Использование вакуумного и плоских солнечных коллекторов в гелиосистемах

Важность солнечной энергетики была недооценена в течение длительного времени, но в связи с повышением цен на энергоносители, их будущим дефицитом и развитием солнечных технологий, в ближайшем будущем можно ожидать распространения использования энергии солнца.

Солнечная энергия поступает на всю поверхность Земли, только полярные районы планеты страдают от ее недостатка. То есть, практически на всем земном шаре только облака и ночь мешают пользоваться ею постоянно. Такая общедоступность делает этот вид энергии невозможным для монополизации, в отличие от нефти и газа.

По климатическим условиям Украины относится к регионам со средней интенсивностью солнечной радиации. Среднегодовое количество суммарной солнечной радиации, поступающей на 1 м2 поверхности, на территории Украины находится в пределах от 1070 кВт / м2 в северной части до 1400 кВт / м2 на юге. С учетом КПД солнечных установок для условий Украины ежегодные ресурсы солнечного горячего водоснабжения и отопления могут составлять до 28 кВт. тепловой энергии на 1 м2 площади солнечных коллекторов.

            Рис.1 Годовое количество суммарной солнечной радиации на территории Украины, кВт·час/м2

Современная гелиотехника позволяет эффективно работать при повышенной облачности, снижении температуры воздуха, имеет длительный срок эксплуатации, рентабельные сроки окупаемости и доступную цену. Применяя солнечные коллекторы, вы можете использовать энергию солнца, чтобы снизить собственные затраты на электроэнергию и газоснабжение. Это означает меньшие счета каждый месяц, бесплатная горячая вода для вашего дома и большая энергетическая независимость.

  Основным элементом гелиосистемы является солнечный коллектор. Именно в абсорбере коллектора под воздействием солнечного излучения происходит преобразование солнечной энергии в тепловую, в результате, абсорбер разогревается, а циркулирующий по каналам жидкий теплоноситель - отбирает полученное тепло.

Солнечные коллекторы могут быть двух типов: вакуумные и плоские.

 Рис.2.Вакуумные солнечные коллекторы

  Вакуумные солнечные коллекторы - в своей конструкции имеют трубчатую систему изоляции медного абсорбера. В каждую вакуумированной трубку встроен медный поглотитель с селективным покрытием, гарантирующим высокий уровень поглощения солнечной энергии и малую эмиссию теплового излучения. Именно вакуум служит теплоизолирующим материалом в таких конструкциях. Таким образом, вакуумный солнечный коллектор имеет минимальные потери тепла.

       Рис.3.Плоские солнечные коллекторы

Плоские солнечные коллекторы работают на основе парникового эффекта. Этот эффект основан на том, что солнечное излучение, падающее на поверхность солнечного коллектора, практически полностью пропускается стеклом, которое используется в качестве прозрачного верхнего слоя. Расположенное в нижней части коллектора селективное покрытие имеет коэффициент поглощения солнечного излучения до 90%. Нагреваясь, покрытие излучает тепловую энергию, основная мощность которого находится в инфракрасном диапазоне. Данный спектр излучения уже практически не пропускается стеклом.

Вакуумные коллекторы отличаются более высокой эффективностью и меньшими теплопотерями в зимнее время за счет цилиндрической формы и вакуумной прослойки между поверхностью нагрева и окружающей средой. Плоские коллекторы имеют меньшую производительность, но более доступную цену. Выбор того или иного типа коллектора зависит от конкретных задач.

 Как работает гелиосистема

Теплоносителем в контуре солнечных коллекторов обычно раствор гликоля, его циркуляция осуществляется с помощью насосной группы (1).

 Этот теплоноситель проходит через внутреннюю часть солнечного коллектора, где он нагревается под действием солнечной энергии (2).

 Нагретый теплоноситель, циркулирующий в солнечном контуре протекает через трубчатый теплообменник, который располагается в середине бойлера и отдает тепло в воду (3). Бойлер позволяет хранить воду нагретую солнечными коллекторами в течение дня.

 Оскиькы использования солнечной энергии в течение суток невозможно, то нужно резервный источник тепла, как правило, это газовый котел или электрический тэн.