Использование солнечной энергии в отоплении ИЖС и ГВС

Предлагаю обменяться мнениями об экономической целесообразности использования солнечной энергии в системах отопления и/или горячего водоснабжения, применительно к индивидуальному строительству жилых домов (коттеджей). Естественно применимо к климатической зоне расположения индивидуального коттеджа.

Если у кого-то есть хотя бы примерные расчёты ТЭО (технико-экономического обоснования) вложений в системы использующие солнечную энергию, то их публикация может быть неоценимым вкладом в копилку коллективных знаний.

Вот только подобную тему (не без Вашего участия) закрыли... Согласен, там изначально тема провальная была...

Inch1964 написал:
Если у кого-то есть хотя бы примерные расчёты ТЭО (технико-экономического обоснования)...

Ну Вы у нас вроде большой специалист по таким расчётам... Ну вот почему бы не начать? Взять за основу домик квадратов на 80 и посчитать....

Мегавольт. написал:
Ну Вы у нас вроде большой специалист по таким расчётам... Ну вот почему бы не начать?

Благо Дарю Вам за комплимент. Но невозможно быть высококвалифицированным специалистом сразу во всех областях. Лучше в одной области быть высококвалифицированным специалистом, чем дилетантом во всех областях сразу. (Моя область - теплорасчеты и расчеты гидравлики, но не использование солнечной энергии).

Поэтому, пока ТЭО сделать не имею возможности/желания.

Потому и предлагаю обменяться знаниями в этой области. Ведь если сказать: "Очень хорошо использовать солнечную энергию!" (и с этим никто и не будет спорить), то за этим высказыванием нужно еще привести и ТЭО. Ведь отапливаться солнечной энергией можно и замечательно! Но! Нужно еще и подсчитать, через сколько лет вложения от такой системы себя окупят.

Коллекторы, собирающие солнечную энергию сейчас широко применяются и в Европе. Но через какое время они себя окупают - вот это и хотелось бы выяснить. В основном встречаются технические решения, для подогрева ГВС от солнечной энергии. Вполне возможно, что такое техническое решение заслуживает место быть, при наличии бойлера с дополнительным теплообменником.

Inch1964 написал:
Предлагаю обменяться мнениями об экономической целесообразности использования солнечной энергии

Была тут тема по ТВ-ящику, что немцы жалуются что системы зелёной энергии шумят, мешают жить, да и просто экономически не целесообразны из-за дороговизны генераторов и/или системы хранения, а без хранения избыток энергии в пики выработки (готовы доплатить за то что бы забрали энергию) и недостаток ночью/безветрие (когда просходит всплеск спроса и цены).

Если и заморачиваться экономией и накоплением энергии, то вероятно переходить на двухтарифный учёт и запасать энергию в льготные периоды и использование в дорогом времени. Но опять же проблема дороговизны хранения (аккумуляторы, всякого рода контроллеры и преобразователи).

На данном этапе целесообразность топить газом, но долго ли, время покажет.
Электричество дорого, но если электричество будет официально приобретаться для отопления, то в некоторых случаях тариф энергетиками может быть снижен, как оптовику, так сказать. Как например для электроплит или электрокотлов и т.п.

В моём детстве модно было обсуждать супермаховики с подшипниками на жидком гелии.

cineman написал:
В моём детстве модно было обсуждать супермаховики с подшипниками на жидком гелии.

cineman, а оказалось все проще - аккумуляторы стали компактными и энергоемкими

Думаю что рассматривать целесообразность прямого подогрева воды для нужд ГВС нет особого смысла так как это вовсю применяется и чем южнее тем интенсивнее.

Вариант с солнечными коллекторами для отопления сложнее, летом тепло не нужно
На домик в средней полосе для отопления потребуется 10-20 Гигакалорий тепла
Это 1000 кубов теплоносителя на сезон с разницей 10°-20° между подачей и обраткой.
Многовато для теплового аккумулятора.
Греть теплоноситель до Февраля практически нечем, нормальное солнце раньше не появится.

Видел на выставке чудиков, которые изобрели солнечный коллектор для отопления. Вместо воды этот коллектор нагревал воздух приточной вентиляции. Это предлагалось как единственный источник тепла в доме.

Воздух это здорово не надо заморачиваться с теплоносителем, не надо боятся его протечек.
Одно плохо нет теплового аккумулятора

Aтос написал:
Думаю что рассматривать целесообразность прямого подогрева воды для нужд ГВС нет особого смысла так как это вовсю применяется и чем южнее тем интенсивнее.

Да, конечно. Согласен. Для этого и стали производить БКН с двойным теплообменником. Летом это не только даёт возможность преднагреть БКН, но и позволяет уменьшить затраты на кондиционирование воздуха в подкрышных помещениях.

Aтос написал:
Вариант с солнечными коллекторами для отопления сложнее, летом тепло не нужно
На домик в средней полосе для отопления потребуется 10-20 Гигакалорий тепла
Это 1000 кубов теплоносителя на сезон с разницей 10°-20° между подачей и обраткой.
Многовато для теплового аккумулятора.

Тоже согласен. Лишнее тепло летом можно пускать только на преднагрев ГВС в БКН.

Можно, конечно, подогревать теплоаккумулятор (при его наличии) снизу и зимой, но насколько это будет экономически целесообразно - вот в этом и вопрос. Так как это даст только небольшую дОлю от необходимых теплопоступлений для отопления дома.

Aтос написал:
Воздух это здорово не надо заморачиваться с теплоносителем, не надо боятся его протечек.
Одно плохо нет теплового аккумулятора

Согласен. Именно ТА и должен присутствовать в таких системах. Также думаю, что зимой, для нижнего в ТА преднагрева, всё равно придется использовать тепловой насос.

Inch1964 написал:
Так как это даст только небольшую дОлю от необходимых теплопоступлений для отопления дома.

Переходит на добычу тепла не из воздуха/солнца, а из недр земли, например, уезжать на Камчатку и потреблять дармовое тепло из земли:

При использовании тепла земли можно выделить два вида тепловой энергии – высокопотенциальную и низкопотенциальную. Источником высокопотенциальной тепловой энергии являются гидротермальные ресурсы – термальные воды, нагретые в результате геологических процессов до высокой температуры, что позволяет их использовать для теплоснабжения зданий. Однако использование высокопотенциального тепла земли ограничено районами с определенными геологическими параметрами. В России это, например, Камчатка, район Кавказских минеральных вод; в Европе источники высокопотенциального тепла есть в Венгрии, Исландии и Франции.

В отличие от «прямого» использования высокопотенциального тепла (гидротермальные ресурсы), использование низкопотенциального тепла земли посредством тепловых насосов возможно практически повсеместно. В настоящее время это одно из наиболее динамично развивающихся направлений использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Но второй вариант тоже не из дешёвых (дармовых). Первый ограничен регионом.

ser000, какой ещё "второй" вариант? Уточните, чтобы не было балабольства.

П.С. А ссылки размещать на другие ресурсы - дурной тон и запрещено правилами форума. Если не можете объяснить своими словами - так и молчите "в тряпочку" - раз нечего сказать!

Inch1964 написал:
П.С. А ссылки размещать на другие ресурсы - дурной тон и запрещено правилами форума.

Дурной тон давать текст из статьи без ссылки где его взял, тем более статья больше чем процитированный кусок.

Inch1964 написал:
какой ещё "второй" вариант? Уточните, чтобы не было балабольства.

-

использование низкопотенциального тепла земли посредством тепловых насосов

Думаю, если плясать от «урожайности», то не больше 1кВтч надоить зимой можно за день с квадратного метра поверхности крыши. А теперь, внимание, вопрос: хватит ли этой энергии для отопления квадратного метра помещения. Если нет, то дом будет похож на гриб — площадь крыши больше площади стен. А Солнце только с южной стороны светит, между прочим. Так что можно использовать только половину площади крыши. С отоплением, похоже, фиаско.

Тепловой насос другая тема и не стоит здесь смешивать божий дар и яишницу.

Хотелось бы понять эффективность солнечного коллектора,
понятно что он будет выше чем у солнечной электростанции

ser000, Тема эта не о тепловых насосах, а о солнечных коллекторах. Потому и написал, что давать ссылки на тепловые насосы и переходить на их обсуждение - дурной тон.

РаботничкиНТ написал:
Думаю, если плясать от «урожайности», то не больше 1кВтч надоить зимой можно за день с квадратного метра поверхности крыши. А теперь, внимание, вопрос: хватит ли этой энергии для отопления квадратного метра помещения. Если нет, то дом будет похож на гриб — площадь крыши больше площади стен.

Если исходить из среднего теплопотребления дома в 100Вт/м2, то для отопления 1м2 площади дома потребуется 2,4 кВтч в сутки.

Inch1964 написал:

РаботничкиНТ написал:
Думаю, если плясать от «урожайности», то не больше 1кВтч надоить зимой можно за день с квадратного метра поверхности крыши. А теперь, внимание, вопрос: хватит ли этой энергии для отопления квадратного метра помещения. Если нет, то дом будет похож на гриб — площадь крыши больше площади стен.

Если исходить из среднего теплопотребления дома в 100Вт/м2, то для отопления 1м2 площади дома потребуется 2,4 кВтч в сутки.

Inch1964, каковую энергию, думаю, невозможно снять за день зимой с одного квадратного метра поверхности, облученной солнцем в средней полосе России. Откуда следует, что для нужд отопления солнечной энергии недостаточно. Иначе солнечный коллектор будет представлять собой грандиозное сооружение, площадь которого превышает площадь отапливаемого им же помещения. Этакий дом — гриб

РаботничкиНТ написал:
Этакий дом — гриб

Согласен.

Скорее даже и не "гриб", а дом, рядом с которым несколько соток площади занимают солнечные коллекторы. И опять же не получится обойтись без теплового насоса. Но тема теплового насоса - опять же выходит за рамки этой темы.

Inch1964, вы имеете ввиду, что температура теплоносителя, которая привычна для традиционых систем отопления, для солнечного коллектора недостижима зимой и поэтому тепловой насос необходим.

А вот для ГВС температура еще более критична, ибо должна быть не ниже нормативной. Но ведь даже летом простую бочку летнего душа догревать ТЭНом приходится, потому, что при солнечном нагревании температура не достигает не то что нормативной для ГВС, но даже и комфортной, если с утра наполнить бочку из скважины холодной водой.
Конечно, в промышленной установке для ГВС нормативная температура будет достигаться, но, думаю, что габариты её с учетом нашего климата тоже будут внушительны.
По опыту электрического накопительного водонагревателя, минимум 1—2 кВтч энергии на человека в день нужно на подогрев ГВС. Думаю, для дома с учетом зимнего сезона потребуется около 10 квадратных метров площади солнечного коллектора ГВС.

РаботничкиНТ написал:
вы имеете ввиду, что температура теплоносителя, которая привычна для традиционых систем отопления, для солнечного коллектора недостижима зимой и поэтому тепловой насос необходим.

Если Вы будете подавать график 40/30 в радиаторный контур, то рассчитайте типоразмеры радиаторов для этого режима!

Inch1964 написал:

РаботничкиНТ написал:
вы имеете ввиду, что температура теплоносителя, которая привычна для традиционых систем отопления, для солнечного коллектора недостижима зимой и поэтому тепловой насос необходим.

Если Вы будете подавать график 40/30 в радиаторный контур, то рассчитайте типоразмеры радиаторов для этого режима!

Inch1964, верно. Стены увешанные большим количеством еле тёплых радиаторов... Ещё классик замечал, что если на стене что-то висит, то оно должно работать. Поднять температуру, возможно, мог бы тепловой насос (его испаритель можно облучать солнцем, чтобы не мёрз), но это дополнительный элемент ненадежности с точки зрения технической и дополнительные затраты — с экономической.

Радиаторы не покатят, нужны тёплые полы.

Aтос, возможно и радиаторы, но температуру придется поднять тепловым насосом.
Принцип такой:
В теплице, согреваемой солнцем, установлены наружные блоки-испарители, внутренние блоки-конденсаторы-радиаторы стоят в помещении, компрессор обеспечивает циркуляцию.
Беда в том, что тепла от солнца зимой маловато, теплица получится гигантских размеров. На крыше дома она не уместится.
За ночь она замерзнет и отогреется только к обеду (и то если погода солнечная), а через два часа солнце снова сядет.

В итоге такая система не сможет работать как основная, к тому же сама будет потреблять энергию (скорее всего - электроэнергию) около 1/3 от всей производимой энергии. Даже 1/3 электроэнергии на тепловой насос всё равно дороже газа. Поэтому экономического смысла нет.

Если просто гонять еле тёплый теплоноситель без теплового насоса, электроэнергии потребуется меньше, но нужны радиаторы огромной площади. И стены до отметки примерно 1м от пола и вся площадь полов должны представлять собой радиатор с температурой около 30°С. Интересное зрелище. Одного теплоносителя на многие сотни тысяч руб. Вода, пожалуй, не прокатит. Вдруг метель дня на три зарядит, и замерзнет вода.
Опять же, огромная площадь солнечного коллектора.

В итоге такая система не сможет работать как основная, к тому же сама будет потреблять энергию (скорее всего - электроэнергию) около 1/3 от всей производимой энергии. Даже 1/3 электроэнергии на тепловой насос всё равно дороже газа. Поэтому экономического смысла нет.

Я по образования и по по большей части своей работы экономист,
и для меня самый экономический вариант это электричество.
Вложение в сложные инженерные установки типа теплового насоса или газовой системы обогрева
на мой взгляд не столь рациональны как вложение средств в утепление дома и снижение теплопотерь.
Однажды правильно сконструированный дом позволит жить десятилетия без затрат на эксплуатацию.

Да, газ дешевле в пять раз.
при расходе на отопление электричеством 10 000 руб.
При переходе на газ экономия 8 000 руб.
Но если снизить теплопотери в 5-10 раз экономия становится ничтожно малой
Утеплятся однако надо.

Aтос написал:
Но если снизить теплопотери в 5-10 раз

читай "увеличить толщину стен в 5-10 раз". Думаю, нереально ни технически ни экономически.
Как экономист вы знаете, что такое "убывающая отдача". Утепление имеет свой предел.

Aтос написал:
Да, газ дешевле в пять раз.
при расходе на отопление электричеством 10 000 руб.
При переходе на газ экономия 8 000 руб.
Но если снизить теплопотери в 5-10 раз экономия становится ничтожно малой
Утеплятся однако надо.

К сожалению, утеплить дом так, чтобы он потреблял тепла в 5-10 раз меньше - невозможно без применения системы рекуперации воздуха (которая окупит себя может только через сотни лет).

Так как, если взять нормативные средние теплопотери дома в 100 Вт/м2, то от трети до половины этой величины не является теплопотерями, а энергией для подогрева вентиляционного воздуха.

Т.е. даже если теплопотери дома свести к нулю, то всё равно (грубо приближенно) 30-50 Вт/м2 будет уходить на подогрев вентиляционного воздуха.

Вот давайте посмотрим пример выполненного теплорасчёта дома:

Из него видно, что при теплопотреблении дома в 128 Вт/м2 (общее теплопотребление 25220 Вт), на теплопотери приходится 17798 Вт, а остальные 6760 Вт расходуются на подогрев вентиляционного воздуха.

Среднегодовая величина солнечной энергии, падающая на 1м2 площади составляет около 3кВтч в день или 1МВтч за год.
На отопительный сезон нужно примерно 0,5МВтч на 1м2 отапливаемой площади.
Вроде бы, баланс сходится: 1МВтч больше, чем 0,5МВтч, но нужно накопить энергию.
А сколько надо, например, воды при разнице температур, скажем в 20°С, чтобы накопить 0,5МВтч? - где-то 23 кубометра.

Выходит в итоге: объем теплового аккумулятора в 10 раз больше объема дома, а площадь солнечного коллектора сравнима с площадью дома. Если учесть КПД, то цифры получатся ещё более страшные. Нереализуемо отопление солнечным коллектором.

РаботничкиНТ написал:
На отопительный сезон нужно примерно 0,5МВтч на 1м2 отапливаемой площади.

Откуда эти цифры? Ссылки на техдоки, пожалуйста. И, извините, что за бред, указывать величину солнечной энергии без указания конкретного место расположения дома? Без этого любые цифры можно считать "высосанными из пальца".