- Принцип роботи сонячних колекторів
- Види сонячних колекторів
- Особливості сонячних колекторів різних типів
- Який сонячний колектор краще вибрати
- Додаткові особливості вибору вакуумних колекторів
Сонячні колектори є на сьогоднішній день найбільш ефективними пристроями, що використовують енергію сонця. Для прикладу, коефіцієнт корисної дії фотоелектричних панелей складає всього близько 14-18%, тоді як на сонячних колекторах ефективно використовується приблизно 80-95% поглиненої сонячної енергії.
Розглянемо, який принцип дії сонячних колекторів, які їх види існують і для яких цілей використовуються.
Система опалення на основі сонячного колектора вакуумного типу
Принцип роботи сонячних колекторів
Якщо коротко, то сонячні колектори спрямовані на захоплення теплової сонячної енергії, її концентрацію і подальший напрямок на людські потреби.
Розглянемо, з чого складається сонячний колектор:
- Колекторна система складається, власне, з колектора, контуру для теплообміну і теплового акумулятора (звичайного водяного бака).
- За сонячного колектору відбувається циркуляція теплоносія (рідини). У ньому теплоносій нагрівається від сонячної енергії.
Потім передають здобуту енергію за допомогою теплообмінника, вмонтованого в бак-акумулятор, воді в баку.
Так виглядає найпростіша схема пристрою побутових сонячних колекторів
- У баку нагріта вода зберігається аж до її використання, наприклад, на опалення будинку сонячними колекторами, а також інші господарські потреби.
Для більш тривалого збереження води в нагрітому стані, бак повинен володіти якісною теплоізоляцією. - Циркуляція води в сонячному колекторі може проводитися як природним, так і примусовим способом.
- У бак-акумулятор також може бути вмонтовано дублюючий електронагрівач, який при необхідності буде автоматично вмикатися, щоб нагріти воду до заданої температури при усталеної похмурій погоді або нетривалому сонцестояння в зимовий період.
Види сонячних колекторів
Якщо ви плануєте встановити в своєму будинку сонячний колектор для опалення своїми руками, слід для початку визначитися з відповідним типом конструкції.
Основних видів сонячних колекторів існує два - вакуумні і плоскі. Також є менш використовувана альтернатива - повітряні колектори.
Особливості сонячних колекторів різних типів
Розглянемо особливості кожного виду більш докладно:
- Плоский колектор найбільш схожий за принципом дії з вище описаною моделлю. Він являє собою плоску коробку, закриту склом і містить особливий шар, що абсорбує тепло.
Цей шар з'єднаний з трубками, по яких ведеться циркуляція теплоносія, в ролі якого, як правило, виступає пропілен-гліколь.
Схема плоского сонячного колектора
- Вакуумний колектор замість однієї коробки, покритою склом, має низку габаритних порожнистих трубок, виконаних зі скла.
Усередині них розташовуються одна або кілька трубок менших розмірів, що містять абсорбер теплової енергії.
Внутрішні трубки повідомляються з магістраллю теплоносія, тоді як в просторі між зовнішньою і внутрішніми трубками знаходиться вакуум, який виступає в ролі утеплювача.
Схема вакуумного сонячного колектора
- Повітряний сонячний колектор для опалення застосовують рідше, оскільки повітря в порівнянні з рідинами гірше проводить тепло, тому ККД таких колекторів зазвичай нижче.
такий колектор (батарея) для опалення будинку найчастіше являє собою плоску конструкцію, в якій повітря, контактуючи з поглиначем сонячної енергії, нагрівається і природним чином або за допомогою вентилятора подається в опалювальне приміщення.
Схема повітряного сонячного колектора
Порада!
При використанні систем з примусовою подачею повітря потреба в енергії на роботу вентилятора знизить ефективність повітряних колекторів ще більше.
Який сонячний колектор краще вибрати
Однозначної відповіді на це питання немає, оскільки кожен з них має свої переваги й недоліки:
- Наприклад, плоскі колектори вважають більш міцними і надійними завдяки більш простої конструкції, тоді вакуумні сонячні колектори для опалення потенційно більш крихкі.
- Незважаючи на те, що повітряний колектор має менший ККД, він більш простий в управлінні і не боїться проблем, пов'язаних із замерзанням теплоносія і води.
- Якщо газова плита виходить з ладу, то заміні підлягає вся абсорбуюча система. При пошкодженні колектора вакуумного типу, необхідно замінити лише вийшли з ладу трубки.
Опалення сонячними колекторами часто має наступну принципову схему роботи
- Ефективність плоских колекторів вище при необхідності нагріву води на 20-40 градусів понад температури зовнішнього повітря, тоді як вакуумні колектори ефективніше справляються із завданням нагріву до більш високих температур, що дуже актуально, якщо переважно використовується сонячний колектор взимку для опалення.
- Також вакуумні колектори виробляють більше енергії при похмурій погоді і менше її втрачають в зимовий період від контактів з холодним навколишнім повітрям.
- Якщо середній термін служби колекторів становить близько 15-30лет, то цей показник окремо для вакуумних систем трохи нижче.
Додаткові особливості вибору вакуумних колекторів
Необхідно знати, що величини трубок вакуумних колекторів безпосередньо впливають на показник вироблення енергії. Так, чим вони тонше і менше, тим менше теплової енергії зможе приносити така система. Нормальним вважається діаметр трубок в 58 мм при довжині 1,2-2,1 м.
Крім того, такі колектори можуть бути зі звичайними мідними нагрівальними трубками, які передають тепло, і з U-подібними трубками, що утворюють мініконтури передачі тепла в всередині кожної скляної трубки. Саме останні вважаються найбільш просунутими в технологічному плані на сьогоднішній день.
U-подібна трубка вакуумного колектора
Порада!
Встановити сонячний колектор своїми руками для опалення досить складно, однак набагато дешевше, ніж із залученням сторонніх фахівців.
Зазвичай при купівлі комплекту обладнання додається детальна інструкція по монтажу системи та щодо вибору місця монтажу.
Детальний дотримання інструкції кілька спростить завдання.
Ми розглянули особливості різних видів сонячних колекторів опалення і сподіваємося, що наші рекомендації дозволять вам істотно заощадити на використанні природних теплоносіїв. Сміливо використовуйте альтернативні джерела енергії, оскільки саме за ними наше майбутнє.
Але якщо Ви прихильник традиційних систем опалення. то см. газові котли опалення для приватного будинку .