Солнечный коллектор
Строительство - Коммуникации

коллекторСолнечный коллектор – представляет собой установку, преобразующую прямую энергию Солнца в тепловую энергию. Тысячелетиями люди использовали солнечное отопление для нагрева воды при помощи Солнца, пока лидирующее место в мировой энергетике не заняло ископаемое топливо. Солнечный коллектор – представляет собой приспособление, которое использует энергию непосредственно от Солнца. Он был разработан примерно двести лет назад.

Плоский коллектор – самый известный из солнечных коллекторов был изобретен в 1767 году швейцарским ученым Горацием де Соссюр. Чуть позже, в 30-х годах ХIX века, во время экспедиции по Южной Африке, таким коллектором воспользовался сэр Джон Гершель, для приготовления пищи.

Плоский солнечный коллектор

Плоский коллектор – самый распространенный вид солнечных коллекторов. Его используют в отопительных и бытовых водонагревательных системах. Солнечный плоский коллектор – теплоизолированная остекленная панель, в которой расположена пластина поглотителя. Такая пластина изготовлена из алюминия или меди, т.к. они хорошо проводят тепло. Использование меди встречается чаще всего, т.к. она меньше чем алюминий подвергается коррозии и намного лучше проводит тепло.

Плоский коллектор

Пластина поглотителя обрабатывают специальным высокоселективным покрытием, благодаря чему лучше удерживается поглощаемый солнечный свет. Покрытие состоит из тонкого, очень прочного слоя аморфного полупроводника, который нанесен на металлическое основание и отличается тем, что имеет высокую поглощающую способность в видимой области спектра, при этом имея низкий коэффициент излучения в длинноволновой инфракрасной области.  Снижение потери тепла происходит за счет остекления. Плоские коллекторы обычно оборудованы стеклами матового цвета. Такое стекло пропускает только свет и имеет низкое содержание железа. Боковые стены плоского коллектора и его дно покрывают теплоизолирующим материалом, благодаря чему тепловые потери сокращаются еще больше.

Принцип действия плоского солнечного коллектора

Солнечные лучи, проходя через остекление, проникают на поглощающую пластину, при нагреве которой, солнечная радиация превращается в тепловую энергию. Циркулирующее через солнечный коллектор тепло передается теплоносителю – воде или антифризу. Нагреваясь, теплоноситель через теплообменник отдает тепловую энергию воде, которая находится в емкостном водонагревателе.

Принцип действия солнечного коллектора

При этом горячая вода находится в нем до момента ее использования. В емкостном водонагревателе можно также установить электрический элемент, который при понижении температуры ниже установленной,  будет догревать воду до заданной температуры (если например, держится продолжительная пасмурная погода).

Прямоточный вакуумированный трубчатый солнечный коллектор

В каждой вакуумированной трубке солнечного коллектора есть встроенный медный поглотитель с гелиотитановым покрытием, гарантирующий высокий уровень поглощения солнечной энергии и небольшую эмиссию теплового излучения. За счет вакуумного пространства практически полностью устраняются теплопотери. На поглотителе установлен трубчатый коаксиальный прямоточный теплообменник, который переходит в коллектор. Теплоноситель, проходящий через него, забирает тепло от поглотителя.

Прямоточный вакуумированный трубчатый коллектор

Преимущество этой системы заключается том, что за счет непосредственной передачи тепла воде, сокращаются теплопотери. В связи с тем, что полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе невелик, теплоноситель в нем можно нагревать до температуры от 120 до 160°С.

Принцип действия вакуумированного прямоточного солнечного коллектора

Проходя сквозь вакуумированную стеклянную трубку, солнечная радиация попадает в поглотитель, превращаясь в тепловую энергию. Тепло передается жидкости, проходящей по трубчатому коаксиальному прямоточному теплообменнику. Обе трубки теплообменника соединены с накопительным баком (коллектором)  двумя медными трубами. Нагретая вода, по одной из трубок, поступает в бак-накопитель, по другой трубке – холодная вода из бака-накопителя передается в вакуумированные трубки для нагрева.

Трубчатый вакуумированный солнечный коллектор с тепловой трубкой

Конструкция трубчатого вакуумированного солнечного коллектора с тепловой трубкой напоминает по конструкции термос, одна из трубок которого (стеклянная или металлическая) вставлена в другую большего диаметра. Вакуум, образующийся между ними – представляет собой отличную теплоизоляцию. При этом наблюдаются очень низкие потери на излучение, что, особенно, заметно при повышенных температурах нагреваемой воды. В каждой вакуумированной трубке имеется встроенная медная пластина поглотителя с гелиотитановым покрытием, гарантирующая малые потери теплового излучения и высокий уровень поглощаемой солнечной энергии.

солнечный коллектор

Под поглотителем расположена тепловая трубка, которая заполнена испаряющейся жидкостью. Тепловая трубка подсоединена к конденсатору, установленному в теплообменнике (типа "труба в трубе") благодаря гибкому соединительному элементу. Такое соединение даёт возможность заменять или поворачивать трубки даже при заполненной установке, находящейся под давлением, и  относится к так называемому "сухому" типу. Вакуумированный коллектор с тепловой трубкой работоспособен при температурах до -30°С (в коллекторах со стеклянными тепловыми трубками) и даже до -45°С (в коллекторах с металлическими тепловыми трубками), что имеет очень важное преимущество перед другими коллекторами.

Принцип действия вакуумированного солнечного коллектора с тепловой трубкой

Вакуумированный солнечный коллектор с тепловой трубкой – представляет более дорогой тип коллектора, с более сложной системой работы. Тепловая трубка – представляет собой закрытую стеклянную или медную трубку с малым содержанием легкокипящей жидкости. Под воздействием тепла происходит испарение жидкости, которая забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть, где происходит конденсат и передача тепла теплоносителю основного контура водопотребления или незамерзающей жидкости отопительного контура. Затем конденсат стекает вниз и снова происходит повторение процесса.

Принцип действия солнечного коллектора с тепловой трубкой

Приемник солнечного коллектора медный - с теплоизоляцией. Через медную "гильзу" приемника происходит передача тепла, что позволяет коллектору продолжать работать, даже если трубки отделены от отопительного контура или повреждена одна из трубок. При этом, если Вам в случае необходимости, нужно будет заменить отдельную трубку – коллектор  будет продолжать функционировать. Процесс замены трубок очень прост,  и позволяет незамерзающую жидкость не сливать из контура теплообменника.

Монтаж солнечного коллектора

Количество тепловой энергии, вырабатываемой солнечным коллектором, зависит от большого количества факторов. К факторам, поддающимся изменению, относят ориентацию и угол наклона установки. Азимут – есть одним из критериев ориентации.

Монтаж  коллектора

Угол между горизонталью и батареей – представляет угол наклона. При установке солнечного коллектора на скатной крыше – угол наклона задается скатом кровли. Наибольшее количество энергии воспринимается панелью коллектора при расположении его плоскости под прямым углом к направлению инсоляции. В связи с тем, что угол инсоляции зависит от времени года и суток, ориентацию на плоскость коллектора лучше выполнять, ориентируясь на высоту Солнца, в тот период, когда поступает наибольшее количества солнечной энергии.

На практике для нашей широты идеальными оказались углы наклона между 30о и 45о.

Монтаж солнечного коллектора

Азимут описывает отклонение плоскости коллектора от направления на юг – если плоскость коллектора ориентирована на юг, то азимут = 0о. Для нашей широты отклонения приемлемы от направления на юг, юго-восток или юго-запад до 45о.

При этом, самого высокого КПД (коэффициента энергоотдачи) солнечной установки в Санкт-Петербурге и Ленинградской области можно добиться, расположив её в южном направлении с углом наклона 30-35о к горизонтали. Но монтаж гелиоустановки целесообразен даже при значительном отклонении от этих условий (от юго-запада до юго-востока, с углом наклона
25-55о).

Установка солнечного коллектора и определение его размеров, должны быть выполнены таким образом, чтобы было незначительным воздействие дающих тень деревьев, соседних зданий, линий электропередач и т.п.

Поддерживающая конструкция для солнечных коллекторов является важной частью гелиоустановки. Она обеспечивает правильный угол наклона, и позволяет поддерживать необходимую жесткость конструкции. Комбинация солнечных модулей с поддерживающей конструкцией должна выдерживать порывы ветра и другие неблагоприятные воздействия окружающей среды.


Оцените статью:
(8 Голосов)
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить