Обзор солнечных коллекторов для обогрева частного дома

Отопление домов солнечными коллекторами всего 15 лет назад было диковинкой, на которую многие смотрели с изрядной долей скепсиса — первоначальные вложения в экологичность дома никак не соответствовали получаемой выгоде. Ситуация изменилась с ростом индустрии солнечной энергетики в Китае — продукция изначально стала выпускаться по цене, доступной для китайского потребителя и потеснила многие именитые европейские бренды, вызывая множественные положительные отзывы.

Оглавление:

1. Принцип работы и разновидности
2. Критерии выбора
3. Отзывы покупателей
4. Преимущества и недостатки

На сегодняшний день затраты на солнечные коллекторы для отопления частных домов сравнялись с такими автономными системами обогрева, как электрические, топливные или газовые котлы. В южных регионах России спрос на солнечную энергию настолько возрос, что появились внутренние производители, обеспечивающие достойное качество по низкой цене, а также большое количество руководств о том, как сделать коллектор своими руками.

Классификация

Коллектор солнечной энергии представляет собой устройство, работа которого основана на поглощении излучения и передаче полученной энергии с помощью жидкости-теплоносителя и теплообменника в емкость с водой. Если солнечные батареи самых современных марок неспособны преобразовывать более 25 % падающего излучения, то у коллекторов этот показатель может достигнуть 85 %.

В зависимости от конструктивной схемы и принципа сбора энергии различают 2 основных типа:

1. Плоские — распространенный в южных странах и относительно дешевый вид, имеющий немного сниженный КПД (60 – 75 %) из-за потерь на отдачу тепла во внешнюю среду. Работает по очень простому принципу — темный металлический (алюминиевый или медный) лист поглощает энергию и нагревает систему из теплопередающих трубок. Потери тепла с наружной поверхности предотвращаются с помощью специального антибликового стеклянного покрытия, с внутренней применяют волоконную теплоизоляцию. Главные недостатки — большие потери зимой, возможность выхода из строя при температуре ниже -25°C, сильная зависимость от угла падения лучей.

2. Вакуумные (трубчатые) коллекторы — дорогие и высокопроизводительные устройства (КПД до 85 %), эффективно работающие в любых климатических условиях с обилием лучей. Схема спроектирована по наборному принципу из множества абсорбирующих тепло трубок. Каждая состоит из внутренней и наружной колб, выполненных из особого стекла и отделенных друг от друга вакуумом, обеспечивающим абсолютную теплоизоляцию. Во внутренней колбе расположен металлический поглотитель и трубка с жидким теплоносителем. Основной недостаток такой системы — огромная цена (в 2–3 раза выше плоских моделей), и необходимость электрического насоса со специальным контроллером для принудительной циркуляции жидкости.

Вакуумные солнечные коллекторы, в свою очередь, могут быть:

• Прямоточными или U-образными. Теплоноситель проходит через U-образную трубку, соединяясь в единую систему, как в плоском устройстве. Недостатком является продувание всех трубок при повреждении одного элемента, выход из строя всего коллектора до починки.
• С тепловыми трубками или heat pipe. Самое большое количество положительных отзывов вызывает именно эта конструкция, позволяющая беспрерывно получать энергию даже при сильных морозах. Каждый абсорбирующий элемент в ней автономен и закреплен фиксатором к теплообменнику с проточным теплоносителем. Работа тепловой трубки основана на нагреве и испарении жидкости с низкой температурой кипения и конденсации ее в верхней точке колбы с отдачей энергии. Главный недостаток очевиден из конструкции — необходимо положение под углом 30–90 градусов к горизонтали.

Насос, необходимый для работы вакуумных коллекторов, иногда обеспечивают энергией с помощью установки солнечной батареи. Также обязателен объемный двухконтурный бак для накопления нагретой воды и небольшая расширительная емкость для избытка теплоносителя при перегреве.

Как выбрать коллектор?

Чтобы подобрать агрегат, подходящий под все требования, и не перерасходовать большое количество денег, подбирать нужно очень осторожно, используя отзывы пользователей на независимых форумах:

1. Для обогрева дачи весной и осенью и горячей воды летом, выгоднее всего будет выбрать плоский солнечный водонагреватель. Не забудьте слить теплоноситель перед зимними морозами.

2. Для небольшой системы круглогодичного подогрева воды или при наличии плоской крыши понадобятся прямоточные вакуумные коллекторы.

3. Для обогрева бассейна или большой системы отопления в зимний период необходимо подобрать самый дорогой и надежный вариант — вакуумные тепловые трубки. Скатная крыша и южная стена идеально подойдут для установки.

4. Если есть выбор между аналогичными китайскими и европейскими моделями, почти всегда стоит купить китайские от именитых изготовителей — они дешевле и не менее качественны.

5. Если приобрести коллекторы российского производства, можно неплохо сэкономить даже по сравнению с китайскими, обратите особое внимание на отзывы о поставщике, используемый материал и гарантийный срок.

Мнения покупателей

«Когда строил дом, стал вопрос об отоплении. Область у нас теплая, поэтому решил совместить электрическое отопление с солнечным. 16 плоских панелей Коспел по 2,3 квадрата обошлись в 500000, забил всю крышу. Горячая вода круглый год, тепло. Только если мороз со снегом или пасмурной погодой, приходится электрику включать. В планах — построить теплый бассейн, чтобы летом энергию зря не терять».

Василий, Владивосток.

«Купил три российских плоских коллектора компании Сокол. Зимой греют плохо, но в солнечный день 200 литров бак до сорока градусов нагревают. Пока морозов нет, работают очень хорошо. Нравится, что их даже чистить никогда не приходится — снег сам на них тает».

Федор, Одесса.

«Установил себе две китайские панели с тепловыми трубками производителя Sunrein. Вода горячая есть круглый год, температура зимой в баке – примерно 55-60 градусов, даже когда на улице мороз минус двадцать. Считаю, что не зря потратил деньги, всем рекомендую».

Иван, Ростов-на-Дону.

«На дачу нужен был источник горячей воды. По совету друзей купил 2 панели Химин Солар и бак на 250 литров. Честно говоря, не очень доволен, осенью и ранней весной еле-еле функционирует, как раз в самый сезон дачных работ».

Виталий, Киев.

Обзор основных плюсов и минусов

Достоинства:

1. Полная автономность, возможность установки в любом месте, сколь угодно удаленном от цивилизации.

2. Независимость от привозного топлива.

3. Высочайшая надежность и ремонтопригодность — движущие части и химические реакции при работе отсутствуют, коллектор боится только физических повреждений и ненадлежащих рабочих материалов. Большинство неисправностей может быть быстро устранено заменой одного из элементов.

4. Экологичность — за год поглотитель площадью 1 м2 в среднем способен предотвратить выброс более 100 кг углекислого газа и огромного количество других продуктов сгорания.

5. Выгодность в долгосрочной перспективе при соответствующем уходе.

Недостатки:

• Необходимость высоких первоначальных вложений.
• Непостоянство, зависимость от времени года и погодных условий. В большинстве случаев коллектор в системе отопления способен выполнять лишь вспомогательную роль, помогая экономить топливо.
• Низкая эффективность в северных регионах мира.

Расценки на установку солнечного отопления и водонагрева включают в себя:

• стоимость абсорбирующих панелей;
• затраты на накопительный бак и комплект соединительных трубок — около 70 000 рублей за двухконтурный бак 250 литров;
• циркуляционный насос и контроллер с измерительным оборудованием (только для вакуумных моделей) — от 20 000 рублей;
• затраты на солнечную батарею для работы электрического насоса (опционально).

Ориентировочные расценки на вакуумные китайские коллекторы (2 панели общей площадью 5 м2, самый дешевый контроллер и насос, бак 250 л) — 200 000 рублей. Для сравнения — аналогичная система обогрева на плоских коллекторах обойдется в 140 000 рублей. Если учитывать гарантийный срок 10 лет, среднюю величину инсоляции в Московской области 1173 кВт*ч/м2 и КПД для вакуумных трубок 75 %, для плоских панелей — 65 % (с учетом потерь зимой), получаем следующий выход тепловой энергии:

• 10 х 5 м2 х 0,75 х 1173 кВт*ч/м2 = 44000 кВт*ч для вакуумных солнечных коллекторов, или 4,55 руб за 1 кВт*ч энергии.
• 10 х 5 м2 х 0,65 х 1173 кВт*ч/м2 = 38100 кВт*ч для плоских коллекторов или 3,67 руб за 1 кВт*ч энергии.

Как можно увидеть, затраты на солнечную энергию приблизительно соответствуют тарифам на обогрев с помощью электричества или твердотопливных котлов, но с учетом среднего срока службы абсорбирующих панелей в 20 лет, можно получить двойную экономию, практически достигая уровня цен на централизованное теплоснабжение.

Можно смело утверждать, что в регионах с годовой инсоляцией выше 1 МВт*ч, если дом находится вдали от городов с общими котельными, оправдано применение солнечных вакуумных коллекторов в дополнение к традиционным вариантам. В северных регионах России, центральной и восточной Сибири уровень годовой солнечной энергии слишком низок, чтобы оправдать первоначальные вложения. Из-за высокой заснеженности и продолжительной зимы с минусовыми температурами на большинстве российских территорий плоские коллекторы можно использовать только для подогрева горячей воды в весенне-осенний период, для отопления они практически не годятся.