Бойлер непрямого нагріву і сонячний колектор

1. Колектор або сонячні панелі?
2. Як працює система з колектором і бойлером?
3. Роль бойлера непрямого нагріву
4. економічна доцільність

Наша сеть партнеров Banwar

У зв'язку з активним ростом тарифів на енергоносії в Україні в останні роки, зростає також інтерес і до різних альтернативних джерел енергії. Найбільш доступний і очевидний на даний момент джерело - це енергія сонця. Для приватного будинку самими затребуваними є системи нагріву води на основі сонячних колекторів. Принцип роботи такої системи полягає в зборі сонячного тепла і його передачі за допомогою рідкого теплоносія на водяний контур, до якого підключені внутрішні споживачі теплової енергії.

Збір тепла здійснюється на спеціальному плоскому колекторі, який представляє з себе прямокутну конструкцію з розташованими в ній трубами. Труби з'єднуються в єдиний контур, по якому циркулює рідкий незамерзаючий теплоносій. Примусова циркуляція забезпечується насосною групою, яка прокачує воду від колектора до бойлера непрямого нагріву. У бойлері теплоносій проходить по системі труб, яка виконує функції теплообмінника. Через нього теплова енергія передається на воду всередині резервуара.

Таким чином ми отримуємо бак з великою кількістю нагрітої води в ньому. Процес використання акумульованої в ньому теплової енергії також простий. Усередині бака розміщується додатковий теплообмінник, він в свою чергу підключається до споживача. У цьому другому контурі циркулює охолоджена вода, яка в процесі руху по теплообміннику нагрівається і надходить до споживача вже в нагрітому вигляді. Як правило, найбільш поширеним варіантом використання такої схеми є система гарячого водопостачання (ГВП).

Колектор або сонячні панелі?

Нерідко в якості альтернативи сонячного колектора розглядаються плоскі сонячні панелі (сонячні батареї), які також зазвичай встановлюються на даху приватного будинку. Кожне з цих пристроїв перетворення енергії сонця має свої переваги і недоліки, а принцип їх роботи в корені різний. Колектор просто нагріває теплоносій всередині замкнутого контуру з труб за рахунок безпосереднього нагріву своїй поверхні. Надалі можна використовувати тільки теплову енергію нагрітої рідини, що обмежує сферу застосування даної системи.

Сонячні панелі влаштовані складніше, вони складаються з кремнієвих пластин, які спеціальним чином перетворять світловий потік, що йде від сонця, в електричну енергію. Ця енергія запасається в акумуляторних батареях і може бути використана для широкого спектру потреб. На перший погляд, використання сонячних батарей більш виправдано, але на практиці, для цілей нагрівання води, застосування колекторів показує в середньому в 6-8 разів більшу ефективність.

По-перше, сонячні панелі в зв'язку зі складністю виготовлення обходяться удвічі дорожче. ККД батарей в 4 рази нижче, тому для отримання однакової кількості тепла, площа панелей повинна бути в 4 рази більшою, в порівнянні з площею колекторів. Ці два фактори роблять кремнієві батареї досить рідкісним рішенням. Якщо враховувати відносно низьку інтенсивність надходження сонячного світла на більшій частині території України, площі даху приватного будинку може виявитися просто недостатньо навіть для забезпечення мінімальних потреб системи гарячого водопостачання (ГВП).

Як працює система з колектором і бойлером?

Як вже було сказано раніше, колектор нагріває теплоносій за рахунок сонячної енергії, а виконує функції накопичення і передачі тепла на контур споживача. Для повноцінного функціонування даної системи потрібно ще кілька важливих елементів, від яких залежить стабільність її роботи, а також легкість управління і автоматизація регулювання.

За автоматизацію руху теплоносія всередині гідравлічного контуру відповідає спеціальний контролер. На нього надходять сигнали з температурних датчиків в різних точках трубопроводу і на основі цих показників контролер регулює активність елементів насосної групи. Коли контролер фіксує достатню різницю температур між водою в бойлері і теплоносієм на колекторі, він посилає сигнал включення насоса. Рідина в системі приводиться в рух, в результаті чого вона через трубчастий теплообмінник починає активно віддавати тепло в бак.

У таких замкнутих системах неминуче виникають ситуації з перегрівом теплоносія, так як колектор налаштований на максимальне поглинання теплової енергії, а в спекотні літні дні її може надходити з великим надлишком. Для запобігання аварійних ситуацій, контур обов'язково забезпечується розширювальним баком, в якому присутній клапан для скидання пари при перевищенні максимального показника тиску.

Роль бойлера непрямого нагріву

З точки зору ефективності та довговічності роботи колекторної системи нагріву води визначальну роль відіграє якість бойлера непрямого нагріву. У зв'язку з тим, що контур постійно працює в рідинної середовищі, в якій відбуваються регулярні температурні коливання, до матеріалів всіх елементів системи ставлять високі вимоги. У випадку з організацією контуру гарячого водопостачання, внутрішній трубчастий теплообмінник повинен в обов'язковому порядку відповідати найсуворішим санітарним нормам.

Бойлери непрямого нагріву терміки забезпечені змійовиком (теплообмінником) з нержавіючої гофрованої сталі, внутрішня поверхня бойлера покрита високотемпературної харчової емаллю. Даний матеріал здатний протягом десятиліть забезпечувати надійний захист води будь-якої жорсткості від контакту з металом змійовика, розміщеного в бойлері. Властивості емалі надають їй високу стійкість до деформації під впливом будь-яких активних елементів, що знаходяться у воді, а також до значних перепадів температури.

У холодні зимові дні теплової енергії колектора як правило не вистачає для повноцінного забезпечення всіх потреб в гарячому водопостачанні. Щоб забезпечити систему стабільним напором гарячої води круглий рік, в бойлерах непрямого нагріву терміки передбачений додатковий трубчастий електронагрівач (ТЕН). Доступна також можливість розміщення декількох нагрівальних елементів для збільшення загальної потужності теплогенерації всередині ємності.

економічна доцільність

Відповідь на питання про швидкість окупності такої системи безпосередньо пов'язаний з цінами на енергоносії та багато в чому залежить від вартості всіх її елементів. Середня кількість гарячої води, яке споживає один мешканець приватного будинку складає 50-60 л в день. В місяць це складе приблизно 1,5-2,0 м³ рідини. Для нагріву такого обсягу води зі свердловини з середньою температурою 10 ° С до необхідних 50 ° С потрібно затратити близько 90 кВт енергії. Якщо перерахувати даний показник на сім'ю, припустимо, з 4-х чоловік, то вийде 360 кВт на місяць.

Вартість обладнання такої продуктивності з установкою на сьогоднішній день складає в середньому 2,500 доларів або близько 72 000 грн. Максимальна віддача від системи може скласти до 2600 кВт * год. За поточним денним тарифом за електроенергію 90 коп. / КВт * год річна економія буде на рівні 2 340 грн. Для підрахунку кількості років окупності системи залишається розділити її вартість на річну вигоду від експлуатації: 72000/2340 = 30,8. Дана цифра справедлива для найбільш оптимальних умов роботи комплексу і не враховує витрати на витратні матеріали та періодичне техобслуговування системи.

Як видно з наведених вище цифр, складно говорити про високу економічну виправданість застосування зазначеного виду систем. Однак, у такого рішення є інші очевидні плюси - це високий ступінь автономності гарячого водопостачання. Мінімальна залежність від зміни вартості енергоносіїв, а також можливість отримати часткову компенсацію вартості установки обладнання в деяких регіонах України.

Крім того, слід враховувати, що більш потужні системи обходяться лише трохи дорожче і з економічної точки зору набагато вигідніше встановлювати колектори з більшою продуктивністю. У приватному будинку вони зможуть забезпечувати не тільки потреби ГВП, але і частково потреби системи опалення в міжсезоння. А на промислових об'єктах з великою кількістю споживаної гарячої води в теплу пору року, високопродуктивна колекторна система окупитися в кілька разів швидше.