Каталог

Принцип работы солнечных коллекторов

Такое устройство как солнечный коллектор поглощает энергию солнечного света, преобразует ее в форму, удобную для хранения, и аккумулирует тепло. Энергия явля

ется электромагнитным излучением, диапазон которой варьируется от инфракрасного (длинные волны) до ультрафиолетового (короткие волны).

В ясную погоду один квадратный метр поверхности Земли получает около 1000 ватт солнечной энергии. Цифра эта средняя и зависит от ориентации, расположения поверхности, а также от погодных условий местности.

Солнечный коллектор собирает немногим более 70 % всего объема солнечного потока, что обусловлено рядом факторов. Установив 1-2 коллектора, семья из 4 человек см

ожет получать горячую воду все лето и в переходный период. Если использовать большее количество коллекторов, можно будет отапливать частный дом зимой.

На представленной схеме отображена непрямая схема нагрева. Если говорить проще, то солнце нагревает не саму воду, которая используется в доме, солнечная энергия нагревает промежуточный теплоноситель, в роли которого чаще всего выступает раствор пропиленгликоля. Теплоноситель движется к теплообменнику бака ГВС, где и происходит отдача тепла воде, поступающей в краны. Расположение такой схемы основывается на принципах безопасности: снаружи утепленного здания проходят трубы, в которых течет незамерзающая жидкость. Это делает систему безопасной, поскольку исключается вероятность повреждения трассы и самих коллекторов из-за низких температур.

Нагрев бака ГВС может осуществляться с помощью второго источника тепла (используется дублирующий теплообменник). Это может быть тепловой насос, котел с запиткой от газопровода или электросети, твердотопливный котел и т.д. Достаточно часто практикуется схема, при которой проводят совмещение бака ГВС с буферным баком на отопление. В таком случае солнечные коллектора нагревают воду и служат источником поддержки отопления зимой. Следует сказать, что сегодня все большую популярность обретают тепловые насосы, так как обладают неоспоримыми преимуществами.

Плоские солнечные коллектора

Все коллектора подразделяются на два типа: плоские и вакуумные (трубчатые).

Среди всех типов солнечных коллекторов наибольшее распространение получил плоский коллектор. Он был разработан в 1950 году. Его конструкция включает следующие компоненты:

  • Поглотитель солнечной энергии, имеющий плоскую форму и темный цвет;
  • Стекло, сквозь которое проходит солнечное тепло, выступает теплоизоляционным слоем;
  • Теплообменник, обеспечивающий отвод тепла от абсорбера;
  • Подложка, характеризующаяся теплоизоляционными свойствами.

Свет солнца проходит сквозь стекло и нагревает поглотитель, который преобразует солнечную энергию в тепловую. Далее происходит нагревание жидкости в трубах, присоединенных к поглощающей поверхности абсорбера.

Вакуумные солнечные коллектора

После плоского коллектора появилась разработка вакуумного коллектора. Его конструкция несколько иная: здесь предусмотрено несколько вакуумных стеклянных трубок, внутри которых имеется поглощающая пластина, соединенная с тепловой трубкой. Тепловая трубка нагревается и с ее конца тепло передается теплоносителю, в роли которого используется пропиленгликолевая смесь. Вокруг трубки создан вакуум, который существенно снижает теплопотери. Это обеспечивает большую эффективность вакуумных коллекторов в сравнении с плоскими коллекторами, особенно в условиях холода. Между трубами коллектора образуется зазор, через который падает снег, что уменьшает процент потерь при производстве тепла в снежных условиях. Однако трубы не производят теплового излучения, поэтому выпавший снег не будет таять.

Различия между плоским и вакуумным коллекторами

Если сравнивать два типа коллекторов, плоский коллектор теряет больше тепла, причем при перепадах температур этот показатель увеличивается. В отличие от плоских коллекторов, вакуумные трубчатые коллектора характеризуются меньшей площадью поглотителя, если соотносить его с общей площадью (примерно 60-80%). В пасмурных условиях или в зимний период вакуумные трубки с метра квадратного установки вырабатывают чуть больше тепловой энергии. Для районов, которым не свойственно обилие солнечного света и тепла, лучшим вариантом будет плоский солнечный коллектор, имеющий низкую стоимость. Это экономически оправданный вариант в сравнении с вакуумным трубчатым коллектором.

Выводы:

В вопросе срока службы обоих типов коллекторов однозначного ответа нет. Ни один специалист не сможет сказать, какая из двух технологий (вакуумный и плоский коллектор) имеет большую долгосрочную надежность. В силу «молодости» технологии вакуумной трубки, должно пройти время, эквивалентное сроку службы плоского коллектора. К субъективным оценкам можно отнести легкость монтажа установки и его внешний вид.