Сонячні колектори

У розвинутих країнах ринок обладнання сонячної енергетики бурхливо розвивається, незважаючи на кризові явища. Нещодавно США виділили на розвиток енергозбереження 1 трильйон доларів, аби не залежати від поставок нафти і газу з країн Близького Сходу та Росії. Подібні кроки роблять і країни ЄС, де загальні обсяги інвестицій теж сягають 1 трильйона євро. Через кілька років частка газу та нафти в імпорті цих країн стане зовсім незначною.

 

Сонячні водонагрівальні колектори відіграють не останню роль в отриманні мешканцями Європи безкоштовної енергії Сонця – від південних Іспанії та Італії до північних Швеції, Фінляндії.

На рис. 1 зображені сонячні колектори для опалення та тепловодопостачання типового європейського будинку. Сонячні колектори працюють у комбінації з іншими джерелами теплової енергії – газовими котлами, тепловими помпами, камінами чи електрокотлами.

За допомогою сонячних колекторів можна не тільки нагріти воду, але й скоротити тривалість опалювального сезону, адже протягом  весни та осені вони забезпечать надходження теплової енергії.

Але, перефразовуючи відому приказку, „що добре для європейця – для українця смерть», сподівання на швидке поширення колекторів в Україні виявились марними.

Тобто ринок вщерть забитий сонячними колекторами різних виробників, але впровадження їх просувається вкрай повільно. Невже українці такі недосконалі, що не розуміють всіх вигод використання безкоштовної сонячної енергії? Зовсім ні. Причина полягає у тому, що фабричні колектори коштують досить дорого. Особливо тепер, коли суспільство переживає фінансову кризу. Який сенс пересічному українцеві купувати систему підігріву води, якщо термін її окупності становить 15 і більше років? До речі, ті самі питання задають собі і пересічні англійці, де ціни на подібне обладнання досить високі. Зрештою, у багатьох випадках користувачі переплачують виключно за етикетку, оскільки сонячний водонагрівальний колектор є досить примітивним пристроєм. Якщо, наприклад, колектори «Віссманн» ефективніші від колекторів «Вольф» на 1 відсоток, то це не причина для такого істотного підняття ціни.

Тому у світі нині не тільки повертаються до альтернативних джерел енергії, але шукають і знаходять можливості для суттєвого здешевлення самого обладнання. У світі є достатня кількість кваліфікованих незалежних інженерів, які створюють власні зразки сучасного обладнання на основі дешевих доступних матеріалів і спрощених технологій. Зрештою, існують гуртівні типу «зроби сам», де можна придбати напівфабрикати для виготовлення колекторів самотужки.

Нижче описана ефективна система нагрівання води з використанням колектора типу «алюміній-мідь-алюміній» (рис. 2) та простого накопичувального бака. Її можна виготовити на основі простих технологій. Мідні трубки є у своєрідній „упаковці» з тонколистового алюмінію. Верхній шар листового алюмінію вигинають по профілю трубок і зачорнюють селективною фарбою, яка блокує випромінювання тепла назовні. Вся система «алюміній-мідь-алюміній» закріплена на фанерній плиті. Рама колектора виготовлена з алюмінію або дерева. Втрати тепла зі зворотного боку колектора блокуються листом теплоізоляції, який кріплять до фанери (рис. 2). Зазвичай колектор засклений листом полікарбонату, який пропускає до 94% сонячних променів, легко механічно обробляється (свердлиться, ріжеться тощо).

 

На рис.3 показана система підігріву води (включно з колектором), особливостями якої є:

безтисковий накопичувальний бак;

звичайна вода як теплоносій колектора, котра у разі необхідності зливається у бак;

Занурювальна помпа , яка розміщується на дні накопичувального бака

теплообмінник із пластикових труб РЕХ.

Такий бак легко виготовити з дерева чи фанери, що вигідно з точки зору його окупності. Зрозуміло, що вода не контактує з деревом. Для цього використовують спеціальну водонепроникну плівку, якою вистелюють поверхню бака. Спеціальні бруски на дні та бокових стінках бака підсилюють конструкцію.

Вода безтискового накопичувального бака (рис.3) є чисто технічною і акумулює теплову енергію колектора. Оскільки у баку тепліша верства води є згори, то теплообмінник з мідних чи пластикових трубок РЕХ розміщується на спеціальних опорах, щоби накопичити максимальну кількість теплової енергії. Підраховано, що бухта труби задовжки100 мі діаметром 1» містить40 лводи. Її може вистачити на кілька осіб при використанні душової кабіни.

Принцип роботи колектора. Занурена циркуляційна помпа виштовхує воду у колектор, де вона нагрівається і звідки зливається у бак. Холодна питна вода нагрівається у змійовику від води колектора і подається до користувача. За припинення циркуляції через колектор вода автоматично зливається у бак. Це може статися внаслідок таких обставин:

температура води колектора менша за температуру води бака;

температура води колектора більша за максимально можливу;

температура води колектора менша +4°С.

Автоматика системи складається із двох температурних  датчиків (на колекторі та у баку) і блока автоматики, який керує роботою помпи. При вимиканні помпи вода колектора зливається у бак. Такий спосіб керування надзвичайно простий і ефективний, а електроніка недорога.

 

Монтаж системи у будинку

Бажано встановлювати бак системи на першому поверсі або у підвалі. Бак можна збирати з комплектуючих у місцях з обмеженим доступом (наприклад, у погребах). Неабияке значення має відсутність отворів нижче ватерлінії, що виключає протікання бака. Бак слід встановлювати на рівній гладкій і сухій поверхні. Допускається розміщення на вологій підлозі ізоляційної плити, на яку ставлять бак.

Колектори можна розміщувати не на даху, а на південній стіні будинку, що значно простіше та вигідніше з усіх точок зору. Головне, аби вода з обох виводів колектора безперешкодно стікала до бака. Помпа є малопотужною, а отже, і недорогою. Крім того, живлення помпи складає всього 12 В, що дає змогу використати невелику сонячну панель для її живлення. Отже, за невеликі гроші систему підігріву води можна зробити незалежною від джерела живлення.

Нижче в табл. 1, 2 подані орієнтовні ціни комплектуючих для виготовлення накопичувального бака і сонячного колектора.

Таблиця 1

Вартість комплектуючих для виготовлення  накопичувального бака і колектора

Матеріал Одиниця вимірювання Кількість Ціна, євро
Бухта РЕХ, 1» м.п. 100 150
Фанера,  18 мм м2 4,8 17
Автоматика, шт. 1 50
Датчики шт. 2 5
Плівка водощільна м2 4 25
Помпа занурена шт. 1 40
Колектор, площею 2,25 м2 шт. 2 238
Ізоляція стінок бака м2 5 15
Разом 540

 

Таблиця 2

Вартість комплектуючих для виготовлення  колектора

Назва матеріалу Одиниця виміру Кількість Ціна, євро
Труби мідні  М.п 18 54
Фітинги  шт. 10 10
Полікарбонат  м2 2,25 10
Фанера  м2 2,25 6
селективна фарба  Балон 1 15
Вентиль розповітрюючий шт. 1 7
Ізоляція  м2 2,25 7
Фольга алюмінієва м2 9 10
Разом 119

Розрахунок окупності системи підігріву води

Виходячи з кліматичних даних Львівської області, три колектори площею6,75 м2одержують 6750 кВт·год теплової енергії. Навіть якщо коефіцієнт засвоєння теплової енергії становить 0,6, то одержимо 6750·0,6=4050 кВт·год. У перерахунку на євро маємо 4050·0,26/12=80 євро на рік. Тим не менше, реальна економія як мінімум, у два рази вища, оскільки ціна електроенергії стримується штучно, у зв’язку з передвиборними перегонами. Як нам відомо, з вересня місяця вона мала зрости удвічі, і це не кінець.

Тоді окупність становитиме 659/160=4 роки.

 

У даний час розробляється пакет документів, які містять конструктиви й описи технології складання колекторів і накопичувальних баків. Умови придбання пакету можна отримати, звернувшись на електронну адресу e-mail: jurijdudykevych@ukr.net. Після отримання пакету та навчання у виробника власник пакету може розпочати випуск систем підігріву води у себе в регіоні.

Юрій Дудикевич

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*


five + 3 =

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>