Робимо самі сонячне опалення приватного будинку

Це в 19-м столітті будинку опалювали дров'яними печами, а в 20-му - газовими котлами. Зараз вже 21-е століття: це вік інформаційних технологій, високих цін на енергоносії та боротьби з «парниковим ефектом». Вже зараз сонячні батареї продають дешевше 1 $ за Вт потужності, хоча ще в 1977 році 1 Вт продавався в середньому за 77 $ (легко запам'ятати: «чотири сімки»). І всякі сонячні колектори (наприклад, вакуумні трубки) теж помітно дешевшають.

Ставте лайки, діліться з ДРУЗЬЯМИ!

Багато хто думає, що можна купити невелику кількість сонячних колекторів (максимум 10-20 кв. М), і вони вирішать всі їхні проблеми з опаленням будинку. І крім того всі ці колектори можна буде розташувати на даху, тобто повинно вийти щось подібне наступному фото:

Економічний сенс використання варіанту № 1 є тоді, якщо вартість сонячних колекторів виявиться менше 50 EUR за кв. м. У цьому випадку можна вкластися в 300-1000 EUR за всю систему (10-20 кв. м колекторів, тепловий акумулятор 500-1000 літр, насоси, труби, теплообмінники, автоматика), а дасть це наступне:

Очевидно, для варіанта № 1 дуже дорогими виявляються вакуумні трубки і плоскі колектори, які продаються магазинами по 150-300 EUR за кв. м. Таким чином, потрібно все-таки самому робити плоскі колектори, і в Internet можна знайти (але з великими труднощами) конструкції плоских колекторів з 30-50 EUR / кв. м витрат на комплектуючі. Але не всякий саморобний колектор зможе ефективно працювати взимку. Тому тут не можна приймати серйозного рішення без експериментів або ради знаючу людину.

Про розташування колекторів на даху краще не думати: їх кріплення там автоматично збільшує їх вартість на 10-30 EUR / кв. м в порівнянні з розташуванням на землі. І обслуговувати їх там буде дуже складно, особливо якщо буде обрана ненадійна конструкція колектора.

Той тепловий акумулятор (на 500-1000 літр води) теж краще виготовити самостійно, оскільки покупка такого в магазині обійдеться приблизно в 1000 EUR. І взагалі, все краще робити самому, оскільки оплата найманців не дозволить вкластися в ціль «300-1000 EUR за всю систему».

Але буде краще, якщо використовувати дуже дешеві сонячні колектори з цінового рівня «10-20 EUR / кв. м ». Приклад такого колектора:

Ставте лайки, діліться з ДРУЗЬЯМИ!

В такому випадку господареві приватного будинку буде важко зробити наступний вибір. З одного боку, він може інвестувати 300-700 EUR в сонячну станцію з 10-20 кв. м колекторів. Але з іншого боку, утеплення стін будинку (пінополістиролом) або заміна його вікон зажадає ті ж 300-700 EUR. А ефект від цих інвестицій виявляється приблизно однаковий для всіх цих варіантів (зниження споживання газу на 10-15%). В такому випадку доведеться робити вибір на підставі таких особливостей:

- Утеплення будинку - це «зробив і забув», в той час як сонячна станція вимагатиме нагляду і обслуговування.

- Сонячна станція вимагатиме землю для свого розташування: 15 кв. м колекторів зажадають ділянку 2 м х 10 м, вільний від тіней.

- Сонячна станція дасть ще й багато безкоштовного річного тепла. Його можна використовувати для гарячого водопостачання будинку, виробництва електрики та інших цілей, описаних в варіанті № 2.

А якщо будинок вже має теплі стіни і нові вікна, то вибору вже не буде: потрібно будувати сонячну станцію.

Варіант № 1 є єдиним, який не вимагає багато землі для сонячної станції. Крім того, він є початковим етапом для переходу до інших варіантів (Якщо ми хочемо побудувати велику сонячну станцію, то починати потрібно все-таки з невеликою станції).

2) Варіант сонячної станції з гаком зимовим теплом:

Цей варіант підійде не кожному приватному будинку.

Басейн може бути у господаря сусіднього ділянки. В цьому випадку можна продавати йому літнє тепло (по теплотрасі з теплообмінником і тепловим лічильником), і оплата цього тепла окупить сонячну станцію за кілька років (а в якості додаткового бонусу - безкоштовне зимовий тепло для опалення свого будинку).

Варіант № 2 також підійде, якщо поруч (не далі за 50-100 м) буде знаходитися інший великий споживач річного тепла: база відпочинку, готель, завод і т.п.

Можна продавати гарячу воду (по водолічильника), влаштувавши на краю своєї ділянки душову для заводу або аграрного підприємства. Або за межами своєї ділянки організувати місце мийки контейнерів, тварин і т.п.

Можна сушити тверде паливо для свого будинку. Наприклад, щоб висушити 10 тонн мокрою тирси (до 5 тонн сухої, щоб потім зробити з неї пелети), потрібно витратити близько 3,5 квт-година тепла за сезон (від приблизно 20 кв. М колекторів).

Якщо така сонячна станція повинна мати 30-100 кв. м колекторів, будинок отримає від неї тепло, яке покриє 20-50% його опалювальної потреби.

3) Варіант «на 2 кв. м будинку використовується приблизно 1 кв. м сонячного колектора:

Ставте лайки, діліться з ДРУЗЬЯМИ!

Таким чином, варіант № 3 передбачає сонячну станцію, що складається з 1-3 рядів типу показаного на наступному фото:

Вартість матеріалів для кожного такого ряду (він має 29 кв. М дзеркал) - від 250 до 300 EUR. Вартість решти елементів сонячної станції описана в ролику:

Ставте лайки, діліться з ДРУЗЬЯМИ!

Очевидно, що чим ближче станція до дому, тим вона дешевше буде коштувати. Взагалі, витрати на сонячну станцію поміщаються в 400-1200 EUR (за умови її самостійного виготовлення), а дає вона наступне (на прикладі станції з 60 кв. М дзеркал):

- Також буде еквівалент 100-200 куб. м газу для холодних ночей перед опалювальним сезоном і після нього: не потрібно буде мерзнути, економлячи газ

- Також буде 100-200 куб. м газу теплових витоків з теплового акумулятора, які можна використовувати для опалення. Але якщо акумулятор буде стояти на вулиці, це тепло загубиться (хоча можна подумати, щоб оточити його теплицею або оранжереєю)

4) Сонячна станція для електрики і тепла:

П'ять способів виробництва електрики сонячними колекторами описані в моєму 2-хвилинному ролику:

Ставте лайки, діліться з ДРУЗЬЯМИ!

Це такі способи: «парова турбіна», «фокусування світла на сонячних батареях», «елементи Пельтьє», «цикл Ренкіна», «ORC». На високому ККД розраховувати не варто: для виробництва 1 кВт-год електроенергії потрібно буде витрачати 10-30 кВт-годину тепла. Якщо ставиться мета зробити 1000 кВт-год електроенергії на рік, буде потрібно сонячна станція з 100 кв. м дзеркал. Можна підрахувати, що вартість такої станції (1000-1500 EUR) виявляється дешевше, ніж сонячні батареї для вироблення такої ж кількості електроенергії (для цього потрібно близько 10 кв. М сонячних батарей, а також їх кріплення, інвертори та ін. Обладнання). Але при цьому:

- Є додатковий бонус: 100 кв. м дзеркал безкоштовно дадуть близько 1000 куб. м газу для опалення будинку та його гарячого водопостачання (тобто на виробництво електрики буде направлятися тільки те тепло, яке виявиться непотрібним для опалення або гарячого водопостачання)

- Способи «елементи Пельтьє», «цикл Ренкіна» і «ORC» виробляють електрику не тільки під час сонця, а також вночі, в несонячних дні і т.п. оскільки вони працюють на теплі з теплового акумулятора

- Практична реалізація будь-якого з тих п'яти способів може стати основою хорошого бізнесу з великими перспективами

Але реалізувати це все може тільки людина, що добре розбирається в фізиці. Якщо таку людину в колі знайомих немає, краще забути про варіант № 4.

5) Варіант з «сезонним тепловим акумулятором» для 100% сонячного опалення будинку:

Багатьом подобається краса наступній ідеї: літнє тепло сонячних колекторів накопичувати в величезному тепловому акумуляторі, а потім використовувати це тепло для опалення будинку взимку. Ця ідея називається «Сезонний тепловий акумулятор». Можна набрати ці слова в Google і побачити безліч різноманітних технічних рішень. Але, на жаль, всі вони дуже далекі від фінансових можливостей пересічного українця. Наприклад, дуже часто там пропонується використовувати в якості акумулятора земляний масив під будинком, але забувають повідомити, як це зробити дешево і як загальмувати витоку тепла, яке туди направляється від колекторів. А також не говорять, як це все можна реалізувати в разі вже побудованого будинку, причому саме звичайного будинку середньостатистичного українця: зі звичайними батареями опалення (а не «теплими підлогами»), з поганою теплоізоляцією і без потрібних особливостей структури землі.

Проте, варіант № 5 технічно реальний вже зараз. Але його економічний сенс буде дуже сумнівним: або акумулятор буде дорогим, або теплові витоку з нього будуть такі великі, що доведеться ставити багато сонячних колекторів. Коштувати все це буде приблизно стільки ж, як повна вартість установки теплового насоса (десятки тисяч EUR), але при цьому ще буде реальна економія енергоресурсів, оскільки тепловий насос споживає величезну кількість електроенергії. Але «сезонний тепловий акумулятор» поки що ще не «розкручена» технологія, і тому українці вважають за краще витрачати гроші саме на теплові насоси.

Економічно цікавим варіант № 5 стане тільки, якщо хтось колись запропонує ідею щодо зменшення вартості теплових акумуляторів до 3-5 EUR / куб. м. Тоді їх буде вигідно використовувати разом з сонячними колекторами не дорожче 30-50 EUR.

6) Варіант «на 1 кв. м будинку використовується приблизно 2 кв. м сонячного колектора »:

Це вже велика станція навіть за європейськими мірками: 120-300 кв. м сонячних колекторів. І тепловий акумулятор потрібен вже великий - близько 10-30 тонн води (80-100 літрів води на 1 кв. М колектора); таку грандіозну споруду можна розташувати тільки на вулиці.

Тим не менш, деякі господарі можуть спробувати комфортно жити і в таких умовах, беручи приклад з деяких наших сільських жителів або з власників аристократичних особняків в Європі: в холодні періоди вони обмежують свій життєвий простір декількома кімнатами (природно, не допускаючи надмірного переохолодження інших приміщень) . Якщо так робити, то можна повністю відмовитися від традиційних котлів, що дає відразу кілька переваг:

- Будинок стає дуже безпечним, оскільки традиційні котли часто влаштовують пожежі або витоку газу, труять людей чадним газом, вибухають (що люблять робити твердопаливні котли), а також служать постійним джерелом дров'яного сміття та інших неприємностей

- Вартість будинку зменшується на кілька тисяч EUR: ціна котла і його підключення, кілька кв. м котельного приміщення, димохід

- Не потрібно витрачати гроші на підключення будинку до газової магістралі (кухонна плита може бути електричною)

Щоб витрати на таку велику сонячну станцію вклалися в 2-3 тисяч EUR, сонячні колектори повинні виявитися дешевше 10 EUR / кв. м, а теплові акумулятори - дешевше 20-30 EUR за тонну води. Цікаво, що такі витрати виявляться помітно менше, ніж економія, яка виходить від описаного вище ефекту відмови від традиційного котла.

Землі для такої станції знадобиться багато: 5-10 соток. Тому для приблизно половини українських будинків варіант № 6 буде недоступний. Добре бути сільським жителем: там великі городи. Крім того, в нових передмістях зазвичай багато порожніх ділянок, де можна розташувати таку сонячну станцію. Ідеальний випадок для варіанту № 6: віддалені будинки та селища: до газової магістралі підключитися дуже дорого, а порожній землі навколо дуже багато.

Є таке оману, що якщо кількість колекторів збільшити в N раз, то економія газу збільшується в N раз теж. Але це правило працює тільки при невеликій кількості колекторів (в рамках варіанту № 1). Наступна таблиця показує, що відбувається при переході від варіанту № 3 (це передостанній стовпець таблиці) до варіанту № 6 (останній стовпець) на прикладі будинку в центральних областях України:

7) Економічно доцільний варіант для 100% сонячного опалення будинку:

Ми вже наголошували, що варіант № 5 хоч і досягає 100% опалення, але не варто витрачених на нього грошей (у багато разів економічно вигідніше топити газом або дровами). Набагато дешевше досягти 100% опалення, слідуючи по шляху нарощуючи кількості максимально дешевих сонячних колекторів. В цьому випадку сонячна станція виглядає наступним чином:

По-перше, потрібні великі теплові акумулятори для зберігання запасу тепла на 15-30 несонячних днів. Це 40-100 тонн води, і тому бажано, щоб вони були дешевше 15-20 EUR / тонна.

У південних областях зими більш сонячні, і тому там вартість такого опалення виявиться в межах 3-4 тисяч EUR. У центральних і західних областях все це може бути вигідно тільки за умови врахування економії через відсутність традиційного котла (тобто ціни котла і його підключення, вартість димоходу і площі будинку під котельню, ціна підключення будинку до газу).

8) Дуже економічно вигідний варіант з 100% сонячного опалення будинку:

Це варіант для тих, хто хоче дати повне сонячне опалення свого будинку і при цьому грамотно вкласти 5-15 тисяч EUR інвестицій.

Це дуже велика станція, наприклад, 400 кв. м колекторів (на 12 соток землі) в південних областях або 1000 кв. м (40 соток землі) в північній або західній Україні. І ця станція повинна бути підключена до декількох приватних будинків. Виходить щось, що можна назвати «сонячної котельні»: це мікро-аналог міського централізованого опалення.

Якщо грамотно вести справи, витрати на будівництво «сонячної котельні» окупляться за 3-5 років, а перспективи розвитку бізнесу побачити нескладно - будівництво сотень або тисяч таких «котелень» в своєму районі або по всій країні.

Економіка такий «сонячної котельні» буде приблизно наступна (всі без ПДВ на прикладі 400 кв. М колекторів для будинку в Одеській обл.):

«Сонячна котельня» вимагатиме 5 600 EUR інвестицій на наступне:

- 3200 EUR за 400 кв. м колекторів (по 8 EUR / кв. м)

- 800 EUR за 40 тонн теплових акумуляторів (по 20 EUR / т)

- 600 EUR за 100-200 метрів теплових трас до 2-4 абонентам

- 600 EUR для установки (у тих 2-4 абонентів) теплових лічильників і теплообмінників (для передачі тепла від брудної води «котельні» у чисту воду опалювальної системи будинків абонентів)

- 400 EUR витрат на підключення до дому «господаря котельні» та інше обладнання станції (насоси і кілька дрібниць)

- 15 тис. КВт-год - опалення будинку «господаря»

- 10 тис. КВт-год - теплові витоку з теплового акумулятора і теплотрас