Существуют различные виды солнечных коллекторов, однако все они рассчитаны на собирание энергии тепла лучей солнца, которая поступает вместе с видимой и прилежащей инфракрасной зонами спектра. Они осуществляют нагрев теплоносителя, используются для обогрева, снабжения горячей водой и проветривания построек разного назначения.
Содержание:
- Коллекторы плоского типа
- Коллекторы вакуумного типа
- Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости
- Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости и встроенным теплообменником
- Вакуумные коллекторы с теплотрубками
- Солнечные коллекторы с концентраторами
- Воздушные коллекторы
Коллекторы плоского типа
Структура солнечных коллекторов плоского типа включает:
- Абсорбер – элемент, отвечающий за вбирание солнечного света и объединенный с теплопроводящей конструкцией. Это наиболее высокотехнологичная часть системы. Для увеличения результативности на него наносят селективное никелевое покрытие, напыление окиси титана либо окрашивают в черный цвет.
- Термоизолирующее покрытие используют для обработки изнаночной стороны гелиопанели. Чаще всего его изготавливают из полиизоцианурата, жесткого полимерного термореактивного материала с закрытыми ячейками.
- Прозрачный слой выполняется из листов поликарбоната с рифлением или закаленного стекла с небольшим количеством железа.
- Трубки для теплоносителя из полимера этилена с поперечно сшитыми молекулами (сшитого полиэтилена) или меди.
Основной принцип работы коллекторов плоского типа заключается в эксплуатации парникового эффекта. Стекло пропускает лучи солнца вовнутрь конструкции и позволяет накопить солнечную энергию, а затем передать ее теплоносителю (воде или незамерзающему раствору) при помощи других деталей (обычно алюминиевых или медных). Гелиопанели этого типа обрабатывают также силиконовым герметиком, достигая полной воздухонепроницаемости.
Эффективность нагрева теплоносителя зависит от количества поступающих на коллектор солнечных лучей. Чем больший объем энергии передается теплоносителю, тем выше результативность работы агрегата. Ее также можно увеличить, применяя специализированные оптические покрытия, не позволяющие уходить теплу.
Эффективность функционирования гелиопанели характеризуется выработкой нагретой жидкости на 1 кв. м площади поверхности устройства. Плоские разновидности могут нагревать теплоноситель до 200ºC.
Коллекторы вакуумного типа
В коллекторе этого типа поглощающий солнечные лучи элемент разделен с окружающей средой объемом, где создан вакуум. Благодаря этому теплопотери оказываются устранены практически полностью. Использование селективного покрытия, в свою очередь, намного снижает энергопотери на излучение.
На фото солнечного коллектора вакуумного типа видно, что используемые теплонакопители представляют собой трубочки, укомплектованные по принципу термоса. Детали вставляются друг в друга, а в зазоре между ними создается вакуум. Узкоцилиндрическая форма устройств обуславливает падение лучей под углом 90º к оси, что увеличивает количество получаемой с единицы площади энергии даже в вечернее и утреннее время суток.
Трубчатые системы способны эффективно собирать энергию рассеянного солнечного излучения, фактически в этом случае они работают как плоские модели, обустроенные возможностью поворота вслед за солнцем. Применение отражателей также может значительно увеличить рабочее пространство коллектора вакуумного типа.
Практически полное отсутствие пустого расхода энергии в функционировании вакуумного коллектора делает его незаменимым для использования в морозы, а приоритет перед плоскими гелиопанелями он получает уже при температуре ниже 15ºC.
Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости
Конструкции из трубочек в вакуумном коллекторе с непосредственной теплопередачей жидкости располагаются под конкретным углом. Они подсоединяются к баку-накопителю, вода из которого течет непосредственно в трубки, где прогревается и затем возвращается. Отсутствие иных элементов служит важным достоинством агрегата. Коллекторы этой разновидности могут работать также и без бака-накопителя.
Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости и встроенным теплообменником
Коллекторы этой разновидности устроены, в целом, так же, как и приборы с непосредственной передачей тепла жидкости, однако имеют эффективный теплообменник, подсоединенный изнутри бака. Такой аппарат допустимо встраивать в напорную систему снабжения водой.
Для использования оборудования при пониженной температуре (до -10ºC) в контур нагрева воды заливают незамерзающий раствор. Отложений внутри коллектора не формируется, поскольку вода течет исключительно внутри медного теплообменника, а мера ее неизменна.
Вакуумные коллекторы с теплотрубками
Для производства дорогих моделей вакуумных коллекторов используют медные термические трубки, запечатанные и заполненные легкокипящим раствором. Механизм их работы состоит в том, что нагретая жидкость при улетучивании забирает энергию и уносит ее к теплоносителю, конденсируясь вверху. Конденсат затем стекает обратно, и процедура повторяется.
Перенос тепла осуществляется посредством «гильзы» приемника, изготовляемой из меди. Отопительный контур коллектора физически разделен с трубами, поэтому порча одной или нескольких деталей не лишает его работоспособности. Замена элементов не требует полного удаления незамерзающего раствора из контура теплообменника.
Коллектор с применением термотрубок достаточно производителен при морозах до -35ºC (для стеклянных моделей с тепловыми трубками) или -50ºC (изделия с тепловыми трубками из металла).
Солнечные коллекторы с концентраторами
Обустройство солнечных коллекторов концентраторами производится посредством параболоцилиндрических отражателей, которые прокладываются непосредственно под деталями, поглощающими излучение солнца. Процедура позволяет достичь роста эксплуатационных показателей температуры теплоносителя до 120-250ºC и более (если параллельно используются приборы слежения за источником света).
Воздушные коллекторы
Основной характеристикой воздушных солнечных коллекторов служит их способность прогревать воздушную массу. Обычно эти устройства относятся к типу простых плоских гелиопанелей. Теплообменник для их работы не нужен, поскольку воздух не промерзает.
Воздух поступает через поглотитель принудительно или естественным путем. Он проводит тепло не так хорошо, как теплоносители жидкого типа, поэтому применение вентиляторов для улучшения теплопередачи и усиления формирования завихрений в атмосферной массе увеличивает эффективность работы устройства.
Воздушные солнечные коллекторы имеют несложную структуру и высокую отказоустойчивость, их работой легко управлять. При соблюдении правил эксплуатации они могут исправно функционировать более 15-20 лет, не нуждаясь в ремонте и техническом обслуживании.
Виды солнечных коллекторов для прогрева воздуха могут интегрироваться в крыши или стены строений. Они нередко служат основной или дополнительной системой отопления и вентиляции зданий, где доступ к иным источникам энергии затруднен или невозможен.
