К вопросу о проблеме утилизации солнечной энергии

У энтузиастов солнечной энергетики рано или поздно назревает вопрос: куда деть избытки энергии летом? В этой статье я хочу поделиться своим опытом утилизации солнечной энергии с пользой для семейного бюджета. Речь пойдет об эксплуатации воздушно-жидкостного солнечного коллектора "ЯSOLAR AIR W" производства российской фирмы «Новый полюс». Данный тип коллектора выпускается данной фирмой недавно. Заявленные производителем характеристики следующие:

Коллектор комплектуется небольшой солнечной панелью Delta SM 15-12М на 15Вт 12в, вентилятором d=120мм на 12в, двумя воздуховодами d=250мм и термореле типа XH-W3001. 

До покупки данного коллектора я экспериментировал с самодельным жидкостным коллектором, фотографию которого (без остекления) вы можете увидеть ниже.

Самодельный коллектор показал удовлетворительные результаты, поэтому и было принято решение о покупке заводского коллектора.

Коллектор установлен на южной стене террасы дома, вертикально, что, конечно, не совсем хорошо с точки зрения КПД, но других вариантов нет. В летний период коллектор освещается солнцем примерно половину дня, т.е. 6-7 часов. Вертикальная установка коллектора так же обусловлена тем, что за счет воздушной части коллектора планируется поддерживать положительную температуру на неотапливаемой террасе дома в зимний период, когда солнце поднимается низко над горизонтом. Коллектор управляется контроллером, заказанным с АлиЭкспресс фирмы Mi-Sol, модель SRC-208C, который контролирует температуру в солнечном коллекторе и в баке-накопителе (см. фото).

В летний период коллектор работает на нагрев воды в баке-накопителе. Бак изготовлен из расширительного бака для систем отопления объемом 250 л. Так как расширительный бак не обслуживаемый, он был распилен по верхнему шву (см.фото), из него извлечена мембрана, по бокам были приварены 4-е патрубка, к которым, внутри бака, присоединены скрученные в спираль два мотка гофрированной нержавеющей трубы диаметром 20мм по 20м каждый, снизу бака также приварен патрубок. После опрессовки, верхняя часть бака приварена на место. Таким образом, получился самодельный бак-накопитель с двумя встроенными теплообменниками. Необходимо отметить, что бак требует теплоизоляции, планируется провести ее с помощью пеноплекса. К одному из теплообменников подключен солнечный коллектор, по которому циркулирует теплоноситель в виде этиленгликоля, с температурой замерзания -60 ºC. под давлением 2 bar, объем теплоносителя получился порядка 20л. Циркуляция производится с помощью циркуляционного насоса, которым управляет контроллер SRC-208C. Бак снизу подключен к городскому водопроводу с холодной водой, нагретая вода сверху забирается и подается на вход электрического накопительного водонагревателя емкостью 50л, откуда уже расходуется на потребителей дома. Бак находится под давлением городского водопровода 3 bar, и пополняется холодной водой под давлением городской водопроводной сети по мере расходования. Питание солнечного контроллера и циркуляционного насоса производится от солнечной электростанции (описание которой выходит за рамки данной статьи), что обеспечивает практически бесплатное снабжение дома горячей водой в летний период.

 Общая схема представлена ниже:

В процессе эксплуатации коллектор показал следующие результаты. При указанном выше расположении коллектора, температура внутри него поднимается максимально до 67 ºC. (при непрерывной циркуляции теплоносителя). Температура теплоносителя на выходе коллектора максимально 50 ºC, в среднем 40 ºC. Разница температур между входом и выходом теплообменника в баке составляет максимально 10 ºC, в среднем от 3 до 5ºC (зависит от температуры теплоносителя и температуры воды в баке). В солнечный день бак 250л нагревается в среднем на 10ºC, при переменной облачности на 5ºC. Максимальная температура в баке составила 45ºC (но это при условии, что в течении дня присутствовал расход воды из бака, из-за "домашних", чистый эксперимент поставить не удалось и бак-накопитель пока не имел теплоизоляции). В целом, работой данной солнечной установки я доволен. Посчитаем реальную производительность системы: Q=cm(t2-t1), где Q - количество теплоты в Дж, c - удельная теплоемкость воды 4200Дж/кг, m -масса воды 250кг, разность температур - 10ºC, итого Q=10 500 000 Дж или 2,9кВт/ч. При данных условиях размещения коллектора, вполне неплохой результат, думаю, что при оптимальных условиях свои заявленные 9КВт/ч от выдаст.