107

Сонячні батареї для опалення. Чи це можливо?

Сонячні батареї для опалення. Чи це можливо?

Не рідко жителі нашої величезної і багатої країни позбавлені можливості користуватися елементарними благами цивілізації, такими як електрика, газ, водопровід і опалення, що, в свою чергу, змушує їх забезпечувати власний комфорт за рахунок автономних систем в тому числі і на базі поновлюваних джерел енергії.

Забезпечити житловий будинок електроенергією за допомогою сонячних батарей не складає великих труднощів навіть в зимовий період, набагато більш цікаве завдання – реалізувати опалення будівлі за рахунок енергії сонця. У цій статті ми постараємося сформулювати основні ідеї «сонячного опалення» і здебільшого відповісти на питання про фізиче втілення даної концепції.

Опалення будинку сонячними батареями. Що потрібно знати?

Основна проблема полягає в тому, що на всій території України середнє сонячне випромінювання в зимовий період, коли і необхідно опалення, в рази нижче льотного.

При цьому, чим північніше знаходиться будівля, тим вище потреба в опаленні і тим нижче «зимова» інсоляція. При недостатньої сонячної активності стає недоцільно використовувати для опалення сонячні батареї, ККД яких не перевищує 20%. Навіть в парі з тепловим насосом за мінусом втрат енергії на перетворення постійної напруги в змінну отримаємо сумарний ККД системи не більше 80%, що не перевищує ефективності сонячного колектора – пристрої для прямого нагріву теплоносія від сонячного випромінювання.

Припустимо, тепловтрати будівлі становлять 4 кВт (невеликий житловий будинок) на добу на опалення потрібно 96кВтч, для вироблення такої кількості енергії буде потрібно масив сонячних колекторів загальною площею приблизно 50м², що чимало і в принципі не дешево, але цілком здійсненно.

По-перше необхідно знизити тепловтрати будівлі. Зазвичай товщина утеплювача зовнішніх стін (мінеральна вата або пінополістирол) становить 50мм, максимум 100мм. В автономному будинку буде потрібно як мінімум 350мм в стінах і не менш 400мм на покрівлі.

По – друге доцільно запасти «літнє» тепло, що само собою представляє непросте завдання. Німецький інженер Ланер використовував в якості теплового акумулятора ємність з теплоносієм об’ємом 40м³, розташовану в центрі будинку, власне, будинок був побудований навколо неї. Влітку 40 тонн теплоносія нагрівалися до 90 градусів, запасеного тепла вистачало на опалення будівлі протягом усього зимового періоду. Такий підхід, безумовно, ефективний, але вкрай витратний. Зручніше і дешевше використовувати в якості теплового акумулятора землю під будинком. Якщо фундамент будинку виконаний у вигляді плити, що найчастіше і буває, досить закласти систему поліетиленових труб під будівлю на глибину близько 1метра. Таким чином влітку теплоносій циркулює через систему сонячних колекторів і труби під будівлею, нагріваючи грунт, взимку ж тепло надходить в будинок «природним шляхом» за допомогою теплопровідності землі і будівельної конструкції. Досвід використання подібних систем в середній смузі України вже існує.

Підіб’ємо підсумок: «сонячне опалення» можливо, в південних районах нашої країни воно може бути виконано в рамках простих будівельних рішень. У середній смузі і північних районах автономне опалення являє собою досить складну інженерну задачу включає в себе спеціальні архітектурні та технологічні рішення, тому навряд чи варто вести мову про доцільність даної концепції для житлових будинків, тоді як на промислових об’єктах, складах, торгових комплексах, де не потрібна висока внутрішня температура в зимовий період, або є достатня кількість «вторинного тепла», ідея опалення за рахунок сонячної енергії цілком виправдана

Читайте також: