Šilumos kaina pasiekė tokį lygį, kuris verčia susimąstyti visus ir ieškoti galimybės sumažinti šilto vandens paruošimo sąnaudas/kainą.
Tie, kurie yra nepriklausomi nuo centralizuoto šilumos ir karšto vandens tiekimo, turi puikią galimybę suderinti du dalykus - naudą ir investiciją.
Nauda akivaizdi - saulės energija nemokama ir, neskaitant netolygumo, kuris gali būti nesunkiai kompensuojamas turint pakankamą talpą karštam vandeniui sukaupti, jos niekas negalės kaip nors apmokestinti.
Investicija, kadangi įsigytas kolektorius Jums tarnaus ne mažiau kaip 20-25 metus (realiai kol atsiras kitokios technologinės alternatyvos).
Turint saulės kolektorių Jums nebereikės rūpintis malkomis ar anglimis ir jas sandėliuoti, taigi atliks laiko, sistemos valdymą už Jus atliks elektroninis valdiklis/reguliatorius.
Tie, kurie šildo vandenį elektra, labai greitai pajus ekonominį efektą. Priklausomai nuo sistemos dydžio, vien karšto vandens ruošimas Jums atpirks investicijas į saulės kolektorių per 1,5-2 sezonus.
Saulės kolektorių sistema, dėl valdiklio galimybių, puikiai integruojasi į jau esamas katilų sistemas ir taip pat leis sumažinti karšto vandens ruošimo bei būsto apšildymo sąnaudas.
Priklausomai nuo sistemos dydžio (kolektorių plotas ir boilerio talpa) ir sudėtingumo (funkcionalumo) - visa investicija atsipirks per 1,5-2 sezonus. Taigi, grubiai skaičiuojant, Jūsų investicija duoda apie 50-75 procentų grąžą.
Ji greitai atsiperka ir vėliau sistema, nereikalaudama jokių papildomų investicijų, duoda tą pačią grąžą kasmet ir tarnauja apie 20-25 metus. Sistemą visada galėsite plėsti tiek siekdami išvengti jos tariamų „trūkumų“, tiek ir didindami jos funkcines galimybes.
Jas čia ir išvardinsime:
- Saulės kolektorius gali šildyti Jūsų grindinio šildymo sistemą, beveik ištisus metus.
- Pagrindinė paskirtis - ruošti karštą vandenį.
- Šiltu metų laiku perteklinę šilumą Jūs galėsite panaudoti lauko ar vidaus baseino vandeniui šildyti.
- Vasarą saulės kolektoriai gali džiovinti žemės ūkio produkciją, medieną ir t.t.
Turintiems katilus. Atsilaisvina laikas, kurį reikia skirti malkoms ruošti, krauti, katilui kūrenti ir prižiūrėti deginimo procesą. Laikas yra pakankamai brangus resursas, kurio vertės dažniausiai neįvertiname.
Nebelieka apsinuodijimo smalkėmis (CO) galimybės.
Saulės kolektorių sistemą galima lengvai pritaikyti prie esamos katilo sistemos ir komplektuoti pagal poreikius. Turint katilą su boileriu, jums tereikės saulės kolektoriaus ir valdiklio (sistemos kaina ženkliai mažesnė).
Labai ženkliai prisidedate prie energetinės nepriklausomybės - asmeninės ir valstybės.
Naudodami alternatyvią energiją, prisidedate prie taršos mažinimo ir galite pagrįstai didžiuotis - esate iš tiesų madingas ir progresyvus.
Tradiciniškai skaičiuojant atsiperkamumą, galima vertinti tik sutaupytą kurą. Priklausomai nuo kuro rūšies ir sunaudojimo, atsiperkamumas skirsis. Kuo kuras brangesnis, tuo saulės sistema greičiau atsipirks ir pradės nešti tiesioginę naudą.
Problema skaičiuojant saulės kolektorių atsipirkimą yra ta, kad sistema ir komponentai vertinami kaip išlaidos, kai tuo tarpu tai yra investicija, nes investuoti pinigai visą likusį laikotarpį (apie 25 metus) Jums uždirba pinigus.
Tuo tarpu katilas ir kuras jam yra išlaidos, nes jis susivartoja ir kiekvieną kartą reikalauja naujų sąnaudų. Reikia atsižvelgti ir į tai, kad katilas per tą laiką susidėvės ir jį reikės keisti mažiausiai 2-3 kartos, o kuro kaina visą laiką didės.
Taip pat reikia įvertinti netiesiogines sąnaudas sandėliuoti, perkrauti kurą, aptarnauti katilą, - jo negalima palikti be priežiūros.
Saulės sistemos atžvilgiu, jos aptarnavimas sudaro apie 10 min. per sezoną, o sąnaudos el. energija cirkuliaciniam siurbliui (siurblys dirba apie 1000 val per metus 20-30 vatų galingumu).
Saulės sistema yra alternatyva ir investicija. Sistema kainuoja pigiau kaip vidutinis katilas (neskaitant „buržuikos“).
Deja, alternatyvą vis tiek reikia turėti. Kai nėra tiesioginio saulės apšvietimo - šilumos kiekis yra per mažas. Tačiau montuojant saulės sistemą, alternatyva savaime numatoma, nes yra papildomas pašildymas elektra (tenu) boileryje, kurį valdo saulės sistemos valdiklis.
Dar yra vienas aspektas, kuris įneša į skaičiavimus daug painiavos ir iškreipia rezultatus. Dažniausiai lyginamas atsiperkamumas katilo malkoms ir saulės kolektorinei sistemai. Tokiais atvejais statant katilą, pamirštama įvertinti jo sumontavimo sąnaudas ir tarnavimo laiką, o saulės kolektoriui tai labai akcentuojama.
Reikalas tame, kad saulės kolektorinė sistema yra alternatyva, nes ji negali aprūpinti karštu vandeniu šaltuoju periodu nuo lapkričio iki kovo mėn., tačiau visą kitą laiką gali aprūpinti visu arba didžiąja dalimi reikiamo karšto vandens, taip pat gali užtikrinti patalpų apšildymą pereinamuoju laikotarpiu.
Svarbus šilumos sistemų pasirinkimo kriterijus - optimalus kainos ir kokybės santykis. Ne mažiau aktualūs ir individualūs poreikiai, tad kiekvienam, kas renkasi ar vis dar svarsto, siūlome sau atsakyti į klausimus, kurie padės įvertinti savo aplinką, asmeninius prioritetus ir finansines galimybes.
Žemiau aptariami įvairūs sistemų privalumai, trūkumai ir ekonominiai aspektai.
1) apsinuodijimo smalkėmis rizika. Šios rizikos turint kieto kuro katilą išvengti neįmanoma. Apie šią riziką tiesiog nekalbama. Anglies monoksido CO (smalkių) signalizatorius kainuoja apie 250 Lt.
2) aplinkos užterštumas dūmais.
Šildymas kietuoju kuru pavojingas, nes gali užsikimšti kaminas ar pradegti įdėklas. Sprogęs katilas pridarytų dar daugiau žalos.
Didžiausia saulės sistemos rizika, - iš sistemos lauko dalies sudužus vamzdeliams, ištekės vanduo arba propilenglikolis. Savaiminio stiklo dūžio tikimybė labai nedidelė. Dėl procesų tolygumo (procesas vyksta palaipsniui ir tolygiai).
Saulės kolektorinės sistemos pavojingumo laipsnį galima prilyginti lietaus keliamam pavojui, tačiau tai leidžia išvengti gaisro ir katilo sprogimo pavojaus.
Kieto kuro sistemos reikalauja būtinos priežiūros visą jų eksploatacijos laiką. Būtinas malkų ruošimas, sandėliavimas, pakuros pakrovimas, degimo proceso priežiūra. Visą laiką egzistuoja apsinuodijimo smalkėmis pavojus.
Saulės sistema nereikalauja priežiūros. Išvykus iš namų ilgesniam laikui, cirkuliacinis siurblys veikia budinčiuoju režimu.
Investicija į alternatyvios energijos vandens šildymo sistemą būsto vertę padidina apie 20%. Persikraustant, 80% įrangos galima išmontuoti ir perkelti į naują vietą.
Dažniausiai visos šildymo sistemos lyginamos su dujiniu katilu ar kita dujinio šildymo sistema. Visada egzistuoja didelė tikimybė, kad Rytai nutrauks arba labai apribos dujų tiekimą (pvz., bus pradėtas „remontuoti“ dujotiekis, ko pasekmėje dujų kaina praktiškai tą pačią dieną labai padidės ir gali pasiekti 2-3 Lt už 1 m3.
Saulės kolektorinę sistemą galima derinti su įvairiomis vandens šildymo sistemomis, todėl jų nereikia perdirbinėti. Jos tiesiog prijungiamos (priderinamos) prie esamos sistemos ir pilnai perima jos funkcija nuo pavasario pradžios iki rudens pabaigos (apie 8 mėn.).
Sistemai nereikia jokios priežiūros - ją kontroliuoja elektroninis loginis programuojamas valdiklis.
Yra daug įvairių tipų kolektorių, tačiau buitiniam naudojimui naudojamos tik kelios rūšys - plokštieji ir vakuuminiai.
Plokštieji saulės kolektoriai
Turi akivaizdžiai didesnius nuostolius į aplinką, todėl jie nelabai tinkami mūsų klimatinei juostai. Jie labai plačiai naudojami šiltesnio klimato juostose, kadangi nuostoliai į aplinką tokiu atveju maži dėl mažo temperatūrų skirtumo tarp įkaitinto šilumnešio ir aplinkos. Jų panaudojimas tikslingas tik esant vartojimo sezoniškumui (šiltuoju periodu) ir kartu su šiltinimo sprendimais.
Saulės kolektorių saugo specialus smūgiams atsparus stiklas, kuris taip pat gerina ir elemento izoliacines ypatybes. Šio tipo kolektorių privalumas mažas šilumnešio tūris (apie 8 litrai) ir slėginė sistema (iki 10 atm.), todėl jį tikslinga užpildyti neužšąlančiu šilumnešiu propilenglikoliu (iki -32 ar -35 oC priklausomai nuo tirpalo koncentracijos).
Didžiausi trūkumai - trumpas efektyvus veikimo laikas, dideli šilumos nuostoliai į aplinką taigi ir mažas efektyvumas. Efektyvumą galima lyginti su savadarbiais kolektoriais pagamintais iš senų radiatorių ir tamsiai nudažytų statinių.
Vakuuminiai saulės kolektoriai
Absorberio šilumos izoliacijai naudojami dvisieniai arba vienasieniai stikliniai vamzdžiai-termosai. Reklamoje nurodomi techniniai parametrai atrodo labai įspūdingai - 3 kartus mažesni nuostoliai, maksimali sąstingio ( kai nėra skysčio cirkuliacijos) temperatūra siekia apie 250 oC, debitas iki 300 l/h vienam paviršiaus ploto metrui. Tai sistemos privalumai.
Realiai temperatūra priklauso nuo naudojamo šilumnešio virimo temperatūros, aukščiau kurios temperatūra nepakyla. Debitą, kaip ir cirkuliacinio siurblio apsisukimų skaičių, priklausomai nuo užduotų sąlygų reguliuoja valdiklis. Paprasčiausiuose - tiesioginio pratakumo kurie dar vadinami "Sydney" tipo arba "vanduo kolboje", su dvigubo stiklo kolbomis, gali būti naudojamas vanduo. Jie efektyviausi, našiausi ir pigiausi.
U tipo vamzdeliai - pradžioje buvę populiarūs, dabar Lietuvoje retai siūlomi. Turi problemų esant perkaitimui, kai vamzdelyje atsiradus burbulams, juos pašalinti iš kolektoriaus labai sudėtinga. Konstrukcijoje taikant „šilumos vamzdžius“ (heat pipe), juose šilumą perneša tarpinis agentas, vykstant faziniams virsmams (virimas, kondensacija) palyginti žemoje temperatūroje. Reali sistemos su šilumos vamzdeliais veikimo pradžios temperatūra nurodoma kai kurių gamintojų yra apie 20 oC. Sudėtinga vamzdelių jungimo su kolektoriumi konstrukcija atsispindi ir kainoje.
Dar yra keletas tipų kolektorių, kurių kaina didesnė už vidutinę. Kaip pavyzdys, - plokštieji vakuuminiai arba su dvigubais ar trigubais stiklais.
Iš esmės abiejų tipų vakuuminiai ir plokštieji kolektoriai veikia tokiu pačiu energijos absorbcijos principu. Skiriasi tik sugertos šilumos nuostolių į aplinką dydis. Vakuuminio saulės kolektoriausšilumos nuostoliai minimalūs, nes vakuumas tarp vidinės ir išorinės kolbų neleidžia sklisti šilumai konvekcijos ir laidumo būdu (vakuume šilumos perdavimas šiais būdais nevyksta), kai šiluma pernešama kartu su medžiaga (oru). Plokštieji kolektoriai nėra sandarūs- tarp absorberio ir išorinio karkaso nėra vakuumo, taigi nuostoliai į aplinką žymiai didesni.
Taigi pasirinkimą turėtų lemti jų panaudojimo pobūdis ir laikotarpis. Jei kolektoriai naudojami tik šiltuoju metų periodu galima rinktis plokščiuosius dėl jų santykinio "pigumo". Standartinio 2 m2 ploto plokščio kolektoriaus kaina - 900-1100 Lt. Standartinio 30 vamzdelių 5 m2 vakuuminio kolektoriaus kaina - 2600 Lt.
Saulės kolektorių patartina montuoti ant pietinės namo pusės 38-90 laipsnių kampu. Nors iš esmės kampas neturi didelės įtakos absorbuojamos šilumos kiekiui. Tam daugiau įtakos turi orientacija į saulę.
Siūloma montuoti į pietų pusę, tačiau vakuuminio kolektoriaus atveju galime realiai užtikrinti apšviestumą iš trijų pusių tokiu būdu užtikrindami maksimalų efektyvumą. Svarbiausia išnaudoti maksimalų įmanomą jo apšviestumo laiką (kai nėra šešėlio). Tai geriausia, kai kolektorius yra ant plokščio stogo arba ant žemės. Tačiau tam ne visada yra galimybė ir ne visada yra patogu.
Apvalūs vakuuminio kolektoriaus vamzdžiai užtikrina tokį pat šilumos sugėrimo (absorbcijos) efektyvumą iš visų pusių. Tai vadinama pasyviąja sekimo sistema. Plokščiojo kolektoriausefektyvumas labai priklauso ir nuo spindulių kritimo į plokštumą kampo, nes nuo to labai priklauso kiek spindulių atsispindės nuo stiklo paviršių. Praktiškai plokštieji kolektoriai maksimalia galia veikia tik labai nedidelę dalį laiko.
Jeigu reikia rinktis - orientacija į rytus-pietus visada bus geriau negu į pietus-vakarus, ir nors tikslių tyrimų nėra paskelbta, tačiau tenka pastebėti, kad nuo saulės patekėjimo debesuotumas paprastai būna mažesnis. Taigi efektyvumas bus didesnis. Taip pat tokiu atveju ryte atsikėlę jau turėsite karštą vandenį.
Montavimas vertikaliai ant sienų turi kai kurių privalumų. Pirmiausia efektyvumui daugiausia įtakos turi spindulių kritimo kampas, todėl esant vertikaliam montavimui maksimaliai išnaudojama rudens-žiemos-pavasario periodų metu gaunama šiluma (kai jos mažiau), o vasarą, kai dažniausiai turime šilumos perteklių - dėl didesnio kampo ir atspindžio - šilumos absorbuojama truputį mažiau.
Vidutiniškai saulėtų valandų skaičius pajūryje siekia 1840-1900 val. kasmet. Šalies rytiniame pakraštyje jis neviršija 1700 val./metus. Maksimali saulės švietimo trukmė yra Nidoje ir siekia 1908 val. Daugiamečių stebėjimų duomenimis, vidutinis metinis suminės saulės radiacijos kiekis, krintantis į horizontalų paviršių Lietuvoje yra apie1000 kWh/m2. Vilniuje vidutinis suminis saulės energijos kiekis horizontalioje plokštumoje yra apie 3500 MJ/m2 per metus, tai tik šiek tiek mažiau nei Centrinėje Europoje.
Energijos kiekis į žemę -per metus viršutinę Žemės atmosferos ribą pasiekia 5,6x1024 J saulės energijos srautas. Žemės atmosfera atspindi 35 proc. Metinis pasiekiančios žemę saulės energijos kiekis yra 1,05x1018 kWh, sausumai tenka 2x1017 kWh. Be ekologinio pakenkimo aplinkai galima panaudoti 1,5 proc. šio kiekio (1,62x1016 kWh). Tai atitinka 2x1012 t sąlyginio kuro ekvivalentą.
Saulės radiacijos srautas žemės paviršiuje pasiskirsto labai netolygiai. Didžioji galimos konvertuoti į šilumą saulės energijos dalis (apie 80 proc.) tenka šiltajam laikotarpiui. Taigi žiemai belieka tik apie 190 kWh/m2.
Žemiau pateikti duomenys sistemos, kuri užpildyta neužšąlančiu (iki-35 oC) 50 procentiniu tirpalu.
Saulės energijos kiekis Lietuvoje
Saulėtų dienų skaičius: Vidutiniškai saulėtų valandų skaičius pajūryje siekia 1840-1900 val. kasmet. Šalies rytiniame pakraštyje jis neviršija 1700 val./metus. Maksimali saulės švietimo trukmė yra Nidoje ir siekia 1908 val.
Apšviestumo koeficientas: Daugiamečių stebėjimų duomenimis, vidutinis metinis suminės saulės radiacijos kiekis, krintantis į horizontalų paviršių Lietuvoje yra apie 1000 kWh/m2. Vilniuje vidutinis suminis saulės energijos kiekis horizontalioje plokštumoje yra apie 3500 MJ/m2 per metus, tai tik šiek tiek mažiau nei Centrinėje Europoje.
Energijos kiekis į žemę: Per metus viršutinę Žemės atmosferos ribą pasiekia 5,6x1024 J saulės energijos srautas. Žemės atmosfera atspindi 35 proc. Metinis pasiekiančios žemę saulės energijos kiekis yra 1,05x1018 kWh, sausumai tenka 2x1017 kWh. Be ekologinio pakenkimo aplinkai galima panaudoti 1,5 proc. šio kiekio (1,62x1016 kWh). Tai atitinka 2x1012 t sąlyginio kuro ekvivalentą.
Saulės radiacijos srautas žemės paviršiuje pasiskirsto labai netolygiai. Didžioji galimos konvertuoti į šilumą saulės energijos dalis (apie 80 proc.) tenka šiltajam laikotarpiui. Taigi žiemai belieka tik apie 190 kWh/m2.
Kam labiausiai naudinga įsirengti saulės kolektorius?
- Turintiems autonominį šildymą elektra.
- Besiruošiantiems įsirengti katilą.
- Besiruošiantiems rekonstruoti šildymo sistemą.
- Turintiems grindinį šildymą.
- Turintiems baseiną.
- Ūkininkams dėl papildomos galimybės panaudoti žemės ūkio produkcijos džiovinimui.
Šaltinis: 2006 m. sausio 18 d. įsakymas Nr. I
Saulės kolektorių schema
Praktinės dirbtuvės „Saulės elektrinės veikimo principai ir montavimas“
tags: #vakuuminis #vandens #salinimas #nuo #stogo #daugiabutis