Солнечный коллектор или фотопанели для горячей воды: что практичнее в Беларуси
Для нагрева воды есть три пути: солнечный коллектор, который греет теплоноситель напрямую, фотопанели с ТЭНом или бойлером и тепловой насос-бойлер. Коллектор эффективнее с квадратного метра в тёплый сезон, но сложнее в обслуживании: нужен теплоноситель, защита от замерзания и от перегрева в пустом доме. Фотопанели проще и универсальнее — электричество идёт туда, где оно нужно, и пригодится не только для воды. Зимой в Беларуси ни коллектор, ни панели основную нагрузку на горячую воду не тянут.
Ниже сравнение по критериям, расчёт для семьи из четырёх человек и разбор случаев, когда выигрывает каждый вариант. Цены на коллекторы и тепловые насосы здесь не называем: они зависят от модели и объекта.
Сколько тепла нужно на горячую воду
Условная семья из четырёх человек тратит порядка 150 литров горячей воды в сутки, нагретой на 35 °C относительно холодной. Расчёт: 150 л × 35 °C × 1,163 Вт·ч/(л·°C) ≈ 6,1 кВт·ч тепла в сутки. Реальная цифра зависит от привычек, температуры воды и потерь в трубах, поэтому берём вилку 4–6 кВт·ч в сутки как порядок величины, а не как паспортное значение.
Сопоставим это с выработкой панелей. По PVGIS для Минска 1 кВт панелей даёт в июне 134,3 кВт·ч в месяц, то есть около 4,5 кВт·ч в сутки (134,3 / 30). В декабре — 19,1 кВт·ч в месяц, около 0,6 кВт·ч в сутки (19,1 / 31). Вывод простой:
- летом 1–1,5 кВт панелей, направленных на бойлер, покрывают потребность семьи в горячей воде;
- зимой те же панели дадут десятую часть нужного — вода греется от сети, котла или другого источника;
- коллектор подчиняется той же сезонности: зимой солнца мало, и коллекторная система без дополнительного нагрева воду до нужной температуры не доведёт.
Таблица: коллектор, панели с ТЭНом, тепловой насос-бойлер
| Критерий | Солнечный коллектор | Панели + ТЭН или бойлер | Тепловой насос-бойлер |
|---|---|---|---|
| Как греет | Теплоноситель нагревается на солнце и отдаёт тепло в бак | Постоянный или переменный ток греет ТЭН | Забирает тепло из воздуха и греет воду, расходуя электричество |
| Обслуживание | Теплоноситель, насосная группа, контроль давления, периодический осмотр | Минимальное: панели и электрика | Фильтры и обслуживание компрессора по паспорту |
| Зима | Слабая выработка; контур надо защищать от замерзания | Выработка слабая, но систему не надо «консервировать» | Работает от сети круглый год, эффективность падает при холодном воздухе в помещении |
| Летний перегрев | Риск перегрева контура при нулевом водоразборе (пустой дом, отпуск) | Перегрева нет: избыток просто не вырабатывается или идёт в другие нагрузки | Не актуален |
| Монтаж | Кровля или стена, гидравлика, бак со змеевиком | Электромонтаж, контактор или регулятор, при необходимости инвертор | Установка бойлера и подключение к сети; нужен воздушный объём |
| Использование излишков | Только вода | Электричество можно направить и на другие нагрузки | Только вода, но экономит электричество |
| Гибкость | Узкая: тепло для воды и, при расчёте, для отопления | Широкая: те же панели питают дом, насос, зарядку | Узкая, зато не зависит от погоды |
| Совместимость со станцией | Отдельная система, со станцией не связана | Прямое продолжение станции | Хорошо сочетается со станцией, нагрузку можно подать днём |
Где коллектор оправдан
Коллектор выигрывает там, где большой стабильный расход горячей воды приходится именно на тёплый сезон. Типичный пример — агроусадьба, гостиница или баня-комплекс, работающие с мая по сентябрь: вода нужна в больших объёмах, система «отрабатывает» себя каждый день, а перегрева в пустом здании не бывает, потому что водоразбор постоянный. С квадратного метра коллектор забирает больше тепла, чем фотопанель превращает в электричество, а затем в тепло. Об отельном сценарии мы писали в статье о станции для гостиницы и хостела.
Но у коллектора есть цена эксплуатации. Контур надо заполнить подходящим теплоносителем, защитить от замерзания, поставить расширительный бак и предохранительные устройства. При отъезде хозяев летом без водоразбора теплоноситель может перегреться, и система нуждается в защите от этого. Это работа для установщика, а не для самодельной сборки.
Где выигрывают фотопанели
Фотопанели предпочтительнее, когда нужен универсальный источник, а не только горячая вода. Одни и те же панели летом нагревают бойлер, днём питают насос, холодильник и зарядку, а зимой сохраняют ценность как часть станции. Дополнительно нет гидравлики и теплоносителя: ТЭН — простой потребитель, а при выходе из строя он заменяется за час.
Есть два способа направить электричество панелей на воду. Первый — отдельная линия от панелей к ТЭНу постоянного тока без инвертора; об этом варианте и его ограничениях написано в статье о нагреве воды от панелей без инвертора. Второй — обычная станция, а бойлер включается тогда, когда у дома есть избыток; этот способ разобран в материале об излишках в бойлер вместо отдачи в сеть.
Отдельная категория — гибридные панели, которые одновременно дают электричество и тепло. Их плюсы и ограничения описаны в статье о PVT-панелях; для большинства домов это экзотика, и сравнивать их стоит с обычными вариантами, а не вместо них.
Если станция уже стоит
Для дома с работающей станцией самый дешёвый путь — направить дневной избыток в бойлер. Для этого нужен управляемый контактор или регулятор мощности и правильные настройки; докупать панели или коллектор не придётся. Бойлер при этом выступает «тепловой батареей»: вода хранит энергию, которая иначе бы не использовалась. Хватит ли одного такого бойлера для семьи — зависит от размера станции и бака. Если гибридный инвертор имеет сухой контакт, вариант управления можно реализовать так, как описано в статье о сухом контакте гибридного инвертора.
Если же в доме собираются поставить тепловой насос, эти два решения хорошо сочетаются: станция днём даёт электричество насосу. Подробнее — в статье о тепловом насосе и солнечной станции.
Типовые ошибки
- Ожидание круглогодичной горячей воды «бесплатно». С ноября по февраль в Беларуси без второго источника нагрева обойтись не получится ни с коллектором, ни с панелями.
- Нет защиты от перегрева коллектора. В пустом доме летом контур выходит за допустимую температуру; без отвода тепла система изнашивается.
- Слишком мощный ТЭН на малой станции. Если мощность нагревателя больше, чем способны дать панели, он постоянно включается и выключается и садит батарею, если она есть.
- Слишком маленький бак. Вода должна накопить дневную энергию до вечера; бак на 50 литров для семьи из четырёх человек её не накопит.
- Самостоятельный монтаж электрической части. Подключение ТЭНа, контактора и защиты — работа электрика.
Если вы выбираете между вариантами для конкретного дома, начните с гибридной станции: страница о гибридных станциях поможет понять, что она включает, а цену и состав мы посчитаем после обследования.
Частые вопросы
Что практичнее для дачи, где живут с мая по сентябрь?
Для сезонной дачи с большим расходом воды коллектор вполне оправдан. Если расход небольшой, а дом часто пустует, проще бойлер с ТЭНом от панелей или небольшая станция: она не боится перегрева и зимней консервации.
Можно ли греть воду фотопанелями зимой?
Можно, но выработка в декабре — около 0,6 кВт·ч в сутки с 1 кВт панелей, это малая доля от потребности семьи. Основной нагрев зимой берёт на себя сеть, котёл или тепловой насос.
Нужен ли инвертор для нагрева воды от панелей?
Не обязательно. Существуют ТЭНы постоянного тока и контроллеры для прямого нагрева, но у такой схемы есть ограничения. Вариант без инвертора мы разобрали в отдельной статье по ссылке выше.
Что выгоднее — коллектор или тепловой насос?
Это зависит от расхода и сезона. Коллектор хорош летом, тепловой насос работает круглый год от сети, но потребляет электричество. Выбор делают по расходу воды и тому, какие источники энергии уже есть в доме.