Принципы определения размеров системы солнечного горячего водоснабжения

Солнечная система горячего водоснабжения может служить единственным источником горячей воды либо включать в себя резервную систему, использующую традиционные виды топлива, для обеспечения повышенной или непредвиденной потребности в горячей воде. Размеры системы обычно определяются количеством помещений, людей и объемом необходимой горячей воды. Существует несколько основных конфигураций солнечных водонагревателей. В самом общем плане они делятся на два вида: активные системы, оснащенные насосами и средствами управления, позволяющими направлять солнечное тепло в теплоаккумулирующий бак, и пассивные системы типа термосифона, в которых используется естественная циркуляция горячей воды.

При создании солнечной водонагревающей системы важно сразу же определиться с тем, сколько горячей воды будет в среднем использоваться в течение дня. Исходя из этой цифры, подсчитываются размеры системы (коллекторов, бака-накопителя). Смотрите ниже некоторые общие соображения о том, что нужно принять во внимание, планируя солнечную водонагревающую установку.

Солнечный коллектор

Главным компонентом солнечной установки является солнечный коллектор. Чаще всего используются плоские коллекторы, состоящие из пластины-поглотителя (абсорбера), на которой солнечная радиация превращается в тепло и передается жидкости-теплоносителю, теплоизоляции по краям и под абсорбером, ящика, который все это содержит и обеспечивает необходимую вентиляцию стеклянной либо пластмассовой крышки.

Если для покрытия используется стекло, важно, чтобы содержание в нем железа было низким либо нулевым, для того чтобы по меньшей мере 95% солнечной радиации проходило сквозь стекло. Чаще всего используется одинарный слой стекла. Если используется пластмасса, она должна выдерживать ультрафиолетовое излучение. Отличные результаты на практике показали поликарбонатные пластины.

Абсорбер представляет собой пластину с прикрепленными к ней трубками, по которым течет теплоноситель. Делают его из меди, аллюминия или нержавеющей стали. Доказано, что лучшими являются медные трубки абсорбера, так как стальные в значительной степени подвержены коррозии. Важно, чтобы абсорбер был устойчив к ультрафиолетовому излучению солнца и воздействию высоких температур, которые могут достигать 100-140 оC для коллекторов с обычным и 150-200 оC - с селективным покрытием.

Сооружение плоского коллектора требует пайки труб и их соединения с пластиной. Чем теснее соприкасаются трубки с пластиной, тем больше теплопередача жидкости, протекающей в них. Абсорбер часто покрывают особой селективной черной краской, которая поглощает солнечные лучи и задерживает тепловое излучение внутри. Обычная черная краска под воздействием высоких температур испаряется с поверхности металла. В нормальных условиях черная краска больше излучает тепло вместо того, чтобы передавать его жидкости-теплоносителю.

Корпус солнечного коллектора изготавливается из разнообразных материалов: дерево, пластмасса, сталь и алюминий используются с разной степенью успеха, но лучшим из перечисленных материалов является, безусловно, алюминий. Он переносит различные погодные условия, не требует особого ухода и выпускается черного цвета, благодаря чему отпадает необходимость окрашивать внешнюю сторону солнечной панели. Многолетняя практика показала, что пластик малопригоден для изготовления различных компонентов солнечной панели. Он не годится для внешних деталей, так как деградирует под ультрафиолетовыми лучами: выцветает, теряет твердость и трескается. Пластик имеет высокий коэффициент расширения, то есть он так сильно расширяется и сокращается, что трудно герметично укрепить стыки. Использование стальных корпусов также связано с трудностями. Во-первых, панели необходимо регулярно подкрашивать, а во-вторых, они вступают в химическую реакцию с медными комплектующими.

Солнечные коллекторы обычно устанавливают прямо на крыше здания либо на раме, смонтированной на плоской крыше или на земле. Можно также делать коллекторы частью крыши. Иногда возникают трудности с герметизацией пространства между коллектором и остальным пространством крыши.

Размер солнечного коллектора зависит от суточной потребности в горячей воде. В среднем один человек потребляет в день до 50 литров горячей воды с температурой 55 - 60 оС (умывание и душ, без учета стирки). Доказано, что для нагрева 50 литров воды в сутки средняя площадь солнечных коллекторов должна равняться 1-1,5 м2. Цена коллектора зависит от его размеров и от стоимости работ по его установке. Последняя проще всего осуществляется в том случае, когда солнечная система учитывалась при разработке проекта постройки нового дома. Тогда архитектор может заранее включить коллекторы в свой проект как с эстетической точки зрения, так и с экономической.