В наш век сплошного удорожания и дефицита энергоресурсов – все большую популярность среди населения получают альтернативные источники получения энергии, коими и являются солнечные коллектора. Они все больше используются человеком, как для отопления частных домов, так и в своем большинстве, для подогрева воды. Первенство в мире среди стран, активно использующих солнечную энергию для таких целей – уверено держит Китай.
Самый важный фактор, предрешивший использование солнечных коллекторов для нашего быта, это то, что это оказывается, экономически очень выгодно. Так коэффициент полезного действия таких современных устройств очень высок, и составляет порядка 80-95%. При этом оговоримся, что у солнечных батарей – КПД, всего-то около 15-30%. За свой термин эксплуатации, установленный вами в своем доме солнечный коллектор – многократно перекроет все расходы на его покупку, монтаж и эксплуатацию.
Устройство и принцип работы солнечных коллекторов.
Водонагревательный солнечный коллектор по типу может быть плоским и вакуумным.
• Общее устройство коллектора.
Состоит такая коллекторная установка из собственно самого коллектора, циркуляционного теплообменного контура и бака с водой – иначе называемого аккумулятором.
• Принцип работы солнечного коллектора.
Здесь все достаточно просто. Теплоноситель системы подогрева воды, циркулируя через сам коллектор, нагревается солнечной энергией, а затем отдает полученную тепловую энергию, посредством теплообменника, вмонтированного в «бак-аккумулятор» – воде.
В контуре циркуляции теплоносителя от солнечного коллектора до аккумулятора, используется принудительная – посредством циркуляционного насоса циркуляция теплоносителя, или естественная.
Современные конструкции бака-аккумулятора системы подогрева воды, предусматривают установку в нем дополнительного электронагревателя-дублера, предназначенного для «доподогрева» ним воды в случае такой необходимости. Этот тэн-дублер, вступает в работу автоматически, когда вода в баке аккумуляторе, посредством самого солнечного коллектора с определенных причин – не прогревается до нужной, заданной нами температуры.
Типы применяемых солнечных коллекторов.
Для нагрева воды используются следующие типы солнечных коллекторов:
• Плоские коллектора.
Издавна традиционными были плоские коллектора, состоящие из плоской, закрытой стеклом коробки – с находящимися под ним трубками, абсорбирующими (поглощающими) тепло. По этим трубкам, как правило, «самотечно» или принудительно циркулирует теплоноситель, в качестве которого обычно выступает пропилен-гликоль.
Принцип работы такого плоского солнечного коллектора мы уже описали выше.
• Вакуумные солнечные коллектора.
Их изобретение приурочено к концу 70-х – началу 80-х годов прошлого века, но массово выпускаться и использоваться населением солнечные коллектора данного вакуумного типа, начали в Китае еще десять лет спустя.
Относительно устройства вакуумного солнечного коллектора, то он состоит не из одной полой стеклянной коробки, а из множества полых большого диаметра стеклянных трубок, внутри которых находятся трубки циркулирующего теплоносителя-абсорбера.
Между внутренней и внешней трубками коллектора – создается вакуум, который является еще одним барьером, предотвращающий возможные потери тепла.
В основе принципа работы вышеописанной конструкции вакуумного солнечного коллектора заложен принцип термоса. Между внутренней, заполненной жидкостью теплоносителем трубкой, и внешней трубкой вакуумного коллектора – образовывается вакуум. Эта безвоздушная прослойка способствует сохранению порядка 95% уловленного таким солнечным коллектором, тепла.
Таким вакуумным солнечным коллектором можно нагреть воду, даже в случае минусовых температур воздуха извне. Внешние трубки современных вакуумных коллекторов изготавливают из «борсиликатного» прозрачного стекла повышенной прочности, которое продолжительное время способно не терять своих оптических способностей.
Использование такой солнечной водоподогревающей установки в быту, позволяет нам добиться намного большего КПД, нежели в плоских солнечных коллекторах, и притом, даже в условиях плохой освещенности и низких температур.
Солнечные коллектора в системе подогрева воды
Особенности работы солнечных коллекторов.
• Срок службы вакуумных солнечных коллекторов при правильной их эксплуатации, составляет примерно 15 лет, чего вполне предостаточно для его многократной самоокупаемости.
• Наиболее эффективно солнечные коллектора работают тогда, когда угол падения солнечных лучей на их плоскость, приближается к 90°С.
• Как правило, солнечные коллектора размещают с южной стороны дома с учетом рельефа местности, а угол их наклона выбирают исходя из назначения устройства, а также с учетом вышеупомянутых нами особенностей.
В районах Севера России, где зимой очень холодно, а солнце находится достаточно низко над горизонтом – солнечные коллектора ставят в почти вертикальной плоскости. Такое их расположение дает возможность улавливать им даже свет, отраженный от снега.
Заключение.
В настоящее время, согласно статистическим данным, одна треть всех коллекторов использующихся в мире, это плоские коллектора, а две трети – это вакуумные солнечные коллектора. Относительно вопроса, какой тип коллекторов предпочтительнее, то ответа однозначного – вам не даст никто. Однако, по мнению специалистов, максимально эффективной с экономической точки зрения – есть применение в доме комбинированной системы нагрева воды, состоящей из солнечных коллекторов вместе с "теновой", электрической системой нагрева.
