Солнечный коллектор сбережет тепло

Солнечные панели офиса. Фото авторов

В эпоху перемен 1990-х России было не до энергосберегающих и энергоэффективных технологий: во-первых, ресурсов всегда в стране хватало, а во-вторых, бизнес еще не дошел до такого уровня сознательности. На эти вопросы начали обращать внимание в нулевые годы, когда поползли вверх тарифы на тепло и электричество и бизнес стал задумываться о сохранении и рациональном использовании энергии. Проект «Энергоэффективный офис», который реализует ОАО «Московская объединенная электросетевая компания» (МОЭСК), как раз и посвящен рачительному использованию энергоресурсов. 

На Западе энергосберегающие технологии появились во время энергетического кризиса в 70-е годы, и с тех пор там офисные здания проектируют и строят, ориентируясь на «зеленые» принципы. Это качественная теплоизоляция, применение возобновляемых и экологически чистых источников энергии, природных и нетоксичных строительных и отделочных материалов, а также минимизация негативного воздействия здания на окружающую среду. В результате на Западе научились строить с потрясающей экономичностью. Например, 22-этажный деловой центр Manitoba Hydro Place в Виннипеге (Канада) за счет энергосберегающих технологий тратит энергии на 70% меньше, чем здания аналогичного размера, что позволяет сэкономить около 480 тыс. долл. в год. Это достаточно сложный механизм с продуманными инженерными сетями и системой контроля. 

В России только начали делать первые шаги в этой области – в том числе и законодательно: принятый в 2009 году Федеральный закон РФ об энергосбережении сфокусировал усилия госпредприятий и бизнеса в данном направлении. Постепенно технологии внедряются в жизнь. Так, ОАО «МОЭСК» приступило к практической реализации проекта «Энергоэффективный офис», который является частью Программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности на 2014–2019 годы. В конце октября 2014 года МОЭСК установила первый солнечный коллектор – в Волоколамске в центре обслуживания клиентов (ЦОК).

Солнечный коллектор (или гелиоколлектор) является одной из составляющих энергоэффективного офиса. Он может полностью брать на себя такую функцию, как нагрев воды, и до 30% обеспечивать отопление в здании. Экономия получается внушительная, особенно с учетом того, что в наше время именно отопление и вода – самые затратные статьи коммунальных расходов в здании. По своей сути гелиоколлекторы – это устройства, предназначенные для преобразования солнечного излучения в тепловую энергию, которая затем идет на подогрев воды в системах горячего водоснабжения и отопления. 

Можно ли рассчитывать на солнце, если в наших широтах оно бывает не каждый день? Специалисты МОЭСК провели анализ информации об инсоляции в Московском регионе и выяснили, что даже в наших не самых солнечных краях при пасмурной погоде коллектор может получать необходимую порцию света, чтобы преобразовать его в тепло. 

Прибор представляет собой систему коллекторов, соединенных между собой вакуумными трубками. Лучи собираются абсорбером и направляются в тепловую трубу, наполненную теплоносителем. После этого тепловая энергия попадает через сухой контакт в теплообменник. Конструкция несложная, ее можно смонтировать в произвольных местах – на фасаде, скатной или плоской крыше. Чем больше трубок, тем больше мощность прибора.

Нагревательный котел системы. Фото авторов

Эксперты МОЭСК с помощью компьютерного моделирования рассчитали оптимальное соотношение количества солнечного освещения и количества тепла, которое необходимо для конкретного здания. Естественно, зимой потребность в тепле выше, а летом в разы ниже. И тут нужно правильно подсчитать эффективность системы. 

Так, для Волоколамска определили, что оптимальное число трубок в коллекторе – 40 штук. Потому что если коллекторная установка будет слишком мощной (соответственно – более дорогой), то она будет производить слишком много тепла, которое не израсходуется, например, летом, когда оно практически не востребовано. Держать недешевую установку, которая простаивает без дела целый сезон, нерационально, а сохранять вырабатываемое тепло гелиоколлектор не может. Поэтому и придумываются разные варианты использования тепла – например, оно может идти на подогрев бассейна (если есть) и пр. В МОЭСК планируют использовать тепловые насосы, которые могут невостребованное тепло конвертировать в холод, например, в теплое время года. И обратно. При таком подходе простой системы сокращается. 

Стоит отметить, что солнечные коллекторы известны во всем мире, правда, те, что широко используются в жарких странах, сделаны по другому принципу: черная плоскость, а в ней проложены трубки с теплоносителем, похожие на солнечные батареи. Такие можно увидеть на крышах в Турции, Израиле. Но, по словам специалистов, эти приборы не очень эффективны в наших широтах. У нас лучше использовать коллекторы на основе вакуумных трубок, поскольку они могут работать на рассеянном свете, срабатывая как линза, которая собирает свет со всех сторон и сосредоточивает его в центре, где находится канал с жидкостью. 

Более эффективно использовать гелиоколлекторы в южных странах, однако их успешно применяют и в Скандинавии, где случаются очень сильные морозы, и даже на Аляске. То есть низкие температуры работе коллектора не мешают, главное, чтобы хватало солнца. Необходимо отметить также, что энергия, которую получают с помощью солнечных коллекторов, является экологически чистой. То есть снижается количество вырабатываемых парниковых газов. 

Ориентировочная стоимость пилотного проекта МОЭСК – 5,9 млн руб. Всего планируется в первой половине 2015 года оснастить гелиоколлекторами (помимо клиентского офиса в Волоколамске) еще три центра обслуживания клиентов (это здания площадью 150–200 кв. м) и два больших административных здания (площадью 1200–1900 кв. м), в которых люди работают круглосуточно. 

По подсчетам экспертов МОЭСК, проект с гелиоколлекторами окупится примерно через шесть лет. Собственно, экономика подобных проектов зависит от того, за счет чего ведется обогрев: если это газ, то, поскольку в России газ стоит дешево, выгода не так очевидна, окупаемость произойдет лет через 50. А вот когда здание отапливается электричеством, то коллекторы позволяют существенно экономить. 

Наибольшую экономическую эффективность (наименьший срок окупаемости) солнечный коллектор приносит, когда его применяют в качестве вспомогательного источника тепла, как поддерживающую систему. Например, в наших широтах это актуально во время межсезонья: скажем, весной – когда то тепло, то холодно, а центральная отопительная система работает постоянно. В результате люди недовольны: отопление отключили, а вдруг похолодало… И в то же время солнца уже много и коллектор может помочь подстраиваться под сезонные колебания температуры. 

Существуют некоторые архитектурные моменты, которые надо учитывать при установке гелиоколлектора: во-первых, их нельзя устанавливать в историческом центре, поскольку они меняют внешний вид здания, и это нужно согласовывать с Москомархитектуры. Только если во время строительства или на стадии проекта будет запланировано, что на крыше будет установлена такая система и она будет вписана в окружающую среду. И второй нюанс: если коллектор крупный, с большим количеством трубок, и он стоит на крыше, то он может придать «парусность» конструкции. Надо проверять на устойчивость. В остальном установка коллектора не сложнее, чем установка кондиционера. Им можно оснастить и большое здание, и отдельный офис. 

Как уже упоминалось, гелиоколлекторы являются важной, но не единственной частью энергоэффективного офиса. Экономия тепла, электричества и воды состоит из многих продуманных решений, которые на первый взгляд могут показаться мелочами, но из подобных вещей и складываются большие суммы. 

После энергоаудита, который был проведен в ОАО «МОЭСК» в 2012 году, компания широко внедряет подобные решения. Это и энергосберегающие светильники; и технологии, позволяющие сократить расход воды, краны с рычагами или инфракрасными датчиками, которые препятствуют тому, чтобы вода утекала впустую; и установка доводчиков на входных дверях – чем быстрее они закрываются, тем меньше тепла уходит зимой из здания. Одним словом, энергосберегающий офис – это когда под наблюдением оказываются все расходы. И такая система контроля в результате приносит существенную выгоду.