Історично Українські громадяни були змушені загартовуватися «як сталь» частково в зв’язку з хронічним відсутністю гарячої води, навіть у великих містах. Проте, на дворі 21 століття і забезпечити себе гарячим водопостачанням досить просто, не вдаючись до допомоги водоканалу і енергетичних компаній. Сонячна енергія, якої цілком достатньо на поверхні землі, може ефективно використовуватися для нагріву води, необхідної для побутових потреб.
Сонячні батареї або колектори
Існує дві основні думки про те, яким чином отримувати гарячу воду в автономному будинку. Перша думка говорить про те, що для нагріву води можна використовувати сонячні батареї. Розумне зерно в такому підході, безумовно, є, адже будь-який автономний будинок вже обладнаний сонячною електростанцією і нічого не заважає закласти потужність сонячного масиву з урахуванням електричного бойлера, до того ж ціна на сонячні фотоелектричні модулі стрімко знижується в останні роки. Незважаючи на очевидні переваги, даний метод годиться, якщо потреба в гарячій воді не велика (50-100літров / добу), так як ККД сонячних батарей не великий (13-20%), до того ж існують втрати енергії в самій сонячної електростанції.
Для нагріву великої кількості води (150літров / добу і більше) доцільно використовувати пристрої для прямого нагріву рідини від сонячного випромінювання – сонячні колектори, коефіцієнт корисної дії яких досягає 90%.
Існують два основних типи сонячних водонагрівачів:
1) плоскі сонячні колектори;
2) колектори з вакуумними трубками.
У плоских колекторах теплоізоляція рідини від навколишнього середовища здійснюється за рахунок селективних покриттів скла та теплоізоляційних матеріалів. У вакуумних сонячних колекторах нагрів відбувається в вакуумних трубках, службовців ідеальним теплоізолятором. В даний час пристрої обох типів близькі за характеристиками і за вартістю.
Наведемо дані для сонячного колектора площею 2м2, встановленого в Київській області:
Варіанти застосування сонячних колекторів в системах ГВП
Одноконтурна схема з природною циркуляцією. Холодна вода надходить у нижню частину бойлера. Гаряча вода забирається з верхньої точки бойлера. Сонячний колектор підключається між нижньою і середньою точкою бойлера. Циркуляція виникає за рахунок різниці щільності нагрітої і холодної води. Дана схема може бути застосована тільки в літній період.
У двоконтурної системі з природною циркуляцією вже можна використовувати в якості теплоносія антифриз і експлуатувати систему цілий рік. Принцип роботи той же, що і в попередній схемі за винятком того, що використовується бойлер з непрямим нагріванням.
Як найбільш ефективна найчастіше застосовується двоконтурна схема з примусовою циркуляцією, коли теплоносій перекачується циркуляційним насосом. Така схема не накладає обмежень на розміщення обладнання і дозволяє знизити діаметр трубопроводів. Однак для нормальної роботи системи потрібна блок автоматики з двома термодатчиками (температура в бойлері і температура в сонячному колекторі). Завдання автоматики – управляти насосом з метою запобігання перегріву бойлера і скидання тепла в навколишнє середовище через сонячний колектор.