Загальна інформація. Принцип роботи

Сонячний колектор призначений для збору тепла шляхом поглинання енергії сонячного світла і перетворення її в більш зручну для зберігання форму. Ця енергія є електромагнітним випромінюванням в діапазоні від інфрачервоного (довга хвиля) до ультрафіолетового (коротка хвиля).

Кількість сонячної енергії, яка потрапляє на поверхню Землі, складає в середньому близько 1000 ват на квадратний метр при ясному небі, залежно від погодних умов, розташування та орієнтації поверхні.

Звичайно, з огляду на різні фактори, зібрати можна трохи більше 70% від того сонячного потоку, що надійшов, але й цієї теплоти цілком достатньо, щоб при встановленні 1-2 колекторів забезпечити гарячою водою влітку і в перехідний період сім'ю з 3-4 осіб, а при встановленні більшої кількості колекторів - і підтримку опалення в зимовий період.

Принципова схема встановлення сонячних колекторів:

Солнечные коллекторы. Принципиальная схема

На схемі представлена так звана непряма схема нагріву. Що мається на увазі: сонцем нагрівається не безпосередньо гаряча вода, яка надходить до кранів, а проміжний теплоносій (як правило, розчин пропіленгліколю), який надходить в теплообмінник бака ГВП і віддає тепло вже тій воді, яка надходить до кранів. Необхідність побудови такої схеми продиктована міркуваннями безпеки: адже в цьому випадку за межі утепленого будинку виходить траса з незамерзаючої рідиною, а, отже, немає небезпеки пошкодження трубопроводів і колекторів взимку.

Бак ГВП також може нагріватися другим джерелом тепла (через дублюючий теплообмінник), в ролі якого може виступати тепловий насос, електричний або газовий котел, ТП котел і т.п. Також бак ГВП може бути поєднаний з буферним баком на опалення і в цьому випадку сонячні колектора не тільки гріють гарячу воду, але й надають підтримку опаленню в зимовий період.

Пласкі колектори

Існують два різні види колекторів: пласкі та вакуумні (трубчасті).

Солнечные коллекторы. Плоский коллектор

Плаский колектор, розроблений ще в 1950-х роках, являє собою найбільш поширений тип сонячних колекторів. Він складається із:
- темний плаский поглинач сонячної енергії,
- прозорий шар (скло), який дозволяє сонячнії енергії проходить через нього і знижує втрати тепла,
- теплообмінник для відводу тепла від абсорбера, і
- теплоізолююча підкладка.
Сонячне світло проходить через скління і потрапляє на поглинач, який нагрівається, перетворюючи тим самим сонячну енергію в теплову. Тепло передається рідині, яка проходить в трубах, прикріплених до поглинаючої поверхні абсорбера.

Вакуумні колектори

Солнечные коллекторы. Вакуумный коллектор

Вакуумний колектор був розроблений пізніше, ніж плаский колектор. Вакуумний колектор складається з декількох вакуумних скляних трубок, кожна з яких містить поглинаючу пластину, з'єднану з тепловою трубкою. Тепло від гарячого кінця теплової трубки передається теплоносію (зазвичай пропіленгліколевому розчину). Вакуум, який оточує зовні трубку, значно зменшує втрати тепла назовні, тому, вважається, вакуумні колектори володіють більшою ефективністю, ніж пласкі колектори, особливо в холодних умовах. Крім того, проміжок між трубами дозволяє снігу падати крізь колектор, зводячи до мінімуму втрати виробництва тепла при незначних снігопадах, хоча, з іншого боку, відсутність теплового випромінювання від труб може також запобігати ефективне розтоплювання снігу, що випав.

Різниця між двома типами колекторів

Солнечные коллекторы. Порівняння плаского і вакуумного колекторів

Пласкі колектори зазвичай втрачають більше тепла в навколишнє середовище, ніж вакуумні трубки, і ці втрати збільшуються з перепадом температур. У той же час вакуумні трубчасті колектора мають меншу площу поглинача по відношенню до загальної займаної площі (як правило, 60-80% від загальної площі) в порівнянні з пласкими. Загалом, на встановлений квадратний метр, вакуумні трубки дають трохи більше теплової енергії при низькій температурі навколишнього середовища (наприклад, в зимовий період) або коли небо похмуре протягом тривалого часу. Однак навіть у районах, де сонця і сонячного тепла мало, пласкі сонячні колектори з низькою вартістю можуть бути більш економічно виправданими, ніж вакуумні трубчасті колектора.
Що стосується терміну служби, то не існує однозначних свідчень, того, що ці дві технології (плоскі і вакуумні колектора) розрізняються по довгостроковій надійності. Проте, оскільки технологія вакуумної трубки молодше, то ще потрібно довести еквівалентний строк служби обладнання в порівнянні з пласкими колекторами. Інші властивості, такі як зовнішній вигляд і легкість установки є більш суб'єктивними.