Солнечный коллектор – это экологически чистые источники энергии, которую возможно получать в достаточно больших количествах и бесплатно, с целью использования как для горячего водоснабжения, так и для отопления. И, несмотря на то, что подобные системы еще не дешевы, инвестиции себя оправдывают, и их все чаще можно увидеть на различного рода строениях. Из-за возрастающего количества выбросов в атмосферу продуктов сжигания традиционных видов топлива окружающей среде все труднее справляться с ними, а потребность в энергии постоянно растет. Кислотные дожди и потепление климата – вот далеко не единственные последствия выброса в атмосферу огромного количества углекислого газа, оксидов азота и диоксида серы.

В средних широтах России (и в нашей, Самарской, области в том числе) наибольшая интенсивность солнечного излучения имеет место в период с марта по октябрь – то есть именно в то время, когда необходимость в отоплении домов отпадает (отопительный сезон продолжается с октября по апрель). По этой причине солнечные батареи используются преимущественно для нагрева воды для ГВС и бассейнов, реже - как вспомогательный источник тепла для обогрева помещений, вернее как помощь отоплению и дополнительная экономия средств. Теоретически тепловой энергией, полученной летом с помощью солнечных коллекторов, возможно было бы обогреть дома в отопительный сезон, если бы была возможность ее аккумулировать, к примеру в больших резервуарах, наполненных водой и очень хорошо заизолированных теплоизоляционным материалом. Довольно простое решение также – озеро или пруд, покрытые теплозащитным, светопрозрачным элементом, теплоизолированный бассейн. Вода является общедоступным теплоносителем, солнечное излучение хорошо прогревает воду, такое тепло легко подвести к потребителю по трубопроводу. Подобный теплоаккумулятор, с перепадом температур 20 - 60°С будет иметь объем примерно в 250м³. Однако далеко не у всех есть возможности  соорудить такой резервуар под домом.

Очень привлекательным в качестве аккумулятора тепла также является парафин. Его удельная теплоемкость на стадии плавления в 14 раз превышает удельную теплоемкость воды, это продукт перегонки нефти, то есть его много и стоит он относительно дешево. Однако в данном случае возможны технологические проблемы отвода тепла от рабочего тела.

Таким образом на сегодняшний день самым доступным способом сезонного аккумулирования тепла остаются грунты. Подобный теплосъемник представляет собой уложенный под домом трубопровод, заполненный водой. Грунты различаются по составу. Конечно удельная теплоемкость грунта к объему меньше в 1,5 - 4 раза, чем у воды, однако благодаря доступности грунта, технологичность работ является очень привлекательной в вопросе изготовления теплоаккумулятора больших объемов.

Для переноса из коллектора тепловой энергии, получаемой от энергии солнца, и передачи ее в систему ГВС или центрального отопления необходим теплоноситель. Это может быть воздух либо вода, но, учитывая значительно более низкую эффективность воздушного теплообмена (по сравнению с водой) в системах солнечных коллекторов как теплоноситель используются вода или незамерзающие жидкости.

Солнечные коллекторы бывают плоскими и вакуумными.

Плоские.

Самые простые состоят из абсорбера -поглотителя солнечного излучения и медных трубок, находящихся с ним в хорошем контакте. Тепло от абсорбера передается протекающей по трубкам жидкости, в результате чего температура жидкости растет. Для увеличения эффективности поглощения солнечного излучения абсорбер покрыт черной краской или специальным селективным покрытием. Все устройство помещено в плоский герметичный теплоизолированный корпус, который закрыт сверху ударостойким стеклом. С целью уменьшения тепловых потерь коллекторы могут иметь до трех слоев остекления. Использование более одного стекла создает «парниковый» эффект, благодаря этому пластина способна нагреваться до 100 -190°С. Подобное решение используется в странах с более прохладным климатом - расположенных выше 40° географической широты.

Однако во время эксплуатации плоских коллекторов температура теплоносителя не должна подниматься выше 100°С, с целью недопущения его закипания. Эффективность плоских коллекторов ниже чем у вакуумных, так как из-за плохой теплоизоляции они довольно быстро теряют тепло, но их стоимость значительно ниже, чем у более технически совершенных вакуумных трубчатых коллекторов.

Вакуумные.

Трубчатый вакуумный коллектор состоит из определенного количества стеклянных трубок. Для уменьшения теплопотерь в этих трубках создан вакуум, именно он делает трубчатые коллекторы эффективнее плоских. На рынке представлено 2 вида вакуумных коллекторов :

- с непосредственной циркуляцией теплоносителя;

- с тепловой трубкой.

Трубка коллектора с непосредственной циркуляцией теплоносителя оснащена высокоэффективным абсорбером, к которому присоединен коаксиальный - «трубка в трубке»- прямоточный теплообменник.

Теплоноситель, отдав тепло в накопительном баке, попадает в теплообменник по внутренней трубке, снова нагревается, и по внешней трубке возвращается обратно в накопительный бак. В некоторых случаях в трубках дополнительно нанесено зеркальное покрытие, которое фокусирует солнечное излучение на абсорбер, это позволяет еще  эффективнее использовать солнечную энергию. Солнечный коллектор с тепловыми трубками в целом  похож на вакуумный коллектор  с непосредственной циркуляцией теплоносителя, но принцип передачи тепла у него несколько иной. Тепловая трубка представляет собой закрытую трубку (обычно медную), частично наполненную легко испаряющейся жидкостью. Одним концом эта трубка контактирует с абсорбером, другим - конденсатором - с теплообменником контура теплоносителя. Под действием поступающего от абсорбера тепла происходит испарение жидкости и поднятие ее в конденсатор. Здесь она нагревает теплоноситель, отдает тепло, конденсируется и стекает вниз.

С целью установки коллектора  с минимальным уклоном, внутренняя поверхность трубки покрывается пористым материалом.  Возникающие в подобном материале капиллярные силы, способствуют возврату конденсата к абсорберу. Так как контур теплоносителя отделен от трубок, при повреждении одной трубки коллектор продолжает функционировать. Поврежденную трубку очень легко заменить.

Коллекторы поглощают прямое и рассеянное излучение, его количество и качество различно в зависимости от сезона и в течение дня. К примеру, в декабре максимальная интенсивность излучения - около 80 Вт/м, в апреле и в сентябре - 350 Вт/м, а в июне - 600 Вт/м. Доля прямого излучения в полном количестве излучения выше всего летом -  около 54%, ниже всего зимой - 30%.

Коллектор начинает преобразовывать энергию солнца в тепло после превышения порогового значения излучения. Значение это находится в зависимости от его конструкции.

•        в коллекторах с абсорбером без покрытия - около 210 Вт/м,

•        в коллекторах со стеклянным покрытием - 70-90 Вт/м,  в зависимости от количества стекол.

•        в коллекторах с селективным покрытием - до 50 Вт/м

•        вакуумные коллекторы - около 20 Вт/м

Сравнение солнечного излучения в конкретный период с пороговыми значениями работы коллекторов в данном месте, позволяет оценить - по крайней мере, теоретически - насколько эффективно коллектор будет функционировать в этот период.

Познакомиться с образцами и готовыми решениями (ГВС и отопление) на базе вакуумных и плоских коллекторов, а также купить солнечные коллекторы можно в нашем офисе...

Так же мы предлагаем:

- тепловые насосы «Воздух-вода»;

- солнечные панели, контроллеры, инверторы и АКБ для систем альтернативного электроснабжения;

-  светодиодное освещение для дома, коттеджа и офиса.