Когато хората говорят за соларна енергия, обикновено имат предвид фотоволтаичните панели за производство на електричество. Но съществува и втора, по-стара соларна технология — термичните слънчеви колектори, предназначени специално за производство на гореща вода и отопление.
Как работят слънчевите термични колектори
Термичният колектор улавя слънчевата топлина и я прехвърля в течен топлоносител (вода или антифриз), циркулиращ в тръбите на колектора. Загрятата течност постъпва в бойлер с топлообменник, където загрява питейната вода. При достатъчно слънце, температурата на водата може да достигне 60–80°C.
Системата работи и в облачно време — ефективността намалява, но не спира. В слънчеви дни системата може да осигури 100% от нуждите от гореща вода, а в зимата — 20–40%.
Видове термични колектори
Плоските колектори (flat plate) са стандартното решение за България. Те представляват застъклена плоска кутия с абсорбираща черна повърхност и тръбна система. Лесни за монтаж, надеждни и с добра цена. Подходящи за целогодишно използване в умерен климат.
Вакуумните тръбни колектори (evacuated tube) съдържат редица стъклени тръби с вакуумна изолация — подобно на термос. Те са по-ефективни при ниски температури и при дифузна светлина, но са по-скъпи и по-чупливи. Подходящи за по-студен климат или за системи с по-висока температурна нужда (например индустриални приложения).
Сравнение с фотоволтаиците
Термичните колектори имат ефективност 60–80% при преобразуване на слънчевата енергия в топлина. Фотоволтаиците имат ефективност 18–22% при преобразуване в електричество. За производство на гореща вода, термичните колектори са по-ефективни и по-евтини.
Въпреки това, фотоволтаиците с бойлер или термопомпа за ГВС набират популярност, тъй като са по-гъвкави (излишъкът от електроенергия може да се използва и за нещо друго) и не изискват отделна хидравлична инсталация. Изборът зависи от конкретните нужди и от наличието на вече изградена инсталация.
Оразмеряване на термичната система
За средно домакинство от 4 човека с дневна нужда от гореща вода от 160–200 литра, типичното оразмеряване е 4–6 м² плоски колектора и бойлер с обем 200–300 литра. Системата покрива 60–70% от годишните нужди от гореща вода.
За по-голям бойлер (300–500 л) и повече колектори (6–10 м²), покритието нараства до 70–80%, но излишъкът в летните месеци може да е проблем — системата може да прегрее, ако не е предвиден механизъм за охлаждане.
Комбинирано отопление и ГВС
По-амбициозните системи комбинират производство на гореща вода и подпомагане на отоплението (т.нар. комбинирани системи или "combisystems"). При наличие на подподово отопление (с работна температура 35–45°C), слънчевата система може да покрие значителна part от зимното отопление.
Тези системи изискват по-голяма колекторна площ (10–20 м²) и по-голям акумулационен бойлер (500–1 500 л). Проектирането им е по-сложно и изисква специализиран хидравлик.
Легионела и хигиенни изисквания
При слънчеви термични системи съществува риск от размножаване на легионела в бойлера при температури под 55°C. Системата трябва да е проектирана така, че водата периодично да се нагрява до минимум 60°C за унищожаване на бактериите. Съвременните регулатори имат вградена функция за автоматично термично дезинфекциране.
Поддръжка и надеждност
Термичните соларни системи са изключително надеждни при правилен монтаж. Основните сервизни операции включват: проверка и допълване на антифриза (на 3–5 години), проверка на помпата и разширителния съд, и проверка на уплътненията и фитингите. Животът на системата е 20–25 години при редовна поддръжка.
Цени и период на изплащане
Соларна термична система за домакинство: 4–6 м² колектори с монтаж и бойлер — 3 000–5 500 лв. Годишно спестяване при заместване на електрически бойлер — 600–1 000 лв. Период на изплащане: 4–7 години. При заместване на газов бойлер спестяванията са по-малки, но все пак значими.
Заключение
Слънчевите термични колектори са зряла, доказана технология с висока ефективност за производство на гореща вода. За домакинства с електрически бойлер, те представляват една от инвестициите с най-бърза възвращаемост в целия енергиен спектър. Комбинирани с фотоволтаична система, те осигуряват комплексно покритие на всички енергийни нужди на домакинството.