Типы солнечных коллекторов

 

Солнечные коллекторы плоские

Принцип работы плоского солнечного коллектора основывается “ловушке тепла”, в которй сочетается “эффект черного тела” с "парниковым эффектом".

Благодаря этому солнечный коллектор поглощает большую часть солнечной радиации падающей на его поверхность, превращая ее в тепловую энергию.

1 Корпус

2 Уплотнения

3 Прозрачное покрытие

4 Тепловая изоляция

5 Панель поглотителя (абсорбер)

6 Трубопроводы

 

 

Плоский солнечный коллектор предназначены для нагрева воды. В общем представляет из себя герметично закрытый ящик в верхней части которого размещается прозрачное покрытие позволяющее проходить большей части падающего солнечного излучения и препятствующая выходу наружу инфракрасного излучения, испускаемого пластиной поглотителя.

Корпус содержит все элементы коллектора и защищает их от окружающей среды. Имеется много разных типов корпусов, изготовленных из различных материалов.

Внутри корпуса находится панель поглотителя (абсорбера) непосредственно преобразующая энергию солнечного излучения в тепловую энергию, которая передается теплоносителю, циркулирующему по трубам, имеющим прямой контакт с абсорбером и являющимся его частью. Обычно панель поглотителя  изготавливается из материала хорошо проводящего тепло (медь, алюминий, металлические листы..). И  окрашивается или покрывается материалом черного цвета, который обладает высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии. Еще лучше, если этот материал одновременно имеет низкий коэффициент излучения в области больших длин волны. В этом случае абсорбер будет обладать селективным покрытием. Трубопроводы абсорбера обычно имеют форму решетки или серпантина, и теплоноситель по ним движется по направлению от входных патрубков, к выходным патрубкам постепенно нагреваясь.

Обычно готовые плоские солнечные коллекторы имеют размеры от 0,5 м2 до 8 м2, но самым распространенным  размером является 2 м2.

Плоский коллектор так же имеет уплотнения обеспечивающие его постоянную герметичность и не допускающее попадания внутрь влаги. И теплоизоляции расположенной с тыльной стороны и по бокам коллектора, для снижения тепловых потерь.

Плоские солнечные коллекторы имеют наибольший КПД при нагреве воды до 60°С.

Солнечные коллекторы вакуумные

Вакуумные коллекторы или коллекторы с вакуумными трубками (Vacuum Collector).  Тип коллектора, в котором используется вакуумные трубки, из которых откачиваются воздух с целью уменьшения тепловых потерь за счет конвекции и теплопроводности. Степень вакуума имеет решающее значение для подавления механизма теплопереноса за счет конвекции и теплопроводности. Кроме вакуумных трубок, в которых и поглощающие панели (абсорберы) находятся в вакууме и герметично запаиваются вместе со стеклянной трубкой,  используются так же вакуумные трубки, состоящие из двух концентрических стеклянных трубок, которые запаяны в полукруглой форме с одной стороны и соединены друг с другом с другой стороны (Evacuated tube). Пространство между трубками вакуумировано и герметично запечатано (вакуумная изоляция).

 

Прямоточные вакуумные коллекторы (Direct flow collector)

В такой конструкции теплообменная жидкость течет непосредственно через поглотитель в вакуумных трубках. Высокая эффективность достигается за счет прямой передачи тепла.

По сравнению с общими преимуществами вакуумных трубок вакуумные трубки с прямым потоком обладают дополнительным преимуществом, поскольку их можно устанавливать непосредственно на плоских крышах (но только в областях с малым выпадением снега). Это означает снижение затрат на дополнительные конструкции. Кроме того, установки такого типа не столь заметны.

 

 

 

Солнечные коллекторы с тепловыми трубками (Heat pipe collector)

В таких коллекторах используется принцип тепловых труб, трубка поглотителя содержит очень небольшое количество воды (или какой-либо другой жидкости в зависимости от требований к температуре). Эта жидкость испаряется в частичном вакууме, поднимается в виде пара вверх в трубке поглотителя, конденсируется в конденсоре и течет в виде жидкости назад в поглотитель. Конденсор передает тепло теплоносителю, протекающему через коллектор.

Данный принцип требует небольшого наклона поверхности трубки поглотителя в отличие от трубок с прямым сквозным потоком, обычно для нормальной работы требуется устанавливать коллектор с наклоном от 20° до 80°.

 

 

Солнечные коллекторы интегрированные

Солнечный коллектор может быть интегрированным в наружные конструкции зданий. В этом случае конструкции здания становятся корпусом коллектора, а так как в некоторых случаях стоимость современной отделки и утепления фасадов зданий сопоставима со стоимостью солнечного коллектора, исчезает понятие дороговизны солнечных установок и большого срока окупаемости установки. Зато появляется понятие энергоэффективности и экономичности объекта. Очень важно чтобы это было изначально заложено в проекте здания, в этом случае можно строить объекты, содержание и стоимость которых будет обходится дешевле.

Солнечные коллекторы изготавливаются по необходимым размерам, все соединения между коллекторами выполняются на сварке, система становиться надежной и не требует обслуживания внутри коллектора.  Преимуществом данных систем является то, что Солнечная Водонагревательная Установка (СВНУ) замещает собой часть фасада или кровли, выполняя дополнительно функции отделки и теплоизоляции здания, что существенно снижает стоимость СВНУ. Фасадные системы СВНУ позволяют использовать солнечный коллектор наиболее эффективно в зимнее время, что актуально в применении  СВНУ для отопления здания, и сводят к минимуму возможность перегрева солнечного коллектора в летнее время и как следствие делает Солнечную Водонагревательную Установку более надежной и эффективной.