Теплові сонячні колектори
Навіщо використовуються теплові сонячні колектори? Де можна їх використовувати – сфери застосування, варіанти застосування, плюси та мінуси колекторів, технічні характеристики, ефективність. Чи можна зробити самому і як це виправдано. Схеми застосування та перспективи.
Призначення
Пристрій
Колектори складаються із трьох основних частин:
Панелі представлені у вигляді трубчастого радіатора, поміщеного в короб із зовнішньою стінкою зі скла. Їх необхідно розташовувати на будь-якому добре освітленому місці. В радіатор панелі надходить рідина, яка потім нагрівається і пересувається в аванкамеру, де холодна вода замінюється гарячою, що створює постійний динамічний тиск у системі. При цьому холодна рідина надходить у радіатор, а гаряча у накопичувальний бак.
Стандартні панелі легко пристосувати до будь-яких умов. За допомогою спеціальних монтажних профілів їх можна встановлювати паралельно один одному в ряд у необмеженій кількості. В алюмінієвих монтажних профілях просвердлюють отвори та кріплять до панелей знизу на болти або заклепки. Після завершення роботи панелі сонячних абсорберів разом з монтажними профілями є єдиною жорсткою конструкцією.
Система сонячного теплопостачання ділиться на дві групи: з повітряним та рідинним теплоносієм. Колектори вловлюють і поглинають випромінювання, і, здійснюючи перетворення їх у теплову енергію, передають накопичувальний елемент, з якої тепло розподіляється по приміщенню. Будь-яка із систем може доповнюватися допоміжним обладнанням (циркуляційний насос, датчики тиску, запобіжні клапани).
Принцип роботи
У денний час теплове випромінювання передається теплоносію (вода або антифриз),що циркулює через колектор. Нагрітий теплоносій передає енергію в бак водонагрівача, розташованого вище за нього і збирає воду для гарячого водопостачання. У простій версії циркуляція води здійснюється природним чином завдяки різниці щільності гарячої та холодної води в контурі, а для того, щоб циркуляція не припинялася, використовується спеціальний насос. Циркуляційний насос призначений для активного прокачування рідини по конструкції.
У ускладненому варіанті колектор включений в окремий контур, наповнений водою або антифризом. Насос допомагає їм почати циркулювати, передаючи при цьому збережену сонячну енергію теплоізольований бак-акумулятор, який дозволяє запасати тепло і брати його в разі потреби. Якщо енергії недостатньо, передбачений у конструкції бака електричний або газовий нагрівач, автоматично вмикається та підтримує необхідну температуру.
Тим, хто хоче, щоб у його будинку була система сонячного теплопостачання, спочатку слід визначитися з найбільш підходящим типом колектора.
Колектор плоского типу
Представлений у вигляді коробки, закритої загартованим склом, і має особливий шар, що поглинає сонячне тепло. Цей шар з'єднаний з трубками, якими ведеться циркуляція теплоносія. Чим більше енергії він отримуватиме, тим вища його ефективність. Зменшення теплових втрат у самій панелі та забезпечення найбільшого поглинання тепла на пластинах абсорбера дозволяє забезпечити максимальний збір енергії. За відсутності застою плоскі колектори здатні нагріти воду до 200 °C. Вони призначені для підігріву води в басейнах, побутових потреб та опалення будинку.
Колектор вакуумного типу
є скляними батареями (ряд порожніх трубок).Зовнішня батарея має прозору поверхню, а внутрішня батарея покрита спеціальним шаром, який уловлює випромінювання. Вакуумний прошарок між внутрішніми і зовнішніми батареями допомагає зберегти близько 90% енергії, що поглинається. Провідниками тепла є спеціальні трубки. При нагріванні панелі відбувається перетворення рідини, що знаходиться в нижній частині батареї в пару, яка піднімаючись, зраджує тепло в колектор. Цей тип системи має більший ККД у порівнянні з колекторами плоского типу, тому що його можна використовувати за низьких температур і в умовах поганого освітлення. Вакуумна сонячна батарея дозволяє нагріти температуру теплоносія до 300 °C, при використанні багатошарового скляного покриття та створення колекторів вакууму.
Тепловий насос
Системи сонячного теплопостачання найбільше ефективно працюють з таким пристроєм, як тепловий насос. Призначений для збирання енергії з навколишнього середовища незалежно від погодних умов та може встановлюватись усередині будинку. Як джерело енергії тут можуть виступати вода, повітря або ґрунт. Тепловий насос може працювати, використовуючи лише сонячні колектори, якщо достатньо сонячної електроенергії. При використанні комбінованої системи «тепловий насос та сонячний колектор», не має значення тип колектора, проте найбільш підходящим варіантом буде сонячна вакуумна батарея.
Система сонячного теплопостачання може встановлюватись на дахах будь-якого виду. Більш міцними та надійними вважаються плоскі колектори, на відміну від вакуумних, конструкція яких більш тендітна. Однак при пошкодженні плоского колектора доведеться замінити всю абсорбуючу систему, тоді як у вакуумному заміні підлягає лише пошкоджена батарея.
Ефективність вакуумногоколектора набагато вища, ніж плоского. Їх можна використовувати в зимовий час і вони виробляють більше енергії у похмуру погоду. Досить велике поширення набув тепловий насос, незважаючи на свою високу вартість. Показник виробітку енергії у вакуумних колекторів залежить від величини трубок. У нормі розміри трубок повинні становити діаметрі 58 мм при довжині від 1,2-2,1 метра. Досить складно встановити колектор своїми руками. Однак володіння певними знаннями, а також дотримання докладних інструкцій з монтажу та вибору місця системи, вказаних при покупці обладнання, спростить завдання і допоможе принести в будинок сонячне теплопостачання.
