Отоплении домов с помощью гелиосистем

Гелиосистема… В наше время этим словом уже похоже никого не удивить. Но не многие до конца понимают что же это такое. Некоторые «специалисты» задают вопрос: «А где же гелий?», другие утверждают, что при проектировании системы мы забыли включить в смету гель, но на самом деле ГЕЛИОСИСТЕМА – это всего лишь установленный комплект оборудования, способный превращать солнечное излучение в полезную для нас энергию.

Со времен появления на рынке Украины преобразователей солнечной энергии за ними крепко закрепились соответствующие названия:

• Фотоэлектрическая система – установка предназначенная для выработки электрической энергии.
• Гелиосистема – комплект оборудования, предназначенный для выработки тепловой энергии.

Хотя в корне оба типа систем являются гелиосистемами.

Что такое гелиосистема?

Итак, гелиосистемой в классическом понимании этого слова является комплект оборудования, предназначенный для преобразования солнечной энергии в тепловую.

Как известно солнце дарит нам огромное количество энергии. Задача человечества – правильно собрать эту энергию. Если быть точным, то среднее количество энергии, излучаемое солнцем на земную поверхность на широте Киева в летний период времени ровняется 6кВт∙час/м2 в сутки.

Первый закон термодинамики гласит, что энергия ниоткуда не берется и никуда не девается бесследно, а всего лишь переходит с одного состояния во другой.

Назначение гелиосистемы

Прямой задачей гелиосистем является максимально эффективное преобразование энергии солнечного излучения в тепловую.

На сегодня максимальный КПД гелиосистем достигает 95%, что является высочайшим результатом по сравнению с другими технологиями.

Гелиосистемы используются в быту для:

• нагрева воды (горячего волоснабжения (ГВС)),
• поддержки системы отопления,
• подогрева воды в бассейне.

Использование гелиосистем для предприятий

Для нагрева воды в больших бассейнах (от 200 м³) гелиосистемы зарекомендовали себя очень хорошо. К примеру, для нагрева воды в бассейне объемом 980 м³ используется 37 коллекторов (1080 трубок).

Также эффективно применять гелиоколлекторы для горячего водоснабжения отелей, ресторанов, где есть постоянный разбор горячей воды и большая тепловая нагрузка. Это хорошо, так как солнечный коллектр всегда рассчитывается на 80% тепловой нагрузки.

То есть, если хотим применить гелиосистему для дома, где проживает семья из двух человек, то очень сложно рассчитать какая будет тепловая нагрузка: сегодня человек будет применять душ 2 раза, а завтра только раз. Это будет проблемой, так как целая четверть энергии не будет использована.

Поэтому применение гелиосистем для масштабных предприятий более сбалансированно, потому что разбор воды стабильный.

Солнечные батареи — гелиосистема

О существовании солнечных электростанций, электросолнечных автомобилей, солнечных башен нам известно. Солнечная, она же гелиосистема примыкает к этому семейству энергосберегателей. Многие уже оценили ее возможности, установив на своем загородном участке.

Гелиосистема разом решает несколько бытовых вопросов, обеспечивая горячее водоснабжение, отопление дома, а также нагрев холодной воды в бассейне. Плюсы перехода на альтернативную систему очевидны: меньше платить за электроэнергию, снимается зависимость от колебаний цен на энергоносители, и окружающая среда становится чище. Главное действующее звено гелиосистемы – коллектор. Именно с его помощью происходит поглощение излучения. Многим отечественным потребителям он в новинку, и важно правильно выбрать нужный тип. Сейчас широко используют плоские солнечные и вакуумные трубчатые коллекторы. Первые считаются более надежными из-за устойчивости к переменам нашего климата. Простые пластиковые модели без остекления выгодны для нагрева бассейна, модели с остеклением универсальны: подойдут для горячего водоснабжения, отопления и даже для бассейна.

Принцип работы коллектора следующий: солнечное излучение попадает на поглощающую пластину и нагревает ее. Тепло передается теплоносителю (воде или антифризу), который нагревается до +200 °С. Затем энергия передается через теплообменник воде в емкостном водонагревателе, здесь при температуре +95°C вода находится до момента использования. Чтобы соблюсти требования техники безопасности, на выходе воды устанавливают термосмесительный кран, поддерживающий температуру не выше +55 °C. Горячая вода будет у вас дома и днем, и ночью, так как водонагреватель держит температуру до четырех суток.

Вакуумный трубчатый коллектор восприимчивее плоского к воздействию стихии, но имеет более высокое и стабильное значение кпд в течение года. Его удобно использовать в загородных домах с постоянным проживанием.

Для экономии места коллектор обычно располагается на крыше, если есть возможность – в южном направлении (для Московского региона). Оптимальный угол наклона к линии горизонта 30–45°. Для установок, поддерживающих отопление, этот угол больше: 45–60°. При таком расположении поглощающая пластина лучше освещается солнцем в межсезонье.

Еще один плюс гелиосистемы в том, что после установки она не требует дополнительного техобслуживания. А срок эксплуатации практически неограничен. Сколько энергии можно получить с помощью коллектора и хватит ли ее для всех нужд? В летнее время потребность семьи в горячей воде будет удовлетворена практически полностью. Однако осенью и зимой солнечный коллектор работает с меньшей интенсивностью. В пасмурные дни, когда не хватает солнечного света и вода в водонагревателе охлаждается до +45 °С, автоматически включается ТЭН или циркуляционный насос, чтобы догреть воду. Отсюда усредненное значение – 60% горячего водоснабжения за год. Если же речь идет об отоплении, то покрывается от 10 до 30% годового расхода.

Суровую зиму вам и вашему коллектору поможет пережить специальный стойкий теплоноситель, выдерживающий мороз до –47 °C. В солнечные зимние дни система будет функционировать без перебоев.

Состав гелиосистемы

В стандартный комплект гелиосистемы входят следующие элементы:

• генератор теплоты (гелиоколлектор любого типа),
• устройство, переносящее теплоноситель (насос или давление внешней системы водоснабжения),
• нагреваемый объект (вода системы ГВС, система отопления, бассейн).

Гелиосистема: принцип работы

Рассмотрим более подробно принцип работы системы солнечного горячего водоснабжения, используемые в бытовом секторе.

Гелиосистема (система солнечного горячего водоснабжения) включает в себя основные компоненты:

• солнечные коллекторы
• насосный модуль с группой безопасности
• контроллер
• бак аккумулятор (водяной)
• дублирующий источник энергии

В солнечных коллекторах циркулирует теплоноситель или вода, циркуляция в контуре гелиосистемы обеспечивается за счет насоса или за счет естественной циркуляции возникающей при разнице температуры. Нагреваясь в солнечном коллекторе, теплоноситель передает тепловую энергию баку аккумулятору по средствам теплообменника. Теплообменник может быть встроен в бак в виде змеевика или может использоваться как отдельный элемент. Вода в баке накапливает тепловую энергию. Этот процесс происходит автоматически благодаря контроллеру, регулирующему работу насоса в гелиосистеме. В случае необходимости автоматика запускает дублирующий источник энергии.

Гелиосистемасолнечный коллектор

Преимущества и недостатки использования гелиосистемы

Недостатки:

• Недостатком же является сезонность. Отопление солнцем зимой, точнее ее эффективность снижается из-за небольшой инсоляции.
• Высокая стоимость капиталовложений – это первоначальный минус, который быстро переростает в плюс. Потому что гелиосистема окупается очень быстро – на протяжении 7-8 лет.
• На гелиосистему негативно влияют перепады напряжения. Бывает, что отключают электричество, то гелиосистема закипает. Со временем, если произойдет несколько десятков подобных кипений система может выйти из строя. В таком случае нужно будет проводить сервисное обслуживание, в последствии которого будет перезаправлятьтя (меняться жидкость), для того, чтобы система снова могла работать в нормальном режиме.

Замена трубки солнечного коллектора. Конструкция солнечного коллектора и принцип работы

Преимущества:

• Неоспоримым преимуществом такой системы является возможность экономии существенной части энергии необходимой для нагрева необходимого тела.
• При правильном расчете система должна компенсировать до 80% затрат энергии в летний период времени.
• Длительный срок эксплуатации – 30 лет и больше.
• Короткий срок окупаемости – 7-8 и меньше лет.
• В состав гелиосистемы входят элементы изготовлены со стекла и алюминия, а занчит для изготовления комплектующих не используются материалы, которые подвергаются быстрому износу.

Быстрый расчет гелиосистем

Самый простой путь получить качественный и профессиональный расчет солнечной системы(гелиосистемы) это заполнение небольшой анкеты перейдя по адресу . В течении 24 часов вы получите полный расчет, рекомендации и коммерческое предложение на гелиосистему.Вы так же можете самостоятельно выполнить расчет своей системы воспользовавшись калькуляторами и алгоритмами предложенными ниже по тексту.

По предложенной ниже схеме вы сможете легко рассчитать примерную комплектацию оборудования для ваших нужд.

Для расчета вам необходимо пройти несколько шагов.

1. Определиться с количеством потребителей горячей воды
2. Определить примерное количеством воды потребляемой каждым членом вашей семьи в сутки
3. После этих двух шагов вы получите рекомендованный объем накопительного бака
4. Выберите желаемую степень замещения ваших потребностей в тепле энергией солнца
5. Выберите южный или северный регион Украины где планируется размещение системы
6. Выберите планируемую ориентацию устанавливаемых коллекторов
7. Выберите угол наклона устанавливаемых коллекторов
8. После выполнения последнего шага вы получите примерное необходимое количество коллекторов

После выполнения вышеуказанных шагов вы получили необходимую емкость бака-накопителя и примерное количество коллекторов. Далее вам необходимо решить будете ли вы использовать солнечную энергию как дополнительный источник тепла в системе отопления. От вашего решения зависит выбор бака-накопителя с одним или двумя теплообменниками. Для отбора тепла в основную систему отопления вам будет бак с двумя теплообменниками. С помощью одного тепло будет передаваться в бак с водой, с помощью второго(верхнего) вы будете иметь возможность передавать излишки тепла в основную систему отопления. Далее к получившемуся комплекту вам необходимо добавить рабочую станцию с контроллером, датчиками температуры и другой автоматикой. Таким образом имея комплект оборудования состоящий из бака-накопителя, необходимого количества вакуумных солнечных коллекторов и рабочей станции с контроллером вы сможете рассчитать стоимость вашей системы. Для «грубого расчета» к стоимости оборудования обычно добавляется 30% на работы по монтажу и дополнительные трубы, фитинги, изоляцию и т.д. и вы получаете полную стоимость вашего проекта.

Остается только рассчитать сроки окупаемости системы. Расчеты затрат на горячее водоснабжение и отопление при использовании разных источников энергии приведены на странице «Сроки окупаемости». Учтите что в указанной таблице приведены данные за 2007 год, на сегодня некоторые энергоносители уже существенно подорожали.

Для более точного расчета, создания проекта и проведения других, более сложных проектных работ просим вас заполнить анкету заказа расчета гелиосистем . Для точных расчетов возможно будет необходим выезд нашего специалиста на объект или предоставление с вашей стороны дополнительных планов или фотографий объекта.

Эффективность использования солнечных систем на територии Украины

Вся территория Украины без исключения подходит для применения гелиосистем. То есть, даже северные регионы (например, Черниговская или Сумская области) прекласно подходят для использования на их территории солнечных коллекторов. Там достаточно солнечной инсоляции. К примеру, максимальный показатель инсоляции в Черниговской области — 950 кВт∙час/м², а Херсонской и Одесской областях может достигать 1400 кВт∙час/м². С этого следует, что наиболее эффективно применять гелиосистемы в южных регионах страны.

• Целесообразность замены газового котла на новый высокоэффективный Предыдущий материал
• Вытяжная вентиляция в квартире и частном доме: особенности и специфика Следующий материал