Солнечные коллекторы

Солнечная энергетика – разновидность альтернативной энергетики, в которой используется возобновляемый источник энергии – энергия Солнца. Солнечная энергия используется для получения электрической и тепловой энергии. В этой связи различают гелиоэлектрические и гелиотермические системы соответственно. Последние также известны под именем гелиосистем.

В рамках данной статьи будем говорить о гелиосистемах, т.е. наборах теплотехнического оборудования, которые используют энергию Солнца для нагрева воды. Это может быть вода системы отопления, а может быть вода, используемая в санитарно-гигиенических целях. Основными элементами гелиосистемы являются: гелиоколлектор, бак-аккумулятор змеевикового типа, насосная стация, автоматика.

В гелиоколлекторе происходит нагрев теплоносителя гелиосистемы. Поученное тепло сбрасывается в баке-аккумуляторе. Насосная станция обеспечивает циркуляцию теплоносителя между гелиоколлектором и баком-аккумулятором, а автоматика управляет процессом, поддерживая заданные пользователем режимы горячего водоснабжения и/или отопления.

Гелиоколлектор представляет собой устройство, в котором происходит поглощение солнечного тепла. Различают два основных типа гелиоколлекторов: плоские и трубчатые.

Главной частью плоского гелиоколлектора является абсорбер – покрытая специальным поглощающим покрытием как правило медная пластина. На эту пластину напаивается теплообменник, по которой циркулирует теплоноситель. Имеются два основных типа размещения трубки теплообменника: меандр и арфа.

С целью повышения производительности гелиоколлектора на его абсорбер наносится специальное селективное покрытие.

Абсорбер помещен в специальный корпус, у которого лицевая сторона прозрачная и выполнена из специального стекла, а тыльная сторона с целью минимизации теплопотерь утеплена. С той же целью корпус гелиоколлектора выполняется максимально герметичным, а его свободное пространство заполняется инертным газом или воздухом.

Плоские гелиоколлекторы предпочтительно использовать в теплое время года, т.к. зимой из-за достаточно ощутимых теплопотерь их эффективность существенно снижается.

Трубчатый гелиоколлектор лишен проблемы высоких теплопотерь, т.к. в нем в качестве теплоизолятора используется вакуум, поэтому такие гелиоколлекторы можно использовать круглый год. Такой коллектор собирается из отдельных вакуумных трубок, которые крепятся на общую раму параллельно. Вакуумные трубки бывают нескольких типов. Наиболее распространены коаксиальные и перьевые.

Коаксиальная вакуумная трубка похожа на термос и состоит из двух колб, между которыми выкачан воздух. Во внутренней колбе установлена U-образная трубка, по которой движется теплоноситель. Коаксиальные вакуумные трубки подключаются последовательно и создают таким образом один общий теплообменник.

Перьевая вакуумная трубка представляет собой одну колбу, из которой выкачан воздух, и в которой установлен один тепловой канал с абсорбером. В этом канале происходит нагрев и испарение специальной жидкости. Каждая перьевая вакуумная трубка устанавливается в специальное гнездо общего теплообменника. В этом гнезде происходит передача тепла от жидкости теплового канала теплоносителю гелиосистемы.

Самыми эффективными, но и самыми дорогими, являются трубчатые гелиоколлекторы с вакуумными трубками перьевого типа.