Тепловой насос с солнечным коллектором

Тепловой насос с солнечным коллектором

Горячее Отопление Тепловой насос Гибридная система Отопление Прайс Контакты Энергия Солнца — Инвестиции в будущее водоснабжение

Гибридная отопительная система (ТН+солнечный коллектор).

Затраты на отопление до 4-х раз меньше, чем при отоплении магистральным газом!

Гибридная отопительная система — это гибрид солнечной и геотермальной отопительных систем, является бестопливной и по этому экологически чистой! Теперь, не смотря на суровые климатические условия России, владельцы тёплых, энергоэффективных домов имеют возможность использовать экологически чистое тепло со стоимостью гораздо меньшей, чем любые топливные отопительные системы.

На сегодняшний день стоимость тепловой энергии для отопления частных домов выглядят приблизительно так :

  • Электроэнергия 1кВт*час ………………….. 3,37 рубля (1,37 рубля ночной тариф)
  • Дизтопливо (литр) 1кВт*час= 39р/(8.9*0.9)=4,87 рубля
  • Сжиженный газ (литр) 1кВт*час=18/(6,9*0.9)=2,89 рубля
  • Тепловой насос 1кВт*час=3,37/4=0,84 рубля
  • Магистральный газ 1кВт*час=5,14/8,9*0,9=0,64 рубля (без стоимости обслуживания)
  • Гибридная отопительная система 1кВт*час = 0,46 рубля
  • Гибридная отопительная система с большим тепловым аккумулятором 1кВт*час = 0,18 рубля (если есть ночной тариф)

Для примера возьмём Дом, построенный по СНиП площадью 200м2, который имеет тепловые потери около 10 кВт, что требует для поддержания температуры внутри +20С, при морозе на улице -30С, греть дом тепловой мощностью 10 кВт.

Те же 10 кВт необходимы дому площадью 350 м2, построенному по энергоэффективной технологии, или Пассивному дому площадью 580 м2.

Гибридная система, для нашего примера, будет состоять из батареи водяных солнечных коллекторов тепловой мощностью 16 кВт и геотермального теплового насоса мощностью 9,4 кВт (режим 0С/35С).

Для рассмотрения нашего примера возьмем некоторые климатические данные.

Годовой тепловой баланс дома для Подмосковья выглядит следующим образом:

Итого (кв*ч) :

  • летний избыток -9325
  • зимний недостаток 11305

(*) — площадь Солнечных Коллекторов «нетто». «Нетто» — это площадь «брутто» умноженная на апертурный коэффициент и КПД коллектора.

Гибридная отопительная система работает так, что солнечное тепло сразу подаётся в системы ГВС и отопления дома (тёплые полы), избыток дневного тепла сохраняется в тепловом аккумуляторе для дальнейшего использования ночью и в последующие дни. Если солнечного тепла не хватает, то в работу автоматически включается тепловой насос.

Летом избыток солнечного тепла (9 325 кВт*часов) закачивается в геотермальный контур, повышая его температуру до +12+18С к началу грядущего отопительного сезона, что повысит эффективность работы теплового насоса на 30-50% в отопительный сезон.

Суммарный тепловой дефицит зимой (11 305 кВт*часов) покрывается работой теплового насоса.

На что тепловому насосу потребуется около 2500 кВт*часов электроэнергии стоимостью около 8400 рублей (если нет ночного тарифа).

Гибридная отопительная система имеет теплоаккумулятор большего размера и позволяет включаться тепловому насосу только в ночное время, при стоимости электроэнергии в 3 раза меньше, чем днём.

В итоге требуемые на отопление 18149 кВт*часов тепла в год обойдутся домовладельцу в скромную сумму 3425 рублей или 18 копеек за 1кВт*час, для гибридной системы , с ночным тарифом электроснабжения.

И около 46 копеек за 1кВт*час. Для гибридной системы, без ночного тарифа электроснабжения.

Единственный недостаток Гибридной отопительной системы — это установочная стоимость, которая может быть существенно выше стоимости подключения магистрального газа.

Установочная стоимость гибридной системы составляет окло 1000 $ за 1кВт суммарной тепловой мощности.

Преимущества, которые Вы получаете:

  • Независимость от энергомонополий. Система требует минимальной подведённой мощности электроснабжения, от 3кВт.
  • Затраты на отопление до 4-х раз меньше, чем при отоплении магистральным газом, и до 25-и раз при отоплении дизтопливом или сжиженным газом.
  • Гибридная отопительная система открывает дорогу к строительству полностью Автономного дома, в любом живописнейшем месте, особенно в регионах с резко-континентальным климатом, где зима морозная и солнечная.
  • Гибридная отопительная система позволяет построить дом круглогодичного проживания даже в Садовом товариществе, и при этом иметь минимальные эксплуатационные издержки.
  • Гибридная отопительная система подходит для домов ЭКОпоселений с жесткими требованиями для сжигания углеводородов.
  • Мощная батарея солнечных коллекторов позволяет нагреть бак ГВС даже если солнышко выглядывало на 1,5-2 часа в день. Это решает проблему эффективности использования солнечных коллекторов в средней полосе России, где солнечная энегия поступает очень неравномерно в течении года. Суммарный запас горячей воды составляет от 580 до 1150 литров. А для системы с большим тепловым аккумулятором , более 1500литров.
  • Излишки тепловой энергии, получаемые летом, аккуратно накапливаются в геотермальном тепловом аккумуляторе.
  • Летний нагрев геотермального теплового аккумулятора позволяет увеличить эффективность (СОР) теплового насоса на 25%, мощность перекачиваемого тепла на 50% и позволяет сместить рабочую точку теплового насоса из предельной 0С/+35С, в комфортную +10С/+35С, что увеличивает ресурс работы теплового насоса.
  • Европейские производители тепловых насосов рекомендуют устанавливать тепловые насосы на 70% от требуемой отопительной мощности в самую холодную пятидневку и использовать дополнительные электрические мощности для догрева. В Гибридной отопительной системе эта проблема решается автоматически мощной батареей солнечных коллекторов, которые эффективно работают в морозные солнечные дни.
  • Гибридная отопительная система делает дом экономически выгодным, ликвидным на рынке недвижимости. Например, уже сейчас мало кто хочет иметь автомобиль с высоким расходом топлива. Так же и дома с высокими эксплуатационными издержками становятся слаболиквидными.
  • Установочную стоимость можно существенно снизить, если часть системы заложить на стадии монтажа фундамента будущего дома.
  • Гибридная отопительная система — это, наконец, просто выгодное вложение денег с годовым доходом более 10%. Через 20-30лет ваши дети и внуки по достоинству оценят ваше приобретение.

Преимущества установки Солнечной гибридной отопительной системы.

Для отопления компактного современного дома площадью до 200кв.м, утеплённого не хуже СНиП, требуется мощность не более 10кВт. Классический Немецкий Пассивный дом, построенный в Европейской части России, потребует всего 3-4кВт тепловой мощности в 30-ти градусный мороз. Согласитесь, что ради таких не значительных мощностей тащить к дому газовую трубу, устанавливать огромные газовые котлы, вешать металлоёмкие радиаторы, тратить время и средства на согласование всех подключений, не совсем разумно.

Решить проблему отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования, для не огромного, тёплого дома, можно установив гибридную отопительную систему. На сегодняшний день — это наиболее гармоничное, экологически чистое и дружественное с природой и человеком инженерное решение.

Для тепловой мощности в 10 кВт , отопительная система потребляет из электросети в среднем не более 2кВт, даже меньше чем обычный электрический чайник.

Почему желательно не более 10 кВт?

Просто для отопительной мощности до 10 кВт всё получается очень красиво, гармонично и конкурентно с классическими топливными отопительными котлами и кондиционерами.

Стоимость системы прямо пропорциональна отопительной мощности, по этому мощности в 20, 30, 50 кВт требуют уже огромных начальных инвестиций. До 10кВт стоимость «под ключ» очень высока, но при этом ещё доступна каждому грамотному застройщику.

Снизить издержки по установке можно, если позаботится об этом на стадии проектирования будущего дома. Это позволит, в большинстве случаев, избежать дорогостоящих буровых работ. Первые действия по установке Гибридной Отопительной Системы начинаются после снятия плодородного слоя грунта под фундамент, устройства дренажа или канавы под ограждения.

Тепловые потери в 10 кВт примерно соответствуют площади дома в 200м2, построенному по СНиП, или 350 м2, для дома построенному по энергоэффективной технологии. Эти размеры очень хорошо согласуются с принципами разумной достаточности, компактности и уюта, а удельный расход тепла меньше 50 Вт на кв.м. позволяет избавится от металлоёмких высокотемпературных радиаторных батарей.

Благодаря низкотемпературному принципу отопления , достигается максимальный комфорт проживания, за счёт 100% площади тёплого пола, (плинтусов, стен или отопительных (охладительных) панелей).

Тепловые насосы мощностью до 10кВт ещё не требуют 3-х фазного электроподключения. Вполне достаточно обычной сети 220В.

Гибридная отопительная система использует ВСЁ тепло от солнечных коллекторов по принципу: ГВС — Отопление — Запас на Зиму. Чем больше солнечных коллекторов, тем лучше. Всё тепло сортируется автоматически, не зависимо есть хозяева дома или нет, есть расход горячей воды Летом или нет.

Стоимость, гарантия, обслуживание.

Лучше всего когда всю Отопительную систему от начала и до конца собирает один подрядчик. В случае каких то проблем, это исключает перекладывание ответственности друг на друга , если подрядчиков 2 и более.

Например, как часто бывает, тёплые полы делают одни, геотермальный контур другие, а тепловой насос ставят третьи. В итоге одно с другим не совмещается, или работает очень плохо.

Что бы этого не происходило, желательно сделать всё вместе и сразу. На дом в 120м2 (6кВт) , стоимость оборудования (без стоимости монтажных работ) для гибридной отопительной системы обойдётся в сумму от 700 тыс. рублей, включая горячее водоснабжение и пассивное охлаждение. За эти деньги вы получаете:

  • ДВА полноценных неисчерпаемых источника тепла в виде геотермального контура и батареи солнечных коллекторов, (вместо газа, солярки и дров)
  • «котёл» в виде теплового насоса с потреблением не более 1.3кВт в рабочем режиме.
  • источник холода для пассивного охлаждения летом
  • буферную ёмкость со свободными входами для подключения 2-х любых дополнительных источников тепла, например, резервный котел на дровах, дизельный котёл или теплообменник от камина.
  • бак для горячего водоснабжения с бесплатной (70% времени в году) горячей водой от солнечных коллекторов.

Наша организация дает гарантию 2 года на всё установленное оборудование, 2 года бесплатного обслуживания, и 10 лет гарантии на геотермальный контур.

Затем абонентское обслуживание не более 8 тыс. рублей в год.

ГВС на базе солнечных коллекторов и тепловых насосов

Нагревать воду только с помощью солнечных коллекторов (СК) возможно лишь днем, причем солнечным. В весеннее-осенний период и летние пасмурные дни, когда требуется большой объем горячей воды, а солнечного тепла недостаточно, эффективнее использовать в гелиосистемах тепловые насосы (ТН), которые позволяют нагревать воду даже в ночное время.

Читайте также  Тепловой элемент стена

Рис. 1. Схема установки плоского солнечного коллектора Sun-Time-Solar

Рис. 2. Суточный график нагрева воды в водонагревателе с ТН SWH1-300N без подключения СК

Рис. 3. Суточный график нагрева воды в водонагревателе с тепловым насосом SWH1-300N с подключением трех СК

Нагревать воду только с помощью солнечных коллекторов (СК) возможно лишь днем, причем солнечным. В весеннееосенний период и летние пасмурные дни, когда требуется большой объем горячей воды, а солнечного тепла недостаточно, эффективнее использовать в гелиосистемах тепловые насосы (ТН), которые позволяют нагревать воду даже в ночное время. Так появляется сбалансированность в ГВС при минимальных затратах на электроэнергию.

Объем бака (баков) накопителя при таком совмещении уменьшается в четыре раза. Подобную компоновку целесообразно применять для жилых объектов и аграрно-промышленных комплексов. При большом объеме потребности в ГВС, установки монтируются по модульной системе. Это позволяет снизить риск сбоев в ГВС, обеспечивает свободный доступ для контроля и обслуживания, а также существенно сокращает потребление электроэнергии.

Не будет необходимости в дополнительных вспомогательных помещениях для больших бойлеров, которые монтируются как большие сварные неразборные конструкции. В последнее время наиболее широкое распространение и применение получают ТН типа «воздух–вода». Данный выбор обусловлен относительно низкой ценой, простотой монтажа (отсутствует необходимость бурения скважин), высокой степенью эксплуатационной надежности и доступности этих систем.

Одной из таких установок с тепловым насосом является модель SWH1-300N, которая представляет собой водонагреватель, состоящий из бака из нержавеющей стали на 300 л, в верхней части которого располагается тепловой насос. Потребляя всего 0,44 кВт⋅ч, этот водонагреватель с тепловым насосом нагревает 300 л горячей воды до 60 °C примерно за 9–10 ч работы от первоначального уровня (10–15 °C). Теплотворная способность установки с тепловым насосом составляет 1,6 кВт⋅ч. В баке имеется опция подключения солнечных коллекторов.

Примерный расчет потребления ГВС

В летний солнечный день три солнечных коллектора нагреют 300 л горячей воды до не менее чем +60 °C за полный световой день. Расход электроэнергии при этом составит примерно 40 Вт × 8 часов работы (насосная группа и блок управления гелиосистемой), то есть 0,32 кВт⋅ч. Вечером бо ´льшая часть горячей воды (примерно 200 л) может быть израсходована.

В течение ночи вода будет нагреваться с помощью теплового насоса встроенного в бойлер (бак-накопитель) и утром в водонагревателе будет горячая вода. Используя в гелиосистеме бак накопитель (водонагреватель с ТН) объемом 300 л, на выходе получаем горячую воду +60 °C в объеме не менее 500 л в сутки. Потребляемая мощность водонагревателя с тепловым насосом составляет 0,44 кВт⋅ч.

Тепловая энергия, вырабатываемая ТН, составляет 1,6 кВт⋅ч. Чтобы нагреть литр воды на 1 °C, необходимо затратить 1,16 Вт электроэнергии. Таким образом, подсчитаем ее расход, который был бы необходим для нагрева воды от +20 °C на входе до +60 °C на выходе: 200 л × 1,16 Вт × (60 °C – 20 °C) = = 9,28 кВт⋅ч. Время, затраченное на нагрев воды в водонагревателе с использованием ТН составит 9,28/1,6 = 5,8 ч.

Расход электроэнергии водонагревателем с ТН для нагрева воды в объеме 200 л составит: 5,8 ч × 0,44 Вт = 2,55 кВт⋅ч в сутки. Суммарные затраты на электроэнергию для нагрева 500 л до +60 °C составят: 0,32 кВт⋅ч + 2,55 кВт⋅ч = 2,872 кВт⋅ч. Затраты электрической энергии на нагрев 500 л воды обычным способом (с помощью элементарных ТЭНов) составят 23,2 кВт⋅ч, а экономия электроэнергии 23,2 – 2,872 = 20,328 кВт⋅ч в сутки.

Экономия от внедрения подсчитывается в зависимости от установленных региональных тарифов на электричество. Рассмотрим еще один из вариантов работы суточного цикла водонагревателя с ТН, с подключением СК в летний период. Температура воды в подводящей магистрали (подпитка) +10 °C.

Начало работы: утро

Предположим, что в 6:00 температура воды в бойлере равна +60 °C. С 6:00 до 8:00 водоразбор составляет примерно 100 л горячей воды. Одновременно с расходом горячей воды +60 °C происходит заполнение бойлера холодной водой (подпитка) с температурой +10 °C. При этом тепловой насос начинает работать при понижении температуры в бойлере до +50 °C. Время начала работы будет зависеть от скорости водоразбора.

Замещение литра горячей воды с t = +60 °C холодной с t = +10 °C понижает температуру в бойлере V = 300 л на 0,166 °C. Соответственно, чтобы тепловой насос начал работать необходимо израсходовать 60 л горячей воды: V = (t1 – t2)/0,166 = (60 – 50)/0,166 = 60 л. При условии равномерного расхода, вода начнет нагреваться через час в 7:00. Последующий час вода будет расходоваться и нагреваться, время нагрева сократится. В реальности, процесс расхода и нагрева воды будет выглядеть так:

  1. Первый час работы — расход 60 л горячей воды без включения ТН и понижение температуры с +60 °C до +50 °C. Дальнейший водоразбор с 7:00 до 8:00 составит 40 л, температура в бойлере в 7:00 будет t = +50 °C. Это приведет к понижению температуры в бойлере на 5,33 °C. Но работа теплового насоса в течении часа повысит ее на 4,59 °C. Таким образом, получается, что при водоразборе горячей воды 40 л/ч и одновременной работе теплового насоса температура в бойлере понизится на 0,74 °C для 300 л воды.
  2. Нагрев воды теплового насоса составляет (1600/1,16)/300 л = 4,59 °C за час работы ТН.
  3. Понижение температуры в бойлере за второй час водоразбора составит 5,33 – 4,59 = 0,74 °C, и к окончанию водоразбора (в 8:00) температура воды t в бойлере будет составлять 49,26 °C (или 49 °C, если округлить).
  4. Время нагрева от 49 до 60 °C составит: 11 × 300 × 1,16/1600 = 2,39 ч.

Полдень

Водоразбор составит примерно 60 л горячей воды при t = +60 °C с 12:00 до 14:00. Это приведет к падению температуры в бойлере на 8,3 °C: 60 × 0,166 = 10 °C или t = 60 – 10 = 50 °C. Время нагрева до 60 °C составит 10 × 300 × 1,16/1600 = 2,17 ч. Тепловой насос включится в работу в 14:00, время работы — 2,1 часа, окончание работы в 16:10.

Вечернее время

Начало водоразбора — 19:00, а окончание его — 24:00. Общее время расхода воды — 200 л за пять часов, или примерно 200/5 = 40 л/ч. Для включения данного теплового насоса необходимо израсходовать 60 л воды. Через 1,5 часа ТН начнет работу в 20:30. Температура в бойлере в это время +50 °C. На основании предыдущих расчетов, при условии работы ТН и одновременном расходе воды за 3,5 часа последующего водоразбора, температура воды в бойлере понизится на 3,5 × 0,74 = 2,59 °C и будет составлять 47,4 °C (или округляя 47 °C).

Время на полный нагрев воды до +60 °C после окончания водоразбора сократится и составит 13 × 300 × 1,16/1600 = 2,83 ч. Окончание нагрева — в 4:50. Встроенный дополнительный теплообменник (змеевик) для СК в водонагревателе соединяется магистральными трубопроводами с солнечными панелями. За счет того, что вода может дополнительно нагреваться солнечными коллекторами, время нагрева сокращается.

Занимаемая площадь водонагревателем минимальна. Необходимость во втором бойлере отсутствует. Тепловая энергия, полученная от одного коллектором Sun-Time-Solar в летний солнечный день в Подмосковье, составляет примерно 2 кВт. Установив три коллектора, можно нагреть за световой день на воду в объеме 300 л примерно на +20 °C. Работа коллекторов начинается около 9:30 и заканчивается примерно в 18:30.

Краткие выводы

Совместное использование водонагревателя с тепловым насосом и солнечных коллекторов позволяют получить большее количество горячей воды в полдень и вечером. Такие проекты можно успешно реализовать на многоэтажных домах, больших объектах и в агропромышленном секторе. Отметим, что при этом: сокращается время нагрева воды ночью; уменьшается расход электроэнергии за счет использования СК; сокращается площадь размещения оборудования; объем бака накопителя уменьшается до четырех раз; сокращаются теплопотери; сокращается количество солнечных коллекторов в гелиоустановке.

Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления — как использовать

Использование энергии солнца для отопления дома позволяет значительно сократить расходы и отказаться от привычных источников энергии. Хотя технология обустройства солнечных коллекторов только продолжает совершенствоваться, она уже сейчас начинает понемногу теснить привычные отопительные котлы: солнечное тепло доступно каждому, и за него не приходится постоянно платить, и при этом с его помощью можно обеспечить дому эффективный постоянный обогрев. Сегодня существует несколько систем, позволяющих использовать солнечную энергию, и их конструкции улучшаются с каждым днем.

Как работает солнечный коллектор

Общая схема отопления солнечными коллекторами достаточно проста:

  • Основой системы является непосредственно сам коллектор – устройство, которое позволяет нагревать теплоноситель за счёт энергии солнца. Это система трубок, по которым циркулирует жидкость, постепенно нагревающаяся от солнца.
  • Теплоноситель поступает в теплообменник – систему трубок, помещённую в бак с водой. Вода в баке постепенно прогревается, а теплоноситель остывает и вновь возвращается в коллектор.
  • Вода из бака может расходоваться в нескольких направлениях – это непосредственно отопление, то есть он переходит в радиаторы по дому, а также горячее водоснабжение ванной комнаты и кухни.

Основные типы и разновидности солнечных коллекторов

Отопление с помощью солнечных коллекторов возможно несколькими способами. Всего на сегодня получили распространение три вида панелей, собирающих солнечное тепло:

Плоский коллектор – самая распространённая система, получившая популярность благодаря эффективности и простоте монтажа. Это панель, каркас которой выполнен из алюминиевой рамы, а внутреннее пространство заполнено медными трубками, по которым перемещается теплоноситель.

Пространство между ними заполнено адсорбирующим материалом – он способен улавливать солнечный свет. Внешние стороны панели закрыты стеклом, оно предохраняет их от механических повреждений. Такие панели располагаются на крыше здания и собирают тепловую энергию, передавая её циркулирующему теплоносителю.

Читайте также  Тепловые лампы для кур

Второй вариант – вакуумный коллектор, работающий по принципу большого термоса. Его основу составляет каркас с двухслойными трубками из специального материала. Пространство между внутренней и наружной трубкой заполнено вакуумом – это идеальный теплоизолятор, не выпускающий тепловую энергию наружу.

Специальный алюминиевый адсорбер собирает солнечное тепло и передает его носителю, а вакуум не даёт ему рассеяться. Это очень эффективная и долговечная система, а если одна или несколько трубок выйдут из строя, их можно аккуратно заменить.

  • Менее известным является воздушный коллектор. Это плоская система панелей, прогревающихся от солнца, которые передают тепло воздуху, поступающему в помещение при помощи вентилятора. Это не очень эффективный, но вполне рабочий вариант, хотя в практике он сейчас применяется всё реже.
  • Все типы солнечных коллекторов могут использоваться как основной источник тепла для дома, но в российских условиях это всё же чаще дополнительный вариант, позволяющий, например, решить проблему с горячей водой. Поскольку в большинстве регионов больше полугода дни стоят пасмурные, в них не удаётся получить от небесного светила максимальное количество необходимой энергии.

    Какой коллектор выбрать, определяется его площадью, размерами самого дома и возможностями строительства. Многие жители загородных домов, выбравшие именно такую систему, смогли значительно сократить затраты на обогрев жилища. Солнце – неисчерпаемый ресурс, использование которого доступно каждому.

    Можно ли сделать солнечный коллектор самостоятельно с нуля

    Этот вопрос волнует многих домовладельцев: такое оборудование стоит дорого, если приобретать готовые промышленные модели. Можно привести в пример обычные плоские солнечные коллекторы для отопления дома: стоимость комплекта составит не менее 160000 рублей, и не каждая семья сможет позволить себе такие расходы. Из-за этого можно найти немало советов, как сделать солнечный коллектор из радиатора отопления или иных подручных материалов, которые всегда можно обнаружить на дачном участке.

    Самостоятельно изготовить солнечный коллектор можно из простых материалов: для этого потребуется деревянный брус, стекло, оцинкованный лист, старый радиатор и хомуты для его крепления, а также изоляционные материалы.

    Общий принцип прост: потребуется сделать камеру, которая будет собирать тепло, но не выпускать его обратно по принципу теплицы. Для этого сколачивается рама, которую нужно застеклить, на крышу укладывается оцинкованный лист.

    На него устанавливается и прикрепляется радиатор, к которому подсоединяют трубопроводную систему. Его закрывают коробом, тщательно заизолированным. Короб будет собирать солнечные лучи, и от их тепла будет прогреваться вода в радиаторе.

    Вода в этом случае выступает как универсальный теплоноситель: она очень быстро принимает и так же быстро отдаёт тепло. В результате можно будет за несколько часов полностью прогреть бак воды, и на это не придётся расходовать никакое топливо.

    В чём преимущества солнечных коллекторов перед другими вариантами отопления

    Солнечный коллектор – хороший вариант обогрева для территории с относительно тёплым климатом, например, для средней или южной части России. Он позволит получить достаточное количество тепла и при этом не тратиться на покупку топлива и установку котла.

    Как основной или дополнительный обогрев такие системы используются уже повсеместно, в том числе и в районах с более суровым климатом. Они привлекают владельцев следующими преимуществами:

    • Полная экологичность, такая система вообще не предполагает горения: не нужно устанавливать котельную, монтировать дымоход, контролировать соблюдение правил безопасности. Не будет никаких продуктов сгорания: дыма, сажи, жильцы дома не будут страдать от неприятных запахов. Солнечный коллектор – один из самых безопасных и эффективных вариантов для деревянного дома.
    • Простота монтажа. Если для обустройства газового котла придётся оформлять множество разрешений, то солнечный коллектор можно проставить в собственном доме в любое время. Собирается он быстро, и с первого дня после сборки он уже готов к постоянному использованию.

  • Относительная энергетическая независимость. Единственное, в чём он нуждается – электричество для обеспечения работы насоса. При этом затраты на обогрев будут очень незначительными, по сравнению с полученным количеством тепла.
  • Долговечность. При правильном использовании коллектор будет служить долго. Это надёжная система, которая позволит обеспечить обогрев и горячее водоснабжение.
  • Альтернативные источники тепла для дома

    Иногда домовладелец старается использовать несколько источников обогрева, например, отопление тепловым насосом и солнечным коллектором. Это позволяет избежать перебоев в поступлении тепла, если, к примеру, погода будет постоянно пасмурной, и солнечной энергии окажется недостаточно.

    Самый простой вариант теплового насоса – горизонтальный коллектор, который располагается на участке вблизи дома. Это трубопроводная система, заполненная антифризом и присоединённая к тепловому насосу, работающему по принципу холодильника.

    Он будет забирать тепло из окружающей среды и направлять его во внутренний трубопровод: с помощью такого насоса можно, например, оборудовать систему тёплого пола. Тепловой насос может давать большое количество тепла только при достаточной длине трубопровода, а такая возможность есть далеко не всегда. В сочетании с солнечным коллектором или иными источниками обогрева можно получить достаточное количество энергии, практически не тратя средств на покупку топлива.

    Хотя сами по себе такие системы стоят недёшево, со временем они не только окупаются, но и позволяют существенно экономить. Один раз потратившись на обустройство солнечного коллектора, владелец дома потом на несколько лет подряд может забыть о покупке дров или угля, обслуживании котла, решении проблем с чисткой дымохода и т. д.

    Солнечные тепловые коллекторы

    Для чего используются тепловые солнечные коллекторы? Где можно их использовать — сферы применения, варианты применения, плюсы и минусы коллекторов, технические характеристики, эффективность. Можно ли сделать самому и насколько это оправдано. Схемы применения и перспективы.

    • Назначение
    • Устройство
    • Принцип работы
    • Виды
    • Коллектор плоского типа
    • Коллектор вакуумного типа
    • Тепловой насос
    • Что лучше

    Назначение

    Устройство

    Коллекторы состоят из трех основных частей:

    • панели;
    • аванкамера;
    • накопительный бак.

    Панели представлены в виде трубчатого радиатора, помещенного в короб с наружной стенкой из стекла. Их необходимо располагать на любом хорошо освещенном месте. В радиатор панели поступает жидкость, которая затем нагревается и передвигается в аванкамеру, где холодная вода замещается горячей, что создает постоянное динамическое давление в системе. При этом холодная жидкость поступает в радиатор, а горячая в накопительный бак.

    Стандартные панели легко приспособить к любым условиям. При помощи специальных монтажных профилей их можно устанавливать параллельно друг другу в ряд в неограниченном количестве. В алюминиевых монтажных профилях просверливают отверстия и крепят к панелям снизу на болты или заклепки. После завершения работы панели солнечных абсорберов вместе с монтажными профилями представляют собой единую жесткую конструкцию.

    Система солнечного теплоснабжения делится на две группы: с воздушным и с жидкостным теплоносителем. Коллекторы улавливают и поглощают излучение, и, совершая преобразование ее в тепловую энергию, передают в накопительный элемент, из которой тепло распределяется по помещению. Любая из систем может дополняться вспомогательным оборудованием (циркуляционный насос, датчики давления, предохранительные клапаны).

    Принцип работы

    В дневное время тепловое излучение передается теплоносителю (вода или антифриз), циркулирующему через коллектор. Нагретый теплоноситель передает энергию в бак водонагревателя, расположенного выше его и собирающего воду для горячего водоснабжения. В простой версии циркуляция воды осуществляется естественным образом благодаря разности плотности горячей и холодной воды в контуре, а для того, чтобы циркуляция не прекращалась, используется специальный насос. Циркуляционный насос предназначен для активной прокачки жидкости по конструкции.

    В усложненном варианте коллектор включен в отдельный контур, наполненный водой или антифризом. Насос помогает им начать циркулировать, передавая при этом сохраненную солнечную энергию в теплоизолированный бак-аккумулятор, который позволяет запасать тепло и брать его в случае необходимости. Если энергии недостаточно, предусмотренный в конструкции бака электрический или газовый нагреватель, автоматически включается и поддерживает необходимую температуру.

    Тем, кто хочет, чтобы в его доме была система солнечного теплоснабжения, для начала следует определиться с наиболее подходящим типом коллектора.

    Коллектор плоского типа

    Представлен в виде коробки, закрытой закаленным стеклом, и имеющий особый слой, поглощающий солнечное тепло. Этот слой соединен с трубками, по которым ведется циркуляция теплоносителя. Чем больше энергии он будет получать, тем выше его эффективность. Уменьшение тепловых потерь в самой панели и обеспечение наибольшего поглощения тепла на пластинах абсорбера позволяет обеспечить максимальный сбор энергии. При отсутствии застоя плоские коллекторы способны нагреть воду до 200 °C. Они предназначены для подогрева воды в бассейнах, бытовых нужд и отопления дома.

    Коллектор вакуумного типа

    Представляет собой стеклянные батареи (ряд полых трубок). Наружная батарея имеет прозрачную поверхность, а внутренняя батарея покрыта специальным слоем, который улавливает излучение. Вакуумная прослойка между внутренними и внешними батареями помогает сохранить около 90% поглощаемой энергии. Проводниками тепла являются специальные трубки. При нагревании панели происходит преобразование жидкости, находящейся в нижней части батареи в пар, который поднимаясь, предает тепло в коллектор. Этот тип системы имеет больший КПД по сравнению с коллекторами плоского типа, так как его можно использовать при низких температурах и в условиях плохой освещенности. Вакуумная солнечная батарея позволяет нагреть температуру теплоносителя до 300 °C, при использовании многослойного стеклянного покрытия и создании в коллекторах вакуума.

    Тепловой насос

    Системы солнечного теплоснабжения наиболее эффективно работают с таким устройством, как тепловой насос. Предназначен для сбора энергии из окружающей среды вне зависимости от погодных условий и может устанавливаться внутри дома. В качестве источника энергии здесь могут выступать вода, воздух либо грунт. Тепловой насос может работать, используя лишь солнечные коллекторы, если достаточно солнечной электроэнергии. При использовании комбинированной системы «тепловой насос и солнечный коллектор», не имеет значения тип коллектора, однако наиболее подходящим вариантом будет солнечная вакуумная батарея.

    Читайте также  Тепловой насос для отопления дома принцип работы

    Что лучше

    Система солнечного теплоснабжения может устанавливаться на крышах любого вида. Более прочными и надежными считаются плоские коллекторы, в отличие от вакуумных, конструкция которых более хрупкая. Однако при повреждении плоского коллектора придется заменить всю абсорбирующую систему, тогда как у вакуумного замене подлежит лишь поврежденная батарея.

    Эффективность вакуумного коллектора гораздо выше, чем плоского. Их можно использовать в зимнее время и они производят больше энергии в пасмурную погоду. Достаточно большое распространение получил тепловой насос, несмотря на свою высокую стоимость. Показатель выработки энергии у вакуумных коллекторов зависит от величины трубок. В норме размеры трубок должны составлять в диаметре 58 мм при длине от 1,2-2,1 метра. Достаточно сложно установить коллектор своими руками. Однако обладание определенными знаниями, а также следование подробным инструкциям по монтажу и выбору места системы, указанными при покупке оборудования существенно упростит задачу и поможет принести в дом солнечное теплоснабжение.

    Тепловой насос и солнечный коллектор для отопления

    Тепловые насосы относятся к теплотехническому оборудованию, использующему тепло альтернативных источников энергии, для переноса его в дом. Это энергоэффективные системы, предназначенные для тепло-холодоснабжения жилых и коммерческих строений, а также для экономного нагрева воды для бассейна, быта или технологических потребностей.

    Гелиосистемы используют солнечное излучение для нагрева воды или теплоносителя и переноса тепла в систему горячего водоснабжения и отопления.

    Разберемся в особенностях функционирования этих двух систем относительно применения их для отопления частных жилых или коммерческих объектов.

    Тепловые насосы: преимущества и функциональность

    Не будем останавливаться подробно на описании принципа работы теплового насоса. Про это можно узнать из других источников.

    Главное, что теплонасосное оборудование относится к оборудованию, использующему возобновляемое и бесплатное тепло воздуха, грунта и воды. Теплонасосы действуют на основе технологий, основанных на физических преобразованиях, проходящих с выделением тепла, состояния фреона, который циркулирует в компрессорном контуре теплового насоса. А инверторные технологии управления компрессорами, энергоэффективные насосы и ЕС-вентиляторы, электронное управление – все это обеспечивает высокую энергоэффективность и преимущества тепловых насосов перед другим теплотехническим оборудованием.

    Уточним теперь, как и где нужно устанавливать отдельные типы теплонасосного оборудования. Остановимся на трех основных типах — тепловых насосах “грунт-вода”, “воздух-вода”, “вода-вода”, потому что они непосредственно кроме функции отопления дополнительно греют воду для хозяйственных нужд.

    1. Грунтовые или тепловые насосы “грунт-вода”

    • Функции: отопление/охлаждение/нагрев воды.
    • Берут тепло от слоя грунта (геотермальное исполнение) через горизонтальный коллектор или от вертикальных грунтовых зондов. Горизонтальный коллектор может быть утоплен в водоеме.
    • Установка на участке около объекта, требуются дорогостоящие земляные работы по укладке горизонтального коллектора или бурению и укладке глубинных зондов для качественного теплосъема. Качество слоев грунта влияет на характеристики теплопроизводительности.
    • Производительность по теплу и холоду стабильная на протяжении всего года.
    • Наивысшие показатели сезонной энергоэффективности, платежи по отоплению сокращаются до 80%.
    • Устанавливаются как основной тепловой источник и управляют работой солнечных коллекторов или резервных котлов.

    2. Тепловые насосы «вода-вода»

    • Функции: отопление/охлаждение/нагрев воды.
    • Извлекают тепло из подземного водного горизонта (гидротермальное исполнение).
    • Требуется водоносный горизонт на глубине не более 15м с достаточным количеством воды для съема тепла. Нужен высококвалифицированный дорогой монтаж и наладка оборудования.
    • Тепло-холодопроизводительность постоянная на протяжении года. Высокие и стабильные показатели энергоэффективности.
    • Стабильно всю зиму отапливают дом, управляют по бивалентной схеме резервными источниками – гелиосистемами и котлами.

    3. Тепловой насос «воздух-вода»

    • Функции: отопление/охлаждение/нагрев воды.
    • Для установки не нужен участок или дорогие монтажные работы. Монтаж наружного и внутреннего блоков (или моноблока) профессиональный, занимает мало времени. Для установки блоков не нужно много места.
    • Теплопроизводительность меняется в зависимости от температур атмосферного воздуха. Экономически выгодно использовать тепловой насос «воздух-вода» по бивалентной схеме — с резервным котлом. Может работать в моноэнергетическом режиме автономно, с включением в сильные морозы встроенного многоуровневого электронагревателя.
    • Максимальный показатель сезонной энергоэффективности высокий, но ниже чем у грунтовых ТН.
    • Легко устанавливается в уже готовых системах при их модернизации, а также в новых частных домах, в квартирах, на коммерческих объектах.
    • Отлично поддерживаются гелиосистемами для производства горячей воды летом, весной и осенью.
    • Экономически выгодный вариант с наименьшим сроком окупаемости для внедрения энергосберегающего отопления в новом доме.
    • Преимущества управления тепловых насосов: интеллектуальное программируемое управление через панель управления или удаленный Wi-Fi контроль, адаптируемость с другими системами управления – «умный дом», автоматикой котлов или солнечных станций.

    Солнечные коллекторы

    Теперь рассмотрим, что могут или не могут, солнечные коллекторы — системы, использующие альтернативный источник – энергию солнца, для нагрева воды или незамерзающего теплоносителя.

    Различают несколько типов солнечных коллекторов: вакуумные трубчатые различных конструкций, плоские и гибридные. Различают также сезонные и круглогодичные гелиосистемы. В сезонных (термосифонных) установках подогревается вода, они продуктивно работают только с весны до осени, зимой не используются из-за угрозы замерзания воды. Это отличный вариант для нагрева воды в открытых бассейнах, а также для душевых в домах и базах отдыха, пансионатах или в открытых бассейнах аквапарков.

    Круглогодичные вакуумные трубчатые и плоские коллекторы производительно работают круглый год, но только в солнечную погоду. Внутри систем циркулирует незамерзающий теплоноситель (например – пропиленгликоль). В гибридных моделях (PVT-коллекторах) – вырабатывается электроэнергия и подогревается вода.

    Отметим интересные свойства и функциональность таких систем.

    • Функции: нагрев воды.
    • Производительность гелиосистем различается в зависимости от интенсивности сезонной солнечной инсоляции в местности установки и пространственной ориентации панелей или трубок.
    • Гелиосистемы больше эффективны в летнее время, когда солнце наиболее активно посылает тепло. В зимнее время из-за пасмурных дней и меньшего количества тепла, получаемого от солнца, продуктивность гелиосистем падает в несколько раз и тепла хватает только на частичный нагрев теплоносителя.
    • С их помощью можно почти полностью с мая по сентябрь удовлетворить потребности дома, квартиры или коммерческого предприятия в горячей воде. По реальным данным получают до 90% от нужного объема горячей воды. В зимнее время продуктивность гелиосистем падает в 4-5 раз, количество полученного от солнца тепла для подогрева воды падает до 30%.
    • Они рассчитываются из расчета, что в день на одного члена семьи необходимо подогреть до 40-50 литров воды. Гелиосистема из 30 вакуумных трубок, установленная на крыше дома, способна в летний день подогреть до 280-300 литров воды с температурой до 60 градусов. Этого достаточно для бытовых нужд семьи из 4-6 человек. Ни котел, ни бойлер, включать не нужно.
    • Горячая бесплатная вода всегда доступна, если днем светит солнце. Но теплопроизводительность зависит от угла наклона и направления поля коллектора к падающим солнечным лучам.
    • Гелиосистемы отлично подходят для комплексных решений по теплоснабжению, включающих котел, автоматику, накопительный бак, бойлер косвенного нагрева и т. д.
    • Солнечные коллекторы могут передавать выработанное тепло через промежуточные теплообменники в систему отопления, для предварительного нагрева воды в контурах отопления, снимая тепловую нагрузку с котла (теплового насоса).

    Теперь сравним, что лучше для отопления: тепловой насос или гелиосистема?

    Берем для сравнения, как наиболее доступный по цене и наиболее популярный по запросам, тепловой насос “воздух-вода”.

    Он не только отапливает и охлаждает комнаты дома, но подогревает воду в нужном количестве. Гелиосистема только греет воду, отлично – летом, но только частично — зимой.

    По стоимости тепловой насос Mycond для дома 75-120 м кв., где живет 3-5 человек, может стоить от 3 до 6 тысяч евро, гелиосистема с продуктивностью по горячей воде до 300 л/сутки — от 3000 долларов.

    Тепловой насос справляется с нагрузками стабильно, круглый год. Гелиоколлекторы -максимально полезны летом.

    Нельзя сказать, что лучше или хуже. И то, и другое оборудование ценно по-своему.

    Для нагрева воды в душевых на пляже или на базе отдыха, в аквапарке или на мойке машин будут очень полезны вакуумные или плоские коллекторы, которые продуктивно и почти бесплатно греют воду в нужном количестве. Для пляжа лучше подойдут сезонные термосифонные установки с прямым нагревом воды, более дешевые и быстро окупающиеся.

    Для работы весь год, чтобы сэкономить до 70% затрат на нагрев воды, устанавливают вакуумные трубные или плоские коллекторы. Летом это полностью покрывает все потребности в горячей воде. Зимой — частично, но даже предварительный подогрев воды для системы отопления поможет снизить затраты на отопление.

    Гелиосистема может выступать как экономически выгодное дополнение к тепловому насосу. И так и делают многие владельцы частных домов, особенно если есть крытый или открытый бассейн.

    Хотя тепловой насос греет горячую воду очень экономно, греть воду летом выгоднее гелиосистемами. Приятно получать горячую воду почти даром. И тепловой насос будет работать дольше.

    Вы платите еще меньше по отоплению и ГВС зимой, а летом не платите ничего, кроме расходов за электричество на работу бытовых приборов и за использование газовой плиты, если она есть.

    Выводы

    Что лучше для отопления? Конечно – тепловой насос. Сначала нужно рассчитать, подобрать и купить тепловой насос. Заключить договор со специализированной компанией и установить его с последующим сервисным обслуживанием. А через год или пару лет установить в пару к тепловому насосу солнечные коллекторы. Приобретать и то и другое лучше через программу IQ-Energy, или через банковские “зеленые” кредитные программы, с экономией до 30 -35%, потраченных на это энергосберегающее оборудование, средств. Вы сэкономите до 75 % годовых затрат на ГВС, сэкономите электроэнергию, будете более выгодно использовать тепловой насос.