Сонячний колектор - це теплообмінник, що перетворює сонячне випромінювання в теплову енергію теплоносія, який в свою чергу нагріває воду в резервуарі або басейні.
Сонячні колектори діляться на плоскі і вакуумні трубчасті.
Плоский колектор складається з елемента, що поглинає сонячне випромінювання (абсорбера), прозорого покриття і термоізолюючого шару. Поверхня плоского сонячного колектора зроблена зі спеціального призматичного скла з низьким вмістом заліза, яке на 25% збільшує пропускну здатність для сонячного випромінювання, а також володіє протиударними властивостями. Завдяки спеціальному покриттю колектором поглинається до 95% сонячного випромінювання. Для підвищення ефективності перетворення сонячного випромінювання в теплову енергію застосовуються абсорбери з міді.
Конструкція скляних вакуумних труб схожа на конструкцію термоса: одна трубка вставлена в іншу з великим діаметром. Між ними вакуум, який являє собою досконалу термоізоляцію. Втрати на випромінювання, особливо відчутні взимку, при більш високих температурах води, що нагрівається, дуже низькі.
Завдяки циліндричної формі трубок, сонячні промені падають на постійно однакову поверхню (в площині перпендикулярно до осі трубки). Це проявляється і в отриманні більшої енергії, хоча сонце і світить під «незручним» кутом, під час заходу і сходу сонця і при різних поворотах колектора. Вакуумними трубками використовується і т.зв. дифузний світло, коли сонце закрите хмарами.
Ці колектори з циліндричною абсорбційної поверхнею неможливо порівнювати з плоскими колекторами. Під прямим сонячним випромінюванням знаходиться частина абсорбуючої речовини вакуумної трубки, не залежно від кута, під яким світить сонце. Це аналогічно плоскому колектору, який повертається за сонцем.
Загальні відомості.
Перспективним джерелом енергії, в першу чергу для гарячого водопостачання, в Україні є енергія сонячного випромінювання. У різних регіонах країни інсоляція становить від 3,85 ГДж / кв. м в західних областях до 4,99 ГДж / кв. м в Криму на півдні (рис. 1).
Рис.1 Розподіл енергії сонячного випромінювання по регіонах України.
Для оцінки економії палива або електроенергії при установці сонячних колекторів можна скористатися усередненими значеннями питомої економії палива або електроенергії для різних регіонів України, віднесеними до 1 м2 поверхні колектора (рис. 2).
На шкалі діаграми зліва вказано значення питомої економії умовного палива; стовпчики праворуч відображають економію електроенергії при використанні системи сонячного ГВС замість електропідігріву води. Дані показники відповідають орієнтованої на південь під кутом 300 до горизонту поверхні колектора.
Рис.2 Оцінка питомої економії палива та електричної енергії сонячними установками по регіонах України.
Для зручності наводимо коефіцієнти перерахунку найбільш поширених видів палива в умовне *:
* Умовне паливо - паливо з теплотворною здатністю 7000 ккал / кг (29330 кДж / кг)
Застосування сонячних колекторів
Сонячні колектори призначені для приготування гарячої води, підігріву води в басейнах, а також для підтримки систем опалення.
Колектор, що перетворює сонячну енергію в теплову, є основним елементом геліосистем. Циркулює в системі незамерзаючий теплоносій віддає тепло воді, яка знаходиться в бойлері. Для цього в конструкції бойлера передбачені один або два змійовика. Для сезонного використання сонячної енергії можуть використовуватися як самі звичайні плоскі сонячні колектори так і першокласні плоскі колектора з високоселективним покриттям Sunselect. Для використання сонячної енергії, перш за все взимку служать вакуумні трубчасті сонячні колектори. Для монтажу колекторів використовуються кріплення, як для похилої так і для плоского даху.
Принципова схема підключення сонячних колекторів до системи ГВС.