Солнечные коллекторы для системы отопления  — считаем срок окупаемости.

Солнечные коллекторы для системы отопления — считаем срок окупаемости.

Солнечные коллекторы для системы отопления – это один из вариантов экономии природных энергоносителей, который широко рекламируется и предлагается многими инсталяционными компаниями в последнее время. Солнечная энергия может использоваться для приготовления горячей воды, для подогрева воды в бассейне или для отопления и горячего водоснабжения.
Проанализируем экономическую выгоду при установке солнечных коллекторов для систем отопления и горячего водоснабжения. Приведенные ниже расчеты показывают, что срок окупаемости данной системы является очень большим. Установку данного оборудования лучше рассматривать с точки зрения пассивной экономии газа, уменьшения вредного воздействия на окружающую среду и как дополнительную степень свободы от энергоресурсов в теплые дни.
Для примера просчитаем возможность использования системы солнечных коллекторов для отопления и горячего водоснабжения частного дома в Киевской области (климатическая зона №1).

Исходные данные: 
Площадь дома (отапливаемая) — 300 кв.  м Расчетная температура внутреннего воздуха — +20º С
Количество этажей в доме – 2 Количество жильцов – 4 человека
 «Классическая» схема отопления – только газовый котел.

Какое количество тепловой энергии необходимо для поддержания расчетной температуры внутреннего воздуха, а также обеспечения потребности в горячей воде в течение года.

  • на отопление в переходный и зимний период составляет: 112,9 кВт-ч/кв. м x 300 кв. м = 33 870 кВт-ч, где Е max =112,9 кВт-ч/кв. м – нормативные годовые максимальные теплопотери данного здания на 1 кв. м отапливаемой  площади (см. табл. №4 ДБН В.2.6- 31: 2006).
  • на нагрев горячей воды в течение года составляет: (4,19 х 45 ºС x 4 чел. х 100 л/сут. х 365)/3600  = 7 647 кВт-ч, где c =4,19 кДж/кг. х ºС – удельная теплоемкость воды; ∆Т = 45 ºС – разница температур холодной воды  Т1 = 10 ºС и горячей воды  Т2 = 55 ºС; V = 100 л/сут. – объем горячей воды на 1 чел. в сутки (см. табл. А.1 AAI A.2.5-64:2012).
  • суммарное количество тепловой энергии  на отопление и ГВС в течение года для нашего здания составит: 33 870 + 7 647 = 41 517 кВт-ч.

Годовой расход газа, если перевести данную тепловую нагрузку в расход энергоносителя, то получим: G газа = 41 517/(9,2 х 0,93) = 4 852 куб. м /год, где Qниз =9,2 кВт/куб. м – низшая теплота сгорания сухого природного газа при Т = 20 ºС; ŋ = 0,93 % – КПД газового котла.

Общая стоимость оплаты на содержание нашего дома, несложно посчитать, при стоимости 1 куб. м газа равной 6,88 грн. при использовании «классической» схемы отопления за весь год (за газ) составит – 33 381,76 грн.

Схема отопления  — солнечные коллекторы для системы отопления и горячего водоснабжения.

Рассмотрим вариант теплоснабжения с использованием солнечных коллекторов, например, фирмы Buderus — серии Logasol SKT1.0 (старая серия — Logasol SKS4.0).

Количество тепловой энергии, которую компенсируют солнечные коллекторы, для выбранного региона (Киевская область) в течение года, в процентном соотношении от общей потребляемой тепловой мощности составляет:
100% в течение 6 «теплых» месяцев по нагрузке на ГВС,
50% в течение 6 «холодных» месяцев по нагрузке на ГВС,
25% в течение 6 «холодных» месяцев по нагрузке на отопление,
Прим. Данные значения приведены с округлением по диаграммам — № 4.1 и № 4.2 (стр. № 4 документации по проектированию Buderus. Гелиотехника  Logasol для горячего водоснабжения и поддержки отопления).

Экономия тепловой энергии (кВт-ч) за  год при эксплуатации солнечных коллекторов исходя из данных значений составит: 7 647/2 + 0,5 x 7 647/2 + 0.25 x 33 870  = 14 202.75 кВт-ч.

Расход газа уменьшится, соответственно, на величину —  1 655 куб. м газа./год. — в денежном эквиваленте, экономическая выгода за 1 год составит – 11 386 грн. (при тарифе 6,88 грн./куб. м).

Стоимость капитальных затрат при установке гелиосистемы на отопление и ГВС, для нашего дома (при комплектации оборудованием фирмы Buderus) ориентировочно составит – 27 000,0 EUR (756 000 грн). В комплект оборудования войдет:

  • солнечный коллектор серии SKT1.0-s (стоимостью – 864 EUR/шт.) — 18 шт.
  • буферный бак аккумулятора PNR1000-80/5EW (стоимостью 2 090 EUR/шт.) — 2 шт.
  • комплектная насосная станция Logasol KS 120/2 (стоимостью 817 EUR/шт.)  — 2 шт.
  • регулятор гелиосистемы SC 300 (стоимостью 620 EUR/шт.) — 1 шт.
  • предизолированные трубопроводы (нерж. сталь), расширительные сосуды, специальная жидкость для заполнения системы (и комплектующие).

Прим. Количество солнечных коллекторов для нашего здания  подобрано по диаграмме  — №78/1 (стр. №78  документации по проектированию Buderus. Гелиотехника  Logasol для горячего водоснабжения и поддержки отопления).

Ориентировочный срок окупаемости гелиосистемы для приведенного здания при текущем тарифе составляет – более 66 лет.

Конечно, в приведенных расчетах учитывались максимальные значения по тепловым потерям и водопотреблению для нашей климатической зоны. Если за основу взять здание с более низкими показателями по теплопотерям (провести дополнительные мероприятия по утеплению ограждающих конструкций), а также более высокий (европейский) тариф стоимости газа, то срок окупаемости гелиосистемы будет сокращен. Но его уменьшение не будет таким существенным, чтобы реально повлиять на экономическую выгоду по использованию гелиосистемы для режима «отопления».

Вот почему в большинстве случаев такой вид теплогенерации как «энергия Солнца» используется исключительно для горячего водоснабжения и подогреве воды в плавательных бассейнах.