Солнечный коллектор своими руками – нагрев воды солнцем

Главная

Оборудование для отопления

Солнечный коллектор своими руками – нагрев воды солнцем

Солнечный коллектор позволяет использовать дармовую энергию солнца для отопления или подогрева воды на бытовые нужды, причем и в межсезонье и зимой. Дает значительную экономию, так как хорошие модели вырабатывают приличное количество тепла.

Но хороший заводской солнечный коллектор стоит столько, что всегда возникает вопрос, — окупится ли он вообще или дешевле нагреть воду газом?

Насколько выгодны солнечные коллектора

Окупаемость таких устройств зависит от широты использования. В южных районах, где много солнца, они выгодны. Но на уровне 52 параллели у нас они уже не окупаются, если используются для отопления (зимой солнца мало), но окупаются и севернее, если используются для ГВС в межсезонье и летом.

В Европе, например, где газ дороговат, а техника дешевая, коллектора однозначно выгодны для отопления, даже в северных районах.

• У нас точно выгодными оказываются наиболее дешевые летние солнечные коллектора, которые можно изготовить буквально из подручных материалов, или которые сделаны «полукустарно» на местных производствах.

Они используются для подогрева воды в бассейне, летнего душа, ГВС в доме и отопления домов в межсезонье. В зимних условиях дешевые (самодельные) коллектора не могут соперничать по КПД с заводскими, становятся скорее охладителями, поэтому не используются.

Как обычно устроен солнечный коллектор

• Плоский коллектор с трубкой. Представляет собой лист металла темной расцветки (поглощающий лучевую энергию) с прикрепленной к нему медной трубкой, по которой движется теплоноситель. Помещен в короб с теплоизоляцией толщиной от 50 мм. Со стороны солнца закрыт стеклопакетом.

Такой заводской коллектор дает в летний день до 600Вт с метра квадратного своей площади – весьма мощный нагрев. В межсезонье в полдень – до 300 Вт.

• Трубчатые конструкции солнечных коллекторов здесь подробно рассматриваться не будут, так как их нельзя повторить в домашних условиях.
  Они представляют собой различные трубки из стекла, в том числе с обратным отражением солнечной энергии, с легко испаряющимися жидкостями, вакуумные… Это наиболее дорогие конструкции, которые можно заказать в организациях, после чего преступить к практическому изучению вопроса, на тему как их эксплуатировать, чтобы окупить в видимой перспективе….

Но КПД их больше, а самое главное зимой они вырабатывают тепло начиная с мощности солнечного излучения 20 Вт/м кв., в то время как заводские плоские – 100Вт/м кв., если меньше – они просто не греют воду, а самодельные….

Как используется тепло от солнечного коллектора

Солнечный коллектор вырабатывает больше энергии тогда, когда она меньше всего нужна – в самый жаркий полдень. Летом энергии на порядок больше, чем зимой. В межсезонье ее также маловато… Тепловая энергия от солнечного коллектора в первую очередь идет на подогрев воды для бытовых нужд, на нагрев летнего бассейна или душа, а также на отопление здания.

• Чтобы ее использовать для ГВС, теплоноситель от коллектора должен поступать в спираль бойлера-теплообменника. Такие косвенные бойлеры с несколькими спиралями нагрева можно приобрести заранее.
• Чтобы использовать тепловую энергию от коллектора для отопления, ее нужно накапливать в буферной емкости.
• Летний нагрев бытовой воды может быть прямым – вода из бассейна и душа может прокачиваться через солнечный коллектор напрямую.

Как изготавливается солнечный коллектор своими руками

• Типичная самодельная конструкция солнечного коллектора – просто спираль черной трубы ПНД, прикрепленной хомутами к какому-либо металлу. Или даже без металла. Общая площадь 2 – 6 м кв. позволяющая развить 1 кВт и более мощности в солнечный полдень. Такие коллектора с утеплением 50 мм экструдированным пенополистиролом, закрываются со стороны солнца светостабилизированной полиэтиленовой пленкой, используются для нагрева воды Устанавливаются под солнце на открытой площадке.

• Более основательная конструкция – черный металлический лист с пришитым к нему скобами медным змеевиком из мягкой меди диаметром 10 мм. Площадь коллектора обычно до 10 м кв. Не нужно ее слишком увеличивать, так как при этом КПД будет падать. Утепляются с тыла, закрываются обязательно стеклом или стеклопакетом.

Типичных конструкций не существует, и расчет ожидаемой отдачи всегда не верен. Но по результатам собственных экспериментов можно создать своими руками коллектор на солнечной энергии, который окажется даже на удивление работоспособным. Ведь энергии солнца на самом деле весьма немало…

Как подключить солнечный коллектор к баку (душу) самотечно

Слабым местом для летних солнечных коллекторов остается необходимость использования насоса. Это резко удорожает конструкцию или делает ее вовсе не приемлемой.

Но можно сделать нагревающийся бак, соединенный с солнечным коллектором так, чтобы жидкость двигалась самотечно. Принцип самотека сохраняется – нагреватель расположен ниже, чем накопитель (радиатор).

По данной схеме, при применении труб от ¾ дюйма вода должна двигаться самотечно. Из данного бака нагретую воду можно слить и в бассейн.

Как подключить коллектор к ГВС

Лучшая денежная выгода получается от изготовления и эксплуатации коллектора из алюминиевых или медных трубок на металле под стеклом, с подключением его к системе ГВС.

Поскольку коллектор и спираль в бойлере представляют собой малогабаритную нагреваемую систему, она должна снабжаться расширительным баком, предохранительным клапаном. Циркуляция осуществляется с помощь маломощного насоса. Хороший коллектор обеспечит дом горячей водой и в межсезонье….

Предыдущая запись

Следующая запись

Солнечные коллекторы. Часто задаваемые вопросы.

 

1. Могут ли солнечные водонагреватели являться конкурентоспособной альтернативой газа или электричества?

Солнечная энергия не должна рассматриваться в качестве альтернативы газа или электричества, скорее в качестве дополнения к ним. Она не может полностью заменить потребность в газе или электрическом отоплении, поскольку есть дни с недостаточным уровнем солнечного освещения. Правильный расчёт системы, солнечного нагрева воды, может обеспечить 60% -70% от потребности горячей воды.

Можно точно утверждать что, гелиосистема будет выгодна в том случае, если на объекте отсутствует газ или нагрев воды происходит за счет электричества.

 

2. В течение какого срока солнечный коллектор сможет окупить мои инвестиции?

Для семи из 3-5 человек, стоимость гелиосистемы будет схожа со стоимостью газовой или электрической системой нагрева воды. Сроки окупаемости напрямую зависят от того, в каком колличестве будет потребляться вода, нагретая солнечным коллектором и размера системы.

Эсли на объекте нагрев воды осуществляется за счет электричества, то срок окупаемости будет от 1 года до 2 лет, причем необходимо учитывать, что и работоспособность электрокотлов, электробойлеров и другого отопительного оборудование имеет не такой уж большой срок службы, в отличие от гелиосистемы, которая может проработать не менее 20-25 лет без замены главных и дорогостоящих частей системы. Работая совместно с действующей системой нагрева воды, солнечные коллектора могут экономить до 75% топлива или электроэнергии в осенне-весенний период.

 

3. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы в холодных условиях?

Да. Наши вакуумные трубчатые коллекторы могут использоваться при очень низких температурах, в солнечных системах водонагрева, установленных в регионах России, температура в которых достигает -45°C. Удивительно, но даже при этих температурах система может производить горячую воду с хорошей эффективностью за счет вакуума в трубках коллекторов, который является идеальным теплоизолятором. В яркий солнечный день, эффективность коллектора будет примерно одинаковой как в зимний период времени, так и в летний.

 

 

4. Что произойдет, если целостность одной из вакуумных трубок нарушится?

Вакуумные трубки достаточно прочные, и их нелегко разбить, но если это всё-таки произошло, это с лёгкостью решается заменой вакуумной трубки на новую. Хотя наши солнечные коллекторы обладают способностью работать с некоторым количеством повреждённых трубок, рекомендуется повреждённые трубки немедленно заменить, чтобы удерживать эффективность солнечного коллектора на должном уровне. Запасные трубки Вы всегда можете приобрести в нашем магазине.

 

5. Будет ли вода нагреваться в пасмурный день?

Да. Несмотря на то, что тепловая мощность солнечного коллектора снижается в пасмурные дни, поглощаемой энергии хватает для нагрева воды. Если это, по большей степени, туманный день или дождь, то может потребоваться больше ресурсов газового или электрического нагрева, чтобы сохранить температуру воды оптимальной для использования. Солнечная система нагрева воды является автоматизированной, так что вам не придется беспокоиться о нехватке горячей воды в дождливый день.

За своевременным включением котлов, ТЭНов и др нагревательных приборов следит контроллер гелиосистемы.

 

6. Могу ли я использовать солнечный коллектор с системой горячего водоснабжения, которая у меня уже есть?

ДА. Клапаны попросту модернизированы, и они зачастую могут быть использованы, чтобы позволить солнечной энергии подключаться к существующей подаче холодной воды. Если ваш бак не может принять солнечную энергию напрямую, вы можете установить дополнительный накопительный бак для предварительного нагрева холодной воды перед входом в уже существующий. Любая действующая система отопления и водоснабжения может быть доработана гелиосистемой без глобальной реконструкции котельной. Действующая котельная прекрасно будет работать совместно с гелиосистемой, причем экономия топлива и электроэнергии традиционной котельной будет значительной.

 

 

7. Могут ли солнечные коллекторы быть установлены на плоской поверхности?

Да. Они могут быть установлены на плоской крыше или на земле с помощью алюминиевых опорных подставок. Для оптимальной работы солнечного коллектора, его следует установить под углом 45 градусов, чтобы гарантировать оптимальную работу тепловых трубок.

 

8. Как я могу защитить свою солнечную систему при минусовых температурах?

Если ваша солнечная система нагрева воды работает в регионах с минусовыми температурами, то Вам следует принять меры по защите от замерзания. Самым простым способом предотвращения замерзания является использование солнечного контроллера с настройками низких температур. Таким образом, когда температура падает ниже определенной заранее установленной температуры (5°C), насос будет циркулировать и нагревать коллектор водой снизу из резервуара. Насос будет работать сессионно, частота сессий которого зависит от температуры наружного воздуха. В особо холодных регионах целесообразно использовать замкнутый контур с помощью пропиленгликоля, температура замерзания которого ниже 30 градусов.

 

9. Может ли солнечный коллектор стать причиной возникновения пожара во время жаркой и засушливой погоды?

Нет. Все компоненты наших тепловых солнечных коллекторов рассчитаны на воздействие высоких температур и не воспламеняются, так что даже при сильном солнечном свете система нагрева воды не загорится и не подожжёт сухой материал. Даже самым жарким летом к вакуумным трубкам можно прикоснуться и не обжечься, т. к. вся температура находится в самой трубке, за вакуумом.

 

 

10. Может ли солнечный коллектор нагревать воду до достаточно высокой температуры?

Да, в хорошую погоду коллектор может довести воду до кипения. Как правило, это не является необходимым, поэтому система должна быть разработана грамотно. Нелогично доводить воду до кипения в домашних условиях солнечным коллектором, т. к. из за температуры близкой к кипению может произойти деформация пластиковых и резиновых уплотнителей в системе, тем самым увеличивается риск протечек. Если горячая вода не используется в течение одного дня, то на следующий день система будет сбрасывать воду через предохранительный клапан. Это пустая трата энергии и воды! Пожалуйста, используйте разумно энергию, получаемую солнечным водонагревателем, для обеспечения оптимальной производительности и минимального расхода воды.

 

11. Что требуется для обслуживания солнечного коллектора?

При нормальных обстоятельствах обслуживание не требуется. Хотя солнечные коллекторы могут работать с несколькими сломанными трубами, тепловая эффективность будет снижена незначительно. Но разбитые трубки всё же следует заменить как можно скорее.

 

12. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы для крупномасштабного производства горячей воды?

Да. Наши солнечные тепловые коллекторы могут быть соединены последовательно или параллельно, чтобы обеспечить крупномасштабное производство горячей воды для нужд коммерческих и муниципальных организаций, таких как школы, гостиницы или офисные здания.

 

 

13. Могу ли я нагреть воду в своём бассейне или спа, используя солнечный коллектор?

Да. Вакуумные трубчатые коллекторы могут быть использованы для нагрева спа или жилого плавательного бассейна. Для любого бассейна, который необходимо нагреть, должен быть использован изолирующий защитный слой, чтобы свести к минимуму потери тепла и испарение.

 

 

14. Вакуумные трубчатые коллекторы более эффективные, чем плоские?

 

Существует небольшая разница между вакуумным трубчатым коллектором и плоским коллектором при сравнении максимальной эффективности. На самом деле, эффективность плоской пластины коллектора может быть выше трубки вакуумного коллектора, но при условиях с минимальными потерями тепла. При средних же показателях за год, вакуумный трубчатый коллектор имеет явные преимущества. Ключевыми являются следующие моменты:

 

1) Солнечные вакуумные трубки могут пассивно отслеживать положение солнца в течение дня из-за цилиндрической формы трубок. Пластина плоского солнечного коллектора обеспечивает выходной импульсной энергии в полдень, когда солнце находится в зените

2) Вакуум в трубках значительно снижает потери конвективного тепла из внутренней части трубки. Таким образом, ветра и низкие температуры оказывают намного меньшее влияние на эффективность вакуумного коллектора.

3) Вакуумные трубки прочны и долговечны, так как сделаны из сверхпрочного боросиликатного стекла. По отдельности трубки стоят недорого и сломанную легко заменить.

4) Из-за различных преимуществ вакуумной трубки коллектора над плоской пластиной коллектора, понадобится меньшее количество коллекторов, чтобы обеспечить такую же производительность нагрева. Например, в семье из 4-5 человек, как правило, потребуется резервуар с 250-300 литров воды. В зависимости от вашего местоположения, летом все 30 вакуумных трубок коллектора будут обязаны предоставлять все потребности в горячей воде и большой процент в другие сезоны.

5) Плоские солнечные коллекторы могут производить подобный выход тепла в вакуумных трубчатых коллекторах, но, как правило, исключительно в солнечных условиях. При среднем в течение всего года, тепловая мощность вакуумной трубки коллектора на квадратный метр на 25%-40% больше, чем плоской пластины коллектора.

 

Оценка стоимости и энергоэффективности солнечного водонагревателя

Энергосбережение

Изображение

Солнечные водонагревательные системы стоят дороже при покупке и установке, чем обычные водонагревательные системы.

Тем не менее, солнечный водонагреватель обычно может сэкономить вам деньги в долгосрочной перспективе.

Сумма, которую вы сэкономите, зависит от следующего:

• Количество потребляемой горячей воды
• Производительность вашей системы
• Ваше географическое положение и солнечный ресурс
• Доступное финансирование и стимулы
• Стоимость обычного топлива, которое в противном случае использовал бы ваш обычный водонагреватель (природный газ, нефть или электричество)

В среднем, если вы установите солнечный водонагреватель, ваши счета за нагрев воды сократятся в среднем на 50–80%. Кроме того, поскольку солнце бесплатно, вы защищены от нехватки топлива и скачков цен в будущем.

Если вы строите новый дом или рефинансируете, экономика становится еще более привлекательной. Включение стоимости солнечного водонагревателя в новую 30-летнюю ипотеку обычно составляет от 13 до 20 долларов в месяц. Вычет федерального подоходного налога на проценты по ипотечным кредитам, относящиеся к солнечной системе, снижает эту сумму примерно на 3–5 долларов в месяц.

Поэтому, если ваша экономия топлива составляет более 15 долларов в месяц, инвестиции в солнечную энергию сразу же принесут прибыль. Ежемесячно вы экономите больше, чем платите.

Определение энергоэффективности солнечного водонагревателя

Используйте коэффициент солнечной энергии (SEF) и долю солнечной энергии (SF) для определения энергоэффективности солнечного водонагревателя.

Коэффициент солнечной энергии определяется как энергия, поставляемая системой, разделенная на электрическую или газовую энергию, подаваемую в систему. Чем выше число, тем выше энергоэффективность. Коэффициенты солнечной энергии варьируются от 1,0 до 11. Наиболее распространены системы с коэффициентами солнечной энергии 2 или 3.

Еще одним показателем производительности солнечного водонагревателя является доля солнечной энергии. Доля солнечной энергии – это доля от общей нагрузки по нагреву горячей воды (поставленная энергия и потери в режиме ожидания в баке). Чем выше доля солнечной энергии, тем больше вклад солнечной энергии в нагрев воды, что снижает потребление энергии резервным водонагревателем. Солнечная доля изменяется от 0 до 1,0. Типичные значения солнечной доли составляют 0,5–0,75.

Для сертифицированных солнечных систем горячего водоснабжения Коэффициент солнечной энергии и Доля солнечной энергии перечислены корпорацией Solar Rating and Certification Corporation по адресу https://solar-rating.org/. В этом сертификате также указано, сколько тепла (кВтч или БТЕ) система будет отдавать в день при различных условиях солнечного света и температуры.

Не выбирайте солнечную систему нагрева воды исключительно из-за ее энергоэффективности. При выборе солнечного водонагревателя также важно учитывать размер и общую стоимость.

Расчет годовых эксплуатационных расходов

Перед покупкой солнечной системы нагрева воды оцените годовые эксплуатационные расходы и сравните несколько систем. Это поможет вам определить экономию энергии и период окупаемости инвестиций в более энергоэффективную систему, которая, вероятно, будет иметь более высокую цену покупки.

Прежде чем вы сможете выбрать и сравнить стоимость различных систем, вам нужно знать размер системы, необходимый для вашего дома.

Для оценки годовых эксплуатационных расходов системы солнечного водонагрева необходимо следующее:

• Коэффициент солнечной энергии системы (SEF)
• Тип топлива для вспомогательного бака (газ или электричество) и стоимость (ваша местная коммунальная служба может предоставить текущие тарифы).

Затем выполните следующие расчеты:

Сначала рассчитайте количество энергии, необходимое для нагрева воды, исходя из расхода топлива или необходимых галлонов горячей воды.

С ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ ГАЗОВОГО БАКА:

Ежедневная энергия нагрева воды

Топливо, такое как природный газ, часто продается в единицах «термы». Один (1) терм равен 100 000 британских тепловых единиц (БТЕ). Просмотрите свои счета за коммунальные услуги и посмотрите, сколько топлива вы используете в летние месяцы, когда газ не используется для отопления помещений. Если у вас есть газ для приготовления пищи и сушилки для белья, вы можете использовать около 60% этого летнего количества энергии для нагрева воды.

Энергоэффективность обычного водонагревателя определяется унифицированным энергетическим коэффициентом (UEF), который представляет собой количество горячей воды, произведенной на единицу расходуемого топлива при стандартном испытании. Чем выше значение UEF, тем эффективнее водонагреватель. UEF определяется методом испытаний Министерства энергетики, изложенным в 10 CFR, часть 430, подраздел B, приложение E. Бытовые газовые водонагреватели должны иметь UEF не менее 0,64. Для электронагревателей UEF принимается равным 1,0, поскольку вся электроэнергия уходит в воду.

Ежедневная энергия нагрева воды = (использование топлива в летние месяцы)*EF*0,6/(количество дней в летние месяцы)

Используемое топливо зависит от количества использованной воды и температуры. Определение БТЕ – это энергия, необходимая для поднятия одного фунта (lbs) воды на один градус Фаренгейта (F).

Ежедневная энергия нагрева воды = (галлоны горячей воды в день)*(8,35 фунтов/галлон)*(1 БТЕ/фунт/F)*(температура горячей воды — температура холодной воды).

Ежедневная энергия нагрева воды, основанная на процедуре испытаний водонагревателей Министерства энергетики США, предполагает температуру поступающей воды 58°F, температуру горячей воды 135°F и общее производство горячей воды 64,3 галлона в день, что является средним значением. расход на семью из трех человек. В результате ежедневная энергия нагрева воды составляет 0,4105 терм/день, если используется природный газ, или 12,03 кВтч в день, если электричество.

Часто рекомендуется определять размер солнечной системы на основе таких эталонных нагрузок или на основе количества спален в доме, а не на потреблении тока, которое зависит от меняющегося количества и поведения жильцов дома.

Годовая стоимость обычного газового отопления

Годовая стоимость топлива для обычного отопления зависит от ежедневной энергии нагрева воды, эффективности обычного нагревателя и цены на топливо.
Годовая стоимость нагрева воды = (365 дней в году) * × (Ежесуточная энергия нагрева воды, терм/день)  41 045 ÷ UEFSEF × Стоимость топлива ($/термБТЕ) = ориентировочная годовая стоимость эксплуатации
Для примера наших эталонных значений ежедневной потребности в энергии, UEF 0,64 и цены на природный газ 1,10 долл. США за терм: ИЛИ
(365 дней в году) × (0,4105 терм/день) ÷ (0,64 USEF) × (1,10 долл. США). /терм) Затраты на топливо (терм) = 257,52 долл. США/год, расчетные годовые эксплуатационные расходы
Пример: предположим, что SEF равен 1,1, а газ стоит 1,10 долл. США/терм
365 × 0,4105 ÷ 1,1 × 1,10 долл. США = 149,83 долл. США
Использование энергии в день в приведенных выше уравнениях основан на процедуре испытаний водонагревателей Министерства энергетики США, которая предполагает температуру поступающей воды 58°F, температуру горячей воды 135°F и общее производство горячей воды 64,3 галлона в день, что является средним потреблением для домашнего хозяйства. из трех человек.

С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА:

Вам необходимо узнать или перевести удельную стоимость электроэнергии в киловатт-час (кВтч). Средний тариф на электроэнергию в США составлял 10,42 цента за киловатт-час в 2021 году. На Гавайях самый высокий средний тариф на электроэнергию — 30,55 цента за киловатт-час. В Луизиане самый низкий средний тариф на электроэнергию — 7,01 цента за киловатт-час. При UEF 1,0 и цене на электроэнергию 0,1042 долл. США/кВтч пример годовых затрат на нагрев воды для электрического водонагревателя:
Годовая стоимость нагрева воды = (365 дней в году) × 12,03 кВтч/день ÷ (1,0) SEF × (0,1042 доллара США) = 457,54 доллара США в год.

Этот пример показывает, что электричество дороже природного газа, что очень часто бывает.

Сравнение затрат и определение окупаемости солнечной системы нагрева воды

Теперь, когда мы знаем стоимость обычного отопления, мы должны оценить, во что она будет уменьшена, и вычесть это, чтобы оценить экономию топлива, связанную с солнечным водонагревателем. При определении SEF также учитывается мощность, необходимая для работы насосов и органов управления.
Годовая экономия солнечной энергии = Ежедневная энергия горячей воды (терм/день)*(365 дней/год)((1/EF)-(1/SEF))  

Например, экономия природного газа от солнечной системы с Тогда SEF 2,5 будет равен

Годовая экономия солнечной энергии = (0,4105 терм/день)*(365 дней/год)((1/0,64)-(1/2,5))=174 терм/год  

Цены на природный газ значительно различаются в зависимости от местоположения и месяца. В мае 2021 года средний показатель по США составлял 1,776 доллара за тепло, что значительно больше, чем в предыдущие годы. Среднее значение с 2011 по 2021 год составляет около 1,50 доллара за терм, и мы будем использовать его в нашем примере. Соответствующая годовая экономия затрат на солнечную энергию составит:

(174 терм/год)*(1,50 доллара США/терм) = 261 доллар США/год

Для электрического водонагревателя с UEF=1,0 и ценой на электроэнергию 0,08 доллара США/кВтч годовая экономия энергии и затрат составит: 

Годовая солнечная энергия Экономия энергии = (12,03 кВтч/день)*(365 дней/год)((1/1,0)-(1/2,5))= 2634 кВтч/год  

Соответствующая годовая экономия затрат на солнечную энергию составит:

(2634 кВтч/год)*(0,1042 долл. США/кВтч) = 274,46 долл. США/год
 

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание

Любые затраты, связанные с ремонтом системы, будут вычтены из этой экономии затрат на топливо. Бытовые солнечные системы горячего водоснабжения предназначены для работы без вмешательства, а их надежность возросла до такой степени, что затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание должны быть минимальными. Тем не менее, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание характеризуются примерно ½ от 1% первоначальных затрат, исходя из нулевых затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание, перемежающихся случайными затратами на такие вещи, как замена жидкости. Страхование домовладельцев обычно покрывает ущерб от града. Если вы хотите включить затраты на установку и техническое обслуживание, проконсультируйтесь с производителем (производителями) и квалифицированным подрядчиком, чтобы оценить эти затраты. Эти затраты будут варьироваться в зависимости от типа системы, а иногда даже от модели водонагревателя к модели.

Теперь нам нужно определить стоимость покупки и годовые эксплуатационные расходы на солнечную систему нагрева воды и сравнить их с затратами, связанными с обычными системами нагрева воды, чтобы рассчитать окупаемость наших инвестиций в солнечную энергию.

Стоимость установки

Смета расходов на солнечные водонагреватели для домашних хозяйств составляет порядка 100 долл. США/кв. футов (1000 долл. США/м2). Затраты зависят от типа коллектора и конфигурации системы, а также от факторов местного рынка. Эта цена может быть типичной для места с местными поставщиками и сильной конкуренцией. Сообщаемые цены варьируются от 50 долларов США за квадратный фут за неглазурованный нагреватель для бассейна до 424 долларов за квадратный фут за систему в отчете, в которой используются солнечные коллекторы с вакуумными трубками. Например, в 2003 году 62 единицы, каждая с двумя солнечными коллекторами размером 4 х 8 футов, были установлены в жилом районе со средней стоимостью 4000 долларов за систему, или 62,50 долларов за квадратный фут.

Рейтинг SEF будет связан с системой с определенным количеством солнечных коллекторов (1, 2 или более). Типичным размером дома будет два солнечных коллектора на площади 64 или 80 квадратных футов. Стоимость такой системы может составлять порядка 4000 долларов, как описано в приведенном выше примере. Простым периодом окупаемости будет первоначальная стоимость, деленная на годовую экономию затрат. По сравнению с природным газом в нашем текущем примере:

Срок окупаемости (лет) = (Первоначальная стоимость $)/(Годовая экономия затрат $/год)

По сравнению с природным газом в нашем текущем примере:

(4000 долларов США)/(261 доллар США в год) = 15,3 года

И по сравнению с электричеством:

(4000 долларов США)/(274,46 долларов США в год) = 14,5 лет .

В областях, где затраты на энергию выше, чем предполагалось здесь, окупаемость ниже, и именно в тех областях, где происходит большая часть монтажных работ. Это районы с высокими ценами на энергоносители, такие как Гавайи и Калифорния, а также места, где дешевый природный газ недоступен и используется более дорогой мазут.
 

Модели системы	Цена системы	СЭФ	Расчетные годовые эксплуатационные расходы
Модель системы А
Модель системы B (более высокий SEF)
Дополнительные расходы на более эффективную модель (Модель B)			Цена модели системы B — цена модели системы A = дополнительная стоимость модели B в долларах США
Расчетная годовая экономия эксплуатационных расходов (модель системы B)			Годовые эксплуатационные расходы системы модели B — Годовые эксплуатационные расходы системы модели A = Экономия затрат модели B в год
Срок окупаемости модели B			$Дополнительная стоимость модели B/$экономия затрат модели B в год = период окупаемости/годы

Пример:

Сравнение двух моделей системы нагрева воды с помощью солнечных батарей с резервными электрическими системами и стоимостью электроэнергии 0,08 долл. США/кВтч.

Модели системы	Цена системы	СЭФ	Расчетные годовые эксплуатационные расходы
Модель системы А	1060 долларов США	2,0	176 $
Модель системы B	1145 долларов США	2,9	121 $
Дополнительные расходы на более эффективную модель (Модель B)			1145-1060 долларов = 85 долларов
Расчетная годовая экономия эксплуатационных расходов (Модель B)			176-120 долларов = 56 долларов в год
Срок окупаемости модели B			85/56 долларов в год = 1,5 года

 

Другие расходы

При сравнении систем солнечного водонагрева следует также учитывать затраты на установку и техническое обслуживание. Установка и обслуживание некоторых систем может стоить дороже.

Проконсультируйтесь с производителем(ями) и квалифицированным подрядчиком, чтобы оценить эти затраты. Эти затраты будут варьироваться в зависимости от типа системы, а иногда даже от модели к модели.

• Учить больше
• Ссылки
• использованная литература

Водные нагреватели

Солнечные водонагреватели Узнать больше

Размещение вашей солнечной системы нагрева воды Узнать больше

Строительные нормы и правила для систем солнечного водонагрева Узнать больше

Теплообменники для солнечных водонагревательных систем Узнать больше

Жидкие теплоносители для солнечных водонагревательных систем Узнать больше

Техническое обслуживание и ремонт системы солнечного водонагрева Узнать больше

• Солнечные водонагреватели ENERGY STAR

• Нагрейте воду солнцем (PDF). Министерство энергетики США
• Справочник рейтингов систем солнечного водонагрева, сертифицированных SRCC. Solar Rating & Certification Corporation

Энергосбережение 101: Инфографика водонагревателя

Блоги по водяному отоплению

Проекты своими руками: водяное отопление

Техническое обслуживание и ремонт системы солнечного водонагрева

Энергосбережение

Изображение

Солнечные энергетические системы требуют периодических осмотров и планового технического обслуживания для поддержания их эффективной работы. Также время от времени компоненты могут нуждаться в ремонте или замене. Вы также должны принять меры для предотвращения образования накипи, коррозии и замерзания.

Некоторые операции по проверке и техническому обслуживанию можно выполнить самостоятельно, но для других может потребоваться квалифицированный специалист. Работы, требующие подъема по лестнице, хождения по крышам, пайки или огневых работ, а также обрезки ветвей деревьев, должны выполняться профессиональными службами из соображений безопасности. Запросите смету расходов в письменной форме, прежде чем выполнять какие-либо работы. Для систем со значительными повреждениями замена, отключение или удаление солнечной системы может оказаться более рентабельным, чем ее ремонт.

Список периодических проверок

Вот некоторые рекомендуемые проверки компонентов солнечной системы. Также прочитайте руководство пользователя, чтобы узнать рекомендуемый график технического обслуживания, и следите за предыдущими работами по техническому обслуживанию, чтобы управлять интервалами профилактического технического обслуживания и лучше отслеживать неуловимые проблемы.

• Затенение коллектора
  утро, полдень и середина дня) ежегодно. Затенение может сильно повлиять на работу солнечных коллекторов. Рост растительности с течением времени или новое соседнее строительство могут привести к затенению, которого не было при установке коллекторов.

• Загрязнение коллектора
  Пыльные или загрязненные коллекторы плохо работают. Периодическая очистка может быть необходима в местах с определенными источниками загрязнения, такими как птицы или пыль от вспашки, и если дождя недостаточно для их смывания.

• Остекление и уплотнения коллектора
  Осмотрите остекление коллектора на наличие трещин и убедитесь в хорошем состоянии уплотнений. Пластиковое остекление, если оно чрезмерно пожелтело, может потребовать замены.

• Сантехнические, воздуховодные и электропроводные соединения
  Ищите утечки жидкости на соединениях труб. Проверьте соединения воздуховодов и уплотнения. Воздуховоды следует герметизировать мастикой. Все соединения проводки должны быть затянуты.
• Изоляция трубопроводов, воздуховодов и электропроводки
  Убедитесь, что все клапаны находятся в правильном рабочем положении. Ищите повреждения или разрушение изоляции, покрывающей трубы, воздуховоды и электропроводку. Накройте изоляцию трубы защитной пластиковой или алюминиевой оберткой и при необходимости замените ее. Защитите проводку в кабелепроводах
• Проходы через крышу
  Поддерживайте гидроизоляцию и герметик вокруг проходов через крышу по мере необходимости. Следите за любыми признаками протечки воды на нижней стороне крыши (если они видны).
• Опорные конструкции
  Проверьте затяжку всех гаек и болтов, крепящих коллекторы к опорным конструкциям. Следите за коррозией на стальных деталях, очистите и покрасьте их, если необходимо.
• Предохранительный клапан (на жидкостных солнечных коллекторах)
  Нажмите на рычаг, чтобы убедиться, что клапан не застрял в открытом или закрытом положении.
• Заслонки (в системах солнечного нагрева воздуха)
  Если возможно, убедитесь, что заслонки правильно открываются и закрываются и находятся в правильном положении.

• Насосы или воздуходувки
  Убедитесь, что насосы или воздуходувки (вентиляторы) работают. Прислушайтесь, загораются ли они, когда солнце светит на коллекторы после полудня. Если вы не слышите, как работает насос или воздуходувка, то либо контроллер неисправен, либо насос или воздуходувка неисправны. Проблема часто заключается в пусковом конденсаторе, который можно заменить без замены насоса или двигателя.

• Элементы управления
  Элементы управления солнечным нагревом воды состоят из датчика температуры на выходе солнечного коллектора, еще одного датчика на дне резервуара для хранения солнечной энергии и контура (контроллер Delta-T) для запуска насоса, когда коллектор становится более горячим чем бак и остановить насос, если это не так. Если насос работает ночью, это может быть связано с коротким замыканием датчика коллектора или обрывом цепи датчика бака. Если насос не работает в течение дня, может произойти обратное, и сопротивление этих датчиков следует сравнить с эталонным значением, чтобы определить, какой из них неисправен. Распространенной проблемой является то, что датчики температуры просто падают с поверхности, для измерения которой они предназначены, поэтому убедитесь, что они закреплены проушиной или зажимом из нержавеющей стали.
   
• Жидкие теплоносители
  Растворы антифриза на основе пропиленгликоля в жидких (водяных) солнечных коллекторах необходимо периодически заменять. pH (кислотность) и температуру замерзания жидкости можно измерить ручными приборами и заменить, если они не соответствуют спецификации. Эту задачу лучше всего доверить квалифицированному специалисту. Если вода с высоким содержанием минералов (например, жесткая вода) циркулирует непосредственно в коллекторах, может потребоваться удаление минеральных отложений из трубопровода путем добавления в воду средства для удаления накипи или мягкого кислого раствора каждые несколько лет.

• Системы хранения
  Проверьте резервуары для хранения и т. д. на наличие трещин, утечек, ржавчины или других признаков коррозии. Стальные резервуары для хранения имеют «жертвенный анод», который подвергается коррозии раньше, чем резервуар, и его следует заменять с интервалом, рекомендованным поставщиком. Рекомендуется периодически промывать резервуары для хранения, чтобы удалить осадок.

Предотвращение образования накипи и коррозии

Два основных фактора, влияющих на работу правильно расположенных и установленных систем солнечного водонагрева, включают образование накипи (в жидкостных или гидравлических системах) и коррозию (в гидравлических и воздушных системах).

Накипь

Бытовая вода с высоким содержанием минералов (или «жесткая вода») может вызвать накопление или образование накипи минеральных (кальциевых) отложений на теплопередающих поверхностях. Нарастание накипи снижает производительность системы несколькими способами. Если в вашей системе в качестве теплоносителя используется вода, в коллекторе, распределительном трубопроводе и теплообменнике может образоваться накипь. В системах, в которых используются другие типы жидких теплоносителей (например, пропиленгликоль), на поверхности теплообменника, контактирующего с питьевой водой , которая передает тепло от солнечного коллектора к водопроводной воде, может образовываться накипь. отказы насоса в контуре питьевой воды

Вы можете избежать образования накипи, используя смягчители воды или циркулируя слабокислый раствор (например, уксус) через коллектор или контур ГВС каждые 3–5 лет или по мере необходимости, в зависимости от состояния воды. Возможно, вам потребуется тщательно очистить поверхности теплообменника. Внешний теплообменник «обтекания» является альтернативой теплообменнику, расположенному внутри накопительного бака.

Коррозия

Большинство хорошо спроектированных солнечных систем подвержены минимальной коррозии. Когда они это делают, обычно гальваническая коррозия , электролитический процесс, вызванный контактом двух разнородных металлов друг с другом. Один металл имеет более сильный положительный электрический заряд и вытягивает электроны из другого, вызывая коррозию одного из металлов. Таким образом, соединение трубопровода от медной трубы к стальному резервуару должно быть «биметаллическим» соединителем, в котором используется пластиковая втулка для разделения разнородных металлов. Жидкий теплоноситель в некоторых солнечных энергетических системах также может служить мостом, по которому происходит этот обмен электронами.

Кислород, попадающий в гидроническую солнечную систему с открытым контуром, вызывает ржавчину на любом железном или стальном компоненте. Такие системы должны иметь компоненты из меди, бронзы, латуни, нержавеющей стали, пластика, резины в сантехническом контуре и резервуары для хранения, облицованные пластиком или стеклом.

Защита от замерзания

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используются жидкости, нуждаются в защите от замерзания в климатических условиях, когда температура опускается ниже 42ºF (6ºC).

Не полагайтесь на изоляцию коллектора и трубопровода (контура коллектора) для защиты от замерзания. Основная цель утепления – уменьшить теплопотери и повысить производительность. Для защиты коллектора и трубопровода от повреждений из-за отрицательных температур у вас в основном есть два варианта:

• В качестве теплоносителя используйте раствор антифриза.
• Слейте воду из коллектора(ов) и трубопровода (контура коллектора) вручную или автоматически, если существует вероятность того, что температура может упасть ниже точки замерзания жидкости.

Использование раствора антифриза

Солнечные водонагревательные системы, использующие раствор антифриза (всегда пропиленгликоль, никогда или этиленгликоль из-за токсичности) в качестве теплоносителя, имеют эффективную защиту от замерзания, пока поддерживается надлежащая концентрация антифриза. Антифризы со временем ухудшаются, и обычно их следует менять каждые 3–5 лет. Поскольку эти системы находятся под давлением, обычному домовладельцу нецелесообразно проверять состояние раствора антифриза. Если у вас есть система такого типа, периодически проверяйте ее у специалиста по солнечному отоплению.

Перегрев

Перегрев происходит, когда в доме мало используется горячая вода, но солнце продолжает нагревать воду. Контроллер выключит насос, когда резервуар для хранения солнечной энергии достигнет верхнего предела (по умолчанию 180F, но часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить ошпаривание). Коллектор будет продолжать нагреваться, что допустимо для большинства систем, но это может привести к сбросу жидкости через клапан сброса давления и преждевременной деградации теплоносителя. Слив жидкости обратно в сливной бак может предотвратить повреждение жидкости, вызванное перегревом. Некоторые системы включают в себя электромагнитный клапан, который открывается для слива воды из бака в случае перегрева.

Слив коллектора и трубопровода

Солнечные водонагревательные системы, в которых в качестве теплоносителя используется только вода, наиболее уязвимы к повреждениям от замерзания. Системы «слива» или «обратного слива» обычно используют контроллер для автоматического слива контура коллектора. Датчики на коллекторе и накопительном баке сообщают контроллеру, когда следует отключить циркуляционный насос, слить воду из контура коллектора и когда снова запустить насос.

Неправильное размещение или использование некачественных датчиков может привести к тому, что они не смогут обнаруживать условия замерзания. Контроллер может не опорожнять систему, что может привести к дорогостоящему повреждению из-за замерзания. Убедитесь, что датчики замерзания установлены в соответствии с рекомендациями производителя, и проверяйте контроллер не реже одного раза в год, чтобы убедиться, что он работает правильно.

Изображение

Для обеспечения полного опорожнения контура коллектора также должны быть предусмотрены средства предотвращения образования вакуума внутри контура коллектора при сливе жидкости. Обычно воздухоотводчик устанавливается в самой высокой точке контура коллектора. Хорошей практикой является теплоизоляция вентиляционных отверстий, чтобы они не замерзали. Также убедитесь, что ничто не блокирует поток воздуха в систему, когда цикл слива активен.