|
ГЕЛІОСИСТЕМА (солярна система, сонячна установка) складається з сонячних колекторів, приймача тепла (водонагрівач, буферний бак, басейн), циркуляційних помп, запірної арматури та автоматики.
З точки зору людства, сонячна енергія є необмеженою. Наприклад, у Німеччині сонце випромінює близько 1000 кВт/год енергії на рік на один квадратний метр площі.
Кожному відомо, що кількість енергії, отриманої від вугілля, газу або нафти, обмежена. Потреба в енергії невпинно зростає, а зменшення викопних ресурсів приводить до постійного зростання вартості енергії.
Водночас, екологічність та зменшення викидів шкідливих газів стає все більш і більш актуальними.
Геліосистеми - економічно ефективний та екологічний спосіб отримання гарячої води для побутових та виробничих потреб.
У комбінації з екологічними та розвиненими тепловими технологіями, геліосистеми можуть бути використані для гарячого водопостачання, а також, для підтримки (часткового забезпечення теплом) системи опалення, особливо низькотемпературної (підлогове опалення, стінове опалення, повітряні теплокалорифери).
Сонячні колектори Vitosol 200-F від німецької фірми Viessmann представляють новітнє покоління сонячних колекторів, що об’єднують ефективність, простоту інсталяції, довгий термін служби та дизайн.
Колектори можеуть бути встановлені як вертикально, так і горизонтально. Більш того, різні можливості установки дозволяють встановлювати колектори на похилі або плоскі дахи, а так само встановлювати колектори на окремих підтримуючих конструкціях.
Ідеальне позиціонування сончних колекторів – на південь, під кутом 45-50 градусів до горизонту (для Києва). Кут нахилу приблизно дорівнює географічній широті місця. При відхиленні позиції колекторів від ідеальної треба відповідно збільшувати загальну площу колекторів (розраховується).
Пласкі (абсорбційні) сонячні колектори Vitosol 200-F ефективно працюють за погоди з чистотою неба не гірше мінливої хмарності. Вакуумні трубчасті колектори Vitosol 200-T та Vitosol 300-F здатні використовувати навіть розсіяне сонячне випромінення, а отже, є значно більш ефективними.
Для приготування гарячої води у геліосистемах використовуються бівалентні водонагрівачі (бойлери). Вони мають два теплообмінника (зміївика). Один з них потрібний для передачі тепла від нагрітого сонцем, теплоносія. Другий – для передачі тепла від допоміжного джерела (котла або теплової помпи), у випадках, коли відбір гарячої води надто інтенсивний, а сонячного випромінення в цей момент недостатньо.
 Найбільш поширене застосування сонячних колекторів - для приготування гарячої води. З колекторами Vitosol 200-F така геліосистема здатна забезпечити власника безкоштовною сонячною енергією для потреб нагрівання води на період з березня по жовтень.
Інші застосування сонячної енергії – підігрівання води у басейні, підтримка системи опалення.
Для підтримки систем опалення, у більшості випадків, потрібна велика кількість сонячних колекторів, значно більша, ніж для потреб гарячого водопостачання цього ж будинку. Це пов’язано з тим, що під час опалювального сезону мало сонячних днів, і взимку сонячний день дуже короткий. Але, навть у цьому випадку, геліосистема дає суттєве збереження енергоносія, на якому працює котел.
Що стосується опалення, то сонячну енергію ефективніше використовувати у низькотемпературних системах – підлогове та стінове опалення.
Найпростіша схема геліосистеми наведена нижче. По контуру сонячних колекторів рухається незамерзаючий теплоносій. Проходячи по теплообміннику (зміївику) водонагрівача, нагрітий сонцем теплоносій передає своє тепло воді у водонагрівачі. Допоміжне джерело тепла - вбудований тепло-електричний нагрівач (ТЕН).
Коли сонячного випромінення стає недостатньо для підтримки належної температури у водонагрівачі (наприклад, ввечері, після заходу сонця), а відбір гарячої води інтенсивний – автоматично вмикається ТЕН, і доводить температуру води у бойлері до заданої.
У наступній схемі допоміжним джерелом тепла є котел (газовий, твердопаливний, електричний). У потрібний момент автоматика спрямовує тепло від котла для приготування гарячої води. Котел, також, є основним джерелом тепла для системи опалення.
У наступній схемі організовано підігрівання води у басейні. Допоміжним джерелом тепла є котел (газовий, твердопаливний, електричний). Залежно від температури води у басейні вмикається циркуляційна помпа контуру «сонячні колектори – теплообмінник басейну». Інша помпа обертає теплоносій по контуру зміївика бойлера. Цими режимами керує автоматика, відстежуючи температури у бойлері, у басейні, та у сонячних колекторах. Також, на випадок недостатнього сонячного випромінення, у потрібний момент автоматика вмикає циркуляційні помпи котла, і далі котел стає джерелом теплопостачання.
У наступній схемі сонячна енергія може використовуватись для нагрівання бойлера та для підтримки системи опалення.
Для підтримки опалення від сонця: 1) вмикається циркуляційна помпа, що спрямовує теплоносій на теплообмінник, що, у свою чергу, передає тепло на буферний бак. 2) трьохходовий клапан направляє обратку (охолоджений теплоносій із системи опалення) з системи опалення по ланцюжку «опалення – буферний бак – котел – опалення».
Коли вечоріє, або сонце ховається за важкі хмари, автоматика фіксує зниження температури теплоносія у буферному баку. Трьохходовий клапан повертається у попередній стан, і обратка від системи опалення проходить тільки через котел. Котел вмикається і доводить температуру теполоносія системи опалення до належної.
Влітку сонце забезпечує теплом на 100% та іноді більше (перегрівання), а взимку доля сонячної енергії може не перевищувати 10% потреб. Результат за рік становить приблизно 60% від загальної кількості необхідної теплової енергії. Саме для такого співвідношення підбирається сумарна площа сонячних колекторів.
Надто велика площа колекторів є неприпустимою, тому що призводить до перегрівання теплоносія. Перегрівання та закипання незамерзаючого теплоносія призводить до його стагнації – тобто, втрати своїх властивостей, а також, втрати теплоносія через запобіжний клапан. Зіпсований таким чином теплоносій (доречі, не дешевий) обов’язково доведеться замінити. Не кажучи про можливе псування інших частин системи. Тож не варто намагатись довести долю сонячної енергії до 100% простим збільшенням числа сонячних колекторів.
У будь-якому випадку, геліосистема потребує ретельного розрахунку. Існують різні інженерні рішення для запобігання перегріву теплоносія, тобто використання надлишкового тепла влітку. Для кожного об’єкту вони можуть бути розроблені індивідуально. Найбільш поширеним є перенаправлення теплоносія на потреби підігрівання басейну. Інші приклади:
- перенаправлення тепла на технологічні потреби (на виробництві),
- перенаправлення на систему підігрівання під’їздних доріг та тротуарів (просушення),
- охолодження перегрітого теплоносія за допомогою контура фонтану чи градирні (через теплообмінник),
- додатковий випуск гарячої води з бойлера на полив газонів.
|
