о компании услуги оборудование альтернативных источников энергии портфолио контакты
на главную страницу ООО Светоч карта сайта написать сообщение

Himin Solar Компания "Свет-ДВ" является партнером и единственным в России официальным представителем Himin Solar - крупнейшего производителя солнечного оборудования в мире. Продукция Himin Solar отличается очень высоким качеством, подтвержденными международными сертификатами и высокой репутацией на рынке.

Примэкоэнерго, экоаудит, энергоаудит, экологическая документация для предприятий

 

Специальный выпуск газеты "Свежий ветер Приморья", посвященный вопросам энергоэффективности и альтернативным источникам энергии: обзоры преимуществ и проблем солнечных и ветряных систем, солнечного отопления, материалы по энергоаудиту и т.д.

Специальный выпуск газеты "Свежий ветер Приморья", посвященный вопросам энергоэффективности и альтернативным источникам энергии: солнечные и ветряные системы, ресурсосбережение, энергоаудит, солнечное отопление...

ДВФЭЗ

При поддержке Дальневосточного фонда экологического здоровья

 

Loading

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы уже становятся обычными в Приморье и все больше людей используют их для получения горячей воды и в отопительных системах. В соседнем Китае по состоянию на 2012 г. общая площадь солнечных коллекторов превысила 145 миллионов квадратных метров. Их общая мощность тепловой энергии превышает 100 гигаватт. Для сравнения - это в 4 раза больше чем мощность всех атомных станций России вместе взятых. Между тем еще 15 лет назад в Китае солнечных коллекторов почти не было. Ивестиции в эту сферу позволили развить производство, а государственные субсидии сделали приобретение коллекторов более доступным для населения. Ну а самым важным фактором стало то, что использование солнечных коллекторов экономически очень выгодно. За свой срок службы солнечный коллектор вырабатывает такое количество энергии, что его стоимость многократно перекрывает расходы на установку.

Солнечные коллекторы - самые эффективные на сегодня устройства по использованию энергии солнца. Если фотоэлектрические панели используют лишь 14-18% от поступающей к ним энергии солнца, то эффективность солнечных коллекторов 70-85%. Основной принцип работы заключается в том, что солнечные коллекторы захватывают тепловую энергию, концентрируют и направляют для использования человеком.

История солнечных коллекторов

Сама технология солнечных коллекторов не является чем-то особенно новым. Первая модель солнечного коллектора из стекла, деревянной коробки и внутреннего нагревающегося слоя была содана швейцарским ученым Горацием Соссюром еще в конце 18го века. Ученый тогда отметил, что конструкция "маленькая, дешевая и простая". На практике впервые такое устройство начали использовать для нагрева воды в конце 19 века в Южной Калифорнии. Различные фирмы производили простейшие солнечные коллекторы в виде черных баков для воды, установленных в деревянном ящике, одна из сторон которого была закрыта стеклом и обращена к солнцу. В этом случае за ночь вода остывала и приходилось ждать, пока она нагреется за день. В 1909 году в Калифорнии Вильям Бейли создал прототип современного плоского коллектора, который устанавливался отдельно от бака для воды и передавал тепло через теплообменный контур. Индустрия солнечных коллекторов процветала в южных штатах США - Калифорнии и Флориде до конца 1940х годов, когда цены на нагрев воды с использованием электричества и газа сильно снизились и производство солнечных коллекторов прекратилось. Второе рождение солнечных коллекторов пришлось на 1970е годы во времена нефтяного кризиса, когда цены на энергоносители сильно выросли. В результате во многих странах началось производство и массовое распространение солнечных коллекторов, в том числе в США, Японии, Австралии и средиземноморском регионе.

В Израиле в 1950х годах ощущалась сильная нехватка энергоносителей. Дефицит энергии был таков, что законодательно был введен запрет на нагрев воды в вечернее и ночное время. В то же время в стране стало развиваться производство солнечных систем нагрева воды. К 1967 году 20% жителей страны использовали солнечные коллекторы. Во время энергетического кризиса 1970х парламент издал закон, обязывающий все новые строящиеся дома иметь систему солнечного нагрева воды. В результате к настоящему времени 85% домашних хозяйств в Израиле используют солнечные коллекторы. Произведенная ими энергия составляет 3% энергопотребления страны и экономит 2 миллиона баррелей нефти в год.

С ростом цен на энергоносители в 2000х годах начался новый этап в производстве и использовании солнечных коллекторов. На начало 2010 года всего на планете было установлено свыше 150 гигаватт мощности солнечных коллекторов (без учета систем солнечного нагрева бассейнов и воздушных коллекторов). Ежегодно устанавливается свыше 30 гигаватт. Сейчас общая мощность солнечных коллекторов мира превышает 200 гигаватт тепловой энергии и продолжает расти.

Как работают солнечные коллекторы

Солнечная водонагревательная установка состоит из собственно солнечного коллектора, теплообменного контура и аккумулятора тепла (бака с водой). Через солнечный коллектор циркулирует теплоноситель (жидкость). Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдает затем тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор. В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента ее использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию. В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, может использоваться естественная или принудительная циркуляция теплоносителя. В бак-аккумулятор может устанавливаться электрический нагреватель-дублер. В случае понижения температуры воды в баке-аккумуляторе ниже установленной (продолжительная пасмурная погода или малое количество часов солнечного сияния зимой) нагреватель-дублер автоматически включается и догревает воду до заданной температуры.

схема работы солнечных коллекторов, солнечное отопление, солнечные водонагреватели

Типы солнечных коллекторов

Есть два основных типа солнечных коллекторов, используемых в мире для нагрева воды - плоские и вакуумные. Плоские коллекторы являются традиционными, похожими на изначальную модель. Это плоская коробка, закрытая стеклом под которым находится абсорбирующий тепло слой с трубками, по которым проходит теплоноситель (обычно пропилен-гликоль).

Вакуумные коллекторы были изобретены в конце 1970х - начале 1980х годов. К моменту, когда можно было начать их массовое производство, энергетический кризис миновал и спрос на солнечные коллекторы был низким. Основные инвестиции в эту отрасль начали производиться в Китае со второй половины 1990х годов и с тех пор наблюдается непрерывный и возрастающий рост производства ваккуумных солнечных коллекторов. Сейчас примерно две трети используемых солнечных коллекторов в мире - это вакуумные и одна треть - плоские.

В вакуумном коллекторе вместо одной покрытой стеклом коробки используется ряд больших полых стеклянных трубок. Внутри каждой из них находится еще одна (или более) в которой содержится абсорбер тепла, нагревающий теплоноситель. Между внешней и внутренней трубкой находится вакуум, который служит теплоизолятором.

Какой тип коллекторов лучше? Однозначного ответа нет. У каждого вида солнечных коллекторов есть свои недостатки и преимущества.

Подробнее о правде и мифах о сравнении вакуумных и плоских солнечных коллекторов можно прочитать здесь.

В любом случае работа солнечного коллектора зависит от производителя, качества и технологичности сборки. Чем лучше производитель - тем эффективнее и надежнее солнечный коллектор.

Помимо деления на вакуумные (трубчатые) и плоские есть еще градация коллекторов внутри этих категорий. Плоские коллекторы обычно различаются по размеру, особенностям сборки, качеству стекла и специальных покрытий.

Вакуумные коллекторы отличаются прежде всего длиной и диаметром стеклянных трубок. Чем меньше и тоньше трубка - тем меньше энергии может давать такой коллектор. Длина варьирует от 1.2 до 2.1 м. Наиболее распространенный диаметр - 58 мм. Если диаметр меньше, то эффективность будет значительно ниже. Также ваккумуные коллекторы делятся по типам внутренних, передающих тепло медных трубок. Коллекторы бывают с нагревательными трубками, которые передают тепло или с U-трубками, которые образуют внутри каждой стеклянной трубки миниконтур передачи тепла. Подробнее о принципах работы вакуумных коллекторов...

 

 

Виды солнечных систем нагрева воды

Есть два основых вида солнечных систем нагрева воды: активные и пассивные. На схеме выше представлена активная система. Она является более сложной, дорогой, но значительно более эффективной, поскольку позволяет полный контроль над системой и использование солнечных коллекторов зимой. Отличительные признаки активной системы - бак с водой находится внутри помещения, а солнечные коллекторы на крыше. Теплоноситель прокачивается через систему насосом.

В наиболее распространенных пасивных системах солнечный коллектор и бак с водой объединены в единую систему "солнечного водонагревателя". Бак с водой находится выше коллектора и соединен с ним. Теплоноситель нагревает воду за счет естественной конвекции. Холодная вода подается в бак снизу под напором. Такая система проста по своей конструкции, легко устанавливается и дешевле. Основной недостаток такой системы - низкая эффективность или невозможность использования в холодном климате зимой. В России такую систему можно использовать летом на даче, в летнем доме или турбазе. На зиму воду с такой системы нужно сливать во избежание перемерзания и повреждения.

Для нагрева воды в летнее время лучше подходят пассивные системы. Для нагрева воды круглогодично и солнечного отопления необходимо использовать активные системы.

Экономическая выгода использования солнечных коллекторов

Основное применение солнечных коллекторов в мире - для нагрева воды в системах горячего водоснабжения. Выгоды в этом случае следующие:

СОЛНЕЧНЫЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Расходы содержание в год: 0-1000 руб. Расходы содержание в год: 2000-6000 руб.
Объем: 140-300 л. Объем: 60-120 л.
Срок службы: 10-15 лет Срок службы: 5-8 лет
Расходы на содержание за 10 лет: до 10 тыс. руб. Расходы на содержание за 10 лет: 20 - 60 тыс. руб.
Не загрязняет окружающую среду Способствует загрязнению окружающей среды
Не зависит от расценок на электроэнергию Расходы увеличиваются ежегодно с ростом тарифов на электроэнергию
Горячая вода доступна независимо от доступа к электроэнергии Нагрев воды недоступен в случае отключения электроэнергии

 

Как можно заключить из этой таблицы электронагреватели воды выгоднее для небольших хозяйств со сравнительно небольшим расходом горячей воды. Солнечные водонагреватели оказывются выгодными для хозяйств с большим расходом горячей воды, в районах с высокими ценами на электроэнергию или в местах где электроэнергия недоступна.

Второй аспект использования солнечных коллекторов - отопление. Является ли выгодным отопление с использованием солнечных коллекторов? Ведь для отопления нужен большой объем воды и много коллекторов.

Проведем условный расчет. В приведенной ниже таблице даны расходы на установку и содержание различных отопительных систем для хорошо теплоизолированного дома площадью менее 100 кв. м. и потребностью в отоплении за сезон 25200 кВтч тепловой энергии. Система солнечных коллекторов является комбинированной с электрической и считается, что использует в среднем 70% солнечной энергии и 30% электрической. Для упрощения опустим расходы на содержание и примем срок службы 20 лет. Как видно из таблицы ниже наименьшие расходы при использовании твердого топлива. Но это подразумевает большие трудозатраты на ежедневное обслуживание печи, доставку топлива и т. п.

Наиболее экономически эффективной и в то же время бесхлопотной является комбинированная система солнечных коллекторов и электронагрева, которая за 20 лет получается в 2,5 раза дешевле дизельной и почти в два раза дешевле чисто электрической. А за весь срок жизни дома экономия будет еще выше. Расчеты приведены по сегодняшним расценкам, но очевидно, что цены на все энергоносители будут расти, а солнечная энергия так и останется бесплатной. Например, при цене 3 руб. за 1 кВтч электроэнергии система солнечных коллекторов сэкономит за 10 лет ок. 300 тыс. руб., а за 20 лет 700 тыс. руб. без учета инфляции.

Капитальные затраты стоимость 1 кВтч кВтч за сезон Экспл. затраты за сезон Общие затраты за 10 лет Общие  затраты за 20 лет
Дизельное топливо 300 000 1.9 р. 25200 47 880р. 778 800р. 1 257 600р.
Электрическая энергия 40 000 1.8 р. 25200 45 360р. 493 600р. 947 200р.
Дрова 80 000 0.7 р. 25200 17 640р. 256 400р. 432 800р.
Солнечные коллекторы 240 000 0.6 р. 25200 15 120р. 391 200р. 542 400р.

 

Нужно подчеркнуть что такую выгоду для отопления могут обеспечить только качественные вакуумные коллекторы. Например, предлагаемая нашей компанией модель 20-21 с U-трубками производства компании Himin является примером самого эффективного и в то же время компактного солнечного коллектора в мире. Такой коллектор при правильной установке (на южную сторону под углом 50-60 градусов, без затенения) за отопительный сезон обеспечивает около 2200 киловатт-часов тепловой энергии, что соответствует теплу от примерно 400 кг каменного угля или 200 л. дизельного топлива (в зависимости от КПД печи или котла количество может быть больше или меньше). Но уголь и дрова надо постоянно закидывать в печь, а топливо привозить и заливать. В то время как солнечная энергия поступает сама и распределяется в систему отопления дома автоматически.

Особенности использования солнечных коллекторов

Приморский край является самым выгодным регионом России для использования технологий солнечных коллекторов. Главное достоинство солнечных коллекторов - возможность максимально эффективно использовать повсеместно доступную энергию солнца. Люди часто полагают, что установив солнечные фотоэлектрические панели для получения электричества, можно использовать это электричестово для отопления. Но на самом деле это непрактично. Электрообогреватели расходуют большое количество электроэнергии и поэтому необходима установка большого числа солнечных панелей для получения электроэнергии. Также при использовании электрообогревателей в автономных системах возникает большая нагрузка на аккумуляторы, которая сокращает срок их службы. При этом чтобы получить эквивалент энергии равный одному солнечному коллектору нужно использовать примерно 5 солнечных панелей, что обойдется соответственно, по меньшей мере, в три раза дороже. В качестве аккумулятора тепла в солнечных системах используется бак с водой, которые служит значительно дольше электрических аккумуляторов.

Вместе с тем использование солнечных коллекторов имеет ряд особенностей и ограничений. Основная особенность применения солнечных коллекторов для отопления: необходимость использования дополнительного источника энергии. Ведь солнечные коллекторы не работают ночью или в пасмурную погод. Поэтому системы солнечного отопления всегда являются комбинированными: их можно совмещать с дизельными, пеллетными, дровяными, печными или электрическими системами. Солнечные коллекторы обеспечивают основное и бесплатное по содержанию отопление в период с сентября по начало декабря и с февраля по май. В декабре и январе в значительной степение требуется иной основной источник тепла, поскольку в это время за счет укороченного светового дня количество солнечной энергии значительно меньше.

Вторая особенность: желательность использования системы теплых полов. В этом случае эффективность работы солнечных коллекторов в наиболее холодные месяцы повышается на 15-20%. Это главным образом относится к плоским коллекторам, поскольку способность нагрева воды у них резко снижается с увеличением температуры теплоносителя. У вакуумных коллекторов этот эффект выражен слабо, но и для них уменьшение необходимой температуры теплоносителя повышает эффективность.

Также в зданиях, где устанавливается система солнечного отопления, необходимо проводить энергоаудит и оптимизацию теплоэффективности. Повышение теплоизоляции здания радикально снижает расходы на отопление и необходимость использования дополнительных источников энергии.

Во Владивостоке практика использования солнечных коллекторов для отопления в случаях грамотной установки показывает, что расходы на отопление снижаются в среднем в два раза.

Мини-системы

Небольшие пассивные системы для использования в теплый период года (с апреля по октябрь). Объем накопительного бака: 150-300 л. Цены: 20-50 тыс. руб.

Системы круглогодичного нагрева воды

Активные системы солнечного нагрева воды: коллекторы, бак, расширительный бак, контроллер, соединения. Объем накопительного бака: 250-500 л. Цены 200-350 тыс. руб. в зависимости от компонентов.

Системы солнечного отопления и горячего водоснабжения

Системы различаются по числу коллекторов и предназначены для отопления зданий любого размера, максимальная эффективность с использованием систем теплых полов, комбинируются с другими источниками тепла. Объем накопительного бака: 250-1000 л и более. Цена поставки оборудования и установки рассчитывается индивидуально. Базовый вариант с вакуумными солнечными коллекторами 233 тыс. руб. Перейти к ценам на вакуумные солнечные коллекторы...

Базовый вариант с плоскими солнечными коллекторами (только для систем с водяными теплыми полами) 217 тыс. руб. Перейти к ценам на плоские солнечные коллекторы...

Расчет окупаемости систем солнечного отопления

Для предварительного расчета цены системы солнечного отопления, сроков окупаемости и снижения расходов на отопление можно воспользоваться нашей специальной моделью, где можно ввести данные здания и получить ответы. Перейти к расчету системы...

Правда и мифы о сравнениях вакуумных и плоских солнечных коллекторов

Разные фирмы уверяют, что именно их солнечные коллекторы самые лучшие, что плоские лучше вакуумных и наоборот. Как же определить где правда? Предоставляем вашему вниманию обзор практического опыта использования вакуумных и плоских солнечных коллекторов в Приморском крае. Читать далее...

 

Инструкция по использованию солнечных коллекторов

Система солнечных коллекторов в эксплуатации не сложнее других бытовых приборов, но, конечно имеет свои особенности, который нужн знать, чтобы получать максимальный эффект и чтобы они служили долго. Читать далее...

 

Подробные описания возможных систем отопления и ГВС с ценами можно посмотреть здесь...