Типы солнечных коллекторов | Atmosfera™. Альтернативные источники энергии. Солнце. Ветер. Вода. Земля.

Плоские солнечные коллекторы

Основным элементом плоского солнечного коллектора является абсорбер — металлическая пластина со специальным поглощающим покрытием и напаянным на нее проточным трубопроводом. Абсорбер заключен в специальный корпус, у которого лицевая стенка прозрачная (через нее в коллектор проникает солнечное излучение), а тыльная утеплена минераловатной плитой либо слоем другого утеплителя.

Внутренний трубопровод, по которому циркулирует теплоноситель, на абсорбере может располагаться по-разному. Выделяют 2 основных типа расположения: “меандр” и “арфа”. Компания Атмосфера предлагает плоские солнечные коллекторы обоих типов.

Для повышения эффективности коллектора на абсорбер может быть нанесено специальное селективное покрытие. Наличие селективного покрытия значительно увеличивает производительность плоского коллектора, но, в то же время, увеличивает его стоимость.

Для уменьшения теплопотерь в холодное время года корпус плоского коллектора делают максимально герметичным. Таким образом теплоизоляция абсорбера достигается за счет слоя воздуха или инертного газа со стороны прозрачной передней стенки, и слоя утеплителя со стороны задней стенки.

Плоские коллекторы являются более эффективными в теплое время года, однако в зимнее время их эффективность значительно снижается по причине достаточно высоких теплопотерь.

Существуют также еще один вид плоских солнечных коллекторов — вакуумный плоский коллектор. В вакуумном плоском коллекторе теплоизоляция абсорбера от окружающей среды достигается не за счет слоя теплоизоляции, а за счет создания внутри короба глубокого вакуума, предотвращающего теплопотери. Такие коллекторы обладают максимальной продуктивностью среди плоских коллекторов, однако, являются более сложными в монтаже и эксплуатации, и, что существенно, очень дорогими.

Неоспоримыми преимуществами плоских солнечных коллекторов являются их невысокая цена при высокой эффективности в теплое время года.

К недостаткам можно отнести низкую производительность в зимний период, а также сравнительное неудобство их монтажа на труднодоступные кровли. Плоский коллектор являются цельной неразборной конструкцией, из-за чего поднимать и устанавливать на крышу его приходится целиком.

 

виды, принцип работы системы, правила установки солнечных коллекторов, сфера и специфика применения устройств

Солнечными коллекторами называют установки, предназначенные для сбора тепловой энергии солнца, используемой для нагрева теплоносителя. Как правило, их используют для отопления и горячего водоснабжения помещений. Основные объекты использования гелиоколлекторов – здания коммерческого назначения и частные дома.

Солнечный коллектор – своего рода уникальное устройство. Его покупка в будущем позволит избавиться от ежемесячных расходов на горячую воду и отопление. Однако в связи с его немалой стоимостью главное – не допустить ошибок при выборе соответствующего оборудования.

Следовательно, перед тем, как приобрести гелиоколлектор, необходимо располагать общей информацией о его видах, особенностях и принципах работы.

Преимущества солнечных коллекторов и гелиосистем Oventrop

Экономичность. Солнечные коллекторы существенно снижают расходы на горячее водоснабжение и обогрев коттеджа в холодное время года. Использование гелиоустановок сокращает годовые затраты на нагрев воды до 60%, а на отопление здания – до 30%;

Экологическая чистота. Гелиоколлектор абсолютно безопасен, т.к. не допускает загрязнения окружающей среды и не оказывает негативного влияния на здоровье человека. Кроме того, в воде, находящейся под действием высоких температур и вакуума, появление и распространение бактерий становится невозможным;

Длительный срок эксплуатации. Надежность и долговечность солнечных коллекторов Oventrop обусловлена применением современных высококачественных материалов. Стеклянные и металлические элементы гелиоустановки отличаются ударопрочностью и устойчивостью к резкой смене погоды, в частности порывам ветра;

Автономность. Гелиоустановка может отапливать здания даже в случае длительных перебоев в работе системы теплоснабжения. Аналогичная ситуация и при отключении горячей воды.

Специфика применения

В отличие от теплогенераторов и тепловых насосов, преобразующих энергию из согретых солнцем грунтовых вод и воздушных масс, солнечные коллекторы работают от прямых солнечных лучей, воздействующих на их поверхность. Единственный нюанс гелиоколлекторов заключается лишь в том, что ночью они находятся в пассивном режиме.

На суточную производительность гелиоустановки влияют такие факторы, как:

• Продолжительность светового дня, которая в свою очередь зависит от географической широты региона и времени года. Так, например, в Центральной части России летом солнечный коллектор будет функционировать по максимуму, а зимой – по минимуму. Это связано не только с длительностью дня, но и изменением угла падения солнечных лучей на гелиопанели;
• Климатические особенности региона. Как правило, на территории нашей страны имеется множество участков, над которыми больше 200 дней в году солнце скрывается за слоями туч или за пеленой тумана. Несмотря на то, что гелиоколлектор может улавливать даже рассеянные солнечные лучи, в пасмурную погоду его продуктивность значительно уменьшается.

Принцип работы и особенности устройства

Главным элементом гелиоколлектора является адсорбер. Он представляет собой медную пластину с присоединенной к ней трубой. При поглощении энергии воздействующих на гелиосистему прямых солнечных лучей, адсорбирующий элемент моментально нагревается, передавая тепло циркулирующему по трубопроводу теплоносителю.

От типа поверхности коллектора зависит его способность отражать или поглощать солнечные лучи. Так, например, устройство с зеркальной поверхностью превосходно отражает свет и тепло, в то время как черная пластина полностью поглощает их. Следовательно, для наибольшей эффективности медную пластину адсорбера чаще всего покрывают черной краской.

Чтобы также повысить количество излучаемой от солнца тепловой энергии, необходимо грамотно выбрать прикрывающее адсорбер стекло. Для солнечных коллекторов применяют специальное стекло с антибликовым покрытием и минимальным процентом содержащегося в нем железа. Такое стекло отличается от обыкновенного не только сниженной долей отражаемого света, но и увеличивает прозрачность.

Кроме того, для предотвращения загрязнения стекла, что тоже снижает эффективность работы гелиоустановки, корпус коллектора полностью герметизируют, либо наполняют инертным газом.

При всем этом часть получаемой тепловой энергии пластина адсорбера отдает в окружающую среду, нагревая взаимодействующий с гелиосистемой воздух. Для снижения теплопотерь адсорбирующий элемент следует изолировать. Поиски максимально эффективных способов теплоизоляции и привели к появлению множества разновидностей солнечных коллекторов. Одними из распространенных видов являются плоские и трубчатые, или вакуумные.

Плоские солнечные коллекторы: устройство

Гелиоколлектор плоского типа состоит из алюминиевого короба, сверху которого установлено защитное стекло с абсорбционным слоем. Внутри корпуса расположены медные трубки, впускной и выпускной патрубки. Дно и стенки короба защищены самым надежным теплоизолирующим элементом – минеральной ватой.

Некоторые модели плоских коллекторов могут также иметь под стеклом слой пропиленгликоля, который выполняет функцию поглотителя солнечных лучей. Это увеличивает его КПД, обеспечивая оборудованию максимальную производительность вне зависимости от сезона.

Достоинства и недостатки плоских гелиоколлекторов

К главным преимуществам плоских солнечных коллекторов относят:

• Способность к самоочищению в случае выпадения осадков в виде снега или инея;
• Высокие показатели в соотношении «цена/качество», что характерно для южных регионов с теплым климатом;
• Высокий КПД при эксплуатации в летний сезон;
• Сравнительно невысокая стоимость в отличие от других гелиоконструкций.

Основными недостатками таких систем являются:

• Высокие теплопотери, обусловленные конструктивными признаками установок;
• Небольшой КПД при функционировании осенью и зимой;
• Сложности в ходе перевозки и монтажа гелиосистем;
• Максимальные затраты в случае выполнения ремонтных работ;
• Повышенная парусность гелиоустановки.

Сфера применения плоских солнечных коллекторов

Несмотря на недостатки, данный тип гелиосистем используется для сезонного нагрева горячей воды. Плоские гелиоколлекторы используются:

• Для горячего водоснабжения летнего душа;
• Для подогрева воды в бассейне до нужной температуры;
• Для обогрева теплиц.

Вакуумные гелиоколлекторы

Вакуумный солнечный коллектор – это высокотехнологичное комплексное устройство, предназначенное для сбора тепловой солнечной энергии и последующей ее переработки в тепловую энергию, которая используется в быту и промышленных сферах для обеспечения отопления, подогрева воды в системах водоснабжения.

Солнечный вакуумный коллектор высокоэффективен и эргономичен, обладает высоким КПД даже в условиях слабой освещенности и низких температур, что дает возможность использовать систему в любое время года. Устройство позволяет перерабатывать в тепло инфракрасное излучение, проникающее сквозь облака и рассеянные лучи. Солнечные коллекторы Oventrop способны даже при отрицательных температурах окружающей среды нагреть воду до ста градусов Цельсия.

Сфера применения вакуумных  солнечных коллекторов

Использование конструкции значительно снижает затраты на отопление в зимний период года и гарантирует бесплатный подогрев воды в летний период года. Солнечный коллектор активно поглощает солнечную энергию и улавливает 98% энергии, когда степень вакуума — 10^—. Системы устанавливают на фасадах, плоских или скатных крышах. При расположении в произвольных местах угол наклона должен находиться в пределах 15-75⁰. Срок эксплуатации – не менее двадцати лет.

Системы широко используются для:

• подогрева воды в бытовых и производственных водопроводах, бассейнах;
• работы отопительных индивидуальных систем;
• обогрев теплиц.

Коллекторы легко включаются в сети водо- и теплоснабжения. Для подключения системы используется станция Regusol X Duo с вмонтированным теплообменником и контроллером, которая благодаря послойному накоплению теплоносителя повышает эффективность всей энергосистемы.

Установка солнечного коллектора

От правильности установки коллектора напрямую зависит эффективность конструкции. Для избегания риска поднятия давления вследствие перегрева воды расчет солнечного коллектора выполняются исключительно в специальных программах. Расчеты производятся с учетом погодных условий в точке размещения коллектора и среднегодового расхода тепла. Мощность солнечного корректора вычисляется исходя из данных о площади, значения инсоляции системы и КПД коллектора.

Перед началом расчетов определяется, будет система круглогодичной или сезонной.

1.  Солнечные корректоры сезонного типа предполагают использование в теплый период года (середина апреля – середина октября). Данная конструкция состоит из бака накопителя и коллектора. Теплоносителем служит вода, которая замерзает при отрицательных температурах, поэтому использование ее в холодную часть года невозможно.
2. Круглогодичные системы могут эффективно использоваться вне зависимости от температурного режима окружающей среды. В конструкции используется незамерзающая эфирная жидкость, которая обеспечивает высокий КПД солнечного коллектора даже в самые холодные дни года.

Вакуумные солнечные коллекторы при грамотной установке и монтаже покрывают до 60% среднестатистической семьи в горячей воде и обеспечивают отопление в период от второй половины весны до середины осени. Например, при установке системы в средних широтах России коллектор площадью в два квадратных метра обеспечивает ежедневный нагрев ста литров воды до 40-60⁰.

Эффективность установки в летний период года значительно выше. За один ясный световой день 1 м² коллектора будет прогревать около восьмидесяти литров воды до температуры + 65⁰. Среднегодовая производительность солнечного коллектора с поглощающей площадью в 3м² будет состоять в диапазоне 500-700 кВт/ч на 1м².

Устройство вакуумного солнечного коллектора

Компания Oventrop предлагает вакуумные солнечные коллекторы с тепловой трубкой. Системы с тепловой трубкой конструктивно напоминают термос: в стеклянную/металлическую трубку большего диаметра вставлена другая, меньшего диаметра. Пространство между ними вакуумированно, что обеспечивает максимально эффективную теплоизоляцию от воздействия внешних температур и минимальные потери на излучение. Вакуумная прослойка позволяет сохранить до 95% поглощенной тепловой энергии.

Все вакуумированные трубки оборудованы внутри медными пластинами поглотителя с эффективно собирающим солнечную энергию гелиотитановым покрытием. Заполненная специальной эфирной жидкостью тепловая труба установлена под поглотителем и присоединена к расположенному в теплообменнике конденсатору. Полученная поглотителем солнечная энергия превращает жидкость в пары, которые поднимаются в конденсатор и отдают тепло коллектору, конденсируется и возвращается в нижнюю часть колбы. Благодаря цикличности создается непрерывный процесс теплообмена.

Система способна вырабатывать значительные температуры и обеспечивает высокий КПД даже при слабой освещенности и t -30 — -45⁰С (в зависимости от вида коллектора с трубками из стекла или металла). Вакуумные солнечные коллекторы просты и недороги в эксплуатации. Специальные соединения конструкции позволяют заменять либо поворачивать трубки в заполненной находящейся под давлением установке.

Солнечные коллекторы для отопления дома: виды и типы

Для начала разберемся с понятиями. Автономная установка солнечных коллекторов предполагает, что только они буду источником тепла для обогрева дома. Даже при подключении к электросети расход электроэнергии будет столь незначительным, что его не берут в расчет. Созависимая установка предполагает, что вместе с солнечными коллекторами в отоплении участвуют традиционные котлы: электрические, газовые, твердотопливные.

Известно, что в европейской части России зимой солнечные коллекторы способны обогреть 30-40% от общей площади помещения. Чтобы дойти до показателя в 100% придется задействовать «сторонние силы» — электроэнергию или тепло от сгорания дров. При высокой облачности и низкой температуре окружающего воздуха солнечный коллектор способен впитывать тепло только для нагрева теплоносителя внутри комплекта, а за дальнейшее прогревание отопительной системы отвечает установленный в доме котел. Чтобы повысить КПД солнечного коллектора в зимний период, рекомендуется выбирать гелиосистему с принудительной циркуляцией, куда входит насос и встроенные вентиляторы. Однако в этом случае часть энергии будет тратиться на их работу. Система же с естественной циркуляцией функционирует за счет разницы температур в коллекторе и накопительном баке.

Обычно зимой солнечный коллектор нагревает теплоноситель (воду) в накопительном баке до 30°C. Но температура может быть и ниже, это зависит от температуры окружающего воздуха и мощности самого коллектора. В практике российских пользователей отмечается прогрев теплоносителя всего лишь до 15°C при минус 17°C за окном и повышенной облачности. Понятно, что ни того, ни другого показателя для комфортного уровня тепла в доме недостаточно.

Тем не менее, использование солнечных коллекторов в зимний период имеет свои плюсы. Во-первых, гарантировано, что не произойдет замерзание теплоносителя, ведь в накопительном баке всегда поддерживается плюсовая температура. Во-вторых, для нагрева теплоносителя от 30 до 60-70°C требуется значительно меньше энергии, что все равно ведет к экономии и меньшим ежемесячным тратам.

В теплое время года, т.е. примерно 6 месяцев в году солнечные коллекторы обладают неоспоримыми преимуществами:

• Преобразуют до 75% солнечной энергии, что делает домохозяйство полностью независимым от подачи электричества, доступности топлива и тарификации
• Бесперебойное горячее водоснабжение
• КПД установок 95%
• Отсутствие техобслуживания и профилактических работ

Летом солнечные коллекторы, как отмечают многие пользователи, работают с избытком, что напрямую связано с уровнем инсоляции. Вырабатывается энергии столько, что встает вопрос, как ее расходовать. Один из вариантов — обеспечить горячей водой дополнительные постройки и системы, включая баню, бассейны, систему полива и т.д.

Среди общих преимуществ всегда актуальны:

• Срок службы коллекторов не менее 30 лет
• Срок окупаемости при правильном расчете системы — 3-4 года
• Интеграция в любую установленную ранее отопительную систему
• Индивидуальная разработка проекта гелиосистемы с учетом площади помещения, потребности в тепле, особенностей придомового участка, количества дополнительных строений

Типы солнечных коллекторов

Плоский коллектор — конструктивно самый простой и на сегодняшний день доступный по цене. Представляет собой панель, нижний слой которой покрыт теплоизоляционным материалом, сверху проложены медные или полиэтиленовые трубы (по ним движется теплоноситель), а сверху помещен светопоглощающий элемент, защищенный закаленным стеклом. Плоский коллектор прост в установке, не занимает много места и смотрится аккуратно. Прост в использовании, однако ремонту подлежит с трудом. При выходе из строя одного конструктивного элемента коллектор перестает выполнять свои функции и чаще всего подлежит замене.

Вакуумный коллектор. В его основе — сеть медных трубок, которые проложены одна в одной. Т.е. трубка меньшего диаметра помещена в колбу большего диаметра. Между стенками трубок создается вакуум, выступающий одновременно и теплоизолятором и проводником тепла.

Вакуумный коллекторы относятся к классу высокопроизводительного оборудования, перерабатывают до 95% солнечной энергии, подходят для работы при низких температурах окружающего воздуха и облачности. Отличаются высокой ценой, но подлежат несложному ремонту. Если какая-то деталь коллектора сломается, ее достаточно будет просто заменить.

Воздушные коллекторы. В качестве теплоносителя в них используется воздух, который при нагреве поступает внутрь дома через систему естественной вентиляции или кондиционирования. Этот тип коллекторов однозначно можно назвать дополнительным в системе отопления дома. Используют их, если мощности основной системы не хватает или нужно тщательнее прогреть помещение. В целом, воздушные установки гораздо долговечнее и надежнее всех остальных за счет того, что снижен риск коррозийного воздействия.

При выборе типа коллектора самостоятельных расчетов и знаний работы отопительной системы, увы, не хватает. Подбор, расчет и монтаж гелиосистемы разумнее доверить профессионалам. Специалисты учтут массу нюансов, о которых обыватель даже не догадывается. Так, при установке коллектора принципиальное значение имеет форма крыши дома, наличие рядом деревьев, других домов, рекламных баннеров и иных конструкций, которые могут помещать попаданию прямых солнечных лучей на поверхность коллектора.

Сравнение КПД различных типов солнечных коллекторов

Наша компания предлагает комплексные решения для систем теплоснабжения, обеспечивающие надежность системы при минимальном потреблении топлива и снижении выбросов СО2. Идеальным дополнением к любому генератору теплоты является солнечная система (гелиосистема) для нагрева воды в системах ГВС и отопления. С её помощью можно сэкономить до 60% годовых расходов теплоты на отоплении и ГВС. Чтобы осуществить интеграцию солнечных систем в систему теплоснабжения требуется четкое согласование системных компонентов, а также правильное проектирование системы теплоснабжения и квалифицированное исполнение. Это необходимые условия для безотказной и эффективной работы солнечной установки, безопасной для людей и зданий.

Солнечная система служит для преобразования солнечного излучения в тепловую энергию. Эффективность такого преобразования определяется уровнем инсоляции, который зависит от времен года, расположения и площади поглощающей поверхности солнечного коллектора.

Промышленное производство солнечных коллекторов началось в середине 70-х годов как реакция на энергетический кризис. Солнечные коллекторы – это высококачественные изделия, срок эксплуатации которых составляет более 20 лет.   Абсорбер – самая важная часть коллектора, именно в нем солнечное излучение преобразуется  в теплоту. Это преобразование во всех коллекторах происходит, в принципе, идентично. Значительные отличия состоят в тепловой изоляции. Абсорбер защищен корпусом из высококачественной листовой стали или алюминия, с фронтальной поверхности закрыт гелиостеклом, обеспечивающим защиту от неблагоприятных погодных условий.

Отличие плоских и трубчатых вакуумированных коллекторов их работа в различных условиях.

Рассмотрим отличие плоских и трубчатых вакуумированных коллекторов, а также их работу в различных условиях.

      

В плоских коллекторах применяется тепловая изоляция корпуса, антиотражающее покрытие уплотненного стекла, прочная задняя стенка, что обеспечивает долгий срок эксплуатации. Они дешевле чем трубчатые вакуумированные, просто и надежно монтируются на плоской и скатной крыше, встраиваются в кровлю и на фасады зданий, в произвольном месте.

В трубчатом вакуумированном коллекторе абсорбер, как в термосе, встроен в вакуумированную стеклянную трубку. Вакуум обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, поэтому тепловые потери будут ниже, чем в плоских коллекторах, особенно при высоких температурах. Условием надежности и длительности эксплуатации вакуумированных трубчатых коллекторов является герметизация вакуума вокруг абсорбера.

ВИДЫ ВАКУУМИРОВАННЫХ ТРУБЧАТЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Существует два вида вакуумированных трубчатых коллекторов

Прямоточные Теплоноситель циркулирует непосредственно в трубках абсорбера, поэтому коллектор может монтироваться в любом положении.	С тепловой трубкой (Heatpipe) В трубе абсорбера происходит испарение (как правило, воды).  В верхней части трубок происходит конденсация пара, для передачи тепла теплоносителю. Поэтому требуется монтаж под определенным углом наклона.

Рассмотрим такое важное понятие, как площадь коллектора. В солнечных коллекторах для обозначения значений производительности или мощности используются три различных площади, но не всегда в литературе корректно указано, какая площадь имеется в виду. Размер указывается в квадратных метрах.

Площадь брутто —  описывает внешние размеры коллектора и равна произведению его длины на ширину. Для определения производительности коллектора или его оценки площадь брутто не имеет никакого значения, она важна для планирования места с монтажа и выбора транспортных средств.

Площадь абсорбера – относится только к абсорберу. Для пластин абсорберов, перекрывание отдельных пластин не учитываются, поскольку закрытые зоны не относятся к активной площади. Для круглых абсорберов учитывается вся площадь, даже если определение зоны абсорбера никогда не подвергаются воздействию прямого солнечного излучения. Поэтому площадь круглых абсорберов может быть больше площади брутто коллектора.

Площадь апертуры —  в оптике апертурой называют отверстие оптического прибора. Если перенести это понятие на коллектор, то площадь апертуры будет являться максимальная проецируемая площадь, через которую может поступать солнечное излучение.

В плоском коллекторе площадь апертуры является видимая зона защитного стекла, также еще область внутри рамы коллектора.

В вакуумированых трубчатых коллекторах, как с плоскими, так и с круглыми абсорберами без отражающих поверхностей, площадь апертуры определяется как сумма продольных сечений всех стеклянных трубок. Поскольку в стеклянных трубках сверху и снизу находятся наибольшие участки без пластин абсорбера, площадь апертур в этих коллекторах всегда немного больше площади абсорбера.

В основном для расчета коллектора используется площадь апертуры, но в отдельных случаях и площадь абсорбера.

Плоский коллектор:                                           Вакуумированный трубчатый коллектор

А- площадь абсорбера                                           А- площадь абсорбера
В- площадь апертуры                                             В- площадь апертуры
С- площадь брутто                                                  С- площадь брутто

Решающим фактором для выбора типа коллектора является – наряду с наличием  температурой наружного воздуха — ожидаемая разность ∆Т между температурой коллектора  и температурой наружного воздуха. 

Средняя температура коллектора определяется как среднее арифметическое между температурой подающего и обратного трубопроводов, оказывает значительное влияние на коэффициент полезного действия коллектора, следовательно,  на его производительность. Для выбора типа коллектора большое значение также имеет производительность солнечной системы, для ее оценки необходимо учитывать климатические данные местности и ожидаемый период эксплуатации коллектора (сезонная или круглогодичная эксплуатация) – для большинства случаев применения это круглогодичная эксплуатация. Эти данные позволяют определить ожидаемую разность ∆Т между температурой коллектора  и температурой наружного воздуха.

ГРАФИКИ КПД СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Графики КПД коллекторов

 

На графике видно, что  средняя разность температур ∆Т, например, в солнечных системах горячего водоснабжения с низкой долей замещения тепловой нагрузки значительно меньше, чем в солнечных  системах высокой долей замещение или в установках,  покрывающих часть нагрузки на отопление

С увеличением разности температур между коллектором и наружным воздухом вакуумированные трубчатые коллекторы имеют значительно больший КПД, чем плоские.

ФАКТОРЫ ДЛЯ ВЫБОРА ТИПА СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА.

Факторы для выбора типа коллектора:

• ожидаемая разность ∆Т между температурой коллектора  и температурой наружного воздуха, от чего зависит КПД коллектора
• решаемая задача

или ГВС с низкой долей замещение нагрузки за счет солнечной энергии

или ГВС с высокой долей замещение нагрузки, с покрытием части нагрузки на отопление

или кондиционирование воздуха

или теплоснабжение технологических процессов

• место и условия монтажа
• соотношение цена /производительность.

ВЫВОДЫ: Если производить выбор по графику КПД коллекторов, то решение всегда будет в пользу вакуумированных трубчатых коллекторов.

---

отзывы владельцев, реально ли сделать своими руками

Системы отопления в частных загородных домах могут строиться на абсолютно разных источниках энергии. Это могут быть системы, основанные на котлах, нагрев теплоносителя в котором основывается на сжигании различных видов топлива, например газа или жидкой солярки. Котлы могут отапливаться углем или дровяными пеллетами. В любом случае для того, чтобы запустить в действие такую систему отопления придется помимо собственно монтажа отопительных котлов еще и закупать само топливо. А вот эта статья расходов может в определенной ситуации превысить даже расходы на монтаж системы отопления. И вот здесь на помощь могут прийти солнечные коллекторы для отопления дома.

Солнечные отопительные коллекторы на крыше частного дома

Плюсы и минусы солнечных коллекторов для отопления дома

Использование возобновляемых источников энергии в автономных системах отопления предполагает денежные затраты исключительно на приобретение и установку такой системы, а также на ее техническое обслуживание и на необходимый поддерживающий ремонт. Но вот после установки такие системы начинают работать совершенно автономно и абсолютно бесплатно для их владельцев. В самом деле – за солнечные лучи платить ничего не нужно.

Некоторые потребители выражают сомнение в эффективности установки и применения солнечных коллекторов в средней полосе России, где солнечных дней не так много, как, например, на Кубани. Однако, солнечные коллекторы для нагрева воды могут использоваться не только как основной источник нагрева теплоносителя, но и как дополнительный источник. В этом случае прибор нагрева воды на солнечной энергии будет работать только в то время, когда на небе нет облаков, а в другие периоды можно задействовать классические нагревательные приборы, например газовые котлы.

схема отопления

Что же касается эффективности использования солнечных коллекторов по соотношению цена-отдача, то рекомендуем вам обратить внимание на северные провинции Китая. Значительное количество домов в этих китайских городах и селах оборудовано солнечными коллекторами для отопления. Климат и солнечная активность в этих местностях не слишком отличается от сопредельных российских областей: например, Хабаровского и Забайкальского краев. Сами понимаете, что климат в Забайкалье, месте, куда ссылали каторжников в царские времена – совершенно не сахарный. Значит, использование солнечных коллекторов для отопления домов даже в российских регионах с самым суровым климатом не только возможно, но и вполне востребовано и экономично.

Эффективность работы солнечных нагревательных коллекторов

Стоит отметить, что солнечные коллекторы на сегодняшний момент стали пожалуй наиболее эффективными приборами, использующими солнечную энергию. Если классическая солнечная фотоэлектрическая батарея может показать эффективность всего лишь на уровне до 18 процентов, то солнечный коллектор для отопления достигает завидных показателей КПД до 95 процентов. Разница очевидна.

Принципы функционирования нагревательных коллекторов

Одной из основных конструкций солнечных отопительных коллекторов являются устройства вакуумного типа. Исходя из названия очевидно, что такие устройства будут собирать лучистую солнечную энергию и передавать ее для нагрева воды или другого теплоносителя. Собственно так и обстоит в реальности.

Системы автономного обогрева, имеющие в своем составе солнечные коллекторы состоят из следующих основных составных частей:

• Собственно солнечный нагревательный коллектор – то есть устройство которое размещается на прямых солнечных лучах и служит для нагрева теплоносителя,
• Контур теплообмена: система трубопроводов, по которой перемещается горячий теплоноситель, постепенно передавая свое тепло в обогреваемые помещения,
• Тепловой аккумулятор: это бак для воды, в котором нагретая вода запасается впрок.

Итак солнечный коллектор, состоящий из труб, в которых находится пока еще не нагретый теплоносителя находится под действием прямых солнечных лучей. Жидкость-теплоноситель (обычно вода, но возможно и специальный антифриз) поступает в коллектор, нагревается там и передается в контур теплообмена, который смонтирован внутри теплового аккумулятора. Нагретый теплоноситель, перемещаясь внутри трубопроводов контура теплообмена нагревает воду в тепловом аккумуляторе. Нагретая вода в баке с функцией аккумуляции тепла хранится вплоть до возникновения необходимости ее использования, например до подачи в контуры отопительной домашней системы и в отопительные радиаторы или в контуры горячего домашнего водоснабжения, например для умывания.

Циркуляция водоснабжения в отопительном коллекторе

Поскольку солнечная энергия воздействует на коллектор совершенно бесплатно, то в системе в любой момент времени имеется нагретая вода, которая подогревается постоянно циркулирующим теплоносителем.

Естественно, что бак теплового аккумулятора должен иметь отличную теплоизоляцию, способствующую сохранению температуры нагретой воды в течении как можно более долгого времени. Это позволит избежать падения температуры воды ночью, когда солнечный нагрев отсутствует или в периоды пасмурной погоды. Для обеспечения бесперебойной работы такой системы в совсем уж облачные или дождливые дни в бак теплового аккумулятора может быть вмонтирован обыкновенный электрический водонагреватель.

Для того, чтобы теплоноситель постоянно переносил тепло солнечных лучей для нагрева воды – он должен постоянно циркулировать. В системах с солнечными коллекторами циркуляция жидкого теплоносителя может быть принудительной (с подачей насосами) или естественной (смотеком).

Типы отопительных солнечных коллекторов для дома

Современная промышленность освоила выпуск различных типов солнечных отопительных коллекторов. Для того, чтобы понять, какой из них может подойти для монтажа системы домашнего отопления или горячего контура водоснабжения в вашем доме – необходимо ознакомиться с их разновидностями. Основных типов насчитывается два: плоские и вакуумные, менее широко распространены воздушные коллекторы.

Плоский светопоглощающий

Плоский отопительный солнечный коллектор представляет собой тонкую коробку, внутри которой находится особое вещество, активно аккумулирующее, адсорбирующее тепло. Сверху коробка закрыта стеклом, которое пропускает солнечные лучи. Внутри адсорбирующего слоя, собирающего тепло расположена система трубопроводов, внутри которых перемещается теплоносителя. В качестве теплоносителя в таких системах, как правило используется пропилен-гликоль.

плоский коллектор в разрезе

Вакуумный

Внутри вакуумного отопительного коллектора на месте единственной плоской коробки находятся полые стеклянные или кварцевые трубки, из которых откачан воздух, то есть создан вакуум. А вот уже внутри таких полых трубок располагаются трубки с веществом, адсорбирующем солнечную тепловую энергию. Соответственно трубопроводы с теплоносителем находятся внутри трубок с адсорбером. Солнечные лучи легко проникают сквозь вакуум в промежутке между трубами и нагревают теплоноситель. Однако этот же вакуум препятствует обратной утечки тепловой энергии из адсорбера в окружающее пространство, выступая в роли теплоизолятора.

вакуумный коллектор

Воздушный

Как уже понятно из названия – такие устройства не имеют теплоизолирующего вакуумного слоя. Следовательно КПД их действия будет ниже, чем у вакуумных коллекторов. Такие устройства рекомендуется устанавливать в местности с большим количеством солнечных дней. Более того, в таких коллекторах теплоносителем является обычный воздух. Он переносится в отапливаемое помещение вентилятором или естественной конвекцией. Работа вентилятора при перемещении воздушных потоков также требует отдельного источника питания Это дополнительная причина того, что данная система имеет более низкий КПД, чем плоские или вакуумные коллекторы. Конечно же, ни о каком горячем водоснабжении в такой конструкции не может быть и речи.

Как выбрать необходимый тип отопительного коллектора?

Каждый из типов солнечных отопительных коллекторов имеет свои очевидные преимущества и явные недостатки. При выборе устройства стоит обратить внимание, что плоский коллектор является более прочной конструкцией, а вот вакуумные из-за наличия полых воздушных трубок очень чувствительны к внешним воздействиям. Однако в плоских коллекторах при ремонте замене подлежит вся система адсорбции, при поломке же одной из трубок вакуумного коллектора можно ограничиться только ее заменой.

Воздушный коллектор, при всех своих недостатках является чрезвычайно простым устройством, и не критичен в воздействию низких температур. Он может работать даже лютой сибирской зимой.

Плоский коллектор идеален для нагрева воды в диапазоне от 20 до 40 градусов выше, чем окружающая температура, а от вакуумные устройства имеют более высокую степень нагрева теплоносителя. Таким образом в зимних условиях вакуумный коллектор будет более эффективен, да и просто возможен в использовании. Они также лучше сохраняют тепло при работе в пасмурную погоду и хорошо сохраняют тепловую энергию в холодных погодных условиях. Тем не менее общая хрупкость конструкции снижает срок службы вакуумных солнечных коллекторов, которые не дотягивают по этому показателю до плоских устройств. Последние при хорошем изготовлении могут прослужить в вашем доме от 15 до 30 лет.

Особенности, на которые стоит обратить внимание при выборе коллектора

Показатель передачи лучистой солнечной энергии солнца в тепловую энергию теплоносителя в вакуумном солнечном коллекторе напрямую зависит от величины трубок этого устройства. Если вакуумная трубка коллектора будет короткая и тонкая, то она не сможет достаточно эффективно аккумулировать вакуумную энергию. Обычно для комплектации вакуумных солнечных коллекторов используются трубки длиной до 2 метров с диаметром около 6 сантиметров. Внутри вакуумной трубки может монтироваться простая прямая или изогнутая U-образная трубка для более эффективного сбора тепла.

Установка солнечного отопительного коллектора

Солнечный отопительный коллектор вместе с системой аккумуляции тепла и теплообменным контуром в сборе представляет собой довольно сложную технологическую систему. Комплекты такого оборудования оснащаются подробными инструкциями по установке, также в сети Интернет можно найти подробные видеоуроки. Но перед покупкой и установкой солнечного коллектора необходимо составление проекта отопительной системы. В этот процесс обязательно нужно привлекать специалиста, который произведет необходимые расчеты материалов и оборудования.

Использование альтернативных источников энергии может существенно снизить затраты на содержание вашего дома, более того, оно может сделать вас независимыми от поставщиков традиционной энергии.

Солнечные коллекторы для отопления дома: видео

Честные отзывы о работе солнечных коллекторов различных моделей для отопления дома

Модель КС 2000

Время работы — 3 года:

Модель RKraft

Время работы — 5 лет:

Вакуумный коллектор Altek

1 год эксплуатации:

Эффективность работы вакуумного коллектора зимой:

Модель Chromagen

Опыт эксплуатации — 4 года:

Модель АТМОСФЕРА СВК Nano

На рынке с 2013 года:

Можно ли сделать реально работающий солнечный коллектор своими руками?

виды, устройство, принцип работы, расчет солнечных батарей, панелей.

Солнечное излучение это один из самых доступных и распространенных альтернативных источников тепла. А солнечные коллектора в свою очередь — самый простой способ эту энергию преобразовать. С каждым годом все больше людей рассматривают коллектора в качестве дополнительного источника энергии для дома.

Но что же представляют собой коллектора, чем отличаются между собой и действительно ли они так эффективны? Читайте далее в статье.

Что такое солнечный коллектор и зачем он нужен

Ежедневно на землю падает огромное количество солнечного излучения большая часть которого не используется. Задача коллектора — «впитать» в себя определенную долю этого излучения и преобразовать его в пригодную для человеческих потребностей энергию.

При этом важно отличать:  солнечное излучение может быть преобразовано в 2 вида энергии – тепловую и электрическую.

1. Солнечные коллекторы применяются для получения тепла и нагрева воды. Они нагревают воду которая используется для ГВС и отопления здания.
2. Солнечные батареи (они же фотоэлектрические модули) применяются для выработки электроэнергии. Они имеют совершенно другой принцип действия.

Существует также комбинированная технология. Панели, которые одновременно вырабатывают электрическую и тепловую энергию.

Преимущества солнечных коллекторов для отопления дома

Экономия газа

Летом солнечные коллектора способны полностью закрыть потребность здания в горячей воде. В межсезонье – весной и осенью, коллектора снижают нагрузку на газовый котел, что в конечном итоге сокращает потребление газа. В зимнее время коллектора работают с очень низкой эффективностью.

Энергонезависимость

Используя солнечный коллектор для отопления вы снижаете собственную зависимость от газа. Коллектор является дополнительным источником тепла. Как минимум в летнее время вы сможете бесплатно получать горячую воду не используя для этого газ. Аналогичный результат вы можете получить при отоплении тепловым насосом.

Доступность

Для установки солнечного коллектора не требуется разрешение. Все что нужно – сантехник с прямыми руками и компетентный продавец, знающий все особенности и тонкости монтажа.

Долгий срок службы

Срок службы коллектора – более 15 лет. А значит, вы очень долго сможете пользоваться бесплатным солнечным теплом. 

Их недостатки

Стоимость

Цены на солнечные коллекторы для нагрева воды плавают от 500$ до 1000€ за штуку. А целая система «под ключ» состоящая из двух коллекторов будет стоить от 2500$. Немалые начальные вложения, со сроком окупаемости 7-10 лет.

Непостоянство

Солнце нельзя включать и выключать по собственному желанию. Поэтому коллектора нельзя рассматривать как единственный источник тепла.

Нужен бак-накопитель

Для работы солнечных коллекторов требуется бак-накопитель. Если в вашей отопительной системе он не предусмотрен, то это повлечет дополнительные затраты на покупку коллекторов.

Эффективность солнечных коллекторов для нагрева воды

Эффективность коллектора зависит от региона. Чем южнее регион, тем активнее солнце и выше эффективность работы коллектора.

На территории Украины солнечные коллектора имеют большой потенциал использования. В среднем на 1м² земли за год падает от 1000 до 1350кВт-ч солнечной энергии. Это эквивалентно 120-140м³ газа.

Произведем простой расчет. Возьмем обычный коллектор, рабочая площадь которого – 2,3м². За год его выработка тепловой энергии в газовом эквиваленте составит 276-322м³. При тарифе на газ 1,8грн/м³ получаем: за год один коллектор экономит 496-579грн.

Не очень много, учитывая начальную стоимость коллектора. При таких цифрах его окупаемость будет очень большой. Конечно цифры очень усредненные и для каждого региона нужно делать свой расчет.

Виды солнечных коллекторов для нагрева воды

Существует множество видов солнечных коллекторов, которые отличаются назначением, внешним видом, принципом работы и так далее.  Основные отличия можно классифицировать следующим образом:

Конструкция и внешний вид:

• Плоские.
• Трубчатые вакуумные.

Назначение:

• Для поддержки системы отопления и ГВС (солнечными коллекторами в принципе сложно обеспечить полноценное отопление дома, они работают только в поддержку системе отопления).
• Для нагрева воды в бассейне (отдельный вид панелей, изготавливают из пластика).

Принцип работы

• Самотечные — идеальный вариант для дачи или сезонного использования. Это автономная система, которая не требует подключения к электросети.
• С принудительной циркуляцией. Этот вид солнечных коллекторов подключается к общей системе отопления и работает под давлением насоса.

Сезонность

• Круглогодичные (летом — полноценное обеспечение горячей водой, зимой — поддержка отопления).
• Сезонные – используются только летом и в межсезонье. Обычно внутри таких коллекторов течет вода, которая на холоде замерзает. Поэтому на зиму такие системы консервируются.

Заключение

1. Солнечный коллектор для отопления это один из самых распространенных и доступных альтернативных источников энергии для частного дома.
2. Коллектора в первую очередь следует рассматривать как инвестицию в энергонезависимость. Их срок окупаемости очень велик – 7-10 и более лет. Поэтому ставить коллектора только ради экономии газа нецелесообразно. Возможно, что с этой задачей лучше справятся и другие альтернативные газу источники тепла — камин с водяным контуром или тепловой насос. Все зависит от ситуации.
3. Но для каждого правила есть исключения. Коллектор тоже может быстро окупиться и приносить ощутимую экономию газа. Об этом мы подробно расскажем в одной из будущих статей.
4. Наиболее оправдано использовать коллектора в южных регионах, где высокая солнечная активность. Самую высокую эффективность коллектора показывают летом и в межсезонье. Зимой их вклад в систему отопления хоть и есть, но невелик.
5. Если вы рассматриваете коллектора ради экономии газа и денег, то вероятно это будет одно из самых дорогих и наименее эффективных решений. В первую очередь лучше всего обратить внимание на простые и недорогие мероприятия. К счастью, таких мероприятий множество.

Рекомендуемые статьи

1. Скрытые утечки тепла в частном доме о которых вы не догадываетесь
2. Зеленый тариф в Украине. Как зарабатывать на продаже электроэнергии государству? 
3. Принцип действия теплового насоса

Солнечный коллектор | Новый Дом

Как выбрать солнечный коллектор Если Вы решились на приобретение и установку у себя гелиосистемы, то перед Вами неизбежно встанет дилемма, как выбрать самый главный элемент солнечной установки — солнечный коллектор.

На сегодняшний день на рынке представлено огромное количество солнечных коллекторов от множества производителей различные по типу, конструкции, эффективности и стоимости. Выбрать самый оптимальный вариант может стать не простой задачей. В данной статье мы постараемся разобраться в особенностях подбора солнечного коллектора для гелиосистем, это позволит Вам сделать правильный выбор и ощутить все преимущества использования солнечной энергии.

Солнечный коллектор: сфера применения

Во-первых, следует определиться, для каких целей Вам нужен солнечный коллектор. Обычно, гелиосистема применяется в бытовом секторе для:

• горячего водоснабжения;
• поддержки отопления;
• подогрева воды в бассейне.

Каждый вариант может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом, а также все вместе. Однако в комбинированных системах должна быть одна приоритетная цель, на которую и следует ориентироваться, подбирая солнечный коллектор.

Основные типы солнечных коллекторов

После того, как цели использования определены, можно приступать к подбору типа солнечного коллектора. Уверены, что многие из Вас слышали об извечном споре – вакуумный или плоский солнечный коллектор. На самом деле, явного победителя в этом споре нет. Всё зависит от целей применения солнечной системы, ведь для каждого конкретного случая более подходящим может быть тот или иной вариант. Кроме того, мы пойдем дальше и расширим спектр выбора.

Как известно, существует несколько основных типов вакуумных солнечных коллекторов, которые также значительно отличаются между собой, поэтому будет более корректно рассматривать каждый тип отдельно. Для сравнения были выбраны четыре основных типа вакуумных трубчатых коллекторов и один плоский высокоэффективный:

• Вакуумный трубчатый коллектор с перьевым абсорбером и прямоточным тепловым каналом;
• Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с перьевым абсорбером с тепловой трубкой “heat pipe”;
• U-образный прямоточный вакуумный коллектор с коаксиальной колбой и отражателем;
• Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с коаксиальной колбой и тепловой трубкой “heat pipe”;
• Плоский высокоэффективный солнечный коллектор.

Большинство аргументов за или против того или иного типа коллектора сводятся к весьма абстрактным показателям, таким как: «лучшее восприятия солнечных лучей», «отсутствие теплопотерь», и т.д. Но поскольку у каждого солнечного коллектора есть абсолютно конкретные параметры эффективности, следует доверять именно этим данным для расчета производительности солнечного коллектора в каждом выбранном случае.

Подробнее об этих параметрах и принципе расчета: эффективность солнечного коллектора.

На графике показана зависимость коэффициента полезного действия от разницы температуры между окружающим воздухом и теплоносителем в солнечном коллекторе при условии солнечного излучения равного 1000 Вт/м². Для анализа воспользуемся средними параметрами для каждого выбранного типа солнечного коллектора указанными на изображении.

Первая зона с минимальной разницей температуры характерна для режима работы солнечного коллектора для нагрева воды в бассейне. Режим работы гелиосистемы во второй зоне является оптимальным для горячего водоснабжения в круглогодичном режиме. Третья зона соответствует режиму работы солнечных коллекторов для нужд отопления, поскольку температура окружающего воздуха в отопительный период самая низкая. Четвертая зона используется для получения высоких температур используемых в технологических нуждах. В бытовом секторе такой температурный режим работы встречается крайне редко.
Из графика мы видим, что чем меньше ∆t, фактически это означает — чем ниже температура подачи теплоносителя, тем выше КПД солнечного коллектора. Именно поэтому для гелиосистемы оптимальным является применение низкотемпературных систем отопления таких как «теплые полы». Плоский коллектор и вакуумные трубчатые коллекторы с плоским перьевым абсорбером имеют более высокую производительность при работе на нагрев бассейна и ГВС за счет оптических свойств, способствующих лучшему поглощению солнечного света. В свою очередь вакуумный солнечный коллектор с коаксиальной колбой лучше работает в отопительный период благодаря лучшей теплоизоляции.

Производительность солнечных коллекторов

Следующая диаграмма позволяет оценить среднюю производительность коллекторов за год и за отопительный период (нижняя часть столбца).

Данные о количестве выработанной энергии получены при помощи расчета, в программе позволяющей смоделировать работу солнечной системы за год. В расчетах используются усредненные данные по солнечному излучению и погоде для города Днепропетровска. Расчеты приведены к 1 м² апертурной площади каждого типа коллектора.

Диаграмма позволяет оценить максимальную эффективность при непрерывной работе солнечной системы во время всего года. На практике такие условия практически невозможны и не всегда отображают реальную картину производительности солнечного коллектора.

Для расчета реальной производительности воспользуемся примером. Смоделируем предполагаемый случай применения гелиосистемы для нужд горячего водоснабжения в круглогодичном режиме и поддержки системы отопления теплыми полами со следующими параметрами:

• площадь отопления – 200 м²;
• теплопотери – современная постройка с высоким уровнем теплоизоляции 50 Вт/м² площади;
• место расположения – Киев;
• ГВС – 200 л в сутки;
• апертурная площадь коллекторов – 30 м².

На графике видно, что используя солнечный коллектор для отопления, более важным является низкие тепловые потери. При этом хорошие оптические характеристики дают прирост выработки тепла в межсезонье, когда средняя температура воздуха выше, но всё еще необходимо отопление.

В итоге получаем реальную производительность гелиосистемы за год.

Стоимость солнечного коллектора и полученного тепла

Стоимость солнечных коллекторов может значительно варьироваться и зависит от множества факторов: качество сборки, материал абсорбера и корпуса, толщина и способ укладки изоляции, толщина стекла и т.д. Чтобы оценить стоимость полученной тепловой энергии от солнечных коллекторов зададимся средней стоимостью одного метра квадратного каждого типа солнечного коллектора. Так же взяв за основу срок эксплуатации 25 лет и условия эксплуатации описанные в примере, можем получить значение стоимости полученного 1 кВт*ч энергии.

Как видим из графика, тепло полученное от прямоточного вакуумного коллектора с перьевым абсорбером является наиболее дорогим. А тепло полученное от плоского солнечного коллектора самое дешевое, соответственно плоские коллекторы  имеют минимальный срок окупаемости.

Однако цена солнечного коллектора не всегда является основополагающим фактором. Более дорогие коллекторы могут иметь больший срок службы и низкие эксплуатационные расходы, связанные с возможными поломками. В связи с этим, можно рассматривать установку как дорогой брендовой техники, так и бюджетных вариантов при определенном уровне начальных капиталовложений.

Выбирая солнечный коллектор, обратите внимание на техническую информацию.

Очень важным фактором для выбора солнечного коллектора является наличие полного технического описания. Наиболее интересные для нас будут значения параметров оптического КПД (ŋ₀), коэффициенты тепловых потерь a₁ (k₁) и а₂ (k₂) и площадь солнечного коллектора (апертурная и общая).  Именно эти параметры позволяют оценить эффективность и рассчитать прогнозируемую производительность солнечного коллектора.

Если производитель или продавец по каким-то причинам не предоставляет эти данные, то в итоге мы получаем “кота в мешке” и не сможем оценить энергетический вклад гелиосистемы, поэтому лучше воздержатся от покупки такого изделия. Наличие международного сертификата (например, от швейцарской лаборатории SPF или Solar Keymark) приветствуется, однако не всегда нам продают коллектор именно с заданными в данном документе параметрами. Особенно этим грешат азиатские производители, тут уж мы ничего не сможем проверить,  остаётся только надеяться на порядочность компании производителя или поставщика.

типов солнечных коллекторов: 2 типа

Следующие пункты выделяют фокусирующие и нефокусирующие типы солнечных коллекторов.

1. Коллектор фокусирующего типа:

Фокусирующий коллектор — это устройство для сбора солнечного излучения с высокой интенсивностью солнечного излучения на энергопоглощающей поверхности. Фокусирующий коллектор — это особая форма плоского пластинчатого коллектора, в котором между солнечным излучением и поглотителем находится отражающая поверхность (коллектор).

Таким образом, фокусирующий коллектор состоит из фокусирующего устройства, приемника и следящего устройства. Теоретически может быть достигнута температура, ограниченная температурой фотосферы Солнца. Однако на практике эти агрегаты способны отдавать многие сотни тепла. Текущая технология включает концентраторы слежения за одной осью.

Параболический отражатель:

Систематическая схема параболического отражателя представлена ​​на рис. 1.5.

Радиация, получаемая от Солнца на Земле, почти параллельна. Они отражаются параболическим рефлектором и фокусируются на сосуде, наполненном водой. Вода нагревается за счет солнечного излучения. Иногда температура становится высокой; вода испаряется, образуя пар.

Фокусирующие коллекторы могут быть двух типов:

(а) Линия фокусировки

(б) Точечная фокусировка.

На практике линия представляет собой коллекторную трубу, а точка представляет собой небольшой сосуд, как показано на рис.1.6, через который жидкость течет для переноса тепла.

Зеркальный коллектор:

Другой вид фокусирующего коллектора, в котором на плоском основании установлено большое количество плоских или слегка изогнутых зеркальных лент. Угол наклона отдельных зеркал регулируется таким образом, чтобы они отражали солнечное излучение на той же фокальной линии, как показано на рис. 1.7.

Радиация, получаемая от Солнца на Земле, почти параллельна. Это показано на рис.1.8. В этой системе солнечное излучение, падающее на землю, фокусируется на сосуд (котел), установленный на высокой башне, с помощью большого количества плоских зеркальных отражателей, которые поворачиваются вокруг оси, известной как гелиостат.

Зеркала устанавливаются на земле и ориентированы таким образом, чтобы отражать прямой луч излучения от судов. Это производит высокотемпературные жидкости. Падающая на сосуд радиация нагревается черными трубами, по которым циркулирует рабочая жидкость.Рабочее тело используется для привода турбины для производства механической энергии.

2. Коллектор бесфокусного типа:

Самым простым концентрирующим коллектором является пластинчатый коллектор с зеркальным усилением. Он состоит из плоской пластины, обращенной к зеркалу. Он состоит из плоской пластины, обращенной к зеркалу. Если зеркала установлены под правильным углом; они отражают солнечное излучение на пластине поглотителя.

Последний принимает отраженное излучение в дополнение к обычному падающему на него излучению.В системе используются насосы или нагнетатели / вентиляторы для передачи тепла. Он состоит из коллектора, теплоносителя, теплоаккумулятора, устройства распределения тепла и их органов управления.

Плоский коллектор:

Плоские коллекторы, которые относятся к коллекторам неконцентрирующего типа, удобны и эффективны, когда температура ниже 90 ° C является подходящей для отопления помещений или нагрева воды.

Они изготавливаются из прямоугольных панелей площадью около 1,7-2,9 м. ² площади относительно просты в конструкции и просты в установке.Плоские коллекторы поглощают как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Они эффективны даже в пасмурные дни, когда нет прямого излучения. В коллекторе с плоской пластиной используется почерневший лист металла для поглощения всего солнечного света.

Металлический лист, окрашенный в черный цвет, действует как черный корпус; тепло, поглощаемое солнечным светом, передается другой жидкости, такой как воздух, вода и т. д. Металлический лист, который действует как абсорбирующая пластина черного тела, должен находиться в хорошем тепловом контакте с трубками, содержащими воду или любую другую жидкость.

Тепловой контакт между трубками и пластиной обеспечивается прикреплением трубок к нижней части пластины поглотителя, как показано на рис. 1.9. Склеивание может быть выполнено пайкой или пайкой латуни с термической пластиной. На рис. 1.9 показана полная сборка пластинчатого солнечного коллектора.

Полученное тепло непрерывно передается жидкости. Жидкость нагревается при некоторой повышенной температуре. В плоском пластинчатом коллекторе потери на теплопроводность и конвекцию можно уменьшить, поместив почерневший лист металла в закрытую изолированную коробку, верхняя часть которой покрыта прозрачным стеклянным листом, чтобы позволить солнечному излучению и улавливать его.Коллекторная коробка поддерживает все компоненты и обеспечивает защиту от атмосферных воздействий. Коллектор в сборе в разобранном виде представлен на рис. 1.10.

Стеклянный лист сверху позволяет пропускать коротковолновое излучение через него, блокируя длинноволновое излучение от поверхности почерневшего листа. Плоские коллекторы используются для широкого спектра низкотемпературных применений, таких как приготовление пищи, нагрев воды, обогрев помещений, сушка зерна и т. Д.

Обычная солнечная система включает солнечные коллекторы и отдельный накопитель тепла.Энергия транспортируется от коллекторов к хранилищу, а затем от хранилища к блоку утилизации и устройству управления. Поток энергии регулируется встроенными в агрегат системами. Они контролируются с помощью насосов и / или нагнетателя для передачи тепла.

Передача тепла от пластины коллектора к накопителю может быть достигнута методами естественной конвекции или термосифона, как показано на рис. 1.11. В качестве альтернативы, это может быть выполнено принудительным потоком жидкости с использованием насоса с электрическим приводом, как показано на фиг.1.12 (а) и 1.12 (б).

В пластинчатом коллекторном нагревателе возможны два режима:

(a) Прямой нагрев накопительного бака [Рис. 1.12 (а)] и

(b) Косвенный нагрев накопительного бака [Рис. 1.12 (б)].

На рис. 1.13 (а) показано устройство плоского пластинчатого коллектора, использующего солнечное излучение для нагрева воды / жидкости, протекающей по трубкам. Трубки спаяны с поверхностью металлической пластины, образуя теплопоглощающую поверхность.Точно так же на рис. 1.13 (б) показано размещение коллектора для нагрева воздуха, проходящего через канал.

Типы солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы

Существует не только множество различных способов использования солнечной энергии, но также множество различных методов сбора солнечной энергии из падающего излучения. Ниже приведен список некоторых наиболее популярных типов солнечных коллекторов.

• Плоские остекленные солнечные коллекторы
• Плоские солнечные коллекторы неглазурованные
• Коллекторы пластинчатые перфорированные неглазурованные
• Солнечные коллекторы обратного хода
• Концентрационные солнечные коллекторы
• Воздушные солнечные коллекторы
• Солнечные коллекторы периодического действия
• Солнечные плиты
• Солнечные коллекторы на жидкой основе
• Параболические тарелки
• Системы параболических желобов
• Системы опорных башен
• Стационарные концентрирующие солнечные коллекторы
• Солнечные коллекторы с вакуумными трубками

Более подробную информацию о коллекторах можно найти на сайте U.S. Министерство энергетики — Программа технологий солнечной энергии: Солнечное отопление.

Чтобы получить список поставщиков в Канаде, обратитесь в Канадскую ассоциацию солнечной промышленности (CanSIA).

Коллекторы плоские остекленные

Плоские застекленные коллекторы

очень распространены и доступны как жидкостные, так и воздушные. Эти коллекторы лучше подходят для применений с умеренными температурами, когда требуемая температура составляет 30-70 ° C, и / или для применений, требующих тепла в зимние месяцы.Коллекторы на жидкой основе чаще всего используются для нагрева бытовой и коммерческой горячей воды, зданий и закрытых плавательных бассейнов. Коллекторы на воздушной основе используются для отопления зданий, вентиляции и сушки сельскохозяйственных культур.

Плоский стеклянный коллектор
[любезно предоставлено Natural Resources Canada an (RETScreen)

В коллекторах этого типа плоский поглотитель эффективно преобразует солнечный свет в тепло.Чтобы свести к минимуму утечку тепла, пластину размещают между остеклением (стеклопакетом или прозрачным материалом) и изолирующей панелью. Остекление выбрано таким образом, чтобы через него проходило максимальное количество солнечного света и достигало поглотителя.

Плоские солнечные коллекторы неглазурованные

В Северной Америке неглазурованные плоские коллекторы в настоящее время составляют наибольшую площадь, устанавливаемую в год, из всех солнечных коллекторов. Поскольку они не изолированы, эти коллекторы лучше всего подходят для низкотемпературных применений, когда требуемая температура ниже 30 ° C.Безусловно, основным рынком является подогрев открытых плавательных бассейнов, но существуют и другие рынки, включая подогрев сезонных закрытых плавательных бассейнов, предварительный подогрев воды для автомоек и подогрев воды, используемой в рыбоводных операциях. У этих коллекторов также есть рыночный потенциал для нагрева воды в отдаленных сезонных местах, таких как летние лагеря.

Коллекторы плоские неглазурованные

Плоские неглазурованные коллекторы

обычно изготавливаются из черного пластика, стабилизированного для защиты от ультрафиолетового излучения.Поскольку у этих коллекторов нет остекления, поглощается большая часть солнечной энергии. Однако, поскольку они не изолированы, большая часть поглощенного тепла теряется, особенно когда на улице ветрено и не тепло. Они настолько хорошо передают тепло воздуху (и воздуху), что действительно могут «улавливать» тепло ночью, когда на улице жарко и ветрено!

Неглазурованный перфорированный пластинчатый коллектор

Ключом к этому типу коллектора является сайдинг / облицовка промышленного класса, который перфорирован множеством небольших отверстий с шагом 2-4 см.Перед втягиванием в здание воздух проходит через отверстия в коллекторе, обеспечивая предварительно нагретый свежий воздух для вентиляции. Эффективность обычно высока, потому что коллектор работает близко к температуре наружного воздуха. Эти системы могут быть очень рентабельными, особенно когда они заменяют обычную облицовку здания, потому что с экономией энергии нужно сравнивать только дополнительные затраты. Наиболее распространенное применение этого коллектора — для обогрева вентилируемого воздуха в здании. Другие возможные компоненты этой системы: воздушный зазор 20-30 см между зданием, навес наверху стены, который действует как распределительный коллектор, и перепускные заслонки, чтобы воздух обходил систему в теплую погоду. .Еще одно применение этого коллектора — сушка урожая. Системы были установлены в Южной Америке и Азии для сушки чая, кофейных зерен и табака. В настоящее время реализуется проект с финансированием по линии Technology Early Actions Measures (TEAM) по мониторингу 10 систем сушки сельскохозяйственных культур в 8 странах Южной и Центральной Америки и Азии.

Солнечные коллекторы обратного хода

Воздушные коллекторы используют солнечную энергию для нагрева воздуха. Их конструкция проста, и они часто весят меньше, чем коллекторы на жидкой основе, потому что у них нет трубопроводов под давлением.Коллекторы на основе воздуха не имеют проблем с замерзанием или кипением. В этих системах для нагрева воздуха используется большой солнечный поглотитель. Самыми простыми конструкциями являются однопроходные открытые коллекторы. Коллекторы, покрытые глазурью, также могут использоваться для нагрева воздуха для обогрева помещений. Этот тип коллектора может быть интегрирован в здание и объединен с тепловой массой, например, в стене Тромба, описанной в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Концентрирующие солнечные коллекторы

Используя отражатели для концентрации солнечного света на поглотителе солнечного коллектора, размер поглотителя можно значительно уменьшить, что снижает тепловые потери и увеличивает эффективность при высоких температурах.Другое преимущество состоит в том, что отражатели могут стоить значительно меньше на единицу площади, чем коллекторы. Этот класс коллекторов используется для высокотемпературных применений, таких как производство пара для выработки электроэнергии и термической детоксикации. Эти коллекторы лучше всего подходят для климата, в котором много дней с ясным небом, и поэтому они не так распространены в Канаде. Стационарные концентрирующие коллекторы могут быть жидкостными, воздушными или даже духовыми, такими как солнечные плиты. Существует четыре основных типа концентрирующих коллекторов:

1. Параболический желоб

2. Параболическая тарелка

4. Коллекторы-обогатители стационарные

Воздушные солнечные коллекторы

Энергию, собранную с помощью солнечных коллекторов на воздушной основе, можно использовать для нагрева приточного воздуха, отопления помещений и сушки сельскохозяйственных культур.Наиболее распространенное применение в Канаде — вентиляционное отопление. Перечислены три типа воздушных коллекторов и соответствующие им для трех применений:

Тип коллектора	Вентиляция Воздухонагреватель	Отопление помещений	Сушка сельскохозяйственных культур
Пластина перфорированная неглазурованная	Очень хорошо	Плохо	Очень хорошо
Плоское остекление	Хорошо	Плохо	Хорошо
Задний Проход	Ярмарка	№	Удовлетворительно
Стенка для тромба	№	Хорошо	№

Конструкции первых трех типов коллекторов просты.Коллекторы обычно весят меньше, чем коллекторы на жидкой основе, потому что у них нет трубопроводов под давлением. Еще одно преимущество воздушных коллекторов заключается в том, что у них нет проблем с замерзанием или кипением. Все четыре коллектора воздушного базирования могут быть интегрированы в здания и составлять часть оболочки здания. Эти первые три коллекционера описаны более подробно на каждой из их страниц; Стена тромба подробно описана на веб-сайте Национальной лаборатории возобновляемой энергии США.NRCan разработал две бесплатные программы для анализа солнечных систем воздушного отопления. SWIFT (Solar Wall International Feasibility Tool) может использоваться для расчета стоимости работ и проектирования систем вентиляции, нагрева воздуха и сушки сельскохозяйственных культур для первых трех типов систем . RETScreen полезен для проведения быстрых предварительных технико-экономических обоснований экономической эффективности предлагаемых неглазурованных перфорированных пластинчатых коллекторов.

Солнечные коллекторы периодического действия

Сто лет назад резервуары для воды, окрашенные в черный цвет, использовались в качестве простых солнечных водонагревателей в жилых помещениях.Сегодня их основной рынок — это отопление воды в жилых домах в теплых странах. В Канаде их можно эффективно использовать в кемпингах и для нагрева воды в жилых домах в умеренном климате, например на острове Ванкувер; зимой резервуары должны быть защищены от замерзания или они должны быть опорожнены. Современные коллекторы периодического действия имеют остекление, подобное тому, которое используется на плоских пластинчатых коллекторах и / или отражателе для концентрации солнечной энергии на поверхности резервуара. Поскольку резервуар для хранения и поглотитель солнечной энергии действуют как единое целое, нет необходимости в других компонентах.В зависимости от площади системы коллекторов периодического действия менее дорогостоящие, чем плоские застекленные коллекторы, но при этом потребляют меньше энергии в год.

Солнечные плиты

Хотя существует много типов солнечных плит, все они имеют несколько основных компонентов:

Часто также имеется камера духовки, в которую можно помещать пищу для приготовления. Также могут быть изготовлены хот-доги, которые не нуждаются в «духовке». Солнечные плиты обычно могут достигать температуры приготовления 90-150 ° C (200-300 F), а некоторые могут даже достигать 230 ° C (450 F)! При такой температуре можно приготовить практически любую пищу, если на улице солнечно.Изготовление и использование солнечных панелей может быть веселым и познавательным школьным проектом.

Солнечные коллекторы на жидкой основе

Коллекторы на жидкостной основе используют солнечный свет для нагрева жидкости, которая циркулирует в «солнечном контуре». Жидкость в солнечном контуре может быть водой, смесью антифриза, термомаслом и т. Д. Солнечный контур передает тепловую энергию от коллекторов в резервуар для хранения тепла. Тип нужного коллектора зависит от температуры воды и местного климата.Наиболее распространенные солнечные коллекторы на жидкой основе:

• Глазурованная тарелка

• Плоская неглазурованная

• Вакуумная трубка

• Коллектор партии

• Обогащение

Параболические тарелки

Параболическая тарелка-коллектор внешне похожа на большую спутниковую тарелку, но имеет зеркальные отражатели и поглотитель в фокусе.Он использует двухосный трекер солнца.

Параболическая система антенны использует компьютер для отслеживания солнца и концентрации солнечных лучей на приемнике, расположенном в фокусной точке перед тарелкой. В некоторых системах тепловой двигатель, такой как двигатель Стирлинга, связан с приемником для выработки электроэнергии. Системы параболической тарелки могут достигать 1000 ° C на приемнике и обеспечивать наивысшую эффективность преобразования солнечной энергии в электричество в диапазоне малой мощности.

Параболический тарельчатый коллектор с зеркальными отражателями и поглотителем в фокусной точке
[Предоставлено SunLabs — Министерство энергетики]

Система параболических желобов

Параболические желоба — это устройства, имеющие форму буквы «u».Желоба концентрируют солнечный свет на приемной трубе, расположенной вдоль фокальной линии желоба. Иногда трубку приемника окружает прозрачная стеклянная трубка, чтобы уменьшить потери тепла. Параболические желоба часто используют одноосное или двухосное отслеживание. В редких случаях они могут быть стационарными. Температура в приемнике может достигать 400 ° C и производить пар для выработки электроэнергии. В Калифорнии многомегаваттные электростанции были построены с использованием параболических желобов в сочетании с газовыми турбинами.

Система параболического желоба
[Предоставлено SunLabs — Министерство энергетики]

Система опорных башен

Гелиостат использует поле двухосных солнечных трекеров, которые направляют солнечную энергию на большой поглотитель, расположенный на башне.На сегодняшний день единственное применение коллектора гелиостата — это выработка электроэнергии в системе, называемой силовой башней. В башне власти есть поле из больших зеркал, которые следуют за солнцем по небу. Зеркала концентрируют солнечный свет на приемнике на вершине высокой башни. Компьютер поддерживает выравнивание зеркал таким образом, чтобы отраженные солнечные лучи всегда направлялись на приемник, где могут быть достигнуты температуры намного выше 1000 ° C. Пар высокого давления генерируется для производства электроэнергии.

Система опорных башен
[Предоставлено SunLabs — Министерство энергетики]

Стационарные концентрирующие солнечные коллекторы

В стационарных концентрирующих коллекторах

используются составные параболические отражатели и плоские отражатели для направления солнечной энергии на соответствующий поглотитель или апертуру через широкий угол приема.Широкий угол приема этих отражателей устраняет необходимость в солнечном трекере. Этот класс коллекторов включает плоские пластинчатые коллекторы с параболическим желобом, плоские пластинчатые коллекторы с параболическими повышающими отражателями и солнечные плиты. Разработка первых двух коллекционеров велась в Швеции. Солнечные плиты используются во всем мире, особенно в развивающихся странах.

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками

Вакуумные (также «вакуумированные») трубчатые солнечные коллекторы являются одними из самых эффективных и самых дорогих типов солнечных коллекторов.Эти коллекторы лучше всего подходят для умеренных температур, когда требуемая температура составляет 50-95 ° C, и / или для очень холодного климата, например, на крайнем севере Канады. Как и в случае с плоскими остекленными солнечными коллекторами, вакуумные трубчатые коллекторы применяются для нагрева горячей воды для бытовых и коммерческих нужд, зданий и закрытых плавательных бассейнов. Благодаря их способности эффективно обеспечивать высокие температуры, еще одним потенциальным применением является охлаждение зданий путем регенерирования холодильных циклов. Вакуумные (также «вакуумированные») трубчатые солнечные коллекторы Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы имеют селективный поглотитель для сбора солнечного света, который находится в герметичной трубке. Их тепловые потери очень низкие даже в холодном климате.

Информация от CanREN (www.canren.gc.ca)

Solar Collection — Тип солнечных коллекторов, фотоэлектрические и солнечные тепловые

Можно использовать энергию солнца и преобразовать ее в электричество или тепло, используя фотоэлектрические (фотоэлектрические) или ST (солнечные тепловые) технологии соответственно.

PV (фотоэлектрический)

PV преобразует солнечный свет в электричество с помощью полупроводникового материала (обычно кремния). Когда свет падает на элемент, его часть поглощается полупроводниковым материалом, выбивая электроны и позволяя им течь. Это приводит к возникновению электрического тока и, следовательно, к производству электроэнергии. Фотоэлектрические панели в основном поглощают видимую часть светового спектра.

Фотоэлектрические панели обычно подключаются к инвертору для преобразования постоянного (постоянного тока) в переменный (переменный ток), после чего электричество подается в электросеть.

Фотоэлектрические панели могут также напрямую управлять устройствами с питанием постоянного тока, такими как солнечные калькуляторы или фонари. Электроэнергия постоянного тока также может храниться в батареях.

Стандартные фотоэлектрические панели способны преобразовывать доступный солнечный свет в электричество с оптимальной эффективностью преобразования около 15%, а некоторые панели могут достигать 20%.

Важно отметить, что панель с номинальной мощностью 200 Вт не будет постоянно обеспечивать 200 Вт электроэнергии в течение дня.Номинальная мощность 200 Вт основана на максимальном уровне солнечной радиации летом 1000 Вт / м ² (317,1 БТЕ / фут ² ) при температуре окружающей среды 25 ^o C / 77 ^o F. Таким образом, в ясный летний день. Ожидается, что панель на 200 Вт будет обеспечивать около 0,7 — 0,8 кВт · ч электроэнергии.

ST (гелиотермический)

Солнечные тепловые панели имеют ряд различных названий, таких как солнечный водонагреватель, солнечная панель для горячей воды, солнечный коллектор горячей воды, солнечная тепловая панель или солнечный тепловой коллектор.Все эти термины описывают одно и то же универсальное устройство.

Солнечные водонагреватели работают за счет поглощения солнечного света и преобразования его в полезное тепло. Простая аналогия — подумать о предмете темного цвета, сидящем на летнем солнце. Со временем он может сильно нагреться из-за поглощения солнечного света. Солнечные водонагреватели работают таким же образом, используя материалы, специально разработанные для максимизации эффективности этого поглощения. Высококачественные абсорбирующие покрытия, используемые в продуктах Apricus, способны поглощать до 95% энергии солнечного света во всем спектральном диапазоне (PV поглощает только часть спектра).Ниже приведен пример качественного поглотителя от производителя покрытий Tinox, который поглощает 95% доступного солнечного света и излучает (излучает) только около 4% поглощенной энергии в виде тепла. Ключевыми областями, на которые следует обратить внимание, являются желтый цвет, который представляет солнечное излучение, и голубой, который показывает, сколько солнечного света поглощается покрытием.

Солнечные водонагреватели, такие как солнечные коллекторы с откачиваемыми трубками AP от Apricus, в которых используется технология откачанных труб, могут достигать полной эффективности солнечного коллектора (а не только поглотителя) почти 70% в зависимости от размеров апертуры и более 80%, если вы просто рассмотрите площадь поверхности черного поглотителя.

Таким образом, солнечные водонагреватели могут достигать эффективности, которая более чем в 4 раза выше, чем у фотоэлектрических панелей для данной площади апертуры.

Совместная работа солнечной и фотоэлектрической энергии

Solar Thermal и PV не следует рассматривать как конкурирующие технологии или продукты, поскольку они выполняют разные функции и, как показано ниже, могут быть установлены вместе, чтобы обеспечить хорошо сбалансированную систему использования солнечной энергии.Электричество можно использовать практически для любых целей, и это универсальный источник энергии. Тепло требуется для горячего водоснабжения и отопления помещений, которые составляют значительную часть общих потребностей домохозяйства в энергии.

Система, которая включает солнечную тепловую систему с фотоэлектрической системой скромного размера, является отличным вариантом.

Сбор и доставка солнечной тепловой энергии

Фото: Flickr

В отличие от фотоэлектрических систем, которые преобразуют солнечную энергию в электричество, активные солнечные тепловые системы преобразуют нагретую солнцем жидкость в космическое тепло и горячую воду.Системы состоят из электронасосов, вентиляторов, сложных средств управления, резервуаров для хранения и коллекторов.

Два типа коллекторов собирают солнечные лучи: плоские и вакуумные. Плоская пластина является более распространенным типом и существует дольше. Вакуумная трубка — это более новая конструкция.

Плоский коллектор состоит из изолированного водонепроницаемого металлического корпуса. Верхняя сторона обращена к солнцу и имеет стеклянную или пластиковую крышку, которая действует как теплица, пропуская лучи и удерживая тепло. Внутри коробки находится абсорбирующая пластина темного цвета со специальным покрытием и трубы с циркулирующей жидкостью.Коллекторы с вакуумированными трубками включают темную пластину абсорбера и параллельные ряды вакуумных трубок, соединенных с одной коллекторной трубой. Конструкции трубок включают стекло, стекло-металл и стекло с путями прохождения жидкости.

Пластины абсорбера обычно включают длинные полосы металла, покрытые специальным покрытием. Новые технологии позволяют получать высокоэффективные покрытия. Поглощенное излучение нагревает циркулирующую жидкость.

Проблемы с солнечной системой
Плоские коллекторы имеют простую и прочную конструкцию.Однако такая конструкция позволяет им терять тепло за счет конвекции и излучения. Необходимо рассчитать ветровые нагрузки, которые могут уносить тепло.

Вакуумированные пробирки могут работать даже в пасмурные дни. Они используют несколько хрупкое стекло — подумайте о изолированной бутылке с вакуумной крышкой. Однако у них могут быть проблемы, когда может скапливаться снег или лед, которые необходимо удалить. Также могут возникнуть проблемы, если из-за поломки или повреждения разрушается важнейший вакуум, или из-за накопления тепла, если в системе недостаточно энергии.

Коллекторы могут быть открытого или закрытого типа. В разомкнутых системах бытовая питьевая вода перекачивается через коллектор. Коллектор необходимо опорожнять при длительных морозах или использовать обратную дренажную систему. Несмотря на эффективность, открытые системы могут иметь проблемы с коррозией, если жесткая вода повреждает компоненты.

В системах с замкнутым контуром раствор, подобный антифризу, проходит через теплообменник, установленный рядом с солнечным водонагревателем дома. Замкнутый контур может немного потерять эффективность во время процесса теплообмена, и требуется некоторое техническое обслуживание жидкости.

Требования к солнечной системе
При выборе солнечной системы домовладельцы должны знать, сколько солнечной энергии доступно их дому, термин, известный как «солнечная постоянная». Другие соображения — это широта дома; доступная поверхность для коллектора, деревья или здания, которые затеняют коллекторов; местонахождение коллектора и насколько он отклоняется от магнитного юга; и расстояние от коллектора до резервуара для хранения солнечной энергии.

На определенных широтах излучение зимой и летом сильно различается из-за угла наклона Солнца по отношению к Земле.Даже наклон поверхностей, на которых будут размещаться солнечные панели, необходимо проверять, углы наклона и ориентации значительно различаются в зависимости от местоположения. Большинство солнечных панелей устанавливаются на крышах, и угол наклона определяется углом крыши. Углы, превышающие оптимальные, снизят эффективность.

Крыша дома может даже не выходить на юг или быть недостаточно прочной, чтобы выдержать систему. Если участки крыши не подходят, домовладельцы могут также рассмотреть внешние стены, отдельно стоящие или наземные системы.

Еще одним фактором является система отопления дома. Солнечные тепловые системы хорошо подходят для систем лучистого теплого пола и котлов с водяными радиаторами. Системы с принудительной подачей воздуха, использующие теплообменник, работают, но теряют некоторую эффективность. Однако солнечные коллекторы обеспечивают домашнее хозяйство горячей водой или помогают ей.

В северном климате с очень холодными температурами или длительными периодами облачного неба потребуется система резервного копирования. Дом с сквозняками и недостаточной энергоэффективностью будет нуждаться в подкреплении.Следует помнить даже об уровне комфорта членов семьи, особенно пожилых людей, которые предпочитают более высокие настройки термостата. Кредиторы и строительные нормы и правила могут также потребовать резервную систему.

Возможные ограничения
Ознакомьтесь с местными правилами или соглашениями, которые могут ограничивать возможности. Некоторые муниципалитеты возражали против систем, препятствующих боковым дворам, незаконного увеличения высоты крыш, нарушения правил исторического района и чрезмерных нагрузок на крышу.

Стоимость может быть фактором.Чтобы солнечная система была рентабельной, ее следует использовать большую часть года и не простаивать летом. Круглогодичная работа с горячей водой повышает рентабельность системы.

Система работает лучше всего с ограниченным бюджетом, если она может обеспечить от 40 до 80 процентов потребностей дома в отоплении. Активная система, которая обеспечивает менее 40 процентов потребностей дома в отоплении, имеет большой экономический смысл.

При покупке системы сравните сертифицированное оборудование солнечных коллекторов, проверив рейтинговые наклейки от Solar Rating and Certification Corporation.

Затраты на активную солнечную систему отопления сильно различаются, и отчасти это связано с конкуренцией на рынке. Например, в Висконсине, где мало конкуренции, система откачанных труб для подачи горячей воды только в доме на одну семью стоит от 9000 до 12000 долларов.

Солнечные коллекторы

Как работает солнечный коллектор работает?

Солнечный коллектор представляет собой плоскую коробку, состоящую из из трех основных частей, прозрачной крышки, трубок с охлаждающей жидкостью и утепленная задняя пластина.Солнечный коллектор работает на парниковом эффекте принцип; солнечное излучение падает на прозрачную поверхность солнечного коллектор проходит через эту поверхность. Внутри солнечной коллектор обычно откачивается, энергия, содержащаяся в солнечном коллекторе в основном задерживается и таким образом нагревает хладагент, содержащийся в трубках. В трубки обычно делаются из меди, а задняя панель окрашена в черный цвет, чтобы облегчить поглощают солнечное излучение. Солнечный коллектор обычно изолирован, чтобы избежать перегрева. убытки.

Активный солнечный водонагреватель

Основные компоненты активной солнечной системы водяного отопления

• Солнечная коллектор для улавливания солнечной энергии и передачи ее теплоносителю средний
• А система циркуляции, которая перемещает жидкость между солнечным коллектором и накопительный бак
• Хранилище бак
• Назад система отопления
• Контроль система регулирования работы системы

Два основных типа солнечных водонагревательных систем: система с замкнутым контуром и система с открытым контуром.В системе с открытым контуром вода использовалась в качестве теплоноситель, вода циркулирует между солнечным коллектором и накопителем бак.

Существует два основных типа систем без обратной связи: система слива и система рециркуляции, главный принцип, лежащий в основе обоих системы — это активация циркуляции от коллектора к накопительному резервуару когда температура внутри солнечного коллектора достигает определенного значения.

В дренажной системе используется клапан, позволяющий коллектор заполнять водой, когда коллектор достигает определенной температуры.

В рециркуляционной системе вода перекачивается через коллектор, когда температура в накопительном баке достигает определенного критического значение.

В приложениях, где вероятно повышение температуры ниже нуля градусов, тогда необходимо использовать замкнутую систему. В Основное отличие системы разомкнутого контура заключается в том, что вода заменяется на хладагент, который не замерзает в диапазоне температур солнечного коллектора. может быть предметом.В качестве охлаждающей жидкости обычно используется хладагент, масло или дистиллированная жидкость. вода. Системы с замкнутым контуром, как правило, дороже, чем их разомкнутые. встречные части и следует проявлять большую осторожность, чтобы избежать загрязнения воды с хладагентом. Энергия, захваченная охладителем, затем передается горячая вода через теплообменник. В Система обратного слива охлаждающей жидкостью может быть дистиллированная вода. Система работает на принцип, что в коллекторе только вода, когда насос операционная. Это имеет то преимущество, что охлаждающая жидкость, используемая в системе, не будет иметь возможность остыть ночью, когда температура может упасть до уровень, который может привести к увеличению плотности охлаждающей жидкости и, следовательно, вызвать не будет таким свободным, как следовало бы.Единственная необходимая функция на Система обратного слива заключается в том, что солнечный коллектор приподнят от тепла теплообменник или дренажный бак, чтобы охлаждающая жидкость вытекала из коллекционер. Эта система снова работает по принципу циркуляции воды. между коллектором и сливным баком, когда заданная температура достигнута между солнечным коллектором и горячей водой.

Активный солнечное отопление

Компоненты системы для обогрева помещений: то же самое для водяного отопления с добавлением радиаторов для отопления помещений или под змеевики напольного отопления или даже системы с принудительной подачей воздуха.

Радиаторная система обычно работает в очень симметричном Что касается применения горячей воды, основным отличием является включение бойлер, нагретая вода из коллектора пропускается через теплообменник или сливной резервуар, а затем передается в бойер, используется для пополнения требования к прослушиванию воды перед тем, как попасть в радиаторы, которые будут использоваться для космическое отопление.

Системы распределения воздуха.

В поместье снова работает система распределения воздуха. аналогично системе горячего водоснабжения, основное отличие — включение воздуходувка и воздуховод.В системе используется дополнительный элемент управления, который позволить воздуху течь по змеевику при высокой температуре в накопительном баке достаточно, чтобы воздух, проходящий через змеевики в обратном канале аппарата, позволяют системе вносить положительный вклад в обогрев помещения требовать.

При проектировании систем крупных коммерческих или промышленных приложений немного отличается от жилых помещений. Стоит отметить, что рост температуры коллектора довольно постоянен, чтобы использовать пример, если температура подачи в коллектор составляет около 60F, а температура возврата составляет около 73 ° C, или температура возврата составляет 173 ° F, а подача 160C, это в основном означает, что приложения с высокими и низкими температурами не должны серия внутри петли.Низкотемпературное приложение в основном потянет вниз применение при более высоких температурах. Вакуумные коллекторы — отличные исполнители в высокотемпературных приложениях коллекторный контур должен быть выделен применение при более высоких температурах до тех пор, пока нагрузка не будет удовлетворена. В приложениях например, для больниц, гостиниц или коммерческих офисных зданий может потребоваться для установки двух и более резервуаров, соединенных последовательно.

1. резервуар для хранения 2. резервуар для предварительного нагрева 3.холодная подача 4. смесительный клапан 5. подача и возврат в коллектор 6. отвод горячей воды

Работа системы: Горячая вода из коллектора проходит через змеевик в первом резервуаре ( 1 ), Затем, в зависимости от температуры, он отводится трехходовым клапаном (4) . к любому: змеевик в резервуаре (2) , если он выше установленного температура (имеется в виду бак (1) горячий) или коллектор, если он ниже установленной температуры смесительного клапана.

Соображения по поводу коммерческого и промышленного дизайна: Система могут быть расширены за счет включения более одного резервуара предварительного нагрева, теплообменных змеевиков соединены трехходовыми клапанами, и вода, которая должна быть нагрета, течет в серия через резервуары в обратном направлении. Трехходовой клапан может либо с терморегулятором, либо с электрическим управлением. Не более 100 пробирок должны быть подключены последовательно. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании трубопроводов в каждая секция, чтобы гарантировать, что каждая секция получает равный поток.

Солнечный коллектор | Green Wiki

Солнечный тепловой коллектор — это солнечный коллектор, специально предназначенный для сбора тепла, то есть для поглощения солнечного света для обеспечения тепла. Хотя этот термин может применяться к простым солнечным панелям для горячей воды, он обычно используется для обозначения более сложных установок. Существуют различные типы тепловых коллекторов, такие как солнечные параболические, солнечные желоба и солнечные башни. Коллекторы этого типа обычно используются на солнечных электростанциях, где солнечное тепло используется для выработки электроэнергии путем нагрева воды для производства пара и приведения в действие турбины, подключенной к электрическому генератору.

Плоские и коробчатые коллекторы обычно используются в быту и легкой промышленности. Параболические желоба, тарелки и башни используются почти исключительно на солнечных электростанциях или в исследовательских целях. Эффективность преобразования солнечного коллектора выражается как eta0 или η0.

Плоская тарелка [править | править источник]

Файл: Солнечные панели, Санторини.jpg

Солнечная тепловая система для нагрева воды — они размещены на плоской крыше.

Это наиболее распространенный тип солнечного теплового коллектора, который обычно используется в качестве солнечной панели для горячего водоснабжения для выработки солнечной горячей воды.Защищенный от атмосферных воздействий, изолированный ящик, содержащий черный металлический лист абсорбера со встроенными трубами, помещен на пути солнечного света. Солнечная энергия нагревает воду в трубах, заставляя ее циркулировать по системе за счет естественной конвекции. Вода обычно подается в резервуар для хранения, расположенный над коллектором. Эта пассивная солнечная система нагрева воды обычно используется в отелях и домах в солнечном климате, например, в южной Европе.

Для этих целей обычно используют плоские солнечные батареи или вакуумные трубчатые коллекторы с фиксированной ориентацией (положением).Наивысшая эффективность с неподвижным коллектором с плоской пластиной или вакуумным трубчатым коллектором достигается, если он обращен к солнцу и наклонен под углом к ​​горизонту, равным широте плюс около 10 градусов. Солнечные коллекторы делятся на две основные категории: неконцентрирующие и концентрирующие.

В случае неконцентрирующего типа площадь коллектора (то есть область, которая задерживает солнечное излучение) совпадает с площадью поглотителя (то есть площадью, поглощающей излучение).

Существует множество конструкций плоских коллекторов, но в основном все они состоят из

(1) поглотитель с плоской пластиной, который улавливает и поглощает солнечную энергию,

(2) прозрачная крышка (и), которая пропускает солнечную энергию, но снижает потери тепла от поглотителя,

(3) теплоноситель (воздух или вода), протекающий по трубам для отвода тепла от поглотителя, и

(4) теплоизоляционная подложка.Один плоский коллектор предназначен для вакуумирования, чтобы предотвратить потерю тепла.

Наиболее эффективно использовать коллекторы с герметичной системой теплообмена, вместо того, чтобы питьевая вода протекала через коллекторы. Смесь воды и пропиленгликоля (которая используется в пищевой промышленности) может использоваться в качестве теплоносителя для защиты от повреждения замораживанием до температуры, которая зависит от доли пропиленгликоля в смеси.

Первая точная модель плоских солнечных коллекторов была разработана Hottel и Whillier в 1950-х годах.

Вакуумная трубка [править | править источник]

Файл: Вакуумный трубчатый коллектор.gif

Вакуумная (или вакуумная) панель трубок.

Эти коллекторы имеют несколько вакуумированных стеклянных трубок, которые нагревают солнечные поглотители и, в конечном итоге, рабочую жидкость солнечной энергии (вода или смесь антифриза — обычно пропиленгликоль) для нагрева горячей воды для бытового потребления или для обогрева жидкостных помещений. Вакуум внутри откачанных трубок снижает кондуктивные тепловые потери, позволяя им достигать значительно более высоких температур, чем у большинства плоских коллекторов.По этой причине они могут хорошо работать в более холодных условиях. Преимущество в значительной степени теряется в более теплом климате, за исключением тех случаев, когда желательна очень горячая вода, например техническая вода для промышленных предприятий. Высокие температуры, которые могут возникнуть, могут потребовать специальной конструкции системы, чтобы избежать или смягчить условия перегрева. Еще одно преимущество этой конструкции перед плоской пластиной состоит в том, что постоянный профиль круглой трубы означает, что коллектор всегда перпендикулярен солнечным лучам, и поэтому поглощенная энергия примерно постоянна в течение дня.

Бассейн или неглазурованный [править | править источник]

Коллектор этого типа очень похож на коллектор с плоской пластиной, за исключением того, что у него нет остекления / прозрачной крышки. Он широко используется для обогрева бассейнов, так как работает достаточно хорошо, когда желаемая температура на выходе близка к температуре окружающей среды (то есть, когда на улице тепло). По мере снижения температуры окружающей среды эти коллекторы становятся крайне неэффективными.

Воздух [править | править источник]

Эти коллекторы нагревают воздух напрямую, почти всегда для обогрева помещений.Они также используются для предварительного нагрева подпиточного воздуха в коммерческих и промышленных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Тип коробки [править | править источник]

Обычная солнечная плита представляет собой коллектор коробчатого типа. Это металлический ящик, открытый сверху и изолированный с боков зеркалом такого же размера, прикрепленным к нему на шарнирах (как простой ящик с зеркалом, прикрепленным к нижней стороне крышки).

Параболический желоб [править | править источник]

Файл: Smallsketch.jpg

Параболический желоб

Этот тип коллектора обычно используется на солнечных электростанциях.Параболический отражатель в форме желоба используется для концентрации солнечного света на изолированной трубке (трубке Дьюара) или тепловой трубке, помещенной в фокусную точку, содержащей хладагент, который передает тепло от коллекторов к котлам на электростанции.

Параболическая тарелка [править | править источник]

Файл: Parabolic-diver.jpg

Солнечная параболическая тарелка

Это самый мощный тип коллектора, который концентрирует солнечный свет в одной фокусной точке через одну или несколько параболических тарелок, расположенных аналогично отражающему телескопу, фокусирующему звездный свет. или тарелочная антенна фокусирует радиоволны.Эта геометрия может использоваться в солнечных печах и солнечных электростанциях.

Есть два ключевых феномена, которые необходимо понять, чтобы понять конструкцию параболической тарелки. Во-первых, форма параболы определяется таким образом, что падающие лучи, параллельные оси тарелки, будут отражаться в направлении фокуса, независимо от того, в какую точку тарелки они попадают. Второй ключ заключается в том, что световые лучи от солнца, достигающие поверхности земли, почти полностью параллельны. Таким образом, если тарелку можно выровнять так, чтобы ее ось была направлена ​​на солнце, входящее излучение почти все будет отражаться в направлении фокусной точки тарелки — большинство потерь происходит из-за несовершенства параболической формы и несовершенного отражения.

Потери из-за атмосферы между тарелкой и ее фокусом минимальны, так как тарелка, как правило, проектируется так, чтобы быть достаточно маленькой, чтобы этот фактор был незначительным в ясный солнечный день. Однако сравните это с некоторыми другими конструкциями, и вы увидите, что это может быть важным фактором, и если местная погода пасмурная или туманная, это может значительно снизить эффективность параболической антенны.

В некоторых конструкциях электростанций двигатель Стирлинга, соединенный с динамо-машиной, помещается в фокус тарелки, которая поглощает тепло падающего солнечного излучения и преобразует его в электричество.См. Раздел «Знакомство с параболическими концентраторами» и «Обзор концентрирующей солнечной энергии».

Силовая башня [править | править источник]

Файл: Power Tower.jpg

Power Tower

Power Tower — это большая башня, окруженная маленькими вращающимися (отслеживающими) зеркалами, называемыми гелиостатами. Эти зеркала выравниваются и фокусируют солнечный свет на приемник наверху башни, а собранное тепло передается на электростанцию ​​внизу.

Солнечные пирамиды [править | править источник]

Другая конструкция представляет собой структуру в форме пирамиды, которая работает, втягивая воздух, нагревая его солнечной энергией и перемещая через турбины для выработки электроэнергии.Солнечные пирамиды были построены в таких местах, как Австралия. В настоящее время Индия строит такие пирамиды. ^[1]

• Достигнуты очень высокие температуры. Высокие температуры подходят для производства электроэнергии с использованием традиционных методов, таких как паровая турбина или какая-либо прямая высокотемпературная химическая реакция.
• Хороший КПД. За счет концентрации солнечного света системы могут получить лучшую эффективность, чем простые солнечные элементы.
• Большую площадь можно покрыть, используя относительно недорогие зеркала, а не дорогие солнечные элементы.
• Концентрированный свет можно перенаправить в подходящее место с помощью оптоволоконного кабеля. Например, освещение зданий, как здесь (гибридное солнечное освещение).

• Концентрирующим системам требуется двухосное отслеживание солнца для сохранения фокусировки солнечного света на коллекторе.
• Невозможность обеспечить питание в условиях рассеянного света. Солнечные элементы могут обеспечивать некоторую мощность, даже если небо становится немного облачным, но выходная мощность концентрирующих систем резко падает в облачных условиях, поскольку рассеянный свет не может быть сконцентрирован пассивно.

Шаблон: Солнечная энергия

Типы солнечных систем горячего водоснабжения

Солнечные системы горячего водоснабжения предназначены для передачи солнечной энергии солнца воде. На этой странице описаны различные системы, которые используются для нагрева воды солнцем. Для более общего описания солнечной горячей воды посетите страницу Солнечная горячая вода. Поиск наиболее эффективной и действенной солнечной системы горячего водоснабжения для данной ситуации может оказаться сложной задачей. При выборе наиболее подходящей конфигурации системы необходимо учитывать ряд ключевых факторов.Эти факторы включают, в значительной степени, количество солнечной инсоляции, климат, затраты на строительство, установку и материалы, местоположение и доступность системы, количество воды, требующей нагрева, частоту использования горячей воды, доступность электричества, доступность материалов, и уровень квалификации в строительстве.

Пассивная система с замкнутым контуром в Паррас-де-ла-Фуэнте, Коауила, Мексика Вакуумный трубчатый коллектор на жестяном домике

Типы / характеристики систем [править | править источник]

Следующие классификации систем разделены на три группы по два и одну группу из одной уникальной системы.Этими четырьмя основными группами являются:

1. Открытый цикл против замкнутого цикла
2. Активное против пассивного
3. использует теплообменник вместо теплообменника не использует.
4. Пакетная система

Любая заданная система использует по одной характеристике из каждой группы. Например, система может быть активной системой с открытым контуром, в которой не используется теплообменник. Или другой пример, система может быть пассивной системой с замкнутым контуром, в которой действительно используется теплообменник. Некоторые системы сделать намного проще, чем другие, и люди с базовыми знаниями об инструментах и ​​конструкции могут легко создать функциональную систему.Если кто-то желает создать свою собственную систему, эта изменчивость в сложности будет влиять на то, какой тип системы будет выбран. Стоимость — еще один фактор, и каждая конфигурация системы имеет множество различных затрат и преимуществ. Стоимость любой конкретной системы может сильно варьироваться от страны к стране и от региона к региону. Определенные конфигурации, использующие определенные типы оборудования, более эффективны, чем другие, в определенных ситуациях. Следующая информация дает подробный обзор этих различных способов строительства солнечных коллекторов для горячей воды.

Открытый цикл [править | править источник]

Открытый контур означает, что вода, требующая нагрева, течет непосредственно через сам солнечный коллектор горячей воды. Промежуточной жидкости нет. См. Ниже заголовок «Замкнутый контур» для единственного исключения из этого определения, когда вода в системе с замкнутым контуром протекает непосредственно через солнечный коллектор. В системах с открытым контуром теплообменники не используются.

Преимущества [править | править источник]

Системы с разомкнутым контуром являются самыми простыми в проектировании и изготовлении.Как правило, они требуют наименьшего количества конструкции и могут прослужить дольше без серьезного обслуживания из-за ограниченного количества движущихся частей.

Недостатки [править | править источник]

Системы

с открытым контуром не идеальны для мест, где температура может опускаться ниже нуля. Трубы могут замерзнуть, в результате чего жидкая вода превратится в лед, который приведет к разрыву труб. Перед любой температурой ниже нуля систему необходимо опорожнить, чтобы сохранить трубы.В районах, где температура опускается ниже точки замерзания, рекомендуется использовать систему с замкнутым контуром с теплообменником или применять один или несколько методов для предотвращения замерзания труб. Профилактические меры могут заключаться в дренаже системы, управляемом вручную или термостатом, или в насосе, который проталкивает воду, нагретую обычным способом, через систему в холодную погоду. Система также может быть спроектирована так, чтобы вода стекала из коллектора самотеком, когда циркуляционный насос не работает.

Замкнутый цикл [править | править источник]

Системы с замкнутым контуром более сложны в изготовлении и внедрении, чем системы с разомкнутым контуром, поскольку их можно использовать в более широком диапазоне климатических условий. В системе с замкнутым контуром используется жидкость, температура замерзания которой намного ниже, чем у воды, но при этом она легко поглощает и выделяет тепло. Антифриз, используемый в автомобильных радиаторах, является хорошим примером. Эта жидкость проходит через солнечный коллектор, нагревается и перемещается в какой-либо теплообменник. См. «Системы теплообменников» ниже.Из-за природы систем с замкнутым контуром, теплообменники необходимы для передачи тепла от коллектора к воде. Системы с замкнутым контуром также могут использоваться в теплых полах или настенных радиаторах для обогрева помещения, а не воды.

Преимущества [править | править источник]

В отличие от большинства систем с разомкнутым контуром, системы с замкнутым контуром можно использовать в регионах с температурами ниже нуля. Благодаря уникальным свойствам воды при замерзании воды трубы могут лопнуть.Этого можно избежать, если использовать жидкость, температура замерзания которой намного ниже, чем у воды.

Недостатки [править | править источник]

Системы с замкнутым контуром

требуют использования теплообменника. Это добавляет системе неэффективности, которую необходимо учитывать на этапе проектирования и определения размера системы. Дополнительные материалы для теплообменника также могут повысить стоимость системы.

Активно [редактировать | править источник]

Активные системы — это системы, для работы которых требуется внешняя энергия.Обычно эта энергия поступает в виде электрического насоса, который проталкивает жидкость через коллектор. Нередко можно найти насосы, работающие от солнечной энергии, в качестве внешнего источника. Солнечная насосная установка подходит во многих случаях из-за того, что вода только нагревается, и поэтому ее нужно откачивать только при ярком солнце.

Преимущества [править | править источник]

Из-за характера гидрологии и термодинамики, прокачка воды через коллекторы заменяет необходимость хранить нагретую воду над коллекторами, что может быть сложной задачей и ограничивать дизайн (см. Пассивные системы для дальнейшего объяснения).

Недостатки [править | править источник]

Использование насоса требует как покупки насоса, так и источника питания, скорее всего, электричества для питания насоса.

Пассивный [править | править источник]

Также известные как термосифонные системы, солнечные системы пассивного типа — это те, которые не используют внешний источник энергии. Пассивная солнечная энергия — это термин, который применяется не только к солнечной горячей воде. Например, покраска бассейна в черный цвет, чтобы поглощать больше энергии, или установка окон на южной стороне дома (в северном полушарии), чтобы впускать больше солнечной энергии, считаются пассивными солнечными батареями.

Пассивный водонагреватель на солнечной энергии должен учитывать физические аспекты гидрологии и термодинамики. В этом типе системы используется термосифон. Термосифон использует энергию солнца для перемещения воды или другой жидкости коллектора в вертикальном направлении. Это происходит, когда жидкость имеет разную температуру и, следовательно, разницу в плотности. Поскольку самая горячая вода всегда будет двигаться вверх, вытесняя более холодную воду вниз, резервуар для хранения горячей воды или теплообменник должен быть выше солнечного коллектора.

Преимущества [править | править источник]

Для перемещения жидкости через систему не требуется никакой внешней энергии. Меньше движущихся частей — меньше вещей, которые можно сломать.

Недостатки [править | править источник]

Если используется бак для горячей воды или теплообменник, он должен быть расположен над солнечным коллектором, чтобы термосифон мог течь. Это может вызвать проблемы, поскольку большинство солнечных систем находится на крышах домов. Сейчас доступно множество вариантов дизайна, которые облегчают хранение горячей воды над системой.

Системы теплообменников [править | править источник]

Теплообменники

используются в регионах с температурами ниже нуля. Сами теплообменники встроены в замкнутую систему и передают тепло, накопленное в коллекторе, в систему горячего водоснабжения дома. Есть несколько конструкций теплообменников.

Обычная конструкция дополняет обычный водонагреватель путем передачи тепла от жидкости солнечного коллектора в резервуар для горячей воды.Медные трубки — хороший материал для быстрой передачи тепловой энергии жидкости.

Другой распространенный тип теплообменников — это цилиндр с двумя медными линиями, параллельными друг другу. Одна трубка выходит из солнечного коллектора, входит в ствол вверху, закручивается по краю ствола, выходит из ствола внизу и замыкает замкнутый контур, возвращаясь к солнечному коллектору. Другая труба, идущая параллельно первой, — это бытовая горячая вода. Он входит в бочку снизу, проходит параллельно коллекторной трубке с верхней частью бочки и выходит из бочки сверху с горячей водой.Тепло передается от горячей жидкости из коллектора по медным трубам в бытовую воду. Ствол может быть изолирован снаружи для повышения эффективности передачи.

В системе с замкнутым контуром можно использовать ряд различных жидкостей. Ниже перечислены наиболее широко используемые и легкодоступные жидкости: смеси гликоль / вода, углеводородные масла, хладагенты / автомобильные антифризы и силиконы. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки.Обратитесь к этой справочной ссылке EERE, чтобы узнать больше. ^[1]

Преимущества [править | править источник]

Теплообменники используются по двум основным причинам: для защиты системы от замерзания и как один из вариантов для дополнения другого источника нагрева воды.

Недостатки [править | править источник]

Теплообменники усложняют систему горячего водоснабжения. Есть и другие аспекты системы, которые необходимо спроектировать и спланировать при использовании теплообменника.Также существует большая вероятность того, что что-то сломается или не будет работать должным образом из-за добавленных компонентов. Также необходимо соблюдать осторожность, чтобы гарантировать, что коллекторная жидкость не токсична, или что существует очень небольшая вероятность загрязнения коллекторной жидкостью питьевой воды в случае разрыва системы с замкнутым контуром.

Системы без теплообменника [редактировать | править источник]

Это системы, в которых подогреваемая питьевая вода протекает непосредственно через солнечный коллектор.Этот тип системы является системой открытого цикла.

Преимущества [править | править источник]

См. Систему открытого цикла

Недостатки [править | править источник]

См. Систему открытого цикла

Пакетные системы [править | править источник]

Также известные как «Хлебницы» или «Интегральные коллекторно-складские системы» (ICS), они включают один или несколько черных резервуаров или трубок в изолированном застекленном ящике. Это может быть даже так просто, как покрасить резервуар в черный цвет, поместить его в ящик, изолировать его со всех сторон, кроме той, которая направлена ​​на солнце, и закрыть эту открытую для солнца сторону стеклом или пластиком.Когда солнце нагревает воду, она расширяется и становится менее плотной, побуждая горячую воду течь к верхней части коллектора. Оттуда его при необходимости забирают в птичник или во вспомогательный резервуар для хранения. Они лучше всего работают в местах, где низкие температуры являются редкими. Несмотря на их климатические ограничения, они работают относительно хорошо; в более холодном климате их можно использовать сезонно и осушать перед суровыми зимними месяцами.

Неглазурованная [править | править источник]

Схема двух способов прокладки неглазурованного коллектора Неглазурованный солнечный коллектор в Паррасе, Коауила, Мексика

Застекленный [править | править источник]

Схема застекленного коллектора Стеклянные панели, используемые в пассивной системе

Вакуумная трубка [править | править источник]

Вакуумный трубчатый коллектор на жестяном домике

Пакетный коллектор [править | править источник]

Схема одного из способов создания системы сбора пакетов (от EERE) Изображение изящной системы пакетных стилей (от servamaticsolarsyste m’s)

см. Http: // commons.wikimedia.org/wiki/File:BatchSolarHeater.JPG

Примеры обычных солнечных систем горячего водоснабжения [править | править источник]

Активная замкнутая система [править | править источник]

Схема активной замкнутой системы

Активная система разомкнутого цикла [править | править источник]

Простая схема активной разомкнутой системы Пассивная замкнутая система

[редактировать | править источник]

Пассивная система с замкнутым контуром в Паррас-де-ла-Фуэнте, Коауила, Мексика — Черная бочка представляет собой изолированный теплообменник. Пассивная система разомкнутого цикла

[править | править источник]

Простая схема пассивной разомкнутой системы

http: // www.builditsolar.com/Projects/WaterHeating/ISPWH/IPSWH.pdf Скачать книгу Дэвида Бейнбриджа «Интегральный пассивный солнечный водонагреватель»

.