Прикладними задачами сучасної теплотехніки є забезпечення високого рівня комфорту
для споживачів при опаленні та гарячому водопостачанні. Сучасне житло потребує не
лише визначеної потужності на системи опалення та гарячого водопостачання із заданими
параметрами теплоносія, але й, з огляду на вичерпність органічних видів палива,
ощадного інноваційного підходу до їх реалізації. З усіх систем життєзабезпечення житла
найбільш енергоємними є системи опалення і гарячого водопостачання, вони споживають
від 40 до 60% від загальної кількості енергії. Таким чином найбільший ефект від
застосування інноваційних рішень очікується саме для таких систем.
Практично усі сучасні виробники теплотехнічного обладання пропонують своїм
споживачам установки для використання нетрадиційних та поновлювальних джерел
енергії. При цьому найбільш динамічним з точки зору розвитку є побутовий сектор. На
даний момент на ринку існують багато виробників, що позиціонуються в різні сигменти
ринку – по якості, функціональності та ціні обладнання.
Серед виробників преміум класу
особливу увагу привертають інноваційні рішення від німецької компанії Vaillant. Для
ураїнського споживача компанія Vaillant пропонує сонячні та теплопомпові системи як
для гарячого водопостачання так і для підтримки системи опалення. Слід зауважити, що
ефективність залежить від регіону розташування, тобто від потужності сонячного
випромінювання для сонячних та характеристик первинного джерела для теплопомпових
систем. При цьому інноваційні системи здатні забезпечити 100% гарячого водопостачання
споживача та до 40% підтримку системи опалення.
Зосередимо свою увагу на сонячних системах гарячого водопостачання та опалення.
На даний момент існують такі технічні рішення:
- плоскі сонячні колектори auroTHERM VFK
- трубчасті вакуумні сонячні колектори auroTHERM VTK
- система auroSTEP
- сонячні та мультибойлери типу auroSTOR VPS S та аllSTOR VPA
Плоский сонячний колектор auroTHERM VFK застосовується в основному в системах гарячого водопостачання і представляє собою плоску поверхню абсорбера з розміщеними на ній мідними трубками. Каркас колектора
виконаний з алюмінію для зменшення маси та зручності монтажу. Поверхню абсорбера
покрито склом для зменшення тепловтрат.
Основними елементами колектора є:
1. Броньоване скло колектора
2. Ізоляційний профіль EPDM по периметру
3. Бокова ізоляція для зниження додаткових
втрат теплоти
4 Затискний профіль для монтажу колектора
5 Задня алюмінієва стінка
6 Теплоізоляція товщиною 40 мм
7 Абсорбер с вакуумним напиленням по усій
поверхні
Плоскі колектори Vaillant auroTHERM VFK 900 S мають стійку до агресивних
атмосферних проявів алюмінієву раму і абсорбер з мідною поверхнею з селективним
вакуумним покриттям (напиленням), а також броньоване скло.
В якості теплоізоляції використовується мінеральна вата. Для надійності
внутрішні з’єднання трубок колекторів виконані за допомогою зварювання, а не
спаювання, що дозволяє колектору витримувати високі температури. Слід зазначити, що
робочий діапазон температур колектора коливається в межах 80-180°С, а максимальна
температура спрацьовування теплового захисту – 230°С. В якості теплоносія для
сонячного колектора застосовується поліпропіленгліколь в суміші з водою. Через високі
робочі температури для підключення сонячного колектора до системи теплозабезпечення
будинку необхідно застосовувати з’єднання та матеріали, що витримують відповідну
високу температуру. У зв’зку з можливістю досягнення температури 230°С робоча рідина
в колекторі може закипати і випаровуватись. Небезпечним є не саме закипання, а частота
– якщо колектор більшість робочого часу кипить, то поліпропілен гліколь втрачає свої
теплотехнічні властивості і його необхідно замінити.
Трубчастий вакуумний колектор auroTHERM VTK реалізовує принципово іншу
технологію перетворення сонячної енергії в теплову. Основу колектора становить
трубчастий елемент (рис 3). Трубчастий колектор має більшу поглинаючу здатність у
порівнянні з плоским, оскільки з прошарку між скляною та алюмініємовою трубкою
відкачано повітря.
У порівнянні з плоскими колекторами трубчасті можуть застосовуватись для підтримки
системи опалення, а також можуть монтуватись не тільки на плоский чи похилий дах, а навіть на
вертикальні фасади будівель.
Таким чино бачимо що найбільшу ефективність для усіх теплових потреб має саме
вакуумний трубчастий колектор. При цьому бачимо, що на підігрів басейну колектори
працюють практично однаково, а для приготування гарячої води перевага вакуумного
складає до 10%. Далі ефективність плоского колектора різко зменшується, оскільки його
поглинаюча здатність набагато менша і він не здатний так ефективно як вакуумний
сприймати розсіяне випромінювання. Ще одна установка заслуговує уваги в якості системи підігріву гарячої води.
Це система auroSTEP, схема якої показана на рисунку. Система складається з двох плоских сонячних колекторів типу auroTHERM VFK, сонячного бойлера на 250л, насосної групи та вбудованого в
бойлер регулятора auroMATIC 560. Така система здатна забезпечити будинок де мешкають 3-4
особи гарячою водою повністю в літній період, а також і в зимовий. Для цього передбачено
підключення зовнішнього джерела теплоти, наприклад газового водогрійного котла чи при
потребі здійснюється догрів води електроТЕНом, який за бажанням споживача можна вмонтувати в
сонячний бойлер. Система auroSTEP є готовою до використання і не потребує жодних проектів для
свого встановлення, оскільки всі компоненти вже підібрані виробником.
На відміну від інших
сонячних систем теплозабезпечення, система auroSTEP є некиплячою, тобто в стані простою робоча рідина стікає із сонячних колекторів в змійовик сонячного бойлера, при цьому із змійовика повітря надходить в
колектори, тому й не відбувається закипання. Повітряна пробка є обовязковим елементом,
оскільки виконує функцію компенсатора теплового розширення робочої рідини.
Обов’язковим компонентом сонячних систем окрім сонцепоглинаючих колекторів є
акумуляційні ємності - це ємності великого об’єму призначені для накопичення надлишку
енергії, в період доби, коли ми маємо велику сонячну активність і використання в
несонячний період. Потрібно не забувати, що в даних системах також має місце
традиційне джерело енергії – будь то газовий котел, або електричний ТЕН, що будуть
виступати як резервні. Компанія Vaillant виробляє сонячні бойлери auroSTOR різних
модифікацій і конструкцій, але всі такі що мають одну задачу - акумуляція різних видів
енергії.
Отже, в сучасних умовах вичерпності та подорожчання первинних енергетичних ресурсів,
існує продумане технічне рішення для використання практично необмеженої кількості
енергії – це сучасні інноваційні системи для гарячого водопостачання та опалення від
компанії Vaillant.
