Да — правильно подобранный солнечный водонагреватель покрывает 50–65 % годовой потребности домохозяйства в горячей воде в Центральной Европе и 70–90 % в Средиземноморье. При замене электрического нагрева воды или нагрева на сжиженном газе на солнечных рынках он, как правило, окупается за 3–6 лет. У каждого недостатка есть стандартное решение: резервный нагреватель или тепловой насос покрывает зиму, термосифонному комплекту нужно всего 2–3 м² кровли и не нужен насос, гликолевый контур системы с насосом проверяют каждые 2–3 года, а PVT-панели добавляют электроэнергию с той же площади.
Действительно ли солнечные водонагреватели работают?
Да, и мировой парк установок давно ответил на этот вопрос. По данным IEA SHC Solar Heat Worldwide, в эксплуатации находится 544 ГВт тепловой мощности солнечных коллекторов, вырабатывающих 443 ТВт·ч тепла в год и предотвращающих 153,5 млн т CO₂. На уровне домохозяйства правильно подобранная система достигает доли солнечного замещения 50–65 % годовой потребности в горячей воде в Центральной Европе и 70–90 % в Средиземноморье; Energy Saving Trust оценивает показатель для Великобритании примерно в 90 % горячей воды летом и около 25 % зимой.
В пересчете на квадратный метр никакая другая технология на крыше не дает столько энергии. Плоский коллектор дает 400–500 кВт·ч тепла с 1 м² в год против 150–200 кВт·ч электроэнергии с той же площади фотоэлектрического модуля.
Каковы реальные недостатки солнечного водонагревателя?
Пять, и у каждого есть стандартное решение.
- Он никогда не покрывает 100 % — поэтому резервный источник остается. Выработка сезонная, а потребление — нет. Резервный источник — электрический ТЭН, существующий котел или тепловой насос — просто работает значительно меньше: в правильно подобранной системе он в основном простаивает с мая по сентябрь. Хороший проект нацелен на покрытие 60–90 %, а не на подбор по декабрю.
- Он вырабатывает тепло, а не электроэнергию. Там, где крыша должна еще и вырабатывать электроэнергию, гибридные панели PVT дают электроэнергию и горячую воду с одного и того же квадратного метра. Там, где потребность в горячей воде велика, нужно именно тепло — а коллектор дает в два–три раза больше энергии с 1 м², чем PV-модуль.
- Система с насосом — это контур с теплоносителем под давлением. Насос, расширительный бак и гликоль означают проверку раз в 2–3 года и замену теплоносителя раз в 5–8. У комплекта с термосифонной системой нет ни насоса, ни контроллера, а система Drain-Back не нуждается в гликоле.
- Летнему избытку нужно куда-то деваться. С июня по август правильно подобранное поле может выработать больше, чем вмещает бак. Применение ему находят за счет повышенного предела температуры бака (со смесительным клапаном на выходе), ночного охлаждения через контроллер или направления избытка в бассейн или накопитель отопления — см. как предотвратить перегрев солнечной системы летом и статью «Температура стагнации».
- Нужны подходящая кровля и накопитель. Около 4–6 м² для семейной системы с насосом или 2–3 м² для термосифонного комплекта, с ориентацией в пределах примерно 45° от юга, плюс бойлер с солнечным змеевиком. Дома с двухконтурным котлом могут добавить солнечный накопитель предварительного подогрева — см. солнечные коллекторы с двухконтурным котлом.
Почему солнечные коллекторы не могут покрыть 100 % горячей воды?
Потому что потребление ровное, а предложение сезонное. Расход горячей воды почти не меняется между январем и июлем, тогда как выработка коллекторов в Центральной Европе в течение года меняется в четыре–пять раз. Поле, рассчитанное на покрытие января, в июле давало бы четырехкратный избыток.
Поэтому каждая солнечная система — осознанный компромисс: систему подбирают под весну и осень, зимой мирятся с работой резервного источника и заранее планируют, куда девать избыток летом. Системы, разочаровывающие владельцев, — это почти всегда системы, подобранные так, будто этого компромисса не существует.
Какая система подходит какому домохозяйству?
| Ситуация | Наилучший вариант |
|---|---|
| Гостиница, спортзал, прачечная, больница, многоквартирный дом | Солнечные коллекторы, однозначно — большое, стабильное круглогодичное потребление |
| Семейный дом в солнечном климате с нагревом воды электроэнергией или сжиженным газом | Комплект с термосифонной системой или солнечная система с насосом — как правило, окупаемость 3–6 лет |
| Семейный дом в Центральной или Северной Европе | Солнечная система с насосом и бойлером с двумя змеевиками или солнечные коллекторы плюс тепловой насос |
| Крыша, которая должна давать и электроэнергию, и горячую воду | Гибридные панели PVT |
| Двухконтурный котел, нет бойлера | Солнечный накопитель предварительного подогрева перед котлом или водонагреватель с тепловым насосом |
| Сильно затененная крыша или редко посещаемый дом | Водонагреватель с тепловым насосом, которому крыша вообще не нужна |
Solimpeks производит тепловые коллекторы, термосифонные системы TSM, гибридные панели PVT и тепловые насосы, поэтому рекомендация может исходить из потребностей домохозяйства, а не из одного изделия.
Как выглядит честный баланс?
Солнечные коллекторы выигрывают по плотности энергии, долговечности и независимости: у коллекторов нет движущихся частей, термосифонному комплекту не нужно электричество вообще, а его топливо бесплатно 20–25 лет и дольше. Их недостатки — резервный источник на зиму и некоторое место на крыше и под оборудование — одинаковы для любой системы солнечного тепла и решаются на этапе проектирования.
Все решает профиль потребления. Там, где расход горячей воды велик, стабилен и круглогодичен, а площадь кровли ограничена, солнечные коллекторы остаются самым производительным из доступных вариантов. Там, где потребление невелико и эпизодично, лучше подойдут компактный комплект, PVT или водонагреватель с тепловым насосом; расчет окупаемости показывает, какой именно.
Часто задаваемые вопросы
Работают ли солнечные водонагреватели в пасмурные дни?
Да, но с меньшей выработкой. Коллекторы улавливают рассеянное излучение наряду с прямым солнечным светом, поэтому пасмурный день все равно дает примерно 20–40 % выработки ясного дня. Обычно этого достаточно, чтобы предварительно подогреть бак и уменьшить догрев резервным нагревателем.
Нужен ли мне по-прежнему мой котел или ТЭН?
Да. Каждая солнечная система нагрева воды сохраняет резервный источник, поскольку выработка сезонная, а потребление — нет. Резервный источник работает значительно меньше: в правильно подобранной системе он в основном простаивает с мая по сентябрь.
Каков главный недостаток солнечного нагрева воды?
Сезонное несоответствие: выработка максимальна в июле и минимальна в декабре, тогда как потребность в горячей воде остается ровной. Его не избежать, но оно решается на этапе проектирования: правильно подобранное поле покрывает большую часть года, а резервный нагреватель или тепловой насос догревает воду зимой.
Сколько времени солнечный водонагреватель греет бак?
В ясный день правильно подобранное поле поднимает температуру бойлера 300 литров на 30–40 К в течение дня, а пригодная для использования вода появляется уже в начале второй половины дня. Восстановление происходит постепенно, а не по требованию, поэтому объем накопителя важен не меньше, чем площадь коллекторов.
Оправданы ли солнечные водонагреватели в облачном климате?
Да, особенно там, где они замещают электрический нагрев воды или действуют гранты. В Великобритании, Ирландии и на севере Германии солнечный водонагреватель все равно покрывает около половины годовой потребности в горячей воде; при замене электрического ТЭНа в Ирландии с грантом SEAI 1 200 € он окупается примерно за 5–7 лет при росте цен на энергию на 4 % в год.