Солнечные коллекторы — это устройства, преобразующие энергию солнечного света в тепловую. Они могут применяться не только для нагрева питьевой воды, но и могут быть включены в отопительную систему здания.
Но при этом стоит обратить внимание на такие устройства, которые используют солнечную энергию для поддержания работы отопительной системы и могут комбинироваться с отопительными котлами, работающими как на газе или жидком топливе, так и на кусковой древесине или древесных гранулах. Например, солнечный коллектор общей площадью от 10 до 15 м2, предназначенный для одно- или двухквартирного дома, при достаточном освещении аккумулирует большое количество тепловой энергии (объемы от 700 до 1000 л, при определенных условиях, интегрируется с буферным накопителем горячей воды), откуда отопительная система может заимствовать тепло. Если солнечный коллектор не поставляет достаточного количества тепловой энергии, включается отопительный котел (если это не делается автоматически, его запускают вручную) и использует верхнюю часть аккумулятора-накопителя как буферное хранилище. Так как солнечные батареи работают с высоким коэффициентом полезного действия, температуры в отопительной системе и буферном накопителе должны лежать в нижнем диапазоне температур. Предпосылкой являются низкие температуры в подающем и обратном трубопроводах отопительной системы (max. 55/45 °С), которые достигаются либо за счет больших размеров калорифера, либо, что еще лучше, за счет плоских батарей (отопительные панели, расположенные в полу или на стенах).
Серьезное преимущество дают солнечные устройства, которые обеспечивают поддержку работы отопительной системы в домах с низким потреблением энергии и энергетически реконструированных домах старой постройки. В переходный период здесь можно получить заметный выигрыш за счет повышения производительности работы отопительной системы в целом и одновременно сократить время работы традиционных отопительных устройств. Типичная комбинированная установка, в состав которой входят солнечный коллектор площадью 10 м2 и буферный теплообменник-накопитель емкостью 800 л, обеспечивает для одно- или двухквартирного дома (жилой площадью 130 м2 и потребностью в тепловой энергии 70 кВтч/м2 в год) ежегодную экономию топлива, составляющую примерно 10—20% (включая горячее водоснабжение). На сегодняшний день считается разумным, если вклад солнечной энергии в общую энергосистему здания составляет от 20 до 25%, и рационально при планировании закладывать именно эти цифры. При этом цены на тепловую энергию сравнимы с ценами на использование солнечной энергии для горячего водоснабжения. Инвестиционные расходы на устройства, использующие солнечную энергию, лежат в диапазоне от 600 до 800 € на квадратный метр площади коллектора. В обозримом будущем ожидается, что в Германии использование возобновляемых источников энергии будет не просто рекомендоваться, всячески* приветствоваться и поддерживаться, но и даже предписываться на законодательном уровне — например, в Земле Баден-Вюртемберг такой закон уже принят. Впрочем, использование исключительно солнечной энергии в отопительной системе здания в Германии не слишком рационально, поскольку затраты для долгосрочную аккумуляцию тепла почти в 10 раз превышают затраты на горячее водоснабжение с помощью солнечной энергии.
Энергия из окружающей среды
Под энергией из окружающей среды понимается тепловая энергия, которую можно добыть из грунта, грунтовых или проточных вод, вытяжного или атмосферного воздуха с помощью теплового насоса и применить для целей отопления. При этом решающее значение имеет разница температур между средой-преобразователем и рабочей (используемой) температурой. В течение последних нескольких лет предпочтение отдается геотермальным тепловым насосам, экономящим пространство. Такие насосы реализуются путем глубокого бурения на глубину около 100 м под поверхностью земли, где температура остается относительно постоянной, и за счет этого возможен равномерный отбор тепловой энергии. Прокладка грунтового коллектора, покрывающего участок большой площади под поверхностью земли, связана с большим объемом земляных работ и может сильно сократить период вегетации для растений, расположенных над поверхностью, покрываемой проложенным трубопроводом. Отбор тепловой энергии из воздуха может привести к неприятным побочным эффектам, потому что для эффективного использования энергии необходимо применять высокие объемы воздуха.
