You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Cолнечныe коллекторы

Энергию солнца используют не только для выработки электричества. Вполне логично, что солнечную радиацию перерабатывают для получения тепла. Эта функция намного больше соответствует нашему представлению о пользе солнечного света.

Для преобразования энергии солнца в тепло изобрели специальные устройства, называемые солнечными коллекторами. Это приборы, оснащенные специальными селективными материалами, которые поглощают и накапливают солнечную радиацию, синтезируют тепло, чтобы направить полученный ресурс в нужное русло.

Солнечному коллектору отведена одна из важнейших задач в быту – горячее водоснабжение. Это незаменимое устройство в частном секторе и на даче, куда не всегда дотягиваются центральные коммуникации, а установка электрического котла отнимает много средств.

Принцип работы коллектора можно рассмотреть на простейшем примере резинового садового шланга, который нагревается, лежа на солнце, и, пропуская через себя воду, передает ей накопленное тепло.

То же самое происходит в случае с садовым металлическим баком, который нагревается за счет высокой теплопроводности металла. Если выкрасить бак в черный цвет, то он нагреется еще быстрее. Черная краска в данном случае является своего рода селекционным покрытием, поглотителем тепла.

Даже пластиковая бутылка с водой, мирно стоящая на окне и ежедневно нагревающаяся от солнца, также является подобием солнечного коллектора. Собственно, самодельные нагреватели по типу коллекторов, только в очень примитивном смысле, встречаются повсюду в нашей повседневной жизни.

Прежде чем купить солнечный коллектор, ознакомьтесь с важной информацией. Мы расскажем вам, какие виды коллекторов существуют, чем отличаются, какие имеют преимущества, особенности и недостатки. Отталкиваясь от этих знаний, вы сможете сделать наиболее правильный выбор.

Виды солнечных коллекторов

В настоящее время существует несколько видов солнечных коллекторов. Разбег в качестве и стоимости достаточно большой. Можно выбрать простейший прибор для летнего душа или мощное устройство со сложной конструкцией для круглогодичного нагрева воды в частном доме.

Открытые солнечные коллекторы

На основе простых наблюдений и опытов были созданы первые солнечные коллекторы, которые впоследствии получили определение открытых. Такое устройство представляет собой сосуд с пластиковым корпусом, водой и поверхностью из резины.

Открытый коллектор по определению не имеет остекления. Его эффективность усилена материалами, которые хорошо поглощают солнечный свет. Таковым, например, является резина и пластик. Но селективные материалы в составе открытых коллекторов отсутствуют.

Несмотря на то, что на рынке уже вовсю пользуются спросом более современные модели коллекторов, устройства открытого типа применяют до сих пор. Причины – легкий монтаж, низкая стоимость оборудования, экономия до 70% газа.

Но такие коллекторы имеют узкую функциональную направленность – подогрев воды в бассейне или уличном душе. Их конструкция слишком проста, чтобы обеспечить полноценное горячее водоснабжение. Открытый коллектор имеет низкий КПД, уровень которого зависит от погоды.

Эффективность открытых коллекторов определяет сезон и небольшой срок службы 1-2 года. Такие конструкции применяют для обогрева воды летом. Причем, наибольшую пользу открытый коллектор приносит тогда, когда разница температур внешней и внутренней среды не превышает 20 градусов.

Плоские солнечные коллекторы

Следующий вид коллекторов относится к разряду более серьезных. Такая конструкция может быть использована в целях обеспечения горячего водоснабжения, но требует создания определенных условий для эффективности выполнения этой задачи.

Чтобы вам удобнее было представить плоский коллектор, мы опишем его в продольном разрезе. Устройство имеет слоистую конструкцию. В середине плоского коллектора находится абсорбирующая металлическая пластина - абсорбер. В зависимости от модели он может быть покрыт слоем селективного состава.

К абсорберу припаян трубопровод, по которому проходит теплоноситель – вода. Трубы могут быть или извилистыми в виде меандра, или параллельно расположенными в виде арфы. На эффективность тип расположения трубопровода не влияет.

Абсорбер с трубопроводом заключен в теплоизоляционный корпус. Поверх него находится прозрачная стеклянная стенка, через которую и проникают к поверхности поглощающей пластины солнечные лучи. Снизу абсорбирующей пластины проложен сплошной плитообразный теплоизоляционный слой. Чаще всего это минвата, но может быть применен и другой вид утеплителя.

Стеклянная поверхность может быть изготовлена из различных материалов. Оно может быть обычным или каленным. Чаще всего устанавливают матовое стекло, поскольку его способность поглощения солнечных лучей выше, чем у глянцевого стекла. Снизу корпус плоского коллектора может быть покрыт слоем селективного состава.

Внешне плоский солнечный коллектор имеет вид большой плиты. Такое устройство можно крепить на крышу даже с очень крутым скатом. При этом сам процесс монтажа нельзя назвать простым, поскольку плоский коллектор – большая монолитная плита. Затащить ее на крышу можно только в целиковом виде. А если крыша является труднодоступной, процесс усложняется в несколько раз.

Недостатком плоского солнечного коллектора можно назвать существенные теплопотери в холодное время года. Зимой и в межсезонье не помогает даже герметичный корпус и нижний теплоизоляционный слой, поскольку в верхней части абсорбер мало защищен свободным пространством с инертными газами от контакта с прозрачной поверхностью.

При высоком уровне поглощения солнечной энергии КПД таких устройств может быть довольно низким из-за особенностей конструкции. По этой причине говорить об эффективности плоских солнечных коллекторов можно только в летний сезон, когда теплопотери сводятся к минимуму.

Плоские вакуумные солнечные коллекторы

Это разновидность плоских коллекторов. Такие устройства считаются наиболее эффективными из всех моделей плоского типа.

Плоские вакуумные солнечные коллекторы имеют большое преимущество. Они оснащены коробами глубокого вакуума, то есть, коробами, из которых полностью выкачан воздух. Вакуум устроен между абсорбером и прозрачным стеклом. Благодаря минимизации взаимодействия абсорбирующей пластины и стеклянной поверхности, такие солнечные коллекторы испытывают небольшие теплопотери.

Вакуум способствует увеличению КПД вакуумного коллектора, поскольку система работает по принципу зеркального отражения. А именно, под каким бы углом не находилось солнце относительно поверхности такого устройства,

Но одновременно с преимуществом высокой эффективности стоит отметить сложность монтажа вакуумных коллекторов, поскольку их конструкция представляется более сложной, нежели у обычных плоских коллекторов. Стоимость устройств, оснащенных вакуумом, само собой, также более высокая.

Трубчатые солнечные коллекторы

Трубчатые солнечные коллекторы самые продуктивные и простые в монтаже. Благодаря особенностям конструкции, такие водонагреватели испытывают минимальные теплопотери даже в холодное время года.

Вакуум присутствует в каждой модели трубчатого коллектора, независимо от типа и производителя, и также действует по принципу зеркального отражения, значительно повышая КПД устройства.

Трубчатый коллектор получил свое название, потому что в основе его конструкции лежат стеклянные трубки с селективным покрытием, поглощающим энергию солнечных лучей. Трубки крепятся и сообщаются при помощи тепловых каналов с корпусом-теплообменником, создавая гидравлическую сеть. Тепловые каналы находятся внутри абсорбирующей пластины.

Для крепления на кровлю трубчатый солнечный коллектор оснащен специальной удобной рамой. Поэтому процесс установки на крышу независимо от ее формы невероятно прост. Такой коллектор можно монтировать поэтапно, поскольку он не является монолитным и легко разбирается на составные части.

В основе процесса генерации солнечной энергии в тепло в трубчатых солнечных коллекторах лежат стеклянные трубки с абсорбером и вакуумом. Но трубки и корпус-теплообменник могут иметь различную конструкцию и принцип работы.

Виды трубок

Различают 4 основных вида стеклянных трубок в трубчатых солнечных коллекторах. Предлагаем рассмотреть их особенности подробнее.

  1. Коаксиальные вакуумные трубки прямого нагрева.

Трубки коаксиального типа в солнечном коллекторе имеют строение, сходное с термосом. То есть, когда одна трубка находится внутри другой, а между ними создан вакуум. В трубке прямого нагрева тепловой канал напрямую контактирует с поверхностью абсорбера – поглотителя тепла.

Солнечные коллекторы с коаксиальными трубками прямого нагрева применяются сезонно – преимущественно в летний период и для начального нагрева воды, и не работают под давлением выше 0,2 атмосфер. Благодаря прямому контакту теплоносителя с абсорбером, потери тепла в таких устройствах очень малы.

При всех достоинствах у солнечных коллекторов с коаксиальными трубками прямого нагрева есть еще одно преимущество – невысокая стоимость и простота конструкции.

  1. Коаксиальные вакуумные трубки с системой heat-pipe, или с термотрубками.

Такие коллекторы состоят из медных термотрубок нового поколения, в которые помещена легко закипающая жидкость, и усовершенствованных теплообменников Манифолд, как однотрубных, так и двутрубных. Температура кипения жидкости в термотрубках может достигать 380 градусов.

При попадании солнечного луча на тонкую стенку модернизированной термотрубки коллектора жидкость закипает и отдает тепло в теплообменник в виде поднимающегося вверх пара. После отдачи тепла она возвращается в виде конденсата обратно в термотрубку.

Термотрубки нового поколения соединяются с теплообменником Манифолд при помощи специальной гильзы. Все вместе «участники» процесса теплообмена составляют систему heat-pipe.

Преимущество системы heat-pipe – возможность работать в любую погоду и температуру (даже 35 градусов мороза), невысокая стоимость, легкий монтаж и ремонт. Термотрубки в таком коллекторе легко заменяются без потери его работоспособности.

  1. Коаксиальные вакуумные трубки с системой U-type.

Солнечные коллекторы с системой U-type являются высокоэффективными. Внутри каждой коаксиальной трубки такого устройства проходит проточный U-образный теплообменник. То есть, трубки с корпусом составляют единой целое.

Теплопотери солнечного коллектора с системой U-type минимальные, монтаж довольно прост. Но конструкция такого устройства предполагает полную замену всех элементов в случае поломки одного из них, что делает затратным и трудоемким процесс ремонта.

Кроме того, коллекторы с системой U-type имеют высокую стоимость, поскольку система U-type взаимодействует только с качественным теплоносителем.

  1. Перьевые вакуумные трубки, или трубки с системой heat-pipe.

Солнечные коллекторы с перьевыми трубками являются самыми современными и усовершенствованными. Их эффективность превышает другие модели трубчатых коллекторов.

Перьевые трубки имеют несколько другое строение, хотя принцип работы остается таким же, как в случае с коаксиальными трубками. Система heat-pipe с перьевой абсорбирующей пластиной и внедренным в нее тепловым каналом полуоткрыта и открытой стороной погружена в вакуум.

В связи с высоким КПД и сложностью монтажа солнечные коллекторы с перьевыми трубками имеют высокую цену и в случае поломки подлежат полной замене всех элементов.

Вакуумный коллектор с коаксиальными трубками прямого нагрева и баком со встроенным теплообменником

Такой коллектор работает с минимальными потерями тепла и передает пар от кипящей жидкости в теплообменник, встроенный в металлический бак. Жидкость возвращается в трубку в виде конденсата.

По принципу работы такое устройство походит на коллектор с термотрубками, описанный нами ранее.

Если у вас возникли сложности с пониманием принципа работы и монтажа того или иного солнечного коллектора, обратитесь к нашим специалистам. Мы разложим всю информацию по полочкам в простой и понятной форме без потери сути в ходе квалифицированной консультации.

В компании «НСиА» работают специалисты, которые всегда готовы помочь и дать совет относительно выбора коллектора для вашего дома, дачи и любого другого помещения. Качественные модели таких устройств вы можете посмотреть и выбрать в нашем каталоге.