13 Apr

Все про сонячні колектори

Кожен день сонце постачає людині необмежений енергетичний потенціал. Це штовхає людину вигадувати і втілювати в реальність нові пристрої, здатні трансформувати сонячне випромінювання в корисну для людини енергію яка може і електричну лампочку живити, а може обігрівати приміщення. В цій статі й розглянемо варіанти систем які акумулюють енергію сонця для нагріву гарячої води.

Система для гарячої води

Така система здатна забезпечити цілий будинок гарячою водою. Прикладом пристрою, який здатний перетворювати сонячну енергію в тепло, є сонячний колектор – відгуки про нього доводять ефективність системи. Після того, як енергія, отримана від сонця, перетворюється в теплову енергію, вона передається теплоносію. Все це робить можливим використання сонця для обігріву приміщення, підігріву води, а також підігріву басейнів і інших конструкцій.

Для того щоб сонце могло нагріти воду, є деякі передумови. Протягом року витрата залишається практично на одному і тому ж рівні. Тому саме енергію сонця найефективніше використовувати як джерело енергії для нагріву води. Якщо встановити сонячні колектори правильно, то вони здатні піднімати температуру води відсотків на 50, а то і 65. Якщо ж заводити мову про літні місяцці, тоді показники підігріву можуть досягати 100 відсотків.

Це все говорить про те, що традиційні системи, які використовують електрику або газ, можна буде зовсім не включати. Це, природно, буде плюсом, адже в літні місяці обігрів приміщень не потрібен, а тому традиційні системи матимуть низький ККД. Це ще один доказ ефективності використання сонячних колекторів. Крім усього іншого, від такої системи може харчуватися посудомийна машина, яка працює на теплій воді. Сучасні сонячні водонагрівальні установки відрізняються своєю простотою і технологічним нововведенням, які дозволяють жити комфортно, не приносячи шкоди навколишньому середовищу.

80428Принцип роботи

В якості серця термічних сонячних установок виступає колектор. Найбільш поширена його плоска форма. Складається колектор з покритого виборчого абсорбера, який в свою чергу поглинає сонячні промені, трансформуючи їх в теплову енергію. Для того щоб звести до мінімуму термічні втрати, такий колектор поміщається в термоізольований ящик з прозорими стінками.

Теплоносій, роль якого в основному виконує суміш води і антифризу, протікає через абсорбер. Циркуляція проводиться між резервуаром з гарячою водою і колектором. Запуск в дію термічної сонячної установки проводиться за допомогою спеціального регулятора. Коли в колекторі температура перевищує температуру рідини в резервуарі, включається насос, і теплоносій переносить теплову енергію в резервуар з колектора.

Найчастіше абсорбери створюють з великої кількості металевих пластинок. Теплоносій передається по трубках до цих пластинках, де і відбувається процес теплообміну. Якщо ж говорити про листові абсорбери, то тут два металевих листа зварюють між собою таким чином, щоб між ними міг циркулювати теплоносій. Зазвичай в такому випадку в якості вихідного матеріалу використовують алюміній та мідь.

Якщо потрібні сонячні колектори для басейнів, то застосовують штучні матеріали, адже параметри термостійкості тут трохи нижчі. Існують і комбіновані апарати, які не потребують циркуляційних насосів.

З чого складається сонячна установка

Взагалі конструкція сонячної установки, що використовується для нагріву води, є досить складною. Сюди входять:

  • датчики температури в накопичувачі і колекторі;
  • підключення системи до холодної води;
  • розширювальний бак;
  • сонячний регулятор;
  • циркуляційний насос;
  • труби для циркуляції теплоносія;
  • датчики температури для підігріву води.

Така система здатна таким чином забезпечити первинну мету, що людина отримає в своє розпорядження достатні обсяги гарячої води. Таку установку, що працює від сонця, без проблем можна інтегрувати в технічне оснащення практично будь-якої будівлі. Це дозволить доповнити традиційну систему опалення та водопостачання резервним джерелом як мінімум на 20 років.

З точки зору екології оптимальними прийнято вважати технології, в яких комбіновано споживання сучасних котлів і сонячної енергії. Період енергетичної амортизації в такому випадку, буде складати близько двох років.

Це істотно відрізняє таку технологію від традиційних методів опалення, в якій для роботи всієї системи потрібно живити її певною кількістю енергії. При цьому, якщо говорити про традиційне опалення, то період амортизації можна і не чекати, оскільки він не настане ніколи.

Абсорбери для колекторів в основному роблять з чорного кольору, адже саме цей колір має найбільший коефіцієнт поглинання сонячних променів. Останній показник відображає, скільки короткохвильових променів абсорбер поглинає, а яке відображає. Оскільки при цьому пристрій нагрівається, то це є ознакою віддачі абсорбером у вигляді довгохвильових променів великої частини прийнятої енергії. Всі дані про це можна знайти в коефіцієнті випромінювання.

Серцем всієї системи є абсорбери, які поглинають тепло сонця, тому для мінімізації втрат теплової енергії використовують абсорбери, конструкція яких має органічне покриття. Таке обладнання дозволяє отримати найбільшу кількість енергії з променів сонця, після чого трансформувати його в тепло. До того ж в процесі роботи скорочується емісія теплового випромінювання. Як правило, у звичайного покриття коефіцієнт абсорбації становить 90 відсотків.

В процесі виробництва абсорбери покривають спеціальним лаком, який наноситься не на всю поверхню через високого рівня емісії. Елементи, виконані з оксиду алюмінію, пофарбованого нікелем, чорного нікелю або хрому, вказують на часткове покриття. Досить новим прийнято вважати технологію з використанням шару, що складається з титану-оксиду-нітриду, напилюваного в вакуумному колекторі. Даний шар дозволяє не тільки скоротити рівень емісії, а в деяких випадках зовсім її ліквідувати.

Конструкція плоского колектора

Конструкція плоского колектора передбачає наявність абсорбера, корпусу, прозорого покриття і теплоізоляції. Для прозорого покриття найчастіше використовують безосколкове скло, що володіє високим коефіцієнтом пропуску короткохвильових сонячних променів. Одночасно з цим знижується відображення з поверхні скляного шару. До всього прозоре покриття колектора сприяє відведенню тепла через процес конвекції. Таким чином, прозоре покриття разом з корпусом здатне захистити абсорбер від несприятливих погодних та природних умов. Досить часто у виробництві корпусів застосовують оцинковану сталь або алюміній, а в деяких випадках – навіть синтетичні матеріали. За рахунок наявності на зворотному боці і стінках абсорбера теплоізоляційного шару істотно скорочуються втрати тепла. В основному роль ізоляційного матеріалу грає мінеральна вата або піна з поліуретану, зрідка можна зустріти мінеральне волокно, куди відносять склопластик, скловату, скловолокно і т.д.

Плоскі сонячні колектори для опалення будинку завжди відрізнялися прекрасними показниками співвідношення потужності і ціни. Крім цього, вони пропонують великий вибір способу установки, адже

можна замовити собі окремо стоячі колектори, можна вбудовані в дах, а можна і розташовані над покрівлею.

Для скорочення втрат від процесу конвекції усередині корпусу колектора використовується безліч способів, один з яких передбачає відкачування повітря з колектора. Такий колектор називається вакуумним, і особливістю його є те, що процедуру вакуумування він повинен проходити регулярно кожні 1-3 роки.


Трубчасті вакуумні колектори

Даний вид вакуумних колекторів передбачає розташування смуг абсорбера в скляних вакуумних ударопрочних трубках. Теплоносій в такому випадку проходить через абсорбер за принципом труба в трубі, або ж по трубі U-подібної форми. В такому випадку сонячний колектор буде складатися з безлічі невеликих труб, з’єднаних між собою в єдину систему. У такому колекторі рідина починає випаровуватися при досить низьких температурах, коли вона знаходиться в тепловій трубі.

У процесі нагрівання рідина випаровується. Отриманий пар, піднімаючись по тепловим трубах, подає в збірну трубу через теплообмінник велику кількість тепла, в результаті, теплоносій стікає вниз. Та рідина, яка утворилася в результаті конденсату, назад потрапляє в теплову трубу. Щоб відбувалося випаровування і конденсація, трубки повинні розташовуватися під невеликим кутом.

Розрізняють два види з’єднання колектора з сонячним циклом. Або процес протікає в теплообміннику, до якого підходять всі труби, або всі зосереджується в збірній трубі. У першому випадку з’єднання називають сирим, а в останньому – сухим. Сухе з’єднання дає можливість здійснення процесу тільки в частині труб, не використовуючи на повну потужність сонячний цикл. Перевагою такого вакуумного колектора вважається можливість роботи системи з високим коефіцієнтом корисної дії, низьким випромінюванням і при високих температурах абсорбера.

Як що до ціни і вибору?

Досить часто недоліком використання подібних систем прийнято вважати низький рівень рентабельності, або повна її відсутність. Це ж є причиною відмови від використання в процесі життєдіяльності людини поновлюваного джерела енергії. Але ж і робота котла, технологія якого була розроблена в 70-і роки минулого століття, піддається деяким сумнівам з боку економічної вигоди.

Крім усього іншого, потрібно пам’ятати величезний внесок сонячних установок в стан навколишнього середовища всієї планети. Прийнятна вартість використання традиційних джерел енергії тільки приховує реальну картину. В ціну такого обладнання також можна вносити відсутність шкоди для людини і навколишнього середовища. А до того ж, традиційна енергія з часом буде дорожчати, оскільки вона має в своєму розпорядженні таку властивість, як вичерпність.

Монтаж бажано не здійснювати самому, краще довірити цю справу професіоналам

Що стосується сонячної енергії, то її поставка відбуваються абсолютно безкоштовно. Але людина при першому знайомстві з даними технологіями може порахувати, що первинні витрати на установку такого обладнання можуть бути надмірно високими. Після установки все, що потрібно буде від споживача, – це мізерні витрати на роботу і обслуговування насоса.

Можна з упевненістю говорити, що люди, які вкладають сьогодні свої кошти в сонячні установки, є інвесторами в майбутнє. Для правильного вибору колектора головне – орієнтуватися на температурну зону. Таким чином, для виробництва тепла не підійде незакритий колектор. Іноді важливо і розташування будівлі, що істотно позначатиметься на виборі типу колектора. Напевно, найважливішим фактором є вартість установок.

Ціна вакуумного сонячного колектора є найбільш високою серед представлених на ринку. Після вакуумного в слідом йде плоский, ціна якого нижче попереднього типу в три рази. Тому кожен вибирає

для себе щось найбільш відповідне. Навіть з хорошим колектором система може працювати неефективно. Головним критерієм є якість всіх складових частин системи і правильний її монтаж.

Share this

Leave a reply