Солнечный коллектор — устройство, предназначенное для поглощения солнечной энергии, которую выделяет видимое и ближнее инфракрасное излучение, для последующего преобразования ее в пригодную для использования людьми тепловую энергию. Многие умельцы с элементарными инженерными навыками могут попытаться создать солнечный коллектор своими руками для бытовых нужд.
Использование коллекторов
Солнечные коллекторы в основном нужны для приготовления горячей воды, так же эти устройства можно использовать в отопительных системах. Экономия при использовании солнечных коллекторов составляет до 30% в год.
Обычно солнечные коллекторы устанавливают неподвижно, а угол наклона выбирают в зависимости от основного назначения устройства. При установке коллектор стараются ориентировать в сторону юга, обязательно учитывая рельеф местности. Рекомендуют отклоняться от ориентации на юг не более чем на 30° — тогда и количество выработанного тепла будет в пределах нормы.
Солнечные коллекторы будут максимально эффективными, если угол падения солнечных лучей составит 90°.
Но в течение дня Солнце описывает над нами дугу, а в разные времена года — еще и поднимается на разную высоту. Поэтому идеальным был бы вариант, когда солнцеприемное устройство вращалось бы вслед за движением Солнца, чтобы его лучи падали постоянно под прямым углом. Технически это вполне возможно, и такие системы производят, но стоимость такой конструкции очень высока и окупится она не скоро.
Принцип работы солнечной водонагревательной установки
Самые популярные солнечные коллекторы изготавливаются следующие фирмы: «Buderus», «Vaillant», «Viessmann» и другие.
Солнечные коллекторы применяют для отопления промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд. Наибольшее количество производственных процессов, в которых используют теплую и горячую воду (30-90° C), — в пищевой и текстильной промышленности, которые, таким образом, имеют высокий потенциал для использования солнечных коллекторов.
Преимущества солнечных коллекторов:
высокая надежность в системах отопления;
максимальное использование каждого солнечного луча;
способность обеззараживать воду;
сохранения высокой работоспособности зимой;
скорое возвращение в рабочее состояние при обледенении, покрытии снегом или инеем;
сменные модули, легкость установки;
антикоррозийный медный теплосборник;
высокие теплоизоляционные характеристики теплосборника;
рама и кожух теплопровода изготовлены из высококачественной нержавеющей стали;
выдерживают высокое давление теплоносителя.
Все солнечные коллекторы условно делят на плоские (плоскопанельные) и вакуумные. Кроме того, есть еще такие типы солнечных коллекторов: солнечные коллекторы-концентраторы, солнечные башни, параболические концентраторы, но для домашних условий они не годятся из-за высокой стоимости.
Плоские солнечные коллекторы
Плоские солнечные коллекторы — самый распространенный вид солнечных коллекторов, которые используются в бытовых водонагревательных и отопительных системах.
Обычно это теплоизолированные металлические ящики со стеклянной или пластмассовой крышкой, в которых помещена пластина абсорбера (поглотителя). Остекление может быть прозрачным или матовым. В плоских солнечных коллекторах обычно используют матовое стекло с низким содержанием железа (оно пропускает значительную часть солнечного света, поступающего на коллектор).
Панели плоского солнечного коллектора Солнечный свет попадает на теплопринимальную пластину, а благодаря остеклению снижаются потери тепла. Дно и боковые стенки коллектора покрывают теплоизолирующим материалом, что дополнительно снижает тепловые потери. Пластину абсорбера обычно окрашивают в черный цвет (темные поверхности поглощают больше солнечной энергии, чем светлые).
Солнечный свет проходит через остекление и попадает на поглощающую пластину, которая нагревается, превращая солнечную радиацию в тепловую энергию. Это тепло передается теплоносителю — воздуху или жидкости, циркулирующей по трубкам. Поскольку большинство черных поверхностей все же отражает около 10% радиации, некоторые пластины-поглотители обрабатывают специальным селективным покрытием, которое лучше удерживает поглощенный солнечный свет и служит дольше, чем обычная черная краска.
Селективное покрытие, которое используется в коллекторах, состоит из очень прочного тонкого слоя аморфного полупроводника, нанесенного на металлическую основу. Селективные покрытия отличаются высокой поглощающей способностью в видимой области спектра и низким коэффициентом излучения в длинноволновой инфракрасной области. Поглощающие пластины обычно изготавливают из металла, хорошо проводящего тепло (например, меди или алюминия).
Медь дороже, но лучше проводит тепло и меньше подвержена коррозии, чем алюминий. Пластина-поглотитель солнечного коллектора должна иметь высокую теплопроводность, чтобы с минимальными теплопотерями передавать воде накопленную энергию. Плоские солнечные коллекторы делятся на жидкостные и воздушные. Оба вида солнечных коллекторов бывают остекленными или незастекленными.
Плоский солнечный коллектор в разрезе Теплоизоляция ограничивает потерю тепла на солнечных коллекторах и повышает их эффективность. Толщина минеральной изоляции от 2 до 6 см в зависимости от модели.
Плоские солнечные коллекторы используются для нагрева воды для бытовых нужд, подогрева воды в бассейне или отопления в доме. Коллекторы позволяют эффективно использовать солнечную энергию даже осенью и зимой.
Комментарии