ГВС от солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы

На смену традиционным источникам энергии все активнее в наш быт входят иные конструкции для получения тепла, к которым в полной мере относятся преобразователи солнечной энергии. Для этой цели разработаны и выпускаются солнечные коллекторы, устанавливаемые во многих домах. Эти устройства бывают разных видов, но наиболее популярными и доступными по стоимости являются два: плоского и вакуумного типа.

Плоские коллекторы

Коллектор плоского типа состоит из поглотителя солнечного излучения, покрытия из прозрачного материала и слоя теплоизолятора. В основе работы плоских коллекторов лежит использование парникового эффекта. Лучи Солнца без помех проникают сквозь прозрачное покрытие, после чего внутри прибора происходит накапливание тепловой энергии. Далее тепло при помощи медных или алюминиевых конструкций передается к теплоносителю. Таким образом, достаточно простое в техническом отношении устройство способно обеспечить нагрев воды или другого теплоносителя до температуры приблизительно 200°С при размере 1 кв. метр поверхности, что является высоким показателем эффективности.

Вакуумные коллекторы солнечной энергии

Важнейшим отличием вакуумных конструкций от плоских аналогов является их больший КПД зимой и в сумрачную погоду.

Использование нанотехнологий позволяет добиться отделения области аккумулирования энергии от окружающего пространства методом создания искусственного созданного вакуума. Такая конструкция почти полностью исключает сторонние потери тепла (за счет теплопроводности материалов корпуса). Излучение тепла блокируется использованием специального селективного покрытия. Значительно более высокое КПД вакуумного коллектора обеспечено тем, что он абсорбирует энергию как видимого, так и невидимого спектра, впоследствии преобразуя ее в тепло. Особенно заметно преимущество вакуумных устройств перед плоскими становится при снижении температуры до +15°С и ниже, когда плоские коллекторы практически не аккумулируют тепло.

Еще одним различием в устройстве коллекторов является конструкция теплонакопителей, которые в вакуумных приборах изготовлены как вставленные одна в другую трубки (аналоги термосов). Цилиндрическая форма и вакуум между ними позволяет получать больше энергии даже утром и вечером (малый угол падения лучей). Наличие отражателей позволяет получать большую эффективную площадь сбора энергии.

В вакуумных коллекторах используется особое боросиликатное ударопрочное стекло с минимальным содержанием металлов; внутри трубок нанесено чувствительное тройное покрытие, каждый слой которого имеет свои функции: поглощение энергии, преобразование энергии в тепло, уменьшение отражательной способности.

Существует три вида вакуумных коллекторов:

- коллекторы с прямой передачей тепла, в которых располагающиеся под углом трубки соединяются с баком накопления. Вода из теплообменного контура попадает напрямую в трубки, подвергается нагреву и приходит обратно. Такая конструкция привлекательна отсутствием дополнительных элементов в системе;

- коллекторы с прямой передачей тепла и встроенным теплообменником, аналогичные описанной выше модели с добавленным теплообменником. Такая конструкция позволяет соединить бак с системой отопления/горячего водоснабжения. Их достоинство – в коллекторе не накапливаются осаждающиеся из воды соли, аппаратом можно пользоваться при температуре ниже 0°С;

- коллекторы энергии с тепловыми трубками – самые совершенные и самые дорогие из всех конструкций. Тепловые медные трубки с легко закипающей жидкостью в сердечнике установлены под наклоном и герметично закрыты. При закипании жидкость, превращаясь в пар, поднимает температуру нагретой лучами солнца наружной трубки и затем конденсируется в верхней расширенной части. Затем она стекает в нижнюю часть, и процесс повторяется вновь.

Поскольку передача тепла осуществляется через медную приемную гильзу, то контур отопления отделен от труб, и неисправность одной из них не влияет на весь процесс. Работа коллектора возможна даже при очень низкой наружной температуре (-50°С), причем температура теплоносителя достигает +250-300°С.

Солнечные коллекторы вакуумного типа прекрасно работают в регионах с неустойчивыми погодными условиями, сильными ветрами и даже ураганами. Они имеют малую парусность, высокую прочность, быстро начинают работать после загрязнений пылью или льдом.