Сонячні колектори для системи опалення – рахуємо термін окупності.

Сонячні колектори для системи опалення – це один з варіантів економії природних енергоносіїв, який широко рекламується і пропонується багатьма інсталяційними компаніями останнім часом. Сонячна енергія може використовуватися для приготування гарячої води, для підігріву води в басейні або для опалення та гарячого водопостачання.
Проаналізуємо економічну вигоду при встановленні сонячних колекторів для систем опалення та гарячого водопостачання. Наведені нижче розрахунки показують, що термін окупності даної системи дуже великий. Встановлення даного обладнання краще розглядати з точки зору пасивної економії газу, зменшення шкідливого впливу на навколишнє середовище та як додатковий ступінь свободи від енергоресурсів у теплі дні.
Наприклад прорахуємо можливість використання системи сонячних колекторів для опалення та гарячого водопостачання приватного будинку в Київській області (кліматична зона №1).

Вихідні дані: 

 «Класична» схема опалення – лише газовий котел.

Яка кількість теплової енергії необхідна для підтримки розрахункової температури внутрішнього повітря, а також забезпечення потреби в гарячій воді протягом року.

• на опалення в перехідний та зимовий період складає: 112,9 кВт-год/кв. м х 300 кв. м = 33 870 кВт-год, де Е max =112,9 кВт-год/кв. м – нормативні річні максимальні тепловтрати цієї будівлі на 1 кв. м опалювальної площі (див. табл. №4 ДБН В.2.6-31: 2006).

• на нагрівання гарячої води протягом року становить: (4,19 х 45 ºС x 4 чол. х 100 л/доб. х 365)/ 3600  = 7 647 кВт-год, де c =4,19 кДж/кг. х ºС – питома теплоємність води; ∆Т = 45 ºС – різниця температур холодної води  Т₁ = 10 ºС та гарячої води  Т₂ = 55 ºС; V = 100 л/добу. – Обсяг гарячої води на 1 чол. за добу (див. табл. А.1 AAI A.2.5-64:2012).

• сумарна кількість теплової енергії  на опалення та ГВП протягом року для нашої будівлі складе: 33 870 + 7 647 = 41 517 кВт-год .

Річна витрата газу, якщо перевести дане теплове навантаження у витрату енергоносія, то отримаємо: G = 41 517/(9 ,2 х 0,93) = 4 852 куб. м/рік, де Q_низ =9,2 кВт/куб. м – нижча теплота згоряння при Т = 20 ºС; ŋ = 0,93 % – ККД газового котла.

Загальна вартість оплати утримання нашого будинку, нескладно порахувати, за вартістю 1 куб. м газу, що дорівнює 6,88 грн. при використанні «класичної» схеми опалення за весь рік (за газ) становитиме – 33 381,76 грн.

Схема опалення – сонячні колектори для системи опалення та гарячого водопостачання.</b >

Розглянемо варіант теплопостачання з використанням сонячних колекторів, наприклад, фірми Buderus – серії Logasol SKT1.0 (стара серія – Logasol SKS4.0).

Кількість теплової енергії, яку компенсують сонячні колектори, для обраного регіону (Київська область) протягом року, у відсотковому співвідношенні від загальної споживаної теплової потужності становить:
– 100%  – 6 «теплих» місяців для гарячого водопостачання;
– 50%– 6 «холодних» місяців для гарячого водопостачання;
– 25% – 6 «холодних» для опалення.
_{Прим. Дані значення наведені із округленням за діаграмами – № 4.1 та № 4.2 (стор. № 4 документації з проектування Buderus. Геліотехніка  Logasol для гарячого водопостачання та підтримки опалення).}

Економія теплової енергії (кВт-год) за рік при експлуатації сонячних колекторів виходячи з даних значень становитиме: 7 647/2 + 0,5 x 7 647/2 + 0.25 x 33 870 = 14 202.75 кВт-год.

Витрата газу зменшиться, відповідно, на величину – 1 655 куб. м газу./рік. – у грошовому еквіваленті, економічна вигода за 1 рік становитиме – 11 386 грн. (при тарифі 6,88 грн./куб. м).

Вартість капітальних витрат при встановленні геліосистеми на опалення та ГВП для нашого будинку (при комплектації обладнанням фірми Buderus) орієнтовно складе – 27 000, 0 EUR (756 000 грн). До комплекту обладнання увійде:

• сонячний колектор серії SKT1.0-s (вартістю – 864 EUR/шт.) – 18 шт.
• буферний бак акумулятора PNR1000-80/5EW (вартістю 2 090 EUR/шт.) – 2 шт.
• комплектна насосна станція Logasol KS 120/2 (вартістю 817 EUR/шт.) – 2 шт.
• регулятор геліосистеми SC 300 (вартістю 620 EUR/шт.) – 1 шт.
• передізольовані трубопроводи (нерж. сталь), розширювальні судини, спеціальна рідина для заповнення системи (і комплектуючі).

_{Прим. Кількість сонячних колекторів для нашої будівлі підібрана за діаграмою – №78/1 (стор. №78 документації з проектування Buderus. Геліотехніка Logasol для гарячого водопостачання та підтримки опалення).}

Орієнтовний термін окупності геліосистеми для наведеної будівлі при поточному тарифі складає – більше 66 років.

Звичайно, в наведених розрахунках враховувалися максимальні значення з теплових втрат і водоспоживання для нашої кліматичної зони. Якщо за основу взяти будівлю з нижчими показниками по тепловтратах (провести додаткові заходи щодо утеплення конструкцій, що захищають), а також більш високий (європейський) тариф вартості газу, то термін окупності геліосистеми буде скорочено. Але його зменшення не буде таким суттєвим, щоб реально вплинути на економічну вигоду використання геліосистеми для режиму «опалення».

От чому в більшості випадків такий вид теплогенерації як «енергія Сонця» використовується виключно для гарячого водопостачання. та підігрів води в плавальних басейнах.