Дом на солнечной энергии

Системы отопления домов, работающие на основе солнечной энергии, стабильно набирают обороты популярности. Благодаря солнечным коллекторам можно забыть о расходах на подогрев воды и отопление. В зависимости от региона, времени суток и года эффективность гелиосистемы может быть разной, так как указанные факторы влияют на количество солнечного излучения, которое попадает на полезную поглощающую площадь коллектора.

В продвинутых странах Запада достаточно распространена практика создания так называемых солнечных домов. Особенно она характерна для Германии. Такие дома отапливаются на 75-100% благодаря солнечной энергии. Помимо традиционных коллекторов система оснащается аккумуляторами тепла. Они представляют собой крупные емкости, заполненные водой, обеспечивающие раздачу и разгрузку тепла, экономное отопление посредством стен и теплого пола.

Для создания солнечного пола потребуется:

• устранить утечку тепла;
• произвести расчет средней тепловой нагрузки в зимнее время года;
• определить, установка, какой мощности потребуется с учетом запаса, а также какой необходим объем бака-аккумулятора.

Производительность установки зависит от общих погодных условий, частоты облачных дней (так называемый низкий уровень инсоляции). Из-за этого необходимо обратиться к традиционным источникам энергии. Однако, для очень мощной установки потребуются внушительные затраты – на ее строительство и монтаж.

Чтобы минимизировать расходы, нужно рассчитать суммарные затраты на монтаж коллектора и теплоизоляцию конструкции. Также необходимо изучить прогноз стоимости топлива. Например, в период с февраля по ноябрь для обеспечения отопления и поставок горячей воды хватит солнечной энергии. В декабря-январе лучше прибегнуть к комбинированной системе, совмещающей традиционные источники тепла и гелиоустановку.

Для дома на солнечной энергии потребуются:

• стеклопакеты усиленные на окнах;
• теплоизоляция подвала, крыши, стен;
• эффективный источник тепла;
• вентиляция с рекуператором, которая позволит не ухудшить тепловые параметры;
• управление вентиляцией, энергопотреблением, отоплением.

Основным устройством, выполняющим функцию генерирования энергии, является солнечный вакуумный коллектор. В холодную пору года понадобится вспомогательный источник тепла – твердотопливный котел, тепловой насос (позволят наиболее экономично производить тепло), жидкотопливный котел или котел на газе, камин, печь и пр.

Рассчитаем, сколько тепловой энергии потребуется для горячего водоснабжения и отопления, а также какое количество коллекторов, объем аккумулятора тепла (бойлера), мощность дополнительного (традиционного) источника нужно при условии, что это расположенный в регионе с умеренным климатом двухэтажный дом площадью 175 м², в котором проживает четыре человека. В зимнее время средняя температура составляет 9 ºС ниже нуля, инсоляция в декабре и январе – 1 кВт*ч на м² земной поверхности в день.

Стандартному дому, у которого средний уровень потерь, на отопление требуется примерно 7-10 кВт*ч на 10 м² помещения в сутки. Для дома площадью 175 м² – около 140 кВт*ч в сутки.

В случае инсоляции 1 кВт*ч на м² в сутки (самая низкая инсоляция наблюдается в декабре и январе) для выработки 140 кВт*ч энергии от Солнца потребуется полезная площадь поглощения коллекторов 175 м² (при КПД 0,8). Так как в другие месяцы инсоляция выше декабрьской в пять раз, настолько большую систему ставить нецелесообразно. Достаточно сделать выбор в пользу 10-15 м². Это соответствует 4 солнечным коллекторам. Они состоят из 30 вакуумных колб. Площадь поглощения составляет 11,08 м².

Обеспечить горячей водой четырех проживающих человек сможет бойлер объемом не менее 300 л. Понадобится еще 200 дополнительных литров в качестве запаса. Всего получается 500 литров. Выходит, к 4 коллекторам потребуется еще один коллектор из 30 вакуумных колб.

Указанная система позволит сократить расходы до 30% в год на отопление и получение горячей воды. Окупится такая установка за 4-5 лет. Чем больше расходуется горячая вода, тем быстрее она окупится.

В пасмурные дни дополнительную энергию можно брать от теплового насоса «воздух–вода» (коэфф. СОР 4,5). С помощью такой установки можно обеспечить 95% воды и 80% отопления. Стоит отметить, что горячая вода фактически бесплатна, а на отоплении можно сэкономить около 80%.

Можно ограничиться четырьмя коллекторами (это допустимый минимум для дома с такими параметрами), совместив традиционную и альтернативную энергию.

Солнечная энергия – это доступный, эффективный и недорогой способ обеспечить дом горячим водоснабжением и отоплением.