Як працюють геліоколектори
Для перетворення сонячної енергії на теплову використовують геліосистеми.
Сонячний водонагрівач (сонячний колектор) – це пристрій, призначений для поглинання сонячної енергії, яка переноситься видимим та ближнім інфрачервоним випромінюванням та для подальшого її перетворення на теплову енергію, придатну для використання.
У геліосистемах найбільш поширені два типи колекторів: вакуумні та плоскі.
Основною частиною вакуумного колектора є теплова трубка. Такі колектори є рядом скляних трубок спеціальної конструкції. Трубка геліоколектора - це насправді дві трубки (одна вкладена в іншу), між якими знаходиться вакуум для найкращої термоізоляції теплоносія від зовнішнього середовища.
Спосіб передачі тепла від неї теплопроводу вакуумного сонячного колектора: мідна труба всередині порожня містить неорганічну нетоксичну рідину. При нагріванні ця рідина випаровується, а оскільки в трубці створений вакуум, це відбувається навіть при температурі мінус 30°С. Пара піднімається до наконечника теплової трубки, де віддає тепло теплоносію (антифризу), що тече теплопроводом геліоколектора. Потім він конденсується і стікає вниз і процес повторюється знову. Сонячний водонагрівач із вакуумними трубами показує відмінні результати навіть у похмурі дні, тому що вакуумні труби здатні поглинати енергію інфрачервоних променів, що проходять через хмари. Завдяки ізоляційним властивостям вакууму вплив вітру і низьких температур на роботу геліосистеми також незначно в порівнянні з впливом на плоский сонячний колектор. Система із вакуумним сонячним колектором успішно працює до -35°С.
Труби встановлені всонячному водонагрівачу паралельно, кут їхнього нахилу залежить від географічної широти місця встановлення системи опалення. Орієнтовані з півночі на південь протягом дня трубки вакуумного сонячного колектора пасивно рухаються за сонцем. Вони практично не потребують експлуатаційного обслуговування.
Для підтримки вакууму сонячний водонагрівач використовує газопоглинач, який у виробничих умовах піддавався впливу високих температур, у результаті нижній кінець вакуумної труби покритий шаром чистого барію. Він поглинає СО, СО2, N2, O2, H2o та H2, які виділяються з труби в процесі зберігання та експлуатації, і є чітким візуальним індикатором стану вакууму в трубці сонячного колектора. Коли вакуум зникає, барієвий шар із сріблястого стає білим. Це дає можливість легко визначити, чи труба вакуумного сонячного водонагрівача.
Вакуумні сонячні колектори повністю придатні для ремонту: у разі потреби трубку можна замінити без зупинки сонячного водонагрівача. За необхідністю вакуумні трубки можна додавати (при нестачі тепла) або частково знімати (якщо є його надлишок), зменшуючи площу геліоколектора. Обслуговування сонячного водонагрівача зводиться майже до нуля. Вакуумні сонячні колектори чудово справляються із завданням забезпечення будинку гарячою водою, опаленням квартири, підігрівом басейнів, теплиць, працюють у системах вентиляції, кондиціювання та опалення будівель. Завдяки цьому робота геліосистеми проста, як з погляду експлуатації, і обслуговування.
Конструкція плоских сонячних колекторів досить проста. Зовні вони є простою панель, що має прямокутну форму. Ця установка має алюмінієвий корпус,декількома патрубками, що використовуються з метою відведення та підведення рідкого теплоносія. Крім того, зсередини стінки колектора покриті теплоізоляційним шаром. На сьогоднішній день виробники його товщину роблять рівною трьом-чотирьом сантиметрам – це надає можливість досягти суттєвого зменшення рівня тепловтрат.
Принцип роботи плоского сонячного колектора ґрунтується на парниковому ефекті – сонячні промені надходять на поверхню цього пристрою та проникають крізь скло. Теплопоглинаюче покриття, яке використовується в нижній частині колектора, характеризується коефіцієнтом поглинання, що становить 91%. Зрештою, надмірне нагрівання призводить до того, що покриття починає випромінювати теплову енергію. Потужність її розташована в інфрачервоному діапазоні, тобто є можливість досягти акумулювання енергії сонця в колекторі. Процес відведення тепла відбувається за безпосередньої участі теплоносія.
Переваги та недоліки плоских та вакуумних колекторів