Гелиосистема для нагрева воды: Высокоэффективные плоские солнечные коллекторы для водоснабжения и поддержания отопления

alexxlab

Содержание

Гелиосистема или солнечная электростанция: что лучше для нагрева воды?

Прежде всего стоит отметить, что солнечные коллекторы и солнечные панели это две совершенно разные технологии хоть и использующие солнечную энергию. Первая преобразует солнечную энергию в тепловую, вторая предназначена для получения электричества. Сравнение этих технологий само по себе может показаться не совсем корректной задачей. Однако, развитие и удешевление солнечной фотоэлектрической индустрии привело к появлению на рынке предложений по нагреву воды от солнца с помощью солнечных панелей. Смогут ли фотоэлектрические системы составить конкуренцию тепловым гелиосистемам для нагрева воды? В этой статье мы попробуем в этом разобраться.

Сравнивать эти технологии исключительно по эффективности будет не совсем правильно, поэтому я проанализирую две солнечные установки сразу нескольким ключевым факторам:

  • КПД преобразования.
  • Стоимость системы;
  • Занимаемая площадь на кровле;
  • Простота монтажа;

Для сравнения систем солнечного нагрева воды воспользуемся программным обеспечение для моделирования от Valentin softvare.

У данной компании есть программный модуль T*SOL, позволяющей смоделировать работу тепловой гелиосистемы, и программа PV*SOL для моделирования работы солнечных фотоэлектрических установок. Так же проведем небольшой технический анализ, для выявления преимуществ и недостатков той или иной технологии.

Гелиосистема для нагрева воды

Чтобы максимально корректно сравнивать системы, для расчетов выберем оборудования среднего уровня с хорошим сочетанием цена-качество. В более премиальном либо бюджетном сегменте пропорции должны сохраниться. Таким образом комплект гелиосистемы для нагрева воды следующий:

Спецификация гелиосистемы для нагрева воды

Условие симуляции: потребление горячей воды – 250 литров в день со средней температурой около 50 °С, наклон кровли – 35 ° с ориентацией на юг. Месторасположение объекта – г. Киев.

Таким образом гелиосистема на базе двух солнечных коллекторов способно покрыть в среднем почти 44 % от необходимой энергии на нагрев воды за год.

Результаты симуляции работы гелисистемы в программе T*SOL

Среднегодовой график выработки тепловой энергии для нагрева воды от солнечных коллекторов

Солнечная фотоэлектростанция для нагрева воды

Комплектация солнечной системы для нагрева воды на основе солнечных фотоэлектрических панелей:

Спецификация солнечной электростанции для нагрева воды

 

Схема солнечной электростанции для обеспечения ГВС

Для тех же условий по потреблению энергии и монтажу панелей на кровле, получаем результат симуляции, при котором доля покрытия от общего потребления составляет 32,5 %.

Результаты симуляции работы солнечной электростанции

Таким образом 2 солнечных коллектора благодаря общему КПД гелиосистемы около 39 % могут обеспечить большее покрытие за счет солнечной энергии чем 6 солнечных панелей с КПД преобразования солнечной энергии всего около 17 %.

Среднегодовой график выработки тепловой энергии для нагрева воды от солнечных панелей

Выбранная фотоэлектрическая система дешевле, однако за счет меньшего вклада энергии для обеспечения ГВС дополнительный нагрев придётся включать чаще что в перспективе уменьшает рентабельность в сравнении с гелиосистемой. При этом добавление солнечных панелей не имеет особого смысла, т. к. это почти не даст прибавки за весь год, а лишь увеличит избытки электроэнергии в летний период. Целесообразным было бы использование избытков на другие нужды электрических приборов, имеющихся в доме, однако в таком случае возникает необходимость применять более сложный и дорогой инвертор или аккумуляторные батареи. При этом расширяется функционал солнечной фотоэлектрической системы и, по сути, это уже не является системой солнечного нагрева воды, которые мы сравниваем.

Солнечные коллекторы занимаю всего немного более 4 м². При этом для монтажа солнечных панелей потребуется не менее 12 м². С учетом частого дефицита пригодных площадей на крыше для установки солнечной станции это может быть ключевым фактором.

Солнечная фотоэлектрическая система немного проще в монтаже чем установка гелиосистемы. Как в первом, так и во втором случае следует воспользоваться услугами специалистов, т. к. каждая система имеет свои особенности, требующие определенных навыков. Общая стоимость монтажных работ будет сопоставима, поскольку сложность монтажа гелиосистемы нивелируется большим количеством солнечных панелей, которые необходимо установить на крыше для фотоэлектрической станции.

Таким образом, при использовании солнечной энергии для нагрева воды явный перевес все еще на стороне солнечных коллекторов. Однако следует, так же отдать должное солнечным панелям, т. к. постоянное удешевление технологии и повышении эффективности кремниевых фотоэлементов с каждым годом расширяют сферу их применения. И при определенных обстоятельствах использование солнечных модулей для нагрева воды может быть более эффективным, например в горной местности, где из-за низких температур КПД гелиосистемы снижается, но при этом благоприятно сказывается на эффективности солнечных панелей. Так же нагрев воды от солнечных панелей, может быть хорошим вариантом дополнительного накопления энергии в виде тепла в баке аккумуляторе для больших автономных или гибридных солнечных электростанций.

Гелиосистемасолнечная панельсолнечная станциясолнечный коллектор

Гелиосистема для нагрева воды. Источники тепла

Гелиосистема для нагрева воды. В рамках статьи предлагаю рассмотреть систему по нагреву воды с использованием энергии солнца в средних широтах. Рассматривать вариант применения гелиосистемы для отопления дома мы в данной статье не будем. На это есть несколько немаловажных причин. Во первых, нет никакой надежды на то, что солнышко будет светить каждый день на протяжении всего отопительного сезона. Во вторых, эффективность работы солнечных коллекторов в зимнее время очень мала. Поэтому использовать зимой гелиосистему даже как дополнительный источник тепла не имеет смысла.

Я полагаю что многим будет интересна гелиосистема для нагрева воды, работающая в тёплое время года. Чтобы горячая вода была в доме круглый год, я планирую использовать два источника тепла. Полгода будет работать гелиосистема, полгода — компостная куча. О способе получения тепла из компоста можно прочитать в статье «Тепло из органики«. Причем оба источника тепла будут отдавать тепловую энергию одному теплообменнику. В его качестве будет использован многоконтурный электрический бойлер, который будет подогревать воду до нужной температуры в случае необходимости.

Оба контура подогрева воды будут конструктивно одинаковыми, разными будут только источники тепла. На изображении выше показана схема подключения к бойлеру гелиосистемы и отопительного котла. Схема универсальна и подходит для использования разных источников тепловой энергии. Но в случае использования тепла компостной кучи потребуется установка точно такого же оборудования, как и в гелиосистеме. Я имею в виду циркуляционный насос и автоматику.

Автоматика хоть и стоит прилично, но польза от её применения стоит того. При падении температуры теплоносителя она вовремя остановит работу циркуляционного насоса, что позволит сохранить тепло в бойлере. Таким же образом она будет работать и в контуре с источником тепла из компоста. Установку и наладку автоматики лучше всего доверить профессионалам, в дальнейшем расходов и особого ухода в процессе эксплуатации не потребуется. Расходы потребуются только в случае поломок. От них никто не застрахован.

На схеме выше изображена самая простая гелиосистема для нагрева воды. Здесь также предусмотрена автоматика и насосная группа. Схема несложная, но её можно упростить и удешевить. Правда, придётся пожертвовать некоторыми удобствами, но не всех это пугает. Для этого её нужно сделать гравитационной, то есть заставить теплоноситель циркулировать в системе самостоятельно. Законы физики ведь ещё никто не отменял.

Для этого бойлер нужно разместить выше солнечного коллектора. Нагретый теплоноситель будет стремиться вверх, охлаждённый опускаться вниз, опять нагреваться в коллекторе и стремиться вверх. Чем выше температура теплоносителя, тем выше скорость циркуляции. В таком случае автоматика и насос в схеме не нужны. Система становится проще и заметно дешевле, недостаток только один. После захода солнца теплоноситель начинает забирать тепло из бойлера и утром горячей воды не будет. Конечно, можно врезать в контур запорный вентиль, закрывать его каждый вечер и открывать каждое утро.

Виды солнечных коллекторов

Плоские коллекторы самые простые по конструкции и доступные по цене. Представляют собой утеплённый герметичный короб, закрытый стеклом. Теплоноситель циркулирует по медным трубкам, расположенным в коробе и приваренным к медной пластине под названием адсорбер. Эффективная работа коллекторов напрямую зависит от угла падения солнечных лучей. Плоские солнечные коллекторы прекрасно справляются с своей задачей в тёплую половину года и практически бесполезны зимой. Все самоделки делаются именно такой конструкции.

Трубчатые вакуумные коллекторы представляют собой наборные панели со стеклянными трубками. В каждую из трубок помещён адсорбер и для уменьшения теплопотерь откачан воздух. Такая конструкция позволяет использовать коллекторы в холодное время года. Трубчатая конструкция позволяет коллектору эффективно работать при разных углах падения солнечных лучей. Единственный большой недостаток трубчатых солнечных коллекторов, это их высокая стоимость.

Рекомендую посмотреть обзорные видео от самоделкиных. Есть очень толковые устройства. Некоторые идеи можно взять на заметку.

Гелиосистема для нагрева воды

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 10

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Всем привет! Давно хотел рассказать про гелиосистемы и солнечные коллектора, но все как-то было не до того.

Хотя тема очень интересная и продвинутая (экология + экономия денег).

Системы на основе солнечных коллекторов разных видов очень популярны в Европе и США.

Там установка такого оборудования может даже субсидироваться государством.

В нашей стране с ее климатом, гелиосистемы можно успешно применять не только на юге, где много солнечных дней.

Современные технологии повысили эффективность солнечных коллекторов, по этой причине появилась возможность их применения в средней полосе России и не только летом, но и зимой.

Давайте подробно рассмотрим гелиосистемы и начнем, как обычно, с определения.

Что такое гелиосистема?

Что такое гелиосистема отопления?

Это инженерная система, в которой происходит преобразование энергии солнечного излучения в тепло для отопления или горячего водоснабжения.

Основным элементом такой системы является специальное устройство — коллектор. О них мы поговорим ниже.

Солнечный коллектор: принцип работы и виды устройства

Их существует несколько видов отличающихся по конструктивному исполнению. Начну их перечислять последовательно от простых к более сложным.

Термосифонный солнечный коллектор

Термосифонный солнечный коллектор для нагрева воды

Наиболее простой и дешевый вид такого оборудования, рассчитанный на работу только в теплый сезон.

Поэтому такие системы называют сезонными. Они делаются в двух вариантах:

Кроме этого, есть еще различия в способе нагрева воды. Таких способов 2:

  1. Прямой — внутри коллектора нагревается, которая подается непосредственно потребителю.
  2. Косвенный — нагрев потребляемой воды происходит при помощи теплообменника. Теплообменник находится внутри верхнего бака-аккумулятора.

Для понятности добавим сюда следующую картинки:

Прямой нагрев водыКосвенный нагрев воды

Более всего в этих устройствах интересны трубки, в которых происходит нагревание воды.

В современных коллекторах они делаются из специального высокопрочного стекла.

Трубка по строению похожа на стеклянную колбу термоса — она имеет две стенки, между которыми создается вакуум.

Внутренняя трубка покрывается напылением, уменьшающим отражение солнечного излучения.

Это позволяет доводить температуру теплоносителя до 300° Цельсия.

Такие температуры возможны только при повышенном (больше атмосферного) давлении.

Плоский солнечный коллектор

Плоский коллектор солнечной энергии

Грубо говоря, это ящик, дно которого утеплено пенополиуретаном, а верх закрыт толстым ударопрочным стеклом (на случай града и других неприятностей).

Между этими двумя слоями находится абсорбер — теплообменник, который нагревается солнцем.

Он покрашен специальной краской, уменьшающей отражение солнечных лучей.

Внутри плоского коллектора может быть создан вакуум, что увеличит его КПД, но это условие не обязательно.

То есть вакуума может и не быть. Схему устройства смотри ниже:

Плоский вакуумный солнечный коллектор

В отличие от термосифонных, плоские коллектора можно использовать и в холодное время года.

Для этого внутри них должен циркулировать специальный антифриз для отопления.

В этом случае приборы подключаются к бойлеру косвенного нагрева. Выглядит это примерно так:

Плоский солнечный коллектор для нагрева воды

Здесь использован специальный бойлер с двумя теплообменниками.

Если вместо бойлера будет теплоаккумулятор, то мы получим систему отопления с поддержкой от солнечной энергии.

Такая хитрость будет недешево стоить, но со временем окупится.

Ведь вы будете экономить на топливе для котла. Лично я считаю, что такое решение имеет право на существование.

Гибридный солнечный коллектор

Гибридный солнечный коллектор для нагрева воды

Еще одним видом коллекторов являются гибридные.

Главным их отличием от плоских является то, что в них помимо нагрева воды осуществляется еще и выработка электрической энергии.

На мой взгляд, это удачная идея совместить эти две функции в одном устройстве.

Крыша ведь у дома всего одна и площадь, на которой можно разместить эти коллектора достаточно ограничена, а тут одним выстрелом убивают двух зайцев.

Но не все так просто,  фотоэлектрические элементы не любят повышенной температуры.

Поэтому температура теплоносителя не должна превышать порога в 50° Цельсия.

Для ГВС, например, этого будет мало. В принципе, теплоноситель с такой температурой можно использовать для теплых полов и тепловых насосов.

Функция выработки электричества тоже страдает. Как известно, все универсальное хуже специального.

Еще одним существенным их недостатком для нашего потребителя можно назвать их высокую стоимость.

В нашей стране, к сожалению, не субсидируют применение энергоэффективных технологий

Итоги

Если вы живете в местности, где солнце светит много дней в году, то применение различных вариантов подобных систем может сэкономить вам приличные деньги.

Разумеется, это оборудование стоит дорого и должно быть установлено грамотными людьми, но за свой срок эксплуатации оно сэкономит вам тысячи киловатт часов или кубометров газа, которые вы должны были бы потратить на подогрев воды или другие цели.

Думайте сами, решайте сами. На этом все, если есть вопросы, то пишем их в комментариях.

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, деленная 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 нагрева воды вам потребуется 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) * × (Суточная энергия нагрева воды, терм/день)  41 045 ÷ UEFSEF × Стоимость топлива ($/термБТЕ) = расчетная 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 солнечных водонагревателей 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

Солнечное отопление горячей водой | Американское общество солнечной энергии

В большинстве регионов Северной Америки наилучшая отдача от солнечной энергии — это бытовое солнечное водонагревание (DSWH).

Под редакцией Барри Батлера, Лиз Мерри и Дайаны Янг

© Kurt Struve

Полная система DSWH может быть установлена ​​за 4000-7000 долларов, в зависимости от ее размера, сложности и климата. Эти системы теперь имеют право на 30-процентный федеральный налоговый кредит. При сегодняшних ценах на энергию в течение срока службы системы стоимость эксплуатации примерно на 20 процентов ниже, чем у обычного газового водонагревателя, и на 40 процентов ниже, чем у электрического. По мере роста цен на газ и электроэнергию DSWH будет выглядеть все более и более выгодной сделкой. Преимущества намного больше, поскольку солнечная энергия позволяет избежать 2400 фунтов CO2 в год и обеспечивает безопасный источник горячей воды для бытовых нужд.

Солнечные системы горячего водоснабжения бывают двух видов: пассивные и активные . В теплом климате простая пассивная система может обеспечить достаточное количество горячей воды.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные системы устанавливаются в местах, где защита от замерзания не является проблемой. Наиболее распространенными типами являются встроенный коллектор-накопитель (ICS) и термосифонные системы.

В системе ICS (или хлебнице) холодная городская вода поступает в коллектор на крыше. Коллектор вмещает от 30 до 50 галлонов воды в змеевидной трубе с теплоулавливающим покрытием. Горячая вода из коллектора поступает напрямую в обычный водонагреватель; по сути, солнце выполняет большую часть работы, обычно выполняемой горелкой водонагревателя. По мере забора горячей воды из водонагревателя холодная вода забирается в коллектор под действием давления в городских водопроводах.

В этой системе, установленной компанией Star Max Solar, используется плоский коллектор и насос с фотоэлектрическим питанием.

В термосифоне используется тот факт, что при нагревании вода поднимается вверх. Нагретая солнцем вода в плоском коллекторе поднимается по трубам и поступает в верхнюю часть изолированного резервуара для хранения. Более холодная вода со дна этого резервуара втягивается в нижний вход солнечного коллектора. Таким образом, вода течет по непрерывному контуру, постоянно нагреваясь в светлое время суток. Когда в доме открывается кран с горячей водой, горячая вода течет из верхней части накопительного бака, а заменяется холодной городской водой, стекающей в нижнюю часть накопительного бака. Фото предоставлено Star Max Solar.

Несмотря на то, что система проста, термосифоны помещают 800-фунтовый резервуар высоко на крышу, которая должна быть усилена, чтобы поддерживать его. В других системах солнечного водонагрева накопительный бак размещается на уровне земли или в подвале, где это не является структурной проблемой.

Активные солнечные водонагревательные системы

© Barry Butler

Активные системы используют электрический насос для циркуляции воды через коллектор. В теплом климате целесообразна прямая (или разомкнутая) система : городская вода поступает в изолированный накопительный бак. Насос забирает воду из резервуара для хранения, проходит через солнечный коллектор и возвращается в резервуар. Горячая вода для бытовых нужд забирается из верхней части накопительного бака, иногда проходя через дополнительный нагреватель. Автоматическая система управления запускает насос всякий раз, когда коллектор становится теплее, чем накопительный бак.

В морозном климате часть системы на крыше должна быть защищена либо путем слива при понижении температуры, либо путем подачи раствора антифриза. Эти системы для холодной погоды требуют датчиков температуры, электрических насосов и систем автоматического управления, что усложняет и удорожает установку.

В настоящее время наиболее распространенной системой для холодной погоды является система с незамерзающим теплообменником с замкнутым контуром или активная непрямая система . Когда коллектор нагрет, безопасный для пищевых продуктов раствор антифриза на основе пропиленгликоля прокачивается через коллектор и далее через теплообменник, а затем обратно в коллектор. Теплообменник нагревает городскую воду для бытовых нужд. Теплообменник обычно расположен на дне изолированного накопительного бака (иногда накопительный бак также является домашним водонагревателем с электрическим или газовым нагревательным механизмом для использования, когда коллектор холодный). Пробой в теплообменнике приведет к попаданию антифриза в питьевую воду, поэтому в этих системах необходимо использовать только безопасный для пищевых продуктов пропиленгликоль. Многие должностные лица местных сантехнических норм требуют, чтобы теплообменники с двойными стенками разрешали использование систем в их юрисдикции.

  • См. статьи о домашней эффективности
  • Смотрите сообщения о последних продуктах Solar Hot Water
  • Найдите сравнительные данные о производительности продуктов двух десятков компаний.

Плавательные бассейны и джакузи

Остекленные модули с защитой от снега обогревают бассейны Eagle-Vail всю зиму.

Одним из наиболее распространенных применений солнечного нагрева воды является нагрев воды в бассейне. Солнечные коллекторы для бассейнов легче по весу — обычно изготавливаются из устойчивых к ультрафиолетовому излучению полимеров — и дешевле, чем системы DSWH. Размер должен составлять от 50 до 100 процентов площади поверхности бассейна. Чем больше площадь солнечного коллектора, тем теплее будет бассейн в прохладную погоду. Бассейн служит резервуаром для хранения, а фильтрационный насос прогоняет воду из бассейна по коллекторам. Солнечный коллектор может обеспечить весь нагрев, необходимый для плавательного бассейна, но джакузи и спа-салоны нуждаются в резервном или вспомогательном нагревателе.

Прочтите эту статью о бассейне с солнечным подогревом в Игл-Вейл, работающем всю зиму в горах Колорадо.

Отопление помещений

DSWH также может использоваться для обогрева помещений. Наиболее эффективным методом является система лучистого отопления, которая подает горячую воду по трубам, встроенным в пол. Резервный водонагреватель Agas обычно используется, потому что в доме наиболее холодно ночью и в зимние месяцы. Необходимая площадь солнечного коллектора обычно составляет от 10 до 30 процентов от площади дома, в зависимости от климата.

Техническое обслуживание

Все водонагреватели и накопительные баки солнечной системы необходимо промывать ежегодно. Насосы и клапаны в активной системе представляют собой электромеханические устройства, требующие периодического внимания. Ежегодные испытания под давлением могут выявить потенциальные проблемы до того, как они перерастут в серьезные утечки. Долгосрочная коррозия является проблемой любой водопроводной системы, но хорошо обслуживаемая система может прослужить 35 и более лет до замены основных частей.

  • См. статьи о домашней эффективности
  • Смотрите сообщения о последних продуктах Solar Hot Water

Эта статья адаптирована из Справочника по ресурсам солнечной энергии 2008 , опубликованного NorCal Solar Energy Association , отделением Американского общества солнечной энергии.

Солнечные водонагреватели — Солнечные водонагреватели

Солнечные водонагреватели

Солнечные системы нагрева горячей воды

Солнечные нагреватели для бассейнов

Солнечные водонагреватели Дизайн

Высокоэффективные солнечные вакуумные трубки

Компания Northern Lights является мировым лидером в области создания готовых решений для солнечного теплового отопления для дома и бизнеса. Мы предоставляем готовые решения для солнечного водонагрева «сделай сам» для горячего водоснабжения, бассейнов, отопления помещений и промышленного отопления. Наши предварительно разработанные солнечные водонагревательные комплекты экономят затраты на проектирование и установку, обеспечивая при этом самую высокую отдачу в отрасли.

Солнечное отопление дома

Солнечное отопление дома и солнечное отопление помещений возможно из-за более высокой производительности тепловой энергии, которую обеспечивают солнечные вакуумные трубы. Сочетание солнечных водонагревателей как с горячей водой для бытовых нужд, так и с обогревом помещений максимизирует отдачу от ваших инвестиций. Наша система солнечного отопления легко адаптируется к любой форме домашнего отопления, включая печи с принудительной подачей воздуха, радиаторы и водяное отопление пола. Возможна даже интеграция Solar Thermal с Geo Thermal!

СОЛНЕЧНЫЕ НАГРЕВАТЕЛИ ВОДЫ

Солнечные водонагреватели — это самый простой способ прямого использования солнечной энергии. Нагрев воды для бытовых нужд с помощью солнечной энергии восходит к 1892 году, когда первый солнечный водонагреватель был использован в жилых помещениях. Благодаря налоговым льготам, доступным в Северной Америке и во всем мире, популярность солнечного нагрева воды резко возросла. Предварительно упакованные комплекты солнечного водонагревателя Northern Lights просты в установке и обеспечивают беспрецедентную производительность и безопасность.

Солнечные нагреватели для бассейнов

Солнечные нагреватели для бассейнов являются одним из наиболее распространенных примеров солнечных водонагревателей. В отличие от традиционных систем с черным пластиковым матом, мы используем высокопроизводительные солнечные вакуумные трубки или плоские солнечные коллекторы, отделенные от воды бассейна с помощью теплообменника в замкнутом контуре. Этот тип системы не зависит от ветровых условий и работает в пасмурные и холодные дни. Отделяя воду в бассейне от солнечного нагревателя, не происходит внутренних повреждений, которые обычно вызываются хлором или соленой водой. Наши 9Солнечные нагреватели 0222 служат в 4 раза дольше, чем системы с пластиковыми ковриками. Солнечное отопление с гидромассажем также является очень популярным способом использования солнечной энергии для экономии долларов.

Коммерческое солнечное отопление

Возможно, самые большие возможности для солнечных водонагревателей для коммерческого солнечного отопления и промышленного технологического тепла. Любой бизнес, который использует горячую воду, такой как автомойка, отели, прачечные, бассейн и сельское хозяйство, являются одними из основных источников коммерческой системы солнечного отопления. Наши предварительно спроектированные коммерческие системы делают проектирование и установку быстрыми и беспроблемными. При таком большом количестве государственных субсидий окупаемость можно увидеть всего за несколько лет. Мы предлагаем бесплатную поддержку проектирования и установки для всех наших коммерческих солнечных водонагревателей.

SolarWaterHeaters

Northern Lights Solar Solutions является мировым лидером в производстве готовых и самодельных солнечных водонагревателей для жилых и коммерческих помещений. Наши конструкции солнечного отопления предварительно спроектированы для обеспечения быстрой и простой установки с максимальной производительностью.

Мы специализируемся на решениях по водяному отоплению с использованием вакуумных солнечных батарей, которые обеспечивают превосходные характеристики обогрева зимой для более холодного климата. Те же технологии вакуумных трубок также могут быть использованы в наших системах солнечного обогрева бассейнов, чтобы обеспечить надежный нагрев бассейна, который длится в 4 раза дольше, чем традиционные методы солнечного обогрева бассейнов.

Солнечные вакуумные трубки обеспечивают КПД до 94% и, в отличие от других солнечных водонагревателей, не отдают свою тепловую энергию окружающему наружному воздуху. Даже в -30 погодные условия солнечные вакуумные трубы по-прежнему подают тепловую энергию в систему отопления.

Наши солнечные водонагреватели могут работать при гораздо более высоких рабочих температурах и отлично подходят для других применений, таких как солнечное отопление помещений и промышленное технологическое отопление.

Солнечные вакуумные трубки

Во всех наших самодельных солнечных водонагревателях используются отмеченные наградами вакуумные трубки SunRain Solar. SunRain является мировым лидером в предоставлении солнечные вакуумные трубчатые нагреватели , использующие технологию тепловых трубок. Эти солнечные нагреватели имеют 10-летнюю гарантию и имеют наивысший рейтинг солнечной эффективности SRCC (Solar Rating Certificate Corporation). Наши комплекты для солнечного отопления, сделанные своими руками, сертифицированы как OGG 100, так и OG-300, и поэтому имеют право на получение федеральных и государственных скидок и кредитов США. Наша система также сертифицирована CSA в соответствии с требованиями F3798 и F379 для установок солнечных водонагревателей в Канаде.

Солнечный водонагреватель для бассейна

Солнечные водонагреватели Advance компании Northern Light также отлично подходят для владельцев бассейнов. В отличие от традиционных пластиковых солнечных нагревателей для бассейнов, мы используем специальную замкнутую систему солнечных бассейнов, которая изолирует вредную воду бассейна с помощью теплообменника из нержавеющей стали или титана. Эта система работает намного дешевле и служит в 4 раза дольше, чем традиционные нагреватели для бассейнов. Солнечные нагреватели для бассейнов могут поставляться в виде вакуумных трубок или плоских солнечных коллекторов. Передовая технология позволяет подогревать бассейн даже в пасмурную погоду и может использоваться даже зимой для крытых бассейнов! Щелкните здесь для получения дополнительной информации о солнечные нагреватели для бассейнов.

Компактные солнечные водонагреватели для южной части США и Карибского бассейна

Мы также предлагаем комплектные компактные солнечные водонагреватели , которые имеют такие же вакуумные трубки с тепловыми трубками , встроенные в 80-галлонные резервуары для хранения из нержавеющей стали. Это наиболее экономичный способ обеспечения потребностей в горячей воде для бытовых нужд с использованием солнечной энергии. Эти комплектные устройства сертифицированы по стандарту OG 300 для налоговых льгот США. Блок обычно размещается на крыше или на земле. Эти встроенные солнечные водонагреватели идеально подходят для теплых климатических условий с небольшими заморозками. Они идеально подходят для солнечной энергетики на юге США, на Гавайях и в странах Карибского бассейна.

Если вам нужна помощь в подборе солнечного водонагревателя, позвоните нам по телефону 1 800 317 9054. У нас более 20 лет опыта в проектировании любых систем, от небольших бытовых до крупных коммерческих. Если вы ищете такие детали, как солнечные трубопроводы, солнечные контроллеры, солнечные теплообменники или солнечные резервуары для воды. Пожалуйста, посетите наш магазин солнечного нагрева воды .

Наши солнечные водонагреватели поставляются полностью готовыми к использованию, включая все компоненты. Это позволяет любому домовладельцу или бизнесу быстро установить успешную систему водяного отопления, практически не имея опыта. С помощью специального Aurora Flex TM нержавеющая сталь наборы солнечных линий , нет необходимости в опыте пайки, и система соединяется с помощью простых быстроразъемных фитингов.

Все наши системы стандартно поставляются с возможностью расширения двух зон, что позволяет владельцам максимизировать свою прибыль, обеспечивая теплом несколько зон, таких как горячая вода для бытовых нужд и бассейн или гидромассажная ванна, или обогрев помещения зимой и подогрев бассейна летом. . Наши солнечные баки имеют встроенные двойные теплообменники. Нижний теплообменник подает солнечную энергию в баки-аккумуляторы, а верхний теплообменник используется для перемещения тепловой энергии к вторичному источнику, например, к теплым полам.

Наши системы состоят из компонентов солнечного нагрева от лидеров отрасли, таких как солнечные насосные станции RESol и солнечные контроллеры производства Германии, высокотемпературные расширительные баки Zilmet из Италии и баки для горячей воды SolarStor с сертификацией UL, изготовленные в США.

Предоставляя предварительно спроектированные и предварительно спроектированные системы солнечного отопления , пользователи могут быть уверены, что производительность и надежность систем гарантированы. Мы даже оказываем нашим клиентам помощь в программировании, чтобы пользователи могли быстро настроить систему для обеспечения наилучшей производительности, что приводит к самой высокой рентабельности инвестиций в отрасли солнечного нагрева воды.

Если вам нужна помощь в выборе размера солнечного водонагревателя, позвоните нам по телефону 1 800 317 9054 или по телефону , напишите нам по телефону . Если вы ищете цены, посетите наш магазин солнечного водонагревателя для всех ваших потребностей в солнечном водяном отоплении.

У нас также есть плоские солнечные коллекторы, которые идеально подходят для горячего водоснабжения в южных регионах с мягкой зимой и минимальными отрицательными температурами. Эти плоские коллекторы также экономичны для солнечного обогрева бассейнов в летние месяцы с очень хорошими характеристиками в жарком климате. Подобно нашим солнечным вакуумным коллекторам, эти плоские коллекторы полностью сертифицированы SRCC и поэтому имеют право на скидки и налоговые льготы! Для получения дополнительной информации о плоские панели солнечного отопления нажмите ниже.

Сертифицированные SRCC плоские коллекторы