Согласно статистике, Солнце посылает Земле столько энергии за полдня, что оно может покрыть всю потребность Земли в энергии в течение целого года и при этом оставаться в запасе. Солнечные коллекторы и системы используются для улавливания этой энергии. Многие из нас сталкиваются с вопросом, когда все это в один прекрасный день окупится и будет ли вообще работать зимой? В январе 2010 года на улице был холод -15 ° C, однако четыре часа солнца выглядывало между облаками, а вакуумные коллекторы производили в этот день максимум 45 ° C горячей воды. Трудно назвать точный срок окупаемости, но по статистике в Эстонии почти 1440-1960 часов солнечного света в год. Если мы умножим их на мощность традиционной коллекторной системы частного дома, которая составляет (приблизительно) 3 кВт, мы получим 4,32-5,88 МВт тепловой энергии в год. Если сравнивать с тепловой энергией, цена на которую постоянно растет, то с этой системой частный дом выигрывает 388-529 €.
Солнечное отопление в основном предназначено для производства горячей воды для бытовых нужд, но также может использоваться для поддержки системы отопления. Принцип солнечного обогрева заключается в регистрации инфракрасного излучения солнца за счет нагрева воды.
Двумя наиболее распространенными системами, улавливающими солнечную энергию, являются коллектор с плоской пластиной и коллектор с вакуумной трубкой. Электронные лампы становятся все более популярными в странах Северной Европы просто потому, что на улице низкая температура. Вакуум не контролирует температуру, поэтому внешняя температура не может повлиять на коллектор. Система солнечного отопления с вакуумными трубками стабильно вырабатывает тепло, и диаграмму выше можно сделать еще более стабильной в зависимости от угла установки коллектора. Если установить угол наклона коллектора на 50 °, ясно, что в день летнего солнцестояния мы получаем тепло с максимальной мощностью, которую предлагает нам солнечное отопление. В ноябре и марте, однако, в этом случае мы получаем гораздо меньше тепла. План состоит в том, чтобы поднять угол коллектора до 70 ° и 1/3 секции коллектора увеличенного размера, в этом случае мы можем получить немного больше энергии в холодные месяцы, а летом, когда мы потребляем минимальное количество тепла, солнечный угол превышает коллектор и энергии будет меньше.
Установленная таким образом система на 5-10% дороже, но при этом определенно более стабильна. Когда вы думаете о сроке окупаемости, который в любом случае является одной из самых больших проблем, система солнечного отопления на самом деле является одним из самых экономически эффективных решений. По нашим расчетам, средний срок окупаемости составляет 7 лет, исходя из цены на электроэнергию и статистических данных. Фактические результаты довольно сильно колеблются в обоих направлениях. Если статистика утверждает, что в Эстонии в среднем 1700 часов солнечного света, то на самом деле это средний показатель за последние 10 лет. С мая 2009 г. по май 2010 г. автоматика отработала 1440 часов. А вот на дом, где утреннее солнце находится в тени соседнего дома. В то же время вакуумный трубчатый коллектор работает и в пасмурную погоду, улавливая рассеянное солнечное излучение. Конечно, мощность не такая большая, как под прямыми солнечными лучами.
Если солнечное отопление должно быть настолько мощным, чтобы его можно было использовать в качестве общего отопления для дома, тогда вам также нужно тщательно подумать о том, что происходит, когда летом и коллекторы работают на максимальной мощности.
На этом графике показано, как нам нужно тепло, зеленой линией год за годом и как солнце дает нам тепло оранжевой линией. В середине кривые пересекаются, и здесь остается тепло, поэтому мы не можем потреблять то, что дает нам солнце. Здесь перед покупкой солнечной системы отопления нужно открыть счета и посмотреть, сколько горячей воды потребляет наш дом летом. Любая часть, которая находится ниже оранжевой линии, может быть нагрета солнечной энергией. Избыточная энергия также может быть помещена в резервуары большего размера, но у каждого резервуара есть свои пределы, и, в зависимости от обстоятельств, температура в резервуарах все еще может достигать более 100 ° C. В этом случае существует опасность перегрева системы, что может повредить теплоноситель (гликоль) и вызвать остановку всей системы. Чтобы избежать этой проблемы, следует построить систему аварийного охлаждения, чтобы направлять избыточную энергию на отопление. Для этого можно использовать существующую в доме систему отопления, а также установить радиатор охлаждения.