий спосіб забезпечення будинків та інших споруд теплом. Вони дозволяють значно зекономити на витратах на енергію, особливо в тепліші регіонах, де є багато сонячного світла.

Працюють вони так: коли сонячне світло падає на колектор, воно поглинається плоским або вакуумним абсорбером, який перетворює це світло в тепло. Тепло потім передається до теплоносія (наприклад, води), який циркулює по системі труб.

Отже, основне призначення сонячного колектора – це забезпечення енергією для нагріву води, що може бути використана для побутових потреб, опалення або навіть для генерування електричної енергії в теплових електростанціях.

Ефективність установки тим більша, чим більше сонячної енергії передається теплоносію.

Невикористана охолола вода з накопичуваного резервуара опускається вниз, звільняючи місце нагрітій воді з колектора. Внизу вона потрапляє в теплообмінник, де нагрівається і знову надходить в резервуар. Таким чином в накопичувальній ємності вода завжди залишається гарячою — в ясні сонячні дні її температура може досягати 70°С.

За цим принципом працюють всі сонячні колектори — різниця в конструкції.

Як обирати

При виборі сонячного колектора варто звертати увагу на:

1. Тип.
2. Кількість вироблюваної енергії (потужність).
3. Компанію-виробника.

Типи колекторів для нагріву води

Сонячні колектори бувають плоскими, вакуумними, концентраційними, повітряними.

Плоскі пристрої найбільш поширені через простоту, надійності конструкції, невеликої вартості. Недолік у них один — більші ніж у інших типів колекторів втрати тепла. Конструкція складається з пластин-приймачів тепла, з’єднаних з теплопровідними трубами, прозорого скляного покриття для зменшення втрат тепла, теплоізоляції зі зворотного боку і рами, яка в основному робиться з алюмінію або сталі.

Вакуумні колектори складаються зі скляних трубок. В кожній трубці всередині розташовано пристрій для поглинання сонячного світла. Вакуум — ідеальний теплоізолятор. За рахунок цього значно зменшуються втрати тепла. Вакуумні колектори бувають двох видів — прямоточні і з непрямою теплопередачею. Перший вид пристроїв призначений для теплої пори року, з квітня до вересня, другий — для всесезонного використання.

В концентраційних колекторах під поглинаючими елементами встановлені параболоциліндричні відбивачі, які концентрують сонячні промені, і в результаті їх на панель потрапляє більше, вода нагрівається до температур 120 – 250°С. Обладнання досить дороге, тому частіше за все використовується в промислових цілях.

Сонячні повітряні колектори — це спрощені плоскі моделі, в яких гріється повітря. Вони використовуються в системах опалення приміщень, в пристроях для сушіння сільськогосподарської продукції. Через поглинач повітря проходить за рахунок природної конвекції або нагнітається вентилятором. Недолік останнього варіанту в тому, що на роботу вентилятора витрачається частина енергії.

Термін служби сонячних колекторів — 15 – 50 років — залежить від типу і виробника.

Компанія Solar Technology переважно працює з марками колекторів українського виробника ATMOSFERA, який використовує комплектуючі провідних виробників. В процесі розширення асортименту.

Гарантія на сонячні колектори ATMOSFERA — до 15 років — детальна інформація щодо умов і термінів гарантійних зобов’язань на всі комплектуючі вказується у відповідному пункті гарантійного талона.

Розрахунок вироблюваної енергії сонячним колектором

Для визначення кількості енергії, яку буде виробляти сонячний колектор, необхідні наступні данні:

1. Площа поглинання.
2. Рівень інсоляції в регіоні.
3. ККД колектора.

Наприклад, маємо 20-ти трубковий вакуумний колектор з площею поглинання однієї трубки 0,15 м² і ККД 0,67% (ККД, площина поглинання трубок та інші параметри прописуються в технічній документації). Річна інсоляція в Київський області становить 1239 кВт/м².

Таким чином, за рік можна отримати енергії:

20*0,15*1239*0,67 = 2490,39 кВт*год.

Розрахунки носять умовний характер — погодні умови постійно змінюються, сонячна активність теж. Дані по сонячній інсоляції теж дуже усереднені.

Найменший рівень інсоляції взимку. Зробимо розрахунки для цього періоду.

За добу в Києві на квадратний метр падає ~ 0,86 кВт*год сонячної енергії (грудень місяць). На нагрів 1 л води на 1°С потрібно 1,16 Вт. За допомогою вакуумного колектора із 20-ти трубок в день вийде отримати 20*0,15*0,86*0,67 = 1,7286 кВт*год енергії та нагріти нею на 1°С — 1728,6 Вт/1,16Вт = 1490 л води.

Зручніше вирахувати за який час вакуумний колектор площею 3 м² (20-ти трубковий вакуумний колектор займає приблизно таку площу) нагріє, наприклад, 150 л води до 45°C: (150 л*45°С)/(3 м²*1490) = 6750/4470 = 1,5 часа. Значення 1490 (кг*°С*м2*год) в даному випадку прийнято за коефіцієнт, який показує співвідношення кількісті води нагрітої на 1 градус за 1 годину в сонячному колекторі площею 1 м².

Статистична інформація: в домогосподарстві однією людиною споживається від 100 до 150 л гарячої води та використовується від 2 до 4 кВт енергії на її нагрівання — до уваги приймається використання гарячої води для таких потреб, як прийняття душу, миття посуду, прибирання, прання і т. п.

Таким чином, для забезпечення гарячою водою сім’ї з трьох осіб в холодну пору року, як мінімум, буде потрібно два 20-ти трубних вакуумних колектора загальною площиною 6 м² і накопичувальний бак на 300 л.

Вартість геліоустановки для будинку

Ціна сонячного колектора залежить від його типу, потужності, а також, не в останню чергу, від виробника.

Невеликі 2-кВт установки коштують від 60 000 гривен в базовій комплектації, більш потужні системи з декількома колекторами загальною потужністю близько 6 кВт*год, призначені не тільки для нагріву води, але і для опалення в весняно-зимовий період, обійдуться в 100 000 гривен. До цих цифр потрібно додати вартість монтажу і налагодження.

Як швидко окупається встановлення сонячного колектора?

Термін окупності залежить від режиму експлуатації — від витрат на тепло і гарячу воду. В середньому він становить 2 – 8 років, що вказує на економічну доцільність і перспективність використання технології.

Де замовити колектор сонячної енергії?

Сонячний колектор вигідний, але лише за умови придбання і встановлення надійної моделі, яка не тільки не зламається через десяток років, але і протягом усього терміну служби буде працювати стабільно.

Якщо ви хочете купити якісний сонячний колектор, зверніть увагу на вітчизняного виробника ATMOSFERA, також можна розглянути моделі геліосистем німецького виробництва, наприклад, компанії Vaillant.

Зверніться до компанії Solartech сьогодні та отримайте безкоштовну консультацію з підбору сонячного колектору, замовити монтажем та налаштуванням можна за тут.