Гелиосистемы – солнечные коллекторы
Один из методов сэкономить – пользоваться энергией солнца. При этом установки для использования данной энергии становятся с каждым днем дешевле и эффективнее. Как сэкономить 75% затрат на обеспечение горячей водой и 50% затрат на отопление?
Все энергетические носители, которые мы применяем в нашей повседневной жизни, постоянно дорожают. Но есть бесплатная солнечная энергия, которую люди почему-то упорно не желают использовать.
Солнце дает нам огромное количество энергии, а мы ей практически не пользуемся, зато производим тепло, сжигая бензин, уголь, газ и т.д. Цена традиционных энергетических источников при этом достаточно высокая и из года в год будет увеличиваться. По информации газеты «Аргументы и факты» за 20 лет горячая вода для потребителей подорожала в 45 раз.
Пришло время обратить внимание на возможность применения бесплатной энергии. В качестве теплового источника мы можем использовать Солнце, а также для нагревания воды, для получения электроэнергии, для отопления. Для этого применяются гелиосистемы.
Правильно спроектированная гелиосистема может обеспечивать хозяев теплом и горячей водой 9 месяцев в году, а также работать в зимний период в режиме «помощи» основным отопительным системам и системам горячего водоснабжения.
Гелиосистема – это устройство для преобразования радиации солнечной энергии в иные виды энергии, удобные для ее применения, например, тепловую или электроэнергию. Гелиоустановки используют для охлаждения и нагревания воздуха и воды, получения электроэнергии, опреснения воды и в других целях. Гелиоустановки – экологически чистые источники возобновляемой энергии.
Гелиосистемы применяют для:
Отопления и обеспечения горячей водой частных дач и коттеджей;
Отопления и снабжения горячей водой пансионатов, гостиниц, мотелей и домов отдыха;
Солнечные коллекторы применяются для системы обеспечения горячей водой в кафе, ресторанах и барах;
Горячего водоснабжения многоэтажных домов и домов клубного типа;
Подогрева бассейнов при помощи солнечной энергии;
Горячего водоснабжения бытовок и временных построек строителей;
Балконные солнечные коллекторы используются для снабжения тепловой энергией систем теплого пола в квартирах многоэтажных городских домов;
Отопления и горячего водоснабжения промышленных объектов.
Солнечный коллектор является одной из составляющих гелиосистемы, это устройство, приспособленное для сбора тепловой солнечной энергии, переносимой ближним инфракрасным излучением и видимым светом. Солнечный коллектор, в отличие от солнечных батарей, которые производят электричество, нагревает материал-теплоноситель.
Гелиосистемы в мире
Сегодня в мире используется более 160 млн. м2солнечных коллекторов. На китайском рынке, превосходящем рынок Европы, присутствует более 10 млн. м2коллекторов, продается ежегодно 3 млн. м2. Площадь солнечных коллекторов в Японии превышает 8 млн. м2. В США используются коллекторы площадью 10 млн. м2.
В Германии с помощью энергии Солнца обеспечивается около 5% потребности в тепле частных домовладений. Более чем в 630000 домовладений работают солнечные установки суммарной площадью 6,2 млн. м2. В европейских странах солнечные коллекторы можно встретить повсюду. Если вы были в европейских странах, то могли легко убедиться в этом.
К 2020 году большая часть европейских государств планирует перевести теплоснабжение 70% жилого фонда на экологически чистую энергию, в том числе солнечную.
А как обстоят дела с применением солнечной энергии в нашей стране?
Общая площадь солнечных установок для нагрева воды в России составляет не более 20 тыс. м2, что значительно меньше, чем в остальных странах и даже чем раньше было в СССР. После признания данного факта встает вопрос. Почему мы все еще не пользуемся этими технологиями?
Возможно причиной этого несколько заблуждений о гелиотехнике.
Миф первый. В широтах нашей страны солнца не достаточно и гелиосистемы будут малоэффективными.
Количество энергии Солнца, падающей на Землю, называется солнечной инсоляцией. Годовая инсоляция в разных регионах России варьирует в пределах от 800 до 1900 кВт-час/м2. Годовая инсоляция в Московском регионе для одного квадратного метра составляет 1100 кВт-час/м2. Другими словами, на 1 кв. метр попадает 1100 кВт энергии Солнца, которую солнечные коллекторы способны преобразовать в тепловую энергию с КПД 95%.
Количество энергии Солнца, поступающей на территорию Московской области, приравнивается к Германии, где площадь действующих солнечных коллекторов на сегодняшний день больше 6,5 млн. кв. метров.
Повторим еще раз эту мысль: Московская область и Германия получают одинаковое количество энергии солнца, но мы не используем ее.
Миф второй: Гелиосистемы являются очень сложными устройствами.
В действительности не сложно. Давайте разберемся в устройстве гелиосистемы.
Одна из основных составляющих гелиосистемы – солнечный коллектор. Какое устройство имеют современные солнечные коллекторы?
Есть много разных технологий и конструкций, которые позволяют получать поток тепла в солнечные летние дни до 1200 Вт/м2, а в пасмурные дни – до 400 Вт/м2.
Ключевой элемент коллектора – абсорбер – пластина из алюминия или меди, черненая с одной стороны специальным образом. Это чернение на самом деле при близком рассмотрении может иметь синий оттенок, но такая поверхность поглощает требуемый спектр излучения Солнца намного выше, чем при окрашивании пластины самой черной краской из всех возможных. Черненая поверхность должна быть обязательно матовой.
К пластине с обратной стороны прикреплены медные трубки, по которым проходит теплоноситель – антифриз или вода. Чем больше площадь соприкосновения трубок и поверхности пластины, тем больше теплоносителю осуществляется передача энергии, собранной пластиной. Необходимо, чтобы было обеспечено безусловное надежное соприкосновение по всей площади контакта трубок и пластины, для чего они соединяются высокотемпературной пайкой (600°С) или сваркой.
Остальная часть коллектора – корпус с теплоизоляцией и защитным покрытием (обычно применяется закаленное стекло), которое обеспечивает защиту от веток, мелких камней и града. А также пропускает нужные спектры излучения Солнца и уменьшает обратное пропускание отраженной части излучения обратно.
Так как теплоноситель обладает очень высокой температурой, то его нельзя подавать напрямую в кран горячей воды или в батареи отопления. Этот теплоноситель передается в теплообменник, выполняющий роль аккумулятора тепла.
Миф третий. Гелиосистема стоит очень дорого. Дорого было раньше, но не сейчас.
Значительным фактором, который сдерживает использование гелиоустановок в массовом масштабе, является большая стоимость гелиоколлекторов, преобразующих непосредственно энергию солнечного излучения в энергию теплоносителя (антифриза или воды).
Сегодня на рынке гелиосистем и тепловых солнечных коллекторов преобладают изделия иностранных производителей – VIESSMAN, Rosch Sctartechtik AG + AMCOR, SOLARIS GmbH, TopSon F3-1, SOLVIS Energic и другие. В этом вопросе весьма скромную роль играют отечественные и украинские производители.
На основе солнечных коллекторов «Гелион» можно сделать вполне недорогую и высокоэффективную гелиосистему.