Альтернативные источники тепла в ЖКХ

Солнечные системы ГВС и отопления на основе медных коллекторов – реальная альтернатива органическим видам топлива в ЖКХ

В. С. Ионов, исполнительный директор НП «Национальный центр меди»

В первую очередь от дефицита топлива или роста цен на него страдает ЖКХ. Несмотря на то что Россия еще не испытывает в целом дефицит ископаемых видов топлива, рост цен на них и неравномерность наличия топлива могут создавать проблемы и здесь. Кроме того, обеспеченность ископаемыми видами топлива не может и не должна быть основанием расточительного к ним отношения, пусть даже ситуация в России далека от аналогий с Украиной или Грузией.

Ясно, что мгновенной полноценной альтернативы природному газу нет. Однако в ЖКХ дела обстоят не столь однозначно. Если исключить «грязные» или дорогие альтернативы газу – дрова, уголь, опилки, мазут и торф, то наиболее перспективным является применение солнечных коллекторов для нагрева воды – гелиоколлекторов.

Отношение к использованию солнца для нагрева воды и отопления в ЖКХ в России и на Украине двойственное: с одной стороны, малая гелиоэнергетика считается чем-то экзотическим и малоэффективным, уделом ученых-изобретателей, а с другой стороны, интуитивное понимание экономической выгоды от такого способа использования дешевой энергии солнца способствует самостоятельному устройству примитивных гелиосистем, как правило, в частном секторе.

Эксперименты с гелиоколлекторами проводились еще в советские времена в Крыму и в Средней Азии в рамках специальных программ, где нам доводилось видеть солнечные установки внушительных размеров, в том числе неисправные, размороженные.

Ключевым для экономической и функциональной привлекательности солнечного нагрева воды является высокий КПД, т. е. способность собрать с ограниченной площади (например, одного из скатов кровли, одной из стен фасада) и передать с минимумом потерь достаточное количество энергии теплоносителю, достаточное для того, чтобы этот источник стал основным для ГВС и отопления, а классические системы – резервными (аварийными). Причем, чем дальше от традиционных солнцедостаточных и солнцеизбыточных широт, тем острее встает вопрос о КПД. Даже на Южном берегу Крыма системы с низким КПД получили ограниченное применение. Тем не менее, их роль нельзя не переоценить: примитивные системы солнечного нагрева воды успели поставить под сомнение сам принцип использования энергии солнца в ЖКХ в средних широтах.

Другая крайность – коллекторы на основе вакуумных труб. Они хоть и обладают высоким КПД, однако были и остаются очень дорогими. Ситуация изменилась с появлением коммерчески доступных гелиоколлекторов на основе черненых медных пластин. Такие коллекторы (рис. 1), с одной стороны, недороги и производятся массово из-за относительно легкой технологии чернения и простоты манипуляций с медью, а с другой стороны, из-за высокой теплопроводности меди позволяют передать теплоносителю почти всю собранную энергию. То есть незначительно уступая вакуумным коллекторам в КПД, медные – принципиально отличаются ценой, в лучшую для потребителя сторону, разумеется.

Рисунок 1.

Вопреки устоявшимся представлениям, для оценки возможности установки солнечных коллекторов для систем горячего водоснабжения и отопления требуется знание не только географической широты расположения объекта, но и метеоданных о сезонной и годовой интенсивности солнечного излучения с учетом фактора перекрытия солнечного потока метеоявлениями (облачности). Так, современные гелиосистемы на основе медных пластин доказывают свою эффективность и на широте Москвы, и в Оймяконе (полюс холода). Вообще старые догмы применительно к солнечным системам больше неприменимы: например, в России солнечные коллекторы различной конструкции с успехом применяются в Бурятии компанией ООО «Центр энергоэффективных технологий» (рис. 2) – регионе, ранее не считавшемся благоприятным для этого.

Рисунок 2.

В связи с тем, что высокоэффективные доступные солнечные коллекторы изготавливаются из меди, крайне рекомендуется исполнение первого высокотемпературного контура из медных сантехнических труб с соединением высокотемпературной (твердой) пайкой. Длительные сроки службы медных труб в системах отопления (свыше 100 лет), неустойчивость к хлору и неконтрафактным антифризам значительно повышают устойчивость всей системы. На практике рачительные домовладельцы в Германии, Австрии, Венгрии и других странах выполняют из медных труб всю систему отопления и ГВС – так надежнее.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

С учетом дефицита и роста стоимости на газ, по мнению российского Центра Меди, нет причин не использовать солнечную энергию для горячего водоснабжения в качестве основного источника в ЖКХ в центральных и южных районах Украины, в том числе на Южном берегу Крыма, различных регионах Казахстана, южных регионах и регионах с континентальным и резко континентальным климатом России. Применение солнечных коллекторов в качестве основного источника для отопления в зимний период в Центральной России сдерживается малой продолжительностью светового дня, но в этих условиях гелиосистема обеспечивает значительную экономию использования классических видов топлива, существенно дополняя баланс энергопотребления «бесплатными» джоулями. А вот в южном Казахстане с его 75 солнечными днями из 90 зимних и ряде районов Украины, регионах России с резко континентальным климатом солнечные системы могут выполнять роль и основного источника энергии для отопления жилья и административных зданий даже в зимний период. При условии, что они будут правильно спроектированы и обладать высоким КПД.

С 2006 года многие производители и поставщики оборудования для гелиотермальных систем расширяют свою линейку продукции для России и Украины и начинают поставки соответствующего оборудования, ранее в Россию и Украину не поставлявшегося.

Журнал «Энергосбережение» и НП «НЦМ» планируют в дальнейшем подробно осветить опыт и практику внедрения массовой технологии применения гелиотермальных систем в России и на Украине.

Основным элементом современного доступного гелиоколлектора с высоким КПД является пластина из чистой меди, черненая с одной стороны по специальной технологии. На самом деле это чернение при рассмотрении «на глаз» может иметь синеватый отлив, но способность поглощать требуемый спектр солнечного излучения у такой поверхности многократно выше, чем при покрытии пластины самой черной из всех возможных красок или пигментов. Кроме того, черненая поверхность обязательно должна быть матовой.