Отопление солнцем. Считаем, насколько эффективны солнечные коллекторы в России.

Самый эффективный способ собрать солнечную энергию - коллектор. У него наиболее высокий КПД, до 85%. Для сравнения у солнечных батарей для выработки электричества КПД всего до 20%. Разберём на основе расчёта, насколько эффективны коллекторы в разных городах России.

Я не хочу Вас томить всеми нюансами их устройства. На это уже есть много статей. Совсем кратко:

Коллекторы собирают тепловую энергию солнца🌞 и передают жидкости-теплоносителю. Делятся на 2 вида:

• Плоские. Зимой КПД ниже

• Трубчатые (Вакуумные). Зимой КПД не снижается. Не замерзают! Можно эксплуатировать даже в -45°

Исходные данные для расчётов

Энергоэффективный дом 90 м2 подключаем к вакуумным солнечным коллекторам площадью 10 м2 (4 коллектора) и смотрим, что получается в разном климате. Как будто берём и переносим дом🚀 с одинаковыми коллекторами в разные города России.

Для расчета выбран наш проект дома для Московской области. Изначально он не предполагает установку солнечных коллекторов. Конкретный проект берётся для точного расчета тепла для отопления и горячего водоснабжения (ГВС).

Место и климат

Я Составил подробные климатические таблицы для Москвы (Истра), Балаково (Саратовская область), Петербурга, Владивостока, Тобольска, Сочи.

Можете просто пролистать климатические графики, это скучно, но их нужно показать, чтобы было ясно, что расчёт СЕРЬЕЗНЫЙ 😤, а не просто на бумажке что-то посчитано.

Угол солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы обращены строго на Юг и имеют оптимальный для ЗИМЫ ❄ угол. Угол меняется в зависимости от локации.

Тепло для ГВС и отопления

Один и тот же дом требует одинаковые затраты тепла на ГВС (Горячее водоснабжение) в разных городах. А вот тепло для отопления сильно меняется. Утепление, вентиляция, окна в расчёте одинаковые. Просто разные теплопотери дома в зависимости от места строительства.

О расчете

Расчёт выполнен в программе PHPP (Passive House Planning Package). Учтены теплопотери от подводки труб к коллекторам, разводка ГВС внутри дома. Тепло для ГВС рассчитано от количества проживающих (4 человека). Климатические данные - программа Meteonorm и СП "Строительная климатология".

Результаты

Солнечные коллекторы могут работать, обеспечивая теплом больше систему горячего водоснабжения (ГВС) или отопления. Поэтому я выполнил 2 варианта расчета. На практике чаще всего отдают предпочтение ГВС.

Результаты - Приоритет ГВС

Видим, что даже в Петербурге вакуумные солнечные коллекторы обеспечивают 50% тепла за год для нагрева горячей воды!

Результаты - Приоритет Отоплению

Выводы

Я выполнил расчёт окупаемости системы солнечных коллекторов для здания, которое отапливается только за счёт электричества. Результаты оцениваю положительно. Ведь здание строится на срок от 50 лет и более.

Окупаемость системы из расчета 2,5 м2 сол. коллектора на человека составляет от 6 до 10 лет. Интересно, что самая лучшая окупаемость во Владивостоке, а не в Сочи, как можно было ожидать. Стоимость электроэнергии для расчета взята 10 руб. за кВт*ч, потому что электричество постоянно дорожает. За 12 лет электричество подорожало в 7 раз!

Нюансы проектирования

Добавлю еще несколько интересных фактов по поводу проектирования

• Вакуумные солнечные коллекторы работают при очень низких зимних температурах, но в этом случае стоит использовать теплоноситель с высокой концентрацией незамерзайки
• Вакуумные коллекторы надо чистить приблизительно 5 раз за зиму, поэтому лучше проектировать дом с прямым доступом к солнечному коллектору
• Можно поставить небольшую солнечную панель для работы циркуляционного насоса сол. коллектора. В расчете окупаемости учтена электроэнергия на его работу.

💚Подписывайтесь на канал, если понравилась статья! Ваше внимание очень мотивирует на работу!