Системы активного солнечного отопления

И горячего водоснабжения

Активными системами называются системы солнечного энергоснабжения зданий, характерной чертой которых является организованное движение жидкого или газообразного теплоносителя между гелиоприемником (коллектором), аккумулятором и потребителем.

Солнечные термические системы представляют собой нагревательные системы, состоящие из эффективных коллекторов, насосного блока, контроллера и накопителя. При этом для работы коллектора совсем не требуется яркое солнце, он может нагреть теплоноситель и зимой, и в облачную погоду. Приготовленная горячая вода может быть использована для отопления душа, для подогрева воды в бассейнах. Площадь современного коллектора составляет 2,5 м², вес от 30 до 60 кг. Однако при необходимости возможно соединение нескольких модулей-коллекторов.

Обычно коллектор устанавливают на крышу дома под углом 40-50⁰. Наилучшее место для установки - южные скаты крыши, при этом коллектор не должен загораживаться деревьями и соседними домами. Материал и конструкция кровли не имеют никакого значения. Современные наборы крепежной и установочной арматуры позволяют быстро и просто установить аппаратуру и не нарушить внешний вид здания.

В непосредственной близости от коллектора, на чердаке, целесообразно установить накопители, необходимые для того, чтобы компенсировать дисбаланс между солнечной активностью и расходом горячей воды. Конкретный объем накопителя зависит от площади коллектора и от объема потребляемой воды. Тепловая солнечная нагревательная система для небольшого дома может состоять из 3-4 коллекторов и накопителя емкостью от 300 до 700 л. Минимальная площадь для установки накопителя 60х60 см, причем конфигурация накопителя может быть различной, изготовленной специально для узких помещений. Коллекторы соединяются с накопителями через теплообменники, коллекторный контур выполняется из меди и заполняется специальной незамерзающей жидкостью, которую не надо сливать при отрицательных температурах и которая всегда находится в постоянной готовности к работе, как летом, так и зимой.

Работа насосного блока регулируется контроллером, измеряющим температуру в коллекторе и накопителе. Как только возникает возможность снимать тепло из коллектора, контроллер включает насосный блок, установленный в непосредственной близости от накопителя.

Хорошо рассчитанная солнечная термическая система обеспечивает половину потребности в отоплении зимой, а в летнее время дает столько теплой воды, сколько необходимо для бытовых нужд. Следует отметить, что солнечные нагревательные системы легко совмещаются с любыми другими системами отопления и позволяют существенным образом экономить энергоресурсы.

В настоящее время и в ближайшей перспективе использование солнечной энергии наиболее предпочтительно для следующих целей:

горячее водоснабжение и отопление одно- и многоэтажных жилых домов, а также зданий общественно-бытового назначения (столовые, гостиницы, детские сады, больницы и др.);

непосредственный подогрев воды в бассейных (плавательных, бальнеологических);

подогрев воды для смесительных батарей кемпингов, туристических баз и т.д.;

подогрев и опреснение воды для нужд сельского хозяйства и промышленности;

обогрев теплиц и поддержание соответствующего микроклимата на животноводческих фермах, птицефабриках и др.;

сушка зерна, кормов, других сельскохозяйственных продуктов, керамических изделий, изделий деревообрабатывающей промышленности и т.д.;

кондиционирование воздуха, охлаждение сельскохозяйственных продуктов, выработка льда для искусственных катков и т.п. с использованием специальных холодильных модулей.

Развитие гелиоэнергетики в странах - членах СНГ осуществляется преимущественно путем создания различного типа коллекторов - концентраторов солнечной энергии. Гелиоустановки используются либо автономно, либо в комбинации с другими источниками энергии и оснащаются, как правило, системами автоматического регулирования, а в ряде случаев и аккумулирования тепла. Применяемые в настоящее время коллекторы позволяют ежегодно экономить в среднем 50-150 кг топлива на 1 м² площади коллектора.

В области применения солнечной энергии Россия существенно отстает от развитых стран. Так, в 1990 году общая площадь используемых солнечных коллекторов в СССР составляла всего около 100 тыс. м² , в то время как в США - около 10 миллионов м² (в 100 раз больше).

С распадом СССР положение дел в этой отрасли еще более ухудшиось, т.к. значительные мощности по выпуску солнечных коллекторов остались за рубежом (в Азербайджане, Узбекистане, Грузии). В России осталось всего одно специализированное предприятие по выпуску солнечных коллекторов - Братский завод отопительного оборудования (ПО “Сибтепломаш”). Однако качество выпускаемой этим предприятием продукции далеко не соответствовало уровню аналогичной продукции развитых стран.

Солнечные коллекторы Братского завода отличались значительной массой (до 50 кг/м²), высокой металлоемкостью, низкими эксплуатационными качествами, плохой коррозионной стойкостью.

Однако в последние годы в России разработаны конструкции солнечных коллекторов нового поколения, не уступающие лучшим мировым образцам. К таким коллекторам, в частности, относится коллектор “БЭТ-1”, разработанный научно-технической фирмой “Бион-Энерготерм” (НТФ “БЭТ”) и ОКБ-1 ЭНИН им. Г.М.Кржижановского.

Техническая характеристика

Материал теплоприемной Алюминиевый Нержав. Титан

камеры сплав сталь

Коэффициент 0,92 0,94 0,94

поглощения, А

Производительность на 100 100 100

1 м² площади коллектора,

л/лень

Температура нагрева 60 60 60

воды, ⁰С

Рабочее давление, МПа 0,6 0,8 0,8

Масса, кг 21-23 22 18