Күн энергиясы менен жылытылган чатырлар

Күн нуру тийип турган күн панелине карасаңыз, ага түшкөн энергиянын көпчүлүгү эч кандай пайдалуу нерсени жасабайт. Жашылдар 15-20% жарык электр энергиясына айлантат; анын 65-70% жылуулукка айланат, бул панелди жылытып, аны аз натыйжалуу кылат (IEA SHC Task 60, 2020). Фотоэлектрдик-термикалык (PVT) коллектор клеткалардын артына жылуулук алмаштыргычты коюп, суу же аба менен жылуулукту алып кетип, аны ысык сууга, мейкиндикти жылытууга же жылуулук насосуна колдонот.

Ачык баяндама: PVT иштей берет, бүгүн сатылат жана бир эле чатырдын ар бир электр энергиясы үчүн эки-үч единица жылуулукту берүүгө жөндөмдүү, бирок ал төмөнкү температурадагы жылуулукту туруктуу колдонгон жерде гана пайдалуу, жана анын өлчөнгөн чыгымдары көпчүлүк жерлерде бөлөк панелдер менен коллекторлордон дагы деле жогору. Бул баракча эмнеге экенин көрсөтөт, сандарды көрсөтүп.

Бул эмне

PVT коллектору - бул күн панели жана күн термалдык коллектору бир рамкада. Үч негизги үй-бүлө бар (IEA SHC Task 60, 2020):

• Капталган эмес суу коллекторлору адаттагы панелдерге окшош, бирок арткы бетине жылуулук алмаштыргыч орнотулган. Ал эми алардын ичиндегилердин баары бирдей, алар бири-биринен айырмаланып турат. Алар дүйнө жүзү боюнча орнотулган PVT термалдык кубаттуулугунун 61% түзөт жана көбүнчө жылуулук насосу үчүн жылуулук булагы катары колдонулат.
• Капталган (глазурланган) коллекторлор экинчи сланецти жана клеткалардын алдындагы изоляциялык аба аралыгын кошот. Алар 50-60 °Cге чейин жетишет, бул үйдөгү жылуу сууга керек, бирок кошумча шыбак жарыктын бир бөлүгүн чагылдырат жана клеткалар ысык болуп иштейт, ошондуктан алар аз электр энергиясын өндүрөт.
• Аэроколлекторлор панелдердин артынан абаны чыгарып, аны имаратты ысытуу же желдетүү үчүн колдонот. Бул ГЭСтер өлкөнүн жалпы кубаттуулугунун 33% түзөт.

Концентрациялоо жана эвакуацияланган түтүк дизайндары бар, бирок алар кичинекей ролду ойношот (IEA SHC, Solar Heat Worldwide 2025).

Кантип иштейт

Жарыктандыруу бюджети. Ачык күндүн ичинде күнгө карай багытталган панелдин ар бир квадрат метрине 1000 Вт күн нуру жетет; 800 Вт - бул адаттагыдай жаркыраган саат. Кремний батареясы спектрдин колдоно турган бөлүгүн электр энергиясына айландырат. Башка бөлүгү клеткада чагылдырылып, өтүп же жылуулукка айланат.

Жарыктан клеткалар начарлайт. Кристаллдык кремний клеткасынын электр кубаттуулугу анын температурасы менен дээрлик линейдик түрдө төмөндөйт: η_el = η_ref × (1 − β × (T_cell − 25 °C)), анда β бир кельвинге 0.4% (өлчөнгөн диапазону 0.2-0.5%) түзөт. 20% эффективдүү деп аталган панелдин 25°С температурада иштеши, анын клеткалары 45°С температурада турганда, күн нуру тийип турган учурда, 18.4% энергияны берет (Скоплаки жана Паливо, 2009).

Жарыкты чогултуу. Коллектор жеткирүүчү жылуулук тесттик стандартта EN ISO 9806: η_th = η_0 − a_1 (T_m − T_a) / G − a_2 (T_m − T_a)² / G формуласына ылайык келет. Бул жерде η_0 - бул жидкость абанын температурасында болгондо пайдалуу жылуулукка айланган күн нурунун үлүшү (PVT үчүн болжол менен 61% типтүү), T_m - бул орточо жидкость температурасы, T_a - абанын температурасы, G - күн нуру W/m², жана a_1, a_2 - бул канчалык тез жылуулук чыгып кетишин сүрөттөйт. Ачык айтканда: суу канчалык ысык болсо, ошончолук аз жылуулук чогултулат, жана капталган коллектор, шамалды кармап туруучу шыбаксыз, капталганына караганда көп тездетилген жылытууну жоготот.

Компромисс. Суук суу эки жагынан жардам берет: клеткалар муздап, электр энергиясын көбүрөөк өндүрөт, коллектор болсо жылуулукту көбүрөөк топтойт. Ысык суу эки ирет оорутат. Бул PVT жана жылуулук насосторунун табигый өнөктөштөрү: жылуулук насосу 5-20 ° C температурада булак керек, ал жерде жабылбаган PVT коллекторлору эң натыйжалуу. Эгерде жидкость воздуха холоднее, то открытый коллектор даже оттягивает тепло из воздуха, день и ночь, что позволяет заменить наружную единицу воздухо-источника теплового насоса или зарядить землю вокруг земле-источника теплового насоса буровых скважин. Бул үчүн жогорудагы түшүндүрмөнү колдонууга болот.

Сотносительность. Себеби жарык электр энергиясына караганда көбүрөөк жылуулукка айланат, “эки же андан көп термалдык энергия бирдиги ар бир электр энергиясы үчүн пайда болот, клетканын эффективдүүлүгү жана системанын дизайнына жараша” (IEA SHC Task 60, 2020).

Чектөөлөр

Теоретикалдуу. Күн нуру ортоңку күндүз бир квадрат метрге 1 кВт энергияны берет, ал эми жыл бою орточо алганда, кеңдикке жана аба-ырайына жараша бир м² жерге 100дөн 300 Вт чейинки энергияны берет. Коллектор ага түшкөн энергиядан ашыкча энергияны бербейт (ачык коллектор абадан ысык алып, абадан салкын иштей турган болсо, бул жылуулук насосун физикасы, күн нуру эмес). Электр энергиясы клетка тарабынан чектелет: коммерциялык кремнийдин жарыгынын болжол менен бештен бири. Жылуулукту керектүү температура менен чектөө: 60°Cде коллектор чогултулган энергиянын көп бөлүгүн жоготот.

Практикалык

• Жарыктан жакын жерде колдоно алышы керек. Тез жылыган жылуулук электр энергиясы сыяктуу электр тармагына сатылып берилбейт. Жылдын июль айынын күн нуру тийген бир күнү, үйдүн суу сактагычындагы сууну көбөйтүү үчүн эч кандай мүмкүнчүлүк жок болгондуктан, коллектор чогултууну токтотуп (“стагация”) жана кадимки панелдей эле жылыйт. Жылуулуктун жактын өлчөмүн чыныгы талапка ылайыкташтыруу коллектордун деталдарынан да маанилүү.
• Температуранын чеги. Панелдин көпчүлүгү 85 °Cге чейинки температурага ылайыкташтырылган. A covered collector left stagnating in summer can approach that, which ages the encapsulant and solder joints.
• Бир дубалдын астында эки кесип. PVT үчүн электрик жана слесарь, эки комплект стандарттар (IEC 61215 жана 61730 электрдик жагы үчүн, EN ISO 9806 термикалык жагы үчүн) керек, жана жакында гана бир тесттик стандарт жок болчу. IEA эксперттери бааны, тестирлөө жана орнотуу жөндөмдүүлүгүн, физика эмес, тоскоолдук катары көрсөтүштү (IEA SHC Task 60 position paper).
• Арзан панелдердин конкуренциясы. Жалпы панелдер өтө арзан болуп калды, ошондуктан көп учурда чатыр өзүнчө ПВП панелдерин жана кичинекей күндүн термалдык коллекторун же ПВП панелдерин жана аба булагы менен жылытуу помпасын камтыйт, PVT системасына караганда аз акчага.

Реалдуу долбоорлор, өлчөнгөн

Долбоор	Бул эмне	Эмне өлчөнгөн же кабарланган	Булак
26 мисал системалары IEA SHC Task 60 (Европа жана андан тышкары, 2020)	Жыл сайын үй-бүлөлүк жылуу суу, жылуулук насосу жана өндүрүш системалары көзөмөлгө алынат	Жылуулук насостук системасы жылытуу үчүн: жыл сайын 700 кВт/саат жылуулукту бир м² аянтка берет; ачык коллекторлор үчүн: жылына 400 кВт/саат. Электр кубаттуулугун пайдалануу коэффициенти: жабык коллекторлор үчүн 0,66, ачык коллекторлор үчүн 0,75 (адаттагы ПВТ: 0,7-0,85). Швейцарияда ачык ПВТ колдонулган жылуулук насостук системалары сезондук эффективдүүлүктү 3 эсеге чейин жогорулатат	Шюберт жана Зенхайзерн, 2020
Фрайбург, Германия (2017)	Жылуулук үчүн PVT коллекторлору энергияны үнөмдөөчү офистик имаратта	Жыл сайын 22 МВт саат жылуулук берүүгө ылайыкташтырылган, ал эми жыл сайын 145 МВт саат суу керектелет. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, жылына 24 МВт саат гана керектелүүдө, ошондуктан коллектордук аянт өтө чоң болгондуктан, жылуу болуп, бир м²ге караганда аз жылуулук берет. Күн энергиясынын үлүшү 29.6%; электр кубаттуулугу күтүлгөндөй	IEA SHC Task 60, Existing PVT systems
Карросери Пфистер, Геризау, Швейцария	Промышленный корпус	106 кВт электр жана 324 кВт жылуулук кубаттуулугу (номиналдык, өлчөнгөн эмес)	IEA SHC, Күндүн жылуулугу дүйнө жүзү боюнча 2025
Жаңы спорттук аянтча, Австрия	1,130 м² PVT 80 жер семирткич жана 540 кВт жылуулук насосу	Жыл сайын 1,4 ГВт саат жылуулук керектөөсүн камсыз кылууга ылайыкташтырылган (дизайнды карап көрүңүз)	IEA SHC, Күндүн жылуулугу дүйнө жүзү боюнча 2025
Дүйнөлүк рынок, 2024	46 өндүрүүчү	37.5 MW thermal and 18.6 MW electrical installed in 2024; France (629,136 m²), Germany and the Netherlands lead	IEA SHC, Күндүн жылуулугу дүйнө жүзү боюнча 2025

Фрайбург окуясы бул баракчадагы эң пайдалуу сабак: коллекторлор иштеди, бирок имарат канчалык көп суу колдонот деген божомол ишке ашпады. PVT системалары үчүн жарыяланган, көз карандысыз өлчөнгөн маалыматтар азырынча аз; алардын көбү пилоттук долбоорлордон алынган.

![Жаңы Фрайбург шаарынын мэриясы, таза-плюс-энергия офистик имараты, анын PVT коллекторлору долбоор боюнча иштесе да, имарат болжолдонгон ысык сууну алтыдан бир бөлүгүн гана колдонот. Фото: Joergens.mi, CC BY-SA 3.0”)

Баасы

_Параметрлер	КВт/саат	Жыл жана булак
PVT, 60-талаптын мисалында жакшы өлчөмдүү системалар	электр энергиясы 0,20 евро; жылуулук 0,10 евродон төмөн	2020, Шюберт жана Зенхайзерн
PVT, 60-талаптын үлгүсүнүн орточосу	электр энергиясы 0,10 евродон 0,15 еврого чейин; жылуулук 0,25 евродон 0,45 еврого чейин (көз карандысыз)	2020, бирдей булак (түшүмдөр жылуулук жана электр энергиясы ортосунда кандай бөлүнүп жатканына жараша)
PVT, моделделген	электр энергиясы 0,20 евро; жылуулук 0,22 евро	Lämmle (2019), cited in the same report
Эталон: бир эле имараттын чатырындагы күн панелдери	болжол менен $0.19 борборлошкон	биздин Фан-Двор модели
Коммерциялык жана коомдук күн панелдери, АКШ	$0.09 to $0.20	2026-жылдын июнь айы, Lazard LCOE+ версиясы 19
Күндүн термалдык суусу, Европа	0,03 евродон (түштүк) 0,19 еврого чейин (орто жана түндүктө) бир кВтч жылуулук үчүн	2015-жылы, ESTIF, Schubert жана Zenhäusern тарабынан келтирилген
Газ котелинен чыккан ысык, үй-бүлөлөр үчүн	0,14 евро бир кВт/саат жылуулук үчүн (жабык май гана: газ - 0,1228 евро бир кВт/саат, 90% натыйжалуулугу бар казан)	2025-жылдын экинчи чейреги, Евростат

Таблицадагы маалымат: эң мыкты PVT системалары Европада газ котелинин күйүүчү майына жана электр энергиясына болгон чыгымдарга караганда аз ысык чыгарат, бирок орточо пилоттук системалар мындай кылбайт. Бул айырмачылык өтө чоң, анткени ысыктын баасы толугу менен анын колдонулушу же колдонулбашына жараша болот. МЭА эксперттери көлөм жана технология аркылуу PVT коллекторунун чыгымдарын 1,5-2 эсеге кыскартуу максатын коюшту (Тазалоо 60 позициялык документ).

Кайсы жерде жеңиши мүмкүн, кайсы жерде жеңиши мүмкүн эмес

Ал жеңиши мүмкүн:

• Жыл бою жылуулукка муктаж болгон жана кичинекей чатыры бар имараттар: көп кабаттуу үйлөр, отелдер, ооруканалар, бассейндер, жуунуучу жайлар, спорт залдар. Ар бир квадрат метр эки жумушту аткарат.
• Жарыктык насостук жылуулук булагы катары. Ачык PVT ызы-чуу чыгарган сырткы бирдикти алмаштырууга же бургулоо аянтын кайра заряддоого мүмкүндүк берет, ошондуктан ал жыл бою муздап калбай калат, бул жерден акыркы өсүү келип чыккан.
• Жарык сууга муктаж болгон жылуу, күн нуру тийүүчү жерлер, ал жерде капталган коллекторлор анын көпчүлүгүн камсыздай алат; Task 60 системасы 70% күн энергиясын колдонот.
• Төмөн температурадагы өндүрүш жылытуу (чыйпалоо, кургатуу, алдын ала ысытуу), жыл бою ар бир күн колдонулат.

Ал жеңе албайт:

• Жарыктан эч ким пайдаланбаган жерде. Үй-бүлөлүк эс алуу, аз ысык суусу бар офис же өзүнө таандык сырткы бөлмөсү бар жылуулук насосу менен жылытылган үйдө жөнөкөй панелдер жакшы иштеши мүмкүн.
• Жогорку температурада. 80 °Cден жогору болгон пар жана процесстин ысыгы ПВ клеткаларынын чыдамкайлыгынан ашып түшөт; күндүн термалдык же термикалык сактоочу жайы жакшыраак ылайыктуу.
• Бирок, арзан панелдердин баасы боюнча гана, орнотуу кадимки PV сыяктуу эле жөнөкөй болуп калганга чейин.

Эмне далилденген, ишенимдүү жана спекулятивдүү

Проверено: кремний клеткаларынын температуралык жазасы; EN ISO 9806 коллектордук физикасы; PVT коллекторлору чыныгы имараттарда электр энергиясын жана жылуулукту тең бөлүштүрүүсү, жылына болжол менен 400-700 кВт/саат жылуулуктун өлчөмү менен; ачык PVT жылуулук насосу үчүн сезондук иштөө коэффициенти Швейцарияда 3ке жакын болгон жалгыз булак катары кызмат кылышы мүмкүн; жылуулук тарабынын чоңоюшу өндүрүмдүүлүктү төмөндөтөт.

Плагиативдүү: бул көлөмдүк өндүрүш жана стандарттык комплекттер чыгымдарды 1,5-2 эсеге төмөндөтүшү мүмкүн; PVT плюс жылуулук насосу сырткы бөлүктөргө же бургулоо үчүн орун жок болгон калың шаар блокторун декарбонизациялай алат; клеткалар менен абсорбтор ортосундагы жакшыраак термикалык байланыш эки кирешени жогорулатат.

Спекулятивдүү: PVT-драйвдуу түнкү радиативдик муздатуу пайдалуу масштабда (изилдөөдө көрсөтүлгөн, курулушта сейрек кездешет); клетка менен абсорбердин байланышынын узак мөөнөттүү туруктуулугу 25 жылдан ашык термикалык цикл; курулушка интеграцияланган PVT фасаддары атаандаштык баада.

Ачык суроолор

• How do cell-to-absorber bonds and encapsulants age under daily thermal cycling and summer stagnation? Twenty-five-year field data does not yet exist.
• Бул жерден сиздин өнөктөшүңүздүн аты-жөнү, телефон номери жана электрондук почта дареги көрсөтүлөт. Сиздин өнөктөшүңүздүн аты-жөнү, телефон номери жана электрондук почта дареги көрсөтүлгөндөн кийин, сиздин өнөктөшүңүздү тандап алыңыз.
• Бирдиктүү тестирлөө стандарты жана сертификациясы PVT продуктусун рынокко алып чыгуунун чыгымдарын жана убактысын кыскартышы мүмкүнбү?
• Фрайбург көрсөткөндөй, чыныгы ысык сууга болгон суроо-талап өтө күмөндүү болсо, анда орнотуучулар кандайча жылуулукту өлчөө керек?
• Полимердик жылуулук алмаштыргычтар металлдыктарынын ысык өткөрүмдүүлүгү жана узактыгы менен шайкеш келеби?

Эмнеге прототипке муктаж

Жаңы PVT дизайны менен издөөчүнүн далили - бул күндүн астында өлчөнгөн коллектор, калибрленген сенсорлор менен, жакшы жана жаман күндөрдү тең көрүүгө жетиштүү узак убакытка чейин.

Фаза	Иш	Бул эмнени далилдейт	Жалпы чыгым	Убакыт
0. Иш столу	Дизайндын жылуулук алмашуу модели, коллектордун жарыяланган маалыматтары менен салыштыруу, чыгымдардын болжолдуу суммасы	Идея кагаздагы бар PVT’ни жеңет	$5k to $15к	1-ден 2 айга чейин
1. Бир коллектордун стенд жана сырткы сыноо	Аккредиттелген лабораторияда же университетте бир нече суюктуктун температурасында EN ISO 9806 жана IEC 60891 методдору боюнча электрдик кубаттуулук (I-V кривиз) жана термикалык натыйжалуулугу өлчөнгөн	Ачык η_0, a_1 жана электрдик температуранын жазасы	$15k to $40к	3-4 ай
2. Кичинекей системалык пилот	10-20 м², чыныгы суу сактагыч же жылуулук насосу менен камсыздоо, жылуулук өлчөгүчтөр, электр өлчөгүчтөр жана аба ырайын көзөмөлдөөчү станциялар, бир жыл	Сезондук түшүм, стагнациялык мүнөз, ишенимдүүлүк	$40k to $100к	12 ай
3. Certification	IEC 61215 жана 61730 (электрдик коопсуздук жана туруктуулук), Solar Keymark (термикалык), курулуштун уруксаттары	Сатылып жана камсыздалган продукт	$60k to $150к	9-ден 12-айга чейин

0-2 фазалар болжол менен $60,000 to $155,000. Бул биз болжолдогон стандарттык лабораториялык жана мониторингдик чыгымдар, цитаттар эмес.

Бизге ким керек

• EN ISO 9806 тестирлөө тажрыйбасы бар күн энергиясы боюнча инженер.
• PV модулунун инженери, капсуланттарды, термикалык циклди жана IEC 61215 түшүнгөн.
• Building services (HVAC) engineer - жылуулукту бөлүштүрүүчү жана жылуулук насосторун жана сактоочу жайларды интеграциялоо үчүн.
• Специалист мониторинга калибрленген жылуулук жана электр энергиясын өлчөө үчүн.
• Продукциялык партнер көлөмдө жылуулук алмаштыргычтарды ламинациялоо жана бонддоо мүмкүнчүлүгү бар.
• Инсталляция жана слесарь бирдиктүү орнотууну сынап көрүү жана чыныгы жумуш убактысын билдирүү үчүн.

Болжолдуу идеяңыз барбы?

Балким, сизде жакшы абсорбциялоочу, аны бекемдөөнүн арзан жолу же ысыкты колдонуунун акылдуу жолу бар. Local Solar System Фондунун айрым мүчөлөрүнүн күчтүү энергия идеясы үчүн үндөшүү мүмкүнчүлүгү бар адамдар менен байланыштары болушу мүмкүн. Бир идеяны ишке ашыруу үчүн, ага чыныгы жашоодо энергия жана ысык өндүргөн, иштөөчү модель керек, ал эми аны өлчөө аспап менен жүргүзүлөт, бирок анысын далилдөөгө мүмкүнчүлүк жок. Эгерде физика жана сандардын ортосундагы байланыш чын болсо, анда биз аларды бул жердеги веб-сайтта жарыялай алабыз. Иштөөчү моделсиз капиталды чогултуу өтө кыйын, биз финансылоону, кирешелерди же презентацияларды убада кыла албайбыз.

PVT үчүн, иштей турган модель катары эсептелген эң арзан өлчөө бир коллектор сыртта бирдей жөнөкөй панелдин жанында, сууну киргизүү жана чыгаруу температуралары, агымдын ылдамдыгы жана эки панелдин электрдик чыгашасы бир нече күн нуру тийген жумалар үчүн катталган. Бул жылуулуктун көбөйүшүн жана электр энергиясынын көбөйүшүн же азайып кетишин көрсөтөт. Аны contribution form аркылуу жөнөтүп, PVT башка идеялар менен салыштырганда кандай экенин idea radarде карап көрүңүз.

Булактар

1. М. жана А. (2020). ПВТ коллектор технологиясынын негизги концепциялары, колдонуу чөйрөсү жана рыногу. IEA SHC Task 60, Report D5.
2. Скоплак, Е. жана Паливо, Ж.А. (2009). Электр энергиясын өндүрүү үчүн фотоэлектрдик модулдун эффективдүүлүгү жана кубаттуулугун өлчөө. Solar Energy 83(5), 614-624.
3. AEE INTEC and IEA SHC (2025). Күндүн жылуулугу дүйнө жүзү боюнча, 2025-жылкы чыгарылыш5.4-бөлүм, Фотоэлектрдик-термикалык системалар
4. Туулган жылы — 2025. 2025-жылга карата глобалдык фотоэлектрдик рыногундагы абал.
5. IEA SHC Task 60 (2020). ПВТ технологиясынын позициялык документи.
6. Schubert, M. and Zenhäusern, D. (2020). ПВТ системаларынын мисалдарынын ишмердүүлүгүн баалоонун мисалы. IEA SHC Task 60, Report D2.
7. IEA SHC Task 60 (2020). Мындан ары PVT системалары жана чечимдери, анын ичинде жаңы шаар Фрайбург факты баракчасы (Rehault et al., 2019).
8. 2017-жыл). ISO 9806:2017, Күн энергиясы: күндүн термалдык коллекторлору, сыноо методдору.
9. Чоу, Т.Т. (2010). Фотоэлектрдик/термикалык гибридүү күн технологиясы. Applied Energy 87(2), 365-379.
10. Herrando, M., Markides, C.N. and Hellgardt, K. (2014). Жаңы технологиялардын жана өнөр жайдын өнүгүүсүнүн шартында, электр энергиясын өндүрүү жана берүүнүн жаңы системалары пайда болду. Applied Energy 122, 288-309.
11. Lazard (June 2026). Энергиянын 19-версиясы: коомчулук жана C&I күн $88 to $197-жылдан кийин.
12. Eurostat (2026). Табигый газдын баасы боюнча статистика: ЕС үй-бүлөлүк орточо €0.1228 кВт/саат, 2025-жылдын экинчи жарымында.
13. Local Solar System Foundation (2020, моделди жаңылоо 2026). Фен дубалы: ачык модель, күн панелдеринин устундук үлгүсү.