Геліосистема: Опалення дома за допомогою Сонця

Зі стрімко зростаючою вартістю природного газу у багатьох власників приватних будинків, які використовують газові котли для опалення, зростає інтерес до одного питання: "Як мінімізувати витрати на опалення приватного будинку?". Однією з відповідей на це питання є використання безкоштовної сонячної енергії за допомогою сонячних колекторів. При цьому споживачі часто переоцінюють реальні можливості цих пристроїв, не враховуючи найважливіші вимоги, відповідність яким гарантує ефективну роботу геліосистем для опалення будинку.

Отже, про які вимоги до об'єкта, параметри і конструкції геліосистеми необхідно знати, щоб ефективно підтримувати систему опалення за допомогою Сонця?

Вимоги до об'єкта опалення

Геліосистема для опалення приватного будинку в основному виконує функцію підтримки основної системи опалення, а не повного заміщення традиційного джерела тепла - котла. Це пов'язано з тим, що під час опалювального періоду при використанні сонячної енергії для підтримки системи опалення, теплоспоживання будинку не відповідає пропозиції (рівню інсоляції від Сонця).

Виходячи з цього, опалюватися енергією Сонця можна, але складно. Потенційні труднощі мінімізуються відповідністю опалювального будинку двом вимогам - мала площа і висока ступінь теплоізоляції. При таких умовах частка теплового навантаження, що покривається геліосистемою, може становити до 30 %.
Крім того повинні бути враховані вимоги до параметрів геліосистеми.

Загальні особливості геліосистеми

Говорячи про геліосистеми для підтримки основної системи опалення, слід пам'ятати, що:

• Геліосистема не замінює традиційне джерело теплоти і не зменшує його потужність;
• Геліосистема повинна розглядатися як складова частина системи теплопостачання, в якій велике значення має ефективність традиційного джерела теплоти - котла. Використання сонячних колекторів підвищує ефективність всієї системи теплопостачання, але не може замінити її;
• Без сезонного акумулювання можливості використання сонячних систем для підтримки систем опалення обмежені;
• Кожна геліосистема для підтримки системи опалення влітку простоює протягом довгого часу, якщо до системи не під'єднані виключно літні споживачі теплоти. Пов'язане з цим пароутворення теплоносія в колекторах вимагає дуже ретельного проектування і монтажу геліосистем.

Площа геліополя

Основою для визначення параметрів геліосистеми для підтримки системи опалення є теплове навантаження в літній час. Воно складається з теплового навантаження на гаряче водопостачання і теплових навантажень інших споживачів (в залежності від об'єкта), які також можуть покриватися геліосистемою, наприклад, для запобігання конденсації в підвальних приміщеннях. Для такого річного теплоспоживання розраховується відповідна площа колектора, яка множиться на коефіцієнт 2 - 2,5 - результати множення утворюють діапазон, в якому повинна знаходитися площа колектора для підтримки системи опалення. Точне визначення площі геліополя проводиться з урахуванням будівельних розмірів і проектування надійного в експлуатації геліополя.

Альтернативний розрахунок геліополя на підставі опалювальної житлової площі будівлі не є повністю об'єктивним, тому що, якщо врахувати значні зміни теплового навантаження на опалення протягом року, стає ясно, що загальні рекомендації щодо розрахунку повинні охоплювати дуже широкий діапазон теплових навантажень: інтервал рекомендованої площі колектора 0,1 - 0,2 м2 на 1 м2 опалювальної площі означає зміну розмірів геліополя в 2 рази, що ускладнює можливість чіткого і зрозумілого визначення розмірів геліополя. Крім того, вплив потреби в гарячій воді в літній період не враховується відповідним чином при проектуванні - не існує чіткого співвідношення між опалювальною житловою площею та витратою води на гаряче водопостачання.

Якщо в будинку з геліосистемою, яка підтримує систему опалення, є плавальний басейн, який не обігрівається, то температура в ньому може підтримуватися за рахунок надлишків теплоти в літній період, і це ніяк не вплине на розміри геліосистеми.

Кут нахилу колекторів

Якщо для геліосистеми з підтримкою системи опалення є можливість вибору кута нахилу колектора, то слід встановити колектор під кутом 60 . Такий дещо більший кут нахилу, в порівнянні з геліосистемами гарячого водопостачання, дає (поряд з більш високою продуктивністю в перехідний період) менші надлишки теплоти в літній час.

Обсяг накопичувача гарячої води

Для того щоб геліосистема в літню пору могла покрити навантаження системи гарячого водопостачання протягом декількох днів поганої погоди, оптимальний діапазон обсягу водонагрівача на квадратний метр площі геліополя повинен становити 50 - 70 л для геліосистеми з плоскими колекторами, і 70 - 90 л для геліосистеми з вакуумованих трубчастими колекторами.

Вимоги до конструкції геліосистеми

При конструюванні системи теплопостачання існує дві можливості - акумулювати сонячну енергію або направляти її в опалювальний контур: нагрів бака-акумулятора або нагрів зворотного трубопроводу системи опалення. В установках з акумулюванням бак-акумулятор доводиться до температури трубопроводу. Опалювальний контур підключається безпосередньо через бак-акумулятор.

В установках з нагріванням зворотного трубопроводу вода, підігріта за рахунок сонячної енергії, відбирається тоді, коли температура в водонагрівачі вища температури зворотного трубопроводу системи опалення. Якщо температура води в трубопроводі, що подає недостатня, підключається котел.

Вимоги до котла

Вважається, що в застарілих, працюючих з низьким ККД котлах, слід якомога швидше нагрівати буферну ємність системи опалення для запобігання частих включень пальника котла, що знижує теплові втрати за рахунок зниження теплових втрат при охолодженні в стані простою. Такі котельні установки не слід комбінувати з сонячними системами, а слід замінювати сучасними.

У сучасних котлах цей аргумент не діє. Вони виробляють таку кількість енергії, яке необхідне для досягнення розрахункової температури в прямому трубопроводі системи опалення. Нагрівання ємнісного водонагрівача за рахунок котла підвищує втрати теплоти, виробленої традиційним способом, - і це незалежно від якості теплової ізоляції бака. Крім того, підвищується температура на вході в сонячну систему, що автоматично зменшує ефективність її роботи. З цієї причини рекомендується використання схеми з нагріванням зворотного трубопроводу - якщо не потрібно інше схемне рішення (наприклад, системи з котлом, що працює на твердому паливі). Поширеною помилкою є твердження, що сонячні системи не комбінуються з конденсаційними котлами. Це також невірно. Правильно те, що геліосистема завжди як перший ступінь нагріває холодну воду (для гарячого водопостачання або опалювального контуру).

Якщо «догрів» води повинна здійснювати котельня установка, то котел в дійсності - при підвищенні температури гарячої води, наприклад, з 50  С (попереднє нагрівання сонячною енергією) до 60  С (температура на вході в котел) - вже не працює в режимі конденсації . Хоча без геліосистеми конденсаційний котел зміг би працювати в конденсаційному режимі. За підтримки системи опалення геліосистемою спільна робота з конденсаційним котлом принципово не впливає на ефективність і експлуатаційну надійність котла. Правдою було те, що річний коефіцієнт корисної дії котла трохи падає, зате ККД всієї системи - значно зростає. Вирішальним фактором є абсолютна економія енергії.

Вимоги до опалювальних приладів

Частою помилкою є припущення, що використання сонячної енергії для підтримки системи опалення можливо тільки для систем підлогового опалення (теплих підлог). Таке припущення помилкове. Продуктивність геліосистеми при радіаторному опаленні в середньому за рік всього лише трохи менша. Причина цього - більш висока температура на вході в сонячну систему, яка завжди визначається температурою в зворотному трубопроводі системи опалення.

При порівнянні різних опалювальних приладів необхідно мати на увазі, що в перехідний період теплове навантаження системи опалення повинна покривати в основному геліосистема. Однак в цей час опалювальні прилади працюють не в діапазоні розрахункових температур, а зворотний трубопровід може мати нижчу температуру.

Дуже важливо забезпечити правильне гідравлічне зрівнювання опалювальних контурів радіаторів!

Висновки:

• Оптимальними об'єктами для підтримки системи опалення за допомогою Сонця є будинки малої площі і з високим ступенем теплоізоляції;
• Геліосистема може покрити до 30 % навантаження на опалення будинку;
• В системі теплопостачання будинку обов'язково повинне бути використане традиційне джерело тепла - котел, бажано конденсаційний;
• Необхідна площа геліополя для підтримки системи опалення в 2-2,5 рази більша, ніж для системи гарячого водопостачання;
• Оптимальний кут нахилу сонячних колекторів - 60 градусів;
• Необхідний питомий обсяг ємнісного водонагрівача для системи опалення та ГВП - 50 - 90 л / м2 геліополя (в залежності від типу колекторів);
• Сонячні колектори можуть успішно підтримувати систему опалення, як з радіаторами, так і з системою підігріву підлоги.

До речі, отримати консультацію або купити обладнання для геліосистеми можна в компанії ЕКО ЕНЕРГІЯ ® за адресою: м.Івано-Франківськ, вул.Гетьмана Мазепи, 72.