Солнечные коллекторы

Люди старшего поколения очень хорошо помнят, а некоторые, по традиции, все еще и имеют на дачных участках металлические бочки и баки,  высящиеся на дряхлых кабинках для душа. Выкрашенные черной краской, они стоят здесь, согревая воду в жаркие солнечные дни. И что говорить про Среднюю Полосу, про Северные районы вообще вспоминать не будем, когда в Приморских поселках, где изобилие солнца и света, хозяева тут и там пользуются таким древним способом нагрева воды.

Сегодняшний день диктует свои законы во всех областях нашей жизни. Новые технологии прочно входят в наш быт. И на смену, дедушкиным и бабушкиным, черным бочкам явились солнечные коллекторы – центральная, и главная часть всех современных устройств для сбора солнечной энергии. Изжили себя баки и канистры, бочки и цистерны. Им на смену пришли системы более эффективные и более экономные, построенные из материалов, рожденных сегодняшним днем. Используя солнечные коллекторы можно уменьшить затраты на нагрев горячей воды на 66%, затраты на отопление - на 30% в год.

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.

Типы солнечных коллекторов:

Плоские

Плоский солнечн...

На фотографии представлен плоский солнечный коллектор


Плоский коллектор   представляет собой абсорбер, элемент, поглощающий солнечную радиацию и связанный с теплопроводной системой. С внешней стороны элемент закрыт слоем прозрачного материала, прозрачного покрытия. Чаще всего это покрытие выполняется из специального закаленного стекла, в котором максимально снижено содержание металлов. Обратная сторона, для уменьшения теплопотерь закрыта теплоизолятором. Если тепло не передается на внешние потребители, то такой плоский коллектор в состоянии нагревать промежуточный теплоноситель до ста сорока градусов. В настоящее время разрабатываются и применяются специальные оптические оболочки. Поскольку из всех используемых материалов наиболее высокая теплопроводность у меди, то она стала основным сырьем для производства абсорбера.

При отсутствии разбора тепла (застое) 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. (можно оспорить такое "распространенное" утверждение,  поскольку применение меди против аллюминия дает выигрыш 4% (хотя теплопроводность аллюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение "запаса мощности" по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой).

Вакуумные

Внешний вид вак...

На фотографии представлен вакуумный солнечный коллектор

У вакуумных коллекторов главная часть – это специальная вакуумная трубка, покрытая чернением для нагревания, в которой находится вода или антифриз. Вся конструкция сделана по принципу устройства термоса. Вокруг полости заполненной жидкостью для уменьшения непродуктивных потерь тепла создается своеобразная вакуумная камера. Используя такой элемент можно нагреть воду даже в том случае, если температура окружающей среды минусовая. Применение систем, построенных на вакуумных солнечных коллекторах, в большинстве российских регионах могут обеспечить население третью часть энергии, необходимой для теплоснабжения осенью или весной. И процентов на 60 удовлетворить потребность в горячей воде. С целью повышения эффективности приборов, внутренние вакуумные трубки делаются граненой формы или в форме буквы «U». Внешняя оболочка трубок изготавливается из боросиликатного стекла, имеющего повышенную прочность и длительное время не теряющего своих оптических свойств.

Последнее время распространяются солнечные коллекторы, оснащенные тепловыми трубками акуумная трубка Heat Pipe или "тепловая труба"). Внутри такой трубки находится жидкость, имеющая пониженную точку кипения, к примеру, аммиак. Один конец трубки вставлен в теплообменный бак. Нагреваясь от солнечного излучения, жидкость закипает, пар, поднявшись вверх, передает тепло теплоносителю, циркулирующему в общем коллекторе. Солнечные коллекторы с подобными трубками эффективней любых других. Помимо повышенного КПД, он еще чрезвычайно устойчив к механическим воздействиям.

Вакуумная колба имеет одинарную стенку и больший диаметр (70 мм) и соответственно большую площадь поглощающей поверхности. Внутрь вакуумной колбы помещена плоская поглощающая пластина, соединяющаяся с теплопроводящим стержнем. Данная трубка устойчива к замораживанию и работоспособна без повреждений до -50°С. Внутри стержня находится небольшое количество антифриза при малом давлении, поэтому испарение жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки +30°С. При меньшей температуре трубка "запирается" и дополнительно сохраняет тепло. Из-за большей площади поглощения время перехода в режим выделения тепла может быть всего 2 минуты.

Солнечные коллекторы будут обладать максимальной эффективностью, если угол падения солнечных лучей равен 90 градусам. Это хорошо известно всем из школьного курса физики. Но в течение дня солнце описывает над нами дугу, а в разное время года еще и поднимается на различную высоту.

При постройке дома можно сразу запланировать установку солнечной системы. Вместо традиционного бойлера устанавливается солнечный бойлер, на крышу вашего дома устанавливается модульный солнечный коллектор. Таким образом, можно оптимизировать горячее водоснабжение вашего дома или обогревать ваш бассейн с помощью бесплатной солнечной энергии.

Устройство вакуумного коллектора (показать все фотографии):


1

  • Профилированный алюминиевый манифольд
  • Двустенная вакуумная трубка со специальным селективным покрытием трубок обеспечивает эффективный нагрев и снижает тепловые потери
  • Специальный экран из медного сплава для концентрации инфракрасного излучения (теплопередача происходит внутри вакуумной трубки, что исключает тепловые потери)
  • Большой конденсатор диаметром 24 мм для повышения эффективности теплопередачи
  • Стенки трубки изготовлены из боросиликатного стекла толщиной 1,8 мм
  • Лёгкая алюминиевая рама

 

 

Основные характеристики:

 

2

Специальное трехслойное селективное покрытие трубок для повышения эффективности сбора тепла и минимизации тепловых потерь.

Слой специальной меди концентрирует инфракрасную энергию внутри трубки.

3

Первый слой: Специальный медный состав для концентрации инфракрасного излучения

Второй слой: Ионизированная нержавеющая сталь, ориентированная таким образом, чтобы поглощать до 98% поступающего солнечного излучения

Третий слой: Нитрид алюминия – прозрачный слой с очень низким индексом отражения для прохода сопутствующего солнечного излучения

4 Специальный теплопроводящий экран внутри трубки для повышения эффективности теплопередачи
5 Большой конденсатор Ø 24 мм осуществляет быструю и эффективную теплопередачу в теплообменную камеру манифольда
6 Специально разработанный профиль алюминиевого  манифольда для снижения ветровых нагрузок и вибраций
7 Лёгкая алюминиевая рама
8 Стеклянная стенка трубки толщиной 1,8 мм, изготовленная из боросиликатного стекла для дополнительной прочности, может выдержать град диаметром  вплоть до 30 мм.

 

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.

Применение солнечных коллекторов (показать все фотографии).

Солнечный водон...

Солнечный водонагреватель на жилом доме. Подмосковье.


Солнечные коллекторы применяются для отапливания промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд.

Схема солнечной...

на рисунке 1 представлена схема солнечной гелиосистемы для горячего водоснабжения

Наибольшее количество производственных процессов, в которых используется тёплая и горячая вода (30—90 °C), проходят в пищевой и текстильной промышленности, которые таким образом имеют самый высокий потенциал для использования солнечных коллекторов.

Схема работы СВ...
Схема работы СВ...

на рисунках 2, 3 представлены схемы  работы СВНУ с двумя баками и с комбинированным баком аккамулятором тепла и ГВС по принципу «бак в баке»

 

Обычно солнечные коллекторы устанавливаются неподвижно, а угол наклона выбирают в зависимости от основного назначения устройства. При установке коллектор стараются ориентировать в сторону юга, но обязательно ориентируясь на рельеф местности. Рекомендуется отклоняться от ориентации на юг не более чем на тридцать градусов, тогда и тепло будет вырабатываться в пределах нормы. В северных районах может представить интерес вариант установки под углом близким к вертикали, когда приемник будет больше использовать лучи отраженные от поверхности снежного наста.

В Европе в 2000 году общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн м², а во всём мире — 71,341 млн м².

Солнечные коллекторы могут использоваться в установках для опреснения морской воды. По оценкам Германского аэрокосмического центра (DLR) к 2030 году себестоимость опреснённой воды снизится до 40 евроцентов за кубический метр воды.

 

Наши представительства в ЦЧР:

  • (4722) 372-230
  • (473) 250-2232
  • (4712) 311-423
  • (4742) 392-596