Соларните системи – критерии за ефективност

На всеки час Слънцето изпраща към Земята количество енергия, по-голямо от това, което хората използват за цяла една година.
Освен че поддържа живота на планетата, като осигурява жизнено необходимата светлина и топлина, в последните няколко десетилетия все по-активно се използва и ролята му като “доставчик” на топла вода за бита на домакинствата. В технологично направление този процес се реализира чрез соларните системи, които оползотворяват слънчевата енергия за производство на битова гореща вода. При избора на подобна инсталация трябва да се ръководим от няколко основни критерии – надеждност, рентабилност, дълъг живот и най-вече ефективност.

Слънчевите инсталации за топла вода се състоят от редица компоненти, най-важните от които са слънчевите колектори и изолиран резервоар за топла вода. С тяхна помощ разполагаме с топла вода за битови нужда по всяко време. Освен комфорта, който осигуряват, системите спомагат за реализиране на значителни икономии от разхода на електроенергия. Но ефективната работа на една такава инсталация зависи и от някои особености, които трябва да се вземат предвид при закупуване и монтаж.

При проектиране на слънчевата инсталация е важно да се изготви подробен анализ на природните особености – интензивност на слънчево греене, минимални и максимални температури през различните месеци от годината и др. Удачно е да се информираме и за бъдещите планове за развитие на съответния регион - изграждане на много високи сгради близо до дома, газифициране на района и т.н. Важно е също така да вземем предвид товароносимостта на покривната конструкция и възможността за поемане на теглото на соларната система, без това да доведе до неприятни за нас последици. На пръв поглед всички тези фактори изглеждат безобидни, но подценяването им може да обезмисли цялостната инвестиция.

От съществено значение за ефективността на една соларна инсталация са слънчевите колектори. Основно се използват три типа – плоски колектори, колектори с вакуумни тръби и вакуумни колектори с термотръби.


Плоски слънчеви колектори      Източинк: www.disenointerior.club

Плоските панели са най-достъпен вариант в ценови аспект за изграждане на слънчева система. Представляват вградена в метална кутия абсорбираща плоча със селективно покритие, снабдена с ултразвуково или лазерно заварени тръбички. Най-важната и най-скъпа част от плоските колектори е абсорбационното покритие, отговарящо за ефикасното преобразуване на слънчевата лъчиста енергия в топлоенергия.

Колекторите с вакуумни тръби се характеризират с по-сложно устройство, но са и по-ефективни. Състоят се от стъклени ампули, в които са вградени коаксиални медни тръбички, като в пространството между тях въздухът е изтеглен. Технологичният похват цели постигане на ваккумна среда, считана за добър топлоизолатор, който не компрометира проникването на слънчевите лъчи. Медните тръбички са покрити с абсорбционна пластина, като отделните ампули са свързани в общ колектор. Конструкцията на този вид колектори се отличава с много по-ниски топлинни загуби и по-висока ефективност от тези на плоските панели.


Вакуумно-тръбните колектори     Източник: www.informiran.bg

Най-добрите слънчеви системи за топла вода са изградени с помощта на вакуумните колектори с термотръби, така наречените вакуумно-тръбни колектори. Както може да се досетим, те са и най-скъпи. Благодарение на кръглият си дизайн, вакуумните панели с термотръби пасивно следят Слънцето и абсорбират равномерно слънчевата енергия през светлата част от денонощието. Работят дори и при минусови температури, стига да е налице слънчево греене. Представляват прозрачни, паралелно разположени върху стоманена рамка цилиндрични вакуумни тръби с отвор от едната страна. Изработват се от здраво боросиликатно стъкло, което издържа на много едра градушка. Улавянето на слънчевата радиация става чрез абсорбер, който загрява термотръбата, която от своя страна функционира като изпарител. Загряването на водата става чрез топлообмен в процеса на кондензация. Отделните стъклени ампули се монтират в кутии с много добра топлоизолация. Вакуумно-тръбните колектори имат много ниски топлинни загуби и са високоефективни.


Плоски панелни слънчеви колектори      Източник: www.venman.gr

От съществено значение за ефективността на слънчевата инсталация е и принципът на работа на соларните колектори. Тези, които работят под налягане са най-ефективни при улавянето на слънчевата радиация и преобразуването й в топлинна енергия. При тях затворената в тръбата вода завира при много по-ниска температура (40°С), поради което са много подходящи при зимни условия. Друго предимство на работещите под налягане вакуумно-тръбни колектори е, че не е необходимо монтажът на инсталацията да се извършва над помещението, в което ще се използва загрятата вода, както е при термосифонните системи. В която и част на дома да се монтира системата, налягането спомага за безпроблемно достигане на топлата вода до местата, където е необходима. За разлика от термосифонните инсталации, слънчевите колектори под налягане не спират ефективната си работа дори и в случай, че някоя от вакуумните тръби се счупи.


Правилният монтаж е съществен за ефективността на системата     Източник: www.kpwsolutions.com.au

Колкото и скъпа да е дадена слънчева инсталация за загряване на вода, тя не би могла да функционира ефективно, ако не е изпълнено условието за правилен монтаж. За да може соларната инсталация да работи ефективно и възможно най-дълго, слънчевите колектори трябва да се монтират с най-подходяща ориентация и наклон. Оптимална за нашата страна се счита ориентацията на юг, югоизток и югозапад. Монтажният ъгъл на панелите се измерва спрямо хоризонта. Обикновено соларните системи се разполагат под ъгъл 45 градуса спрямо хоризонталната равнина, с цел вакуумните тръби да бъдат максимално осветени при условията на слънчево греене. С изключение на слънчевите колектори, работещи под налягане, соларните панели трябва се монтират на покрива на сградата.

За да работи ефективно, системата трябва да бъде максимално опростена, съобразно характерните за нея показатели и капацитет. Излишното добавяне на компоненти към конструкцията не само, че няма да повиши, но би могло и да намали надеждността на соларната инсталация. Подпомагането на системата следва да се извършва единствено ако същата разполага с допълнителен енергиен източник, част от комплекта, който ще увеличи нейната производителност, ако не може да се справи сама. Важно е такъв вид устройство да бъде монтирано от специализиран техник в съответната област.


Автономна соларна система за топла вода      Източник: www.crane-bg.com

Осигуряването на изолация на топлосъдържателя ще сведе до минимум енергийните загуби и ще спомогне за запазване на водата гореща за по-дълго време. За целта може да се използват материали с добри топлоизолационни качества, като полиуретанова пяна и др. Не бива да забравяме, че соларната инсталация е целогодишно изложена на капризите на времето, киселинните дъждове, замърсяванията и други неблагоприятни фактори. За да се увеличи ефективната им производителност, редовната поддръжка е от важно значение. Препоръчително е да ги почистваме от прах и замърсявания поне веднъж на три месеца, съгласно приложените за това указания.

Съвременните технологии за оползотворяване на слънчевата енергия за производство на топла вода са все по-ефективни и не на последно място, екологично чисти. Слънцето е за всички, така че ако разполагате с необходимите условия и средства, не лишавайте дома си от подобна инвестиция, която ще намали значително общото потребление на електроенегия в домакинството и ще ви осигури независимост и комфорт.