- Основними передумовами для використання геліосистеми для опалення є:
- Приклад: сонячні колектори для опалення будинку 200 м² в м Київ
- Варіанти реалізації геліосистеми для підтримки опалення
В Європейських країнах сонячні колектори для опалення використовують в 50% від загальної кількості встановлених геліосистем . Однак слід розуміти, що геліосистеми використовують лише для підтримки опалення та економії основного енергоресурсу, оскільки споживання тепла значно перевищує вироблення енергії сонячними колекторами в опалювальний період в нашій кліматичній зоні.
Основними передумовами для використання геліосистеми для опалення є:
- Розвиток технологій енергоефективного будівництва. Завдяки цьому знижується теплове навантаження будівлі і внесок сонячної енергії може бути більш відчутний.
- Постійно зростаючі тарифи на традиційні енергоносії.
- Все більша доступність і популярність сонячних систем. У порівнянні з попередніми роками встановлення геліосистем стає все більш рентабельна.
- Екологічна відповідальність. Все більше людей замислюються про скорочення шкідливих викидів при використанні викопних видів палива.
- Поява нових технологій. Безліч компаній пропонують рішення завдяки яким можна оптимізувати початкові витрати і збільшити термін служби геліосистем.
Найбільш поширеним є використання геліосистем з добовою акумулюванням теплової енергії. Недоліком сонячних систем для підтримки опалення з добовим акумулюванням теплоти є неможливість використовувати надлишки теплоти в літній час. Виходом з даної ситуації може бути використання сезонного акумулювання. Однак таку систему вкрай складно реалізувати на практиці через необхідність установки величезних накопичувальних ємностей (об'ємом від 10 м³). Як правило, такі ємності закопують під землю або будують спеціальний резервуар з бетону.
Приклад: сонячні колектори для опалення будинку 200 м² в м Київ
Розглянемо приклад, коли сонячні колектори для опалення встановлюються в будинку з опалювальною площею 200 м². Система розподілу енергії: радіатори і теплі підлоги. Всі розрахунки гарячого водопостачання проводяться з урахуванням потребою 200 літрів води з температурою 55 ° С на добу.
Кількість витраченого тепла сильно залежить від якості утеплення будинку. Наприклад для енергопасивного будинку необхідно затратити всього 30 кВтг на один метр квадратний площі за опалювальний сезон. А для неутеплену будинку може знадобитися більше 250 кВтг тепла на один метр квадратний площі будинку за сезон.
Питомі теплові втрати будівлі
Припустимо, що будинок побудований за сучасними технологіями і відповідає вимогам по енергозбереженню. Середні витрати енергії на опалення - 100 кВтг / м². Відповідно в середньому за сезон для системи опалення будинку знадобиться приблизно = 200 м² * 100 кВтг / м² = 20 000 кВтг тепла.
Для розрахунків були обрані плоскі сонячні колектори фірми Vaillant auroTHERM VFK 145V з наступними параметрами:
- Площа абсорбера - 2,35 м²;
- Оптичний ККД - 0,79;
- Коефіцієнт теплових втрат К₁ - 2,41 Вт / м²К;
- Коефіцієнт теплових втрат К₂ - 0,049 Вт / м²К.
Зовнішній вигляд сонячних колекторів
Розглянемо три варіанти геліосистем. У першому варіанті встановлено 5 сонячних колекторів із загальною площею абсорбера 11,75 м², у другому 10 колекторів (23,5 м²) та 15 панелей з площею 35,25 м².
Розрахунки наведені для м Київ з урахуванням усередненої бази даних сонячного випромінювання і навколишньої температури. 
Графік вироблення теплової енергії сонячними колекторами на опалення
Як видно з графіків максимальна вироблення сонячної енергії геліосистемою доводиться в літній період року. Енергія, вироблена сонячною системою, лише частково покриває опалювальне навантаження і практично повністю покриває навантаження з гарячого водопостачання.
Більшою мірою максимальна економія доводиться на міжсезоння і незначна в зимові місяці року. Чим більше площа геліосистеми, тим більше значення економії енергоресурсів.
Діаграма покриття опалювального навантаження за рахунок сонячних колекторів
У кожному з варіантів сонячні колектори для опалення виробляють різну кількість теплової енергії в процентному співвідношенні щодо загальної потреби в теплі. Основним завданням проектування таких сонячних систем є підбір оптимального значення заміщення основного джерела енергії. Для цього необхідно зіставити витрати на установку геліосистеми і очікуваний ефект. У деяких випадках навіть економія в 10% може бути вигідною наприклад для того щоб скоротити споживання газу і перейти в більш низьку тарифну сітку.
Варіанти реалізації геліосистеми для підтримки опалення
Для реалізації сонячних систем з частковим покриттям опалювального навантаження необхідно використовувати комбіновані баки акумулятори. Або окремі баки, які б могли максимально накопичити сонячну енергію за час роботи геліосистеми протягом дня.
Варіанти схем реалізації геліосистеми з підтримкою опалення з добовим акумулюванням енергії
Обсяг таких ємностей розраховується виходячи з кількості сонячних колекторів, і ні в якому разі не визначається від обсягу теплоносія в опалювальній системі. В середньому це значення дорівнює 75 л на один метр квадратний площі абсорбера сонячних колекторів.
Слід так само відзначити, що для максимального ефекту застосування сонячних колекторів для опалення, необхідно використовувати теплі підлоги, так як вони є нізкотемперурной системою опалення. Чим нижче робоча температура геліосистеми, тим вище ККД системи.
ККД геліосистеми в зависмости від типу системи опалення
Оптимальний робочий діапазон для підтримки опалення становить 30-40 ° C (відповідає температурному графіку теплих підлог).
Поділитися "Сонячні колектори для опалення приміщень"