ЩО ТАКЕ ГЕЛІОСИСТЕМА: ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ, ТИПИ, ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ПЕРЕВАГИ

Геліосистема - це пристрій для перетворення енергії сонця на інші види енергії, наприклад, теплову або електричну за допомогою теплової. Найпоширенішою геліосистемою є сонячний колектор. Він збирає інфрачервоний спектр сонячного випромінювання для нагрівання матеріалу-теплоносія. Простим прикладом є металева пластина чорного кольору. Поглинена теплова енергія збирається шляхом охолодження пластини матеріалом-теплоносієм, який проходить у трубках через задню поверхню.

Залежно від технології і температури носія, геліосистеми бувають не концентровані і концентровані. Перша технологія застосовується у звичайних побутових колекторах, призначених для опалення та гарячого водопостачання приватних будинків та дач.

Концентровані системи складаються з масиву розташованих під оптимальним кутом оптичних пристроїв, що фокусують сонячне світло на невеликому приймачі, збільшуючи концентрацію світла в десятки разів. Концентрована технологія застосовується у високотемпературних колекторах для отримання температур 250 - 300 ° C для комерційних потреб та промисловості. Концентровані геліосистеми, також використовуються для отримання пари та виробництва електроенергії потужними промисловими електростанціями з паровою турбіною та електрогенератором.

Зміст статті:

• • • Типи геліосистем та їх застосування
    • Сезонні геліосистеми: особливості та переваги
    • Цілорічні геліосистеми: особливості, переваги та недоліки
    • Що економніше: геліосистема чи сонячні батареї?
    • Поради щодо експлуатації

Типи геліосистем та їх застосування

В даний час існує безліч видів геліотермальних систем. Відповідно і застосування вони мають різноманітне:

• геліосистеми для нагріву води для приватних будинків, котеджів, готелів, ресторанів, невеликих комерційних підприємств;
• геліосистема для опалення будинку - залежно від клімату, типу та ємності системи здатна обігріти середній будинок, комерційні об'єкти та окремі приміщення;
• геліосистема для басейну - комплект без накопичувального бака для підігріву води у відкритих ємностях;
• балконні колектори для забезпечення автономності та зниження залежності від централізованої опалювальної мережі;
• сезонне гаряче водопостачання дач, об'єктів курортної інфраструктури, господарських приміщень, тимчасових побутівок та інших будівель;
• концентровані геліосистеми здатні забезпечити гарячою водою та теплом багатоквартирні будинки, промислові об'єкти, технологічні процеси та отримати пару для виробництва електроенергії тепловими потужними електростанціями.

Для цих та інших потреб використовуються геліосистеми різного типу, конструкцій та функціонального призначення. Функціонально їх можна поділити на сезонні, які призначені для застосування при плюсовій температурі на вулиці, і цілорічні вони можуть застосовуватися незалежно від пори року і температури.

Сезонні геліосистеми: особливості та переваги

Сезонні геліосистеми (вони ж - термосифонні) призначені для використання лише влітку та в сезон весна-осінь. Конструктивно вони є моноблочними пристроями, що складаються з сонячного колектора, зафіксованого на металевому каркасі, і з'єднаного з ним резервуара з водою. Сезонність застосування термосифонних геліосистем обумовлена ​​неминучим замерзанням води при зниженні температури повітря нижче 0 °C, що унеможливлює використання її взимку.

Заміна води антифризом не вирішить питання сезонності експлуатації - всі компоненти моноблочних систем знаходяться на вулиці і прямо схильні до впливу температури навколишнього середовища. А в колекторах з непрямим нагріванням навіть при застосуванні фреону, вода замерзне у вхідних трубках або резервуарі-накопичувачі.

Сезонні пристрої мають такі переваги:

• вони надійні, займають мало місця, прості в експлуатації та легко встановлюються;
• дозволяють з часом збільшувати продуктивність;
• забезпечують підігрів води у стаціонарних великих та маленьких басейнах;
• відмінно підходять для забезпечення гарячою водою будинків відпочинку, турбаз, санаторно-курортних об'єктів, готелів, пансіонатів, дачних будиночків та тимчасових будівель із душем на ділянці;
• дозволяють у повному обсязі задовольнити потреби у гарячому водопостачанні влітку та заощадити близько 50% енергоносіїв узимку.

Сезонні геліосистеми бувають відкритими та закритими.

1. Відкриті сонячні колектори працюють без тиску. У таких системах вода заливається та витікає природно, під впливом сили тяжіння. І тут напір залежить від різниці висот між краном і системою, тому встановлюють, зазвичай, на дахах. Відкриті сезонні пристрої можуть забезпечувати теплою водою незалежно від наявності електрики та справності насоса - вони будуть працювати поки не спорожніє накопичувальний бак. Щоправда, температура потоку при цьому може бути досить високою.
2. У закритих сонячних колекторах вода подається під тиском. У таких геліосистемах застосовується непрямий спосіб нагрівання теплоносія в резервуарі - вона може нагріватися теплообмінниками "труба в трубі" або змійовику. Закриті системи відрізняються від відкритих тим, що вони можуть бути встановлені на будь-якому добре освітленому місці та підключені безпосередньо у централізований водогін.

Цілорічні геліосистеми: особливості, переваги та недоліки

Цілорічні системи застосовують у будь-яку пору року. Їхня ефективність залежить не від температури навколишнього середовища, а від інтенсивності сонячного світла. Всесезонні геліосистеми складаються з наступного обладнання:

• сонячного колектора, розташованого на добре освітленій ділянці;
• резервуара-накопичувача з теплообмінником, розміщеного у будинку;
• насоса для подачі нагрітого теплоносія з колектора теплообмінник резервуара;
• компоненти системи безпеки - розширювальний бачок для вирівнювання тиску теплоносія та повітровідвідник для відведення непотрібного повітря з трубопроводу;
• контролер з датчиками температур, керуючий справною роботою системи та обладнання.

Між колектором та накопичувальним баком переміщається теплоносій, який не замерзає, наприклад, фреон. Цілорічна геліосистема взимку дозволяє більшою мірою забезпечити гарячим водопостачанням та опаленням приватний будинок.

Типи сонячних колекторів, що застосовуються у цілорічних геліосистемах:

1. Плоскі колектори складаються з абсорбера, покритого чорною фарбою для ефективного поглинання сонячного випромінювання, прозорої кришки із загартованого скла та термоізолюючого шару в задній частині панелі. Прозора панель дозволяє сонячному світлу нагрівати труби та знижувати втрати тепла.
2. Вакуумні трубчасті колектори працюють аналогічно плоским, за винятком того, що теплові втрати зменшуються за рахунок створення вакууму між зовнішньою та внутрішньою скляною трубкою, як у побутових термосах. Це найкращий вибір для країн із холодним кліматом, оскільки саме вакуум дозволяє зберегти близько 95% тепла.
3. Гібридні колектори з PVT фотоелементами – поєднують функції плоского колектора та сонячної фотоелектричної батареї. Вони здатні виробляти електричну та теплову енергію одночасно. На відміну від колекторів, фотоелементи перетворять сонячне світло на електрику. Установка геліосистеми з PVT фотоелементами вимагає значно меншої площі, що важливо за необхідності використання геліосистем та фотоелектричних панелей на одному даху. Насправді таке рішення дозволяє збільшити на 15% виробництво електроенергії з допомогою охолодження фотоелементів теплоносієм. Однак теплова ефективність гібридної системи дещо нижча, оскільки в ній не використовується високоселективне покриття, що вловлює енергію сонця.

Збільшити продуктивність системи можна з'єднавши кілька колекторів послідовно.

Що економніше: геліосистема чи сонячні батареї?

Забезпечити будинок теплом та гарячою водою можна різними способами. Сонячна енергія надає ефективний, раціональний та екологічно чистий спосіб забезпечити тепло за допомогою різних сонячних технологій. Застосування для цієї мети як геліосистеми, так і фотоелектричної системи має переваги та недоліки.

Фотоелектрична система складається з сонячних панелей, інвертора для перетворення постійного струму в змінну та монтажну конструкцію. Деякі види сонячних електростанцій (СЕС) комплектуються акумуляторами для накопичення та зберігання енергії. До додаткових компонентів станції відносяться контролер заряду, система моніторингу та інше обладнання, що сприяє збільшенню ефективності та довговічності фотоелектричної системи.

СЕС прямо перетворює сонячне світло на електроенергію, що застосовується для електропостачання побутових та промислових споживачів, у тому числі живлення теплових насосів, електрокотлів, конвекторів, інфрачервоних обігрівачів та інших пристроїв. Для вибору потужності СЕС і для забезпечення опалення будинку необхідно визначити сумарне споживання електроенергії в кіловат-годину (кВт⋅год) усіма електроприладами. Точніший розрахунок та вибір оптимального варіанту виконують інженери компанії-установника.

Головними перевагами геліосистем та сонячних батарей є:

• використання відновлюваного, доступного джерела енергії;
• зниження залежності від комунальних мереж тепло- та електропостачання;
• економія коштів на споживанні гарячої води та електрики;
• забезпечення надійності постачання свого будинку комунальними послугами;
• підвищення інвестиційної привабливості приватної та комерційної нерухомості;
• підвищення іміджу бізнесу завдяки використанню екологічно чистих технологій та дбайливого ставлення до природних ресурсів.

Основною перевагою геліосистеми є її вища ефективність. Однак застосування сонячних батарей для опалення за багатьма параметрами є більш економним та раціональним варіантом. В цьому випадку відсутня система подачі теплоносія в будинок і немає потреби інтегрувати теплообмінники.

Поради щодо експлуатації

Особливості експлуатації геліосистем та фотоелектричних систем залежать від типу, характеристик, комплектації, ємності/потужності обладнання, допустимих температур та технології роботи. Ці та інші нюанси описані в технічній документації та паспорті виробника.

Найкращим рішенням буде дізнатися про всі особливості експлуатації, технічні параметри та ціну системи в інженерів компанії-установника ще на етапі планування. Фахівці підберуть найбільш раціональний, економічно вигідний та ефективний комплект для вашого конкретного випадку за оптимальною ціною. Профільні компанії забезпечують професійний монтаж та обслуговування фотоелектричних та геліосистем, забезпечуючи тим самим їх надійність, безпеку та довговічність.