Солнечные коллекторы в системах отопления

 

Современные солнечные коллекторы активно используются не только для ГВС частных домов, но и для теплоснабжения зданий. Ранее считалось, что такие системы не обладают достаточной эффективностью, а значит, не способны поддерживать в помещениях нужные температуры. Но гелиоустановки постоянно совершенствуются, при этом их КПД увеличивается, а себестоимость, напротив, снижается. Поэтому сегодня солнечный коллектор для отопления домов применяется не только в жарких южных странах, но и в средних широтах.
Наиболее часто в отопительных контурах используются вакуумные коллекторы, поскольку они обладают большей производительностью в пасмурные или холодные дни. Плоские коллекторы также востребованы, поскольку стоят гораздо дешевле, но стоит помнить, что они сильнее зависят от погодных факторов. Воздушные же коллекторы устанавливаются главным образом в контурах воздушного отопления, системах рекуперации воздуха, а также в осушительных модулях.
Особенности использования солнечного отопления
Несмотря на возросшую в несколько раз энерговыработку солнечных коллекторов в умеренном климате они чаще всего используются в комбинированных контурах. Иными словами, они применяются не в качестве главного обогревательного источника, а в качестве вспомогательной отопительной системы. Это связано с тем, что теплопотребление в зимний период очень велико, и перекрывать его полностью за счет солнечных систем нецелесообразно экономически. Комбинированные же установки позволяют значительно сэкономить главный энергоресурс, а установка гелиомодулей при этом окупается достаточно быстро.
В среднем наибольшая экономия достигается в период межсезонья, когда теплопотребление еще незначительно, а выработка солнечной энергии довольно велика. Очевидно, что чем больше площадь смонтированной гелиосистемы (то есть чем больше коллекторов задействовано), тем более ощутима экономия. Однако при проектировании солнечной системы главное – не количество коллекторов, а подбор оптимальной величины замещения основного энергоисточника на основе конкретных нужд. Поэтому прежде всего нужно сопоставлять расходы на монтаж и закупку нового оборудования с ожидаемым эффектом и сроками окупаемости.
Наибольший эффект, когда солнечные коллекторы используются для отопления дома, оснащенного системой «теплых полов». Дело в том, что теплые полы представляют собой низкопотенциальные отопительные контуры и более рационально прогревают помещения, чем привычные радиаторы.
Состав системы солнечного отопления
В системах с частичным перекрытием нагрузки на обогрев лучше всего использовать дополнительные емкости-аккумуляторы. Назначение таких баков будет заключаться в максимальном накоплении теплоэнергии, произведенной коллекторами за день. Объем же емкостей определяется исходя из числа задействованных в отоплении дома коллекторов, но не исходя из объема теплоносителя. Как правило, достаточно 75л объема на 1м2 площади рабочих абсорберов.
Комбинированная система отопления включает в себя несколько основных элементов:
солнечные коллекторы;
теплообменный бак-аккумулятор;
датчики температур;
автоматический контроллер управления;
дублирующий энергоисточник (газовый или электрокотел и т.д.);
специальные насосы для обеспечения принудительной рециркуляции теплоносителя.
При этом бак-теплообменник выполняет еще одну немаловажную функцию. Он предохраняет всю систему от возникновения избыточного давления, которое неизбежно при слишком сильном прогреве теплоносителя.
Принцип действия
В нижнюю часть теплообменного бака поступает холодная жидкость из общих коммуникаций. По трубопроводу она попадает в солнечный коллектор, нагревается и возвращается в бак. Из бака вода подается в контуры отопления (радиаторы, «теплые полы»). К этому же баку в качестве дополнительного энергоисточника подключается котел. Он страхует систему при недостаточной выработке солнечной энергии.
Датчики температур монтируются у выхода коллектора, непосредственно в накопительном баке и в «обратке» отопительной системы. На основе их показаний управляющий модуль включает и выключает циркуляционный насос и выбирает оптимальный рабочий режим установки. Этот контроллер также регулирует проходящие через бак потоки теплоносителя и определяет приоритетные направления подачи (отопление или ГВС). Если солнечные коллекторы для отопления не используются (в ночное время, в пасмурные дни и т.д.), то автоматика задействует дополнительный котел и поддерживает тем самым необходимый уровень нагрева.

Современные солнечные коллекторы активно используются не только для ГВС частных домов, но и для теплоснабжения зданий. Ранее считалось, что такие системы не обладают достаточной эффективностью, а значит, не способны поддерживать в помещениях нужные температуры. Но гелиоустановки постоянно совершенствуются, при этом их КПД увеличивается, а себестоимость, напротив, снижается. Поэтому сегодня солнечный коллектор для отопления домов применяется не только в жарких южных странах, но и в средних широтах.

 

Наиболее часто в отопительных контурах используются вакуумные коллекторы, поскольку они обладают большей производительностью в пасмурные или холодные дни. Плоские коллекторы также востребованы, поскольку стоят гораздо дешевле, но стоит помнить, что они сильнее зависят от погодных факторов. Воздушные же коллекторы устанавливаются главным образом в контурах воздушного отопления, системах рекуперации воздуха, а также в осушительных модулях.

Солнечные коллекторы в системах отопления фото 1

 

Особенности использования солнечного отопления


Несмотря на возросшую в несколько раз энерговыработку солнечных коллекторов в умеренном климате они чаще всего используются в комбинированных контурах. Иными словами, они применяются не в качестве главного обогревательного источника, а в качестве вспомогательной отопительной системы. Это связано с тем, что теплопотребление в зимний период очень велико, и перекрывать его полностью за счет солнечных систем нецелесообразно экономически. Комбинированные же установки позволяют значительно сэкономить главный энергоресурс, а установка гелиомодулей при этом окупается достаточно быстро.

 

 

В среднем наибольшая экономия достигается в период межсезонья, когда теплопотребление еще незначительно, а выработка солнечной энергии довольно велика. Очевидно, что чем больше площадь смонтированной гелиосистемы (то есть чем больше коллекторов задействовано), тем более ощутима экономия. Однако при проектировании солнечной системы главное – не количество коллекторов, а подбор оптимальной величины замещения основного энергоисточника на основе конкретных нужд. Поэтому прежде всего нужно сопоставлять расходы на монтаж и закупку нового оборудования с ожидаемым эффектом и сроками окупаемости.

 

 

Наибольший эффект, когда солнечные коллекторы используются для отопления дома, оснащенного системой «теплых полов». Дело в том, что теплые полы представляют собой низкопотенциальные отопительные контуры и более рационально прогревают помещения, чем привычные радиаторы.

 

Солнечные коллекторы в системах отопления фото 2

 

Состав системы солнечного отопления


В системах с частичным перекрытием нагрузки на обогрев лучше всего использовать дополнительные емкости-аккумуляторы. Назначение таких баков будет заключаться в максимальном накоплении теплоэнергии, произведенной коллекторами за день. Объем же емкостей определяется исходя из числа задействованных в отоплении дома коллекторов, но не исходя из объема теплоносителя. Как правило, достаточно 75л объема на 1м2 площади рабочих абсорберов.

 

 

Комбинированная система отопления включает в себя несколько основных элементов:

 

 

солнечные коллекторы;

 

теплообменный бак-аккумулятор;

 

датчики температур;

 

автоматический контроллер управления;

 

дублирующий энергоисточник (газовый или электрокотел и т.д.);

 

специальные насосы для обеспечения принудительной рециркуляции теплоносителя.

 

 

При этом бак-теплообменник выполняет еще одну немаловажную функцию. Он предохраняет всю систему от возникновения избыточного давления, которое неизбежно при слишком сильном прогреве теплоносителя.

 

 

Принцип действия


В нижнюю часть теплообменного бака поступает холодная жидкость из общих коммуникаций. По трубопроводу она попадает в солнечный коллектор, нагревается и возвращается в бак. Из бака вода подается в контуры отопления (радиаторы, «теплые полы»). К этому же баку в качестве дополнительного энергоисточника подключается котел. Он страхует систему при недостаточной выработке солнечной энергии.

 

 

Датчики температур монтируются у выхода коллектора, непосредственно в накопительном баке и в «обратке» отопительной системы. На основе их показаний управляющий модуль включает и выключает циркуляционный насос и выбирает оптимальный рабочий режим установки. Этот контроллер также регулирует проходящие через бак потоки теплоносителя и определяет приоритетные направления подачи (отопление или ГВС). Если солнечные коллекторы для отопления не используются (в ночное время, в пасмурные дни и т.д.), то автоматика задействует дополнительный котел и поддерживает тем самым необходимый уровень нагрева.

solarb.ru