Солнечная энергетика » Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы на крыше (фото: www.heizung-sanitaer-petersons.de)

Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии солнца, переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя.

Плоский солнечный коллектор

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбером; он связан с теплопроводящей системой. Прозрачный элемент (стекло) обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов.

Плоские коллекторы способны нагреть воду до 190—200°C.

Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности.

Вакуумный солнечный коллектор

Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

Фактически солнечная тепловая труба имеет устройство схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка дает возможность сохранить около 95% улавливаемой тепловой энергии.

При помощи оснащенных солнечными коллекторами инженерных систем появляется возможность организовать автономное горячее водоснабжение в загородных домах (фото: windsolardiy.com)

Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При облучении установки солнечным светом, жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору. Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД , по сравнению с плоскими коллекторами, при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

Солнечные коллекторы-концентраторы

Повышение эксплуатационных температур до 120—250 °C возможно путём введения в солнечные коллекторы концентраторов с помощью параболоцилиндрических отражателей, проложенных под поглощающими элементами. Для получения более высоких эксплуатационных температур требуются устройства слежения за солнцем.

Преимущества использования солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы обеспечивают эффективный сбор тепловой энергии. К их основным преимуществам можно отнести:

- высокую экологичность: установки не выделяют в атмосферу загрязняющие вещества;

- длительный срок эксплуатации, часто превышающий 20 лет;

- минимальные затраты на содержание установок в процессе их использования;

- окупаемость устройств за 2-3 года;

- устройства обеспечивают удовлетворение потребности в горячей воде и отоплении соответственно на 80 % и 50 %;

- солнечные коллекторы достаточно просто подключаются к уже установленным отопительным системам;

- устройствами обеспечивается полное или дежурное отопление помещений любой площади;

- их мощность настолько велика, что позволяет нагревать воду даже в открытых бассейнах;

- в некоторых устройствах встроены системы обеззараживания воды и др.

Конечно, в зимний период солнечные коллекторы не могут работать также эффективно, как весной или летом. Однако, в солнечные зимние дни при помощи данных устройств можно покрывать порядка 60-70 % потребности в горячей воде.

Где устанавливают солнечные коллекторы

В настоящий момент солнечные коллекторы особенно востребованы среди владельцев загородных домов и дач. Их также устанавливают на всех типах крыш пансионатов, санаториев, гостиниц, детских лагерей, баз отдыха и спортивных центров.

Оснащаются солнечными коллекторами автозаправочные станции, магазины, производственные комплексы железнодорожного транспорта. Нередко можно увидеть их в морских портах, на зданиях предприятий текстильной и пищевой промышленности.

При помощи оснащенных солнечными коллекторами инженерных систем появляется возможность организовать автономное горячее водоснабжение в загородных домах, обеспечить подогрев воды в бассейнах и обогрев теплиц.

Таким образом, солнечные коллекторы имеют ряд преимуществ и широко применяются во всех сферах жизни человека. Они позволяют наиболее эффективно использовать возобновляемую солнечную энергию.

По материалам ru.wikipedia.org и zaryad.com