Общая информация. Принцип работы

Солнечный коллектор предназначен для сбора тепла путем поглощения энергии солнечного света и преобразования ее в более удобную для хранения форму. Эта энергия представляет собой электромагнитное излучение в диапазоне от инфракрасного (длинная волна) к ультрафиолетовому (короткая волна).

Количество солнечной энергии, принимаемое поверхностью Земли, составляет в среднем около 1000 ватт на квадратный метр при ясном небе, в зависимости от погодных условий, расположения и ориентации поверхности.

Естественно, в силу ряда факторов, собрать можно чуть более 70% от поступающего солнечного потока, но и этого тепла вполне достаточно, чтобы при установке 1-2 коллекторов обеспечить горячей водой летом и в переходный период семью из 3-4 человек, а при установке большего количества коллекторов - и поддержку отопления в зимний период.

Принципиальная схема установки солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы. Принципиальная схема

На схеме представлена так называемая непрямая схема нагрева. Что имеется в виду: солнцем нагревается не непосредственно горячая вода, которая поступает в краны, а промежуточный теплоноситель (как правило, раствор пропиленгликоля), который поступает в теплообменник бака ГВС и отдает тепло уже той воде, которая поступает в краны. Необходимость построения такой схемы продиктована соображениями безопасности: ведь в этом случае за пределы утепленного здания выходит трасса с незамерзающей жидкостью, а, следовательно, нет ни малейшей опасности повреждения трубопроводов и коллекторов зимой.

Бак ГВС также может нагреваться вторым источником тепла (через дублирующий теплообменник), в роли которого может выступать тепловой насос, электрический либо газовый котел, ТТ котел и т.п. Также бак ГВС может быть совмещен с буферным баком на отопление и в этом случае солнечные коллектора не только греют горячую воду, но и оказывают поддержку отоплению в зимний период.

Плоские коллектора

Есть два разные вида коллекторов: плоские и вакуумные (трубчатые).

Солнечные коллекторы. Плоский коллектор

Плоский коллектор, разработанный еще в 1950-х годах, представляет собой наиболее распространенный тип солнечных коллекторов. Он состоит из:
- темный плоский поглотитель солнечной энергии,
- прозрачный слой (стекло), который позволяет солнечной энергии проходит через него и снижает потери тепла,
- теплообменник для отвода тепла от абсорбера, и
- теплоизолирующая подложка.
Солнечный свет проходит через остекление и попадает на поглотитель, который нагревается, преобразуя тем самым солнечную энергию в тепловую. Тепло передается жидкости, проходящей в трубах, прикрепленных к поглощающей поверхности абсорбера.

Вакуумные коллектора

Солнечные коллекторы. Вакуумный коллектор

Вакуумный коллектор был разработан позднее, чем плоский коллектор. Вакуумный коллектор состоит из нескольких вакуумных стеклянных трубок, каждая из которых содержит поглощающую пластину, соединенную с тепловой трубкой. Тепло от горячего конца тепловой трубки передается теплоносителю (обычно пропиленгликолевой смеси). Вакуум, который окружает снаружи трубку, значительно уменьшает потери тепла наружу, поэтому, считается, вакуумные коллектора обладают большей эффективностью, чем плоские коллекторы, особенно в холодных условиях. Кроме того, зазор между трубами позволяет снегу падать сквозь коллектор, сводя к минимуму потери производства тепла при некоторых снежных условиях, хотя, с другой стороны, отсутствие теплового излучения от труб может также предотвращать эффективное растапливание выпавшего снега.

Различия между двумя типами коллекторов

Солнечные коллекторы. Сравнение плоского и вакуумного коллекторов

Плоские коллекторы обычно теряют больше тепла в окружающую среду, чем вакуумные трубки, и эти потери увеличиваются с перепадом температур. В то же время вакуумные трубчатые коллектора имеют меньшую площадь поглотителя по отношению к общей занимаемой площади (как правило, 60-80% от общей площади) по сравнению с плоскими. В-общем, на установленный квадратный метр, вакуумные трубки дают немного больше тепловой энергии при низкой температуре окружающей среды (например, в зимний период) или когда небо пасмурное в течение длительного времени. Однако даже в районах, где немного солнца и солнечного тепла, плоские солнечные коллектора с низкой стоимостью могут быть более экономически оправданными, чем вакуумные трубчатые коллектора.
Что касается срока службы, то не существует однозначных свидетельств, того, что эти две технологии (плоские и вакуумные коллектора) различаются по долгосрочной надежности. Тем не менее, поскольку технология вакуумной трубки моложе, то еще нужно доказать эквивалентное время жизни оборудования по сравнению с плоскими коллекторами. Другие свойства, такие как внешний вид и легкость установки являются более субъективными.