Солнце - это бесплатный, неисчерпаемый, экологически чистый источник энергии, не требующий добычи и транспортировки. Все более актуальным каждым годом становится вопрос сокращения затрат на энергоресурсы. Необходимые для отопления и горячего водоснабжения. Развитые страны уже давно пошли по пути замещения традиционных энергоресурсов солнечной энергией.

Принципы солнечного отопления и нагрева воды использовались с самых древних времен. Всем известно, что поверхность черного цвета нагревается на солнце быстрее и сильнее, чем белая. Вот это свойство и используется в солнечных коллекторах, они собирают это тепло для того, чтобы нагреть воду. В зависимости от потребности в количестве тепла и горячей воды на крыше здания и (или) южной стене устанавливаются коллекторы, состоящие из тоненьких трубочек, по которым в бак-аккумулятор подается вода. Солнце нагревает трубки, те нагревают воду, вода накапливается в баке и потом используется для обогрева или горячего водоснабжения. Все гениальное - просто!

Солнечные коллекторы

Установки, собирающие, сохраняющие и передающие солнечное тепло, называются солнечными коллекторами. Солнечные коллекторы позволяют получить горячую воду, а в районах с высокой солнечной активностью, при построении комбинированных котельных, тепло от солнечных коллекторов можно использовать в системах отопления. Это позволяет сократить расходы на отопление и горячее водоснабжение дома. Существует два основных типа солнечных коллекторов: плоский солнечный коллектор и вакуумный солнечный коллектор.

Плоский солнечный коллектор представляет собой теплоизолированную застекленную панель, в которой помещена пластина поглотителя с высоко-селективным покрытием. Именно эта пластина собирает солнечную энергию и передает тепло в заполненные жидкостью циркуляционные трубы. Несмотря на теплоизоляцию нижней и боковых стенок плоского коллектора, в зимнее время его производительность снижается за счет тепловых потерь с солнечной стороны. В круглогодичных солнечных водонагревательных установках обычно используются вакуумные солнечные коллекторы, хотя возможно использование и плоских коллекторов с хорошей теплоизоляцией. Плоские коллекторы широко используют по причине невысокой стоимости.

Вакуумный солнечный коллектор - это набор вакуумных трубок, в которых солнечное излучение преобразуется в тепловую энергию.

Конструкция каждой отдельно взятой трубки вакуумного солнечного коллектора напоминает всем знакомый термос - одна стеклянная трубка вставлена в другую. Только внешняя часть трубки прозрачная, а на внутренней трубке нанесено покрытие, улавливающее солнечную энергию. Отдельные трубки, расположенные параллельно друг другу, в сумме образуют вакуумный коллектор.

Мы поняли, как в трубках вакуумного коллектора собирается тепло. Далее его просто надо перенести к объекту, который требуется нагреть. Это может быть как система горячего водоснабжения (ГВС), так и отопления или, например, подогрев воды в бассейне. В зависимости от потребностей в тепловой энергии выбирается то или иное количество коллекторов, которые размещаются на крыше и (или) стенах здания.

Хорошая теплоизоляция вакуумных солнечных коллекторов и высокий коэффициент поглощения (более 95%) позволяет им работать при низких температурах окружающей среды.

Солнечные водонагреватели

Солнечный водонагреватель состоит из солнечного коллектора и батареи, Солнце нагревает промежуточный теплоноситель (специальный антифриз или воду) в коллекторе, который передает тепло через теплообменник в накопительный водонагреватель - емкость.

в которой хранится нагретая вода. Эта емкость должна быть хорошо утеплена во избежание ненужных теплопотерь. Т.е. она должна удерживать тепло практически как термос. В качестве такой емкости часто используется накопительный электрический водонагреватель.

Использование в качестве емкости электроводонагревателя позволяет иметь горячую воду в моменты отсутствия солнца. В этом случае автоматически включается ТЭН водонагревателя, который поддерживает заданную температуру воды.

Теплоноситель между коллектором и водонагревателем может двигаться двумя способами. Первый, наиболее простой, - это естественная циркуляции. Второй - циркуляция с использованием специального насоса. Использование насоса позволяет сделать систему более эффективной, т.к. за счет принудительной циркуляции появляется возможность передавать большее количество тепла. Системы с естественной циркуляцией принято называть пассивными, а с принудительной - активными

Как выбрать объем бойлера

Естественно, объем бойлера зависит от количества проживающих в доме и их индивидуальных потребностей в горячей воде.

При выборе объема надо учесть, есть ли в доме ванна, джакузи или только душ. Очень важно учитывать и количество времени, которое хозяева затрачивают на "водные процедуры". Например, кому-то достаточно пяти минут на принятие душа, а кому-то - целых полчаса. Естественно, и расход воды в этих случаях будет совершенно разным.

Как подсчитать

Можно произвести и более точный расчет, с учетом ваших индивидуальных потребностей. Вот пример такого расчета для семьи из 3 человек. Допустим, вы принимаете душ с расходом 8 литров в минуту в течение 10 минут Следовательно, вы израсходуете 80 литров теплой воды. Столько же воды расходуют и двое других членов семьи. Суммируем 80 + 80 + 80 и получаем 240 литров горячей воды. А еще нужна вода на мытье посуды, например 4 л/мин в течение 15 минут. Итого 240 + 60 = 300 литров.

Учитывая, что вы будете использовать теплую воду, а не 60-70 - градусную, накопленную в водонагревателе, то будет достаточно примерно 200-литрового бойлера.

Если следующее большое потребление горячей воды запланировано только на вечер, то вода в водонагревателе за это время успеет снова нагреться, и вы сможете также комфорт но принять душ и в конце дня Если солнечной энергии будет недостаточно для нагрева воды, то автоматически включится встроенный в водонагреватель ТЭН, и нагрев произойдет с его помощью.

Комплексные системы

Кроме рассмотренных выше солнечных водонагревателей, существуют и целые комплексные системы теплообеспечения и электроснабжения здании с использованием солнечной энергии. Их составляющими являются солнечные коллекторы и солнечные батареи. Такие системы позволяют обеспечить дом не только горячей водой, но и отоплением и электроэнергией.

Для автоматизации процесса и обеспечения наиболее эффективного режима работы комплексной системы используется центр управления, построенный на базе микропроцессорного контроллера.