Солнечный коллектор - это теплообменник, превращает солнечное излучение в тепловую энергию теплоносителя, который в свою очередь нагревает воду в резервуаре или бассейне.
Солнечные коллекторы делятся на плоские и вакуумные трубчатые.
Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбера), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поверхность плоского солнечного коллектора сделана из специального призматического стекла с низким содержанием железа, которое на 25% увеличивает пропускную способность для солнечного излучения, а также обладает противоударными свойствами. Благодаря специальному покрытию коллектором поглощается до 95% солнечного излучения. Для повышения эффективности преобразования солнечного излучения в тепловую энергию применяются абсорберы из меди.
Конструкция стеклянных вакуумных труб похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет собой совершенную термоизоляцию. Потери на излучение, особенно ощутимые зимой, при более высоких температурах нагреваемой воды, очень низкие.
Благодаря цилиндрической форме трубок, солнечные лучи падают на постоянно одинаковую поверхность (в плоскости перпендикулярно оси трубки). Это проявляется и в получении большей энергии, хотя солнце и светит под «неудобным» углом, во время захода и восхода солнца и при различных поворотах коллектора. Вакуумными трубками используется и т.н. диффузный свет, когда солнце закрыто облаками.
Эти коллекторы с цилиндрической абсорбционной поверхностью невозможно сравнивать с плоскими коллекторами. Под прямым солнечным излучением находится часть абсорбирующего вещества вакуумной трубки, независимо от угла, под которым светит солнце. Это аналогично плоском коллектора, который возвращается за солнцем.
Общие сведения.
Перспективным источником энергии, в первую очередь для горячего водоснабжения, в Украине есть энергия солнечного излучения. В разных регионах страны инсоляция составляет от 3,85 ГДж / кв. м в западных областях до 4,99 ГДж / кв. м в Крыму на юге (рис. 1).
Рис.1 Распределение энергии солнечного излучения по регионам Украины.
Для оценки экономии топлива или электроэнергии при установке солнечных коллекторов можно воспользоваться усредненными значениями удельной экономии топлива или электроэнергии для различных регионов Украины, отнесенными к 1 м2 поверхности коллектора (рис. 2).
На шкале диаграммы слева указано значение удельного экономии условного топлива; столбики справа отражают экономию электроэнергии при использовании системы солнечного ГВС вместо электроподогрева воды. Данные показатели соответствуют ориентированной на юг под углом 300 к горизонту поверхности коллектора.
Рис.2 Оценка удельного экономии топлива и электроэнергии солнечными установками по регионам Украины.
Для удобства приводим коэффициенты пересчета наиболее распространенных видов топлива в условное *:
* Условное топливо - топливо с теплотворной способностью 7000 ккал / кг (29330 кДж / кг)
Применение солнечных коллекторов
Солнечные коллекторы предназначены для приготовления горячей воды, подогрева воды в бассейнах, а также для поддержки систем отопления.
Коллектор, превращает солнечную энергию в тепловую, является основным элементом гелиосистем. Циркулирует в системе незамерзающий теплоноситель отдает тепло воде, которая находится в бойлере. Для этого в конструкции бойлера предусмотрены один или два змеевика. Для сезонного использования солнечной энергии могут использоваться как самые обычные плоские солнечные коллекторы так и первоклассные плоские коллектора с высокоселективным покрытием Sunselect. Для использования солнечной энергии, прежде всего зимой служат вакуумные трубчатые солнечные коллекторы. Для монтажа коллекторов используются крепления, как для наклонной так и плоской крыши.
Принципиальная схема подключения солнечных коллекторов в систему ГВС.