Сонячні колектори є на сьогоднішній день найбільш ефективними пристроями, що використовують енергію сонця. Для прикладу, коефіцієнт корисної дії фотоелектричних панелей складає всього близько 14-18%, тоді як на сонячних колекторах ефективно використовується приблизно 80-95% поглиненої сонячної енергії.
Розглянемо, який принцип дії сонячних колекторів, які їх види існують і для яких цілей використовуються.
Принцип роботи сонячних колекторів Якщо коротко, то сонячні колектори спрямовані на захоплення теплової сонячної енергії, її концентрацію і подальше направлення на людські потреби. Розглянемо, з чого складається сонячний колектор: • Колекторна система складається, власне, з колектора, контуру для теплообміну і теплового акумулятора (звичайного водяного бака). • За сонячного колектору відбувається циркуляція теплоносія (рідини). У ньому теплоносій нагрівається від сонячної енергії. Потім передають добуту енергію за допомогою теплообмінника, вмонтованого в бак-акумулятор, воді в баку. • У баку нагріта вода зберігається аж до її використання, наприклад, на опалення будинку сонячними колекторами, а також інші господарські потреби. Для більш тривалого збереження води в нагрітому стані, бак повинен володіти якісною теплоізоляцією. • Циркуляція води в сонячному колекторі може вироблятися як природним, так і примусовим способом. • У бак-акумулятор також може бути вмонтований дублюючий електронагрівач, який при необхідності буде автоматично вмикатися, щоб нагріти воду до заданої температури при усталеною похмурій погоді або нетривалому сонцестоянні в зимовий період.
Види сонячних колекторів Якщо ви плануєте встановити у своєму будинку сонячний колектор для опалення своїми руками, слід для початку визначитися з відповідним типом конструкції. Основних видів сонячних колекторів існує два - вакуумні і плоскі. Також є менш використовувана альтернатива - повітряні колектори.
Особливості сонячних колекторів різних типів Розглянемо особливості кожного виду більш докладно: • Плоский колектор найбільш схожий за принципом дії з вище описаною моделлю. Він являє собою плоску коробку, закриту склом і містить особливий шар, абсорбувальний тепло. Цей шар з'єднаний з трубками, по яких ведеться циркуляція теплоносія, в ролі якого, як правило, виступає пропілен-гліколь. • Вакуумний колектор замість однієї коробки, покритою склом, володіє рядом габаритних порожнистих трубок, виконаних зі скла. Усередині них розташовуються одна або кілька трубок менших розмірів, що містять абсорбер теплової енергії. Внутрішні трубки повідомляються з магістраллю теплоносія, тоді як у просторі між зовнішньою і внутрішніми трубками знаходиться вакуум, який виступає в ролі теплоізолятора. • Повітряний сонячний колектор для опалення застосовують рідше, оскільки повітря в порівнянні з рідинами гірше проводить тепло, тому ККД таких колекторів звичайно нижче.
Такий колектор найчастіше являють собою плоску конструкцію, в якій повітря, контактуючи з поглиначем сонячної енергії, нагрівається і природним чином або за допомогою вентилятора подається в опалювальне приміщення.
Рада! При використанні систем з примусовою подачею повітря потреба в енергії на роботу вентилятора знизить ефективність повітряних колекторів ще більше. Який сонячний колектор краще вибрати
Однозначної відповіді на це запитання немає, оскільки кожен з них володіє своїми перевагами і недоліками: • Наприклад, плоскі колектори вважають більш міцними і надійними завдяки більш простої конструкції, тоді вакуумні сонячні колектори для опалення потенційно більш тендітні. • Незважаючи на те, що повітряний колектор володіє меншим ККД, він більш простий в управлінні і не боїться проблем, пов'язаних із замерзанням теплоносія і води. • Якщо плоский колектор виходить з ладу, то заміні підлягає вся абсорбуюча система. При пошкодженні колектора вакуумного типу, необхідно замінити лише вийшли з ладу трубки. • Ефективність плоских колекторів вище за необхідності нагріву води на 20-40 градусів понад температури зовнішнього повітря, тоді як вакуумні колектори ефективніше справляються з завданням нагріву до більш високих температур, що вельми актуально, якщо переважно використовується сонячний колектор взимку для опалення. • Також вакуумні колектори виробляють більше енергії при похмурій погоді і менше її втрачають у зимовий період від контактів з холодним навколишнім повітрям. • Якщо середній термін служби колекторів становить близько 15-30років, то цей показник окремо для вакуумних систем трохи нижче.
Додаткові особливості вибору вакуумних колекторів Необхідно знати, що величини трубок вакуумних колекторів напряму впливають на показник вироблення енергії. Так, чим вони тонше і менше, тим менше теплової енергії зможе приносити така система. Нормальним вважається діаметр трубок в 58 мм при довжині 1,2-2,1 м. Крім того, такі колектори можуть бути із звичайними мідними нагрівальними трубками, які передають тепло, і з U-подібними трубками, що утворюють мініконтури передачі тепла в всередині кожної скляної трубки. Саме останні вважаються найбільш просунутими в технологічному плані на сьогоднішній день.
Рада! Встановити сонячний колектор своїми руками для опалення досить складно, проте набагато дешевше, ніж з залученням сторонніх фахівців. Зазвичай при купівлі комплекту обладнання додається детальна інструкція з монтажу системи та за вибором місця монтажу. Детальний проходження інструкції кілька спростить завдання.
Ми розглянули особливості різних видів сонячних колекторів і сподіваємося, що наші рекомендації дозволять вам істотно заощадити на використанні природних теплоносіїв. Сміливо використовуйте альтернативні джерела енергії, оскільки саме за ними наше майбутнє.
