Солнечное отопление: экологично и экономно

Solar Collector

Солнечное отопление является экологически чистым и выгодным средством поддержания тепла. Основные траты приходятся на покупку и установку соответствующего оборудования. Конструкции не нуждаются в периодическом контроле и техническом обслуживании.

К минусам использования солнечного отопления в российских условиях можно отнести то, что на данный момент в большинстве регионов оно не способно полностью удовлетворить потребность в обогреве помещений на протяжении круглого года. Поэтому приходится использовать системы, комбинирующие солнечные коллекторы с другими источниками тепла. Но даже в этом случае затраты на отопление в холодное время года снижаются до 30-50%. Переключение с солнечного отопления на другие источники тепла в большинстве систем происходит в автоматическом режиме. Правда в некоторых случаях бывает достаточно обойтись увеличением площади поверхности коллектора и установкой дополнительных теплообменников.

На данный момент в мире больше всего используются солнечные коллекторы в Китае – на эту страну приходится больше половины всех смонтированных установок. По состоянию на 2011 год Европа занимала второе место с 14%.

В России ситуация с солнечными коллекторами (как с ВИЭ и энергоэффективностью в целом) значительно хуже, не смотря на то, что даже в условиях Салехарда, расположенного на полярном круге, в летнее время солнечные тепловые установки могут удовлетворить потребность в теплой воде на протяжении более 60% времени. Наибольшим же потенциалом в использовании солнечных коллекторов обладают Приморье, юг Сибири и Забайкалье, как регионы  с наибольшим среднегодовым поступлением солнечного излучения. За ними идут значительная часть Сибири и юг европейской части РФ.

Общая площадь солнечных коллекторов в РФ по состоянию на 2013 год оценивается всего в 30 тыс. кв. м.  Для сравнения, в Китае за тот же период – более 2 млн кв. м или чуть больше четверти всей площади.

Виды солнечных коллекторов

Под солнечным коллектором понимают специальное устройство, которое собирает тепловую энергию Солнца. Коллектор не производит электричество как фотоэлектрические батареи, а лишь нагревает теплоноситель.

В основном используют два типа коллекторов.

Плоский солнечный коллектор состоит из корпуса и поглощающего инфракрасное излучение элемента в виде пластины, на которую нанесено селективное покрытие. Корпус теплоизолирован с боковых и тыльной сторон. Обращенная к Солнцу часть коллектора прозрачна, что обеспечивает проникновение солнечного излучения внутрь него. Чем больше размер пластины и, следовательно, ее площадь, тем выше мощность всего устройства. Поглощаемая пластиной энергия затем передается на теплоноситель.

Вакуумный солнечный коллектор представляет собой более совершенную конструкцию. В основе его работы лежит применение вакуумных трубок, устройство каждой из которых можно сравнить с устройством колбы термоса. Это стеклянная трубка с двумя стенками, между которыми находится вакуум. Внешняя стенка прозрачна. На наружную поверхность внутренней стенки нанесен особый селективный слой, который способен улавливать солнечное излучение. Вакуумная прослойка способствует сохранению около 90% всей полученной энергии. Проводниками тепла в устройстве служат тепловые трубки с залитой внутрь специальной легкокипящей жидкостью. Под воздействием солнечной энергии этот состав быстро вскипает и испаряется. Пар поднимается в верхнюю область трубки и отдает тепло теплоносителю. При этом происходит конденсация газа, он переходит в жидкую фазу и стекает внутрь трубки. Процесс повторяется.

У каждого типа коллекторов есть свои преимущества.

Так, более простые плоские коллекторы способны самоочищаться от снега, могут быть установлены под любым углом наклона, стоят дешевле, чем вакуумные, обладают высокой производительностью в летнее время.

Вакуумные коллекторы способны запасать тепло на больший срок и с меньшими потерями, позволяют генерировать более высокие температуры и лучше работают в условиях низких температур и слабой освещенности.

Пасмурная погода, дождь и облачность не станут преградой для системы теплоснабжения с солнечным коллектором, хотя и понизят ее эффективность. На этот случай во многие коллекторы встроены интеллектуальные контроллеры, позволяющие подключать к работе другие энергетические источники.

Солнечные коллекторы окупаются в течение нескольких лет. Конкретный срок зависит от начальных затрат на покупку и установку, стоимости энергии в данном регионе, интенсивности использования оборудования.

Применяются коллекторы обычно для отопления и снабжения горячей водой домов, дач, гостиниц, баз отдыха. Подходят они и для производственных помещений небольших размеров, а также для теплиц и оранжерей. Наибольший потенциал для их использования имеют текстильная и пищевая промышленность как отрасли, в которых в наибольшем количестве производственных процессов используется теплая и горячая вода.