Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления дома
обзорная статья
Solar collectors for home heating system and water heater
review article
ЧАСТЬ 3

Содержание статьи:
Практическая мощность солнечного света.
Отопление солнцем, разновидности солнечных нагревателей.
Торговля бытовыми солнечными нагревателями и способы обмана покупателей.
Выгодны ли бытовые солнечные коллекторы.
Правильная установка солнечных коллекторов.
Отопление зимой солнечной энергией.
Таблица выработки солнечного тепла и энергопотребления жилого дома по месяцам.
Расчёты экономической эффективности солнечных коллекторов-нагревателей.
Самодельные солнечные концентраторы-нагреватели могут быть выгодными.

Солнечное отопление и горячее водоснабжение зимой

Нам тепловая энергия нужна зимой - для отопления и горячего водоснабжения, поэтому выберем "зимний вариант настройки" плоских солнечных коллекторов. Определим окупаемость солнечного коллектора сроком его гарантии (фактической, а не "торговой") - т.е. в три года. Дальше - как повезёт, не сломается - будем радоваться бесплатной энергии. По данным НАСА, для угла установки солнечного коллектора 58 градусов среднегодовая выработка энергии с одного квадратного метра составляет 3,83 киловатт-часа в день, это от прямого солнечного излучения. Плюс 1,5 киловатт-часа в сутки от диффузного солнечного света. Коэффициент полезного действия (в основном, теплопотери солнечного коллектора, резервуара горячей воды, труб) можно принять 60% - с запасом.

Плоский солнечный коллектор в 2 квадратных метра за 3 года нам даст полезной энергии 7800 киловатт-часов минус 40%, то есть 4700 KWt*h.

Итого: 4700 киловатт-часов тепловой энергии с площади плоского солнечного коллектора в 2 квадратных метра нам обойдутся в 350 евро; то есть 0,074 евро за киловатт-час. Причем в основном, эта энергия будет получена летом.

Зимой для обеспечения горячей водой семьи из трёх человек (собственный опыт) нужно около 160 киловатт-часов в месяц. Замечу, что температура воды в нашем сельском водопроводе зимой всего 2-4 градуса по Цельсию - земля холодная с конца декабря до середины марта.

Из практики известно, что для отопления 80 квадратных метров в самые холодные месяцы (январь-февраль) наша потребность в среднем - 62 киловатт-часа в сутки, или 1900 киловатт-часов в месяц. Разумеется, что средняя мощность для отопления в 2,6 киловатта не есть пиковая потребная для отопления мощность. Но мы примем эту среднюю величину мощности для отопления за потребную мощность солнечных коллекторов, а остальную тепловую энергию будем получать из биотоплива - то есть сжигая дрова в камине с водяной рубашкой.

Испытание экологически-чистого источника тепла
для пиковых нагрузок теплоснабжения:
камина с водяной рубашкой
и воздушным радиатором печных газов

( ФОТОГРАФИЯ: НОЯБРЬ 2007. БОЛГАРИЯ, ВАРНЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ. СЕЛО ОРЕШАК )

Таким образом, для отопления в январе нам необходимо почти 2000 киловатт-часа, для горячего водоснабжения - ещё 160 киловатт-часа. С учётом суммарного коэффициента полезного действия всей системы (60%) - потери тепла в солнечных коллекторах, аккумуляторе тепла, трубах - потребную тепловую мощность солнечной энергии можно оценить в 3600 KWt*h/mo.

Основываясь на метеоданных НАСА, что в январе солнечные коллекторы, установленные под углом 58 градусов, получают среднюю мощность от прямого солнечного света 2,9 kWh/m2/day плюс 0,69 kWh/m2/day, мы получаем необходимую площадь плоских солнечных коллекторов: 33,4 квадратных метра. Так как в январе часто выпадает снег, а в мои планы не входит каждое утро обметать солнечные коллекторы, то примем их потребную площадь чуть больше - 36 квадратных метров.

Таким образом, зимой для отопления 80 квадратных метров дома и горячего водоснабжения трёх человек нам нужно установить 18 плоских солнечных коллекторов, каждый площадью по 2 квадратных метра. Стоимость солнечных коллекторов - 6300 евро при цене 350 евро за штуку.

* Для расчётов количества энергии месяц принят продолжительностью в 30 дней.

При полной амортизации втечение срока гарантии 3 года мы получаем себестоимость полезной тепловой солнечной энергии без учёта стоимости системы хранения и распределения тепловой энергии:
Стоимость солнечных коллекторов: 6300 евро.
За срок амортизации в 3 года будет получено полезной тепловой энергии: графа Годовая потребность в тепловой энергии х 3 года = 29 мегаватт-часов.
Таким образом, цена полезной тепловой энергии, полученной от бесплатной солнечной энергии, составляет 0,217 евро за киловатт-час.

Пояснение:
В месяцы, кроме января-февраля остальные месяцы мы будем получать с этой площади солнечных коллекторов в намного больше солнечной энергии, но нам она просто не нужна.

Для сравнения: цена на электричество в селе Орешак по ночному тарифу по состоянию на июнь 2008 года составляет 0,0571 евро за киловатт-час. Таким образом, электрическое отопление от электросети и электрический бойлер выгоднее в 3,8 раза, чем использование бесплатного энергоисточника - солнечной энергии.
См. также статьи о выгоде использования энергии альтернативных источников:
Бесплатная энергия есть экономический абсурд
Проблемы преобразования солнечной энергии в тепло посредством солнечных коллекторов

Выводы:
Для того, чтобы снизить себестоимость тепловой энергии для отопления, вырабатываемой из солнечного света, нужно:
а) снизить удельную (на 1 кв. метр) стоимость устройства (об этом - в следующей части)
б) найти малозатратное применение летнего излишка солнечной энергии.

2008

постоянный интернет-адрес статьи
"Солнечные коллекторы для нагрева воды и отопления дома"
http://camru.org/articles/solar_collectors_review_article.html

ЧАСТЬ 3
"Солнечное отопление и горячее водоснабжение зимой"
http://camru.org/articles/solar_collectors_review_article_winter_heating.html