Среда, 08.04.2020, 05:24
Приветствую Вас Гость | Регистрация

| Вход

Солнечные коллекторы (солнечные водонагреватели)

 

Солнечные коллекторы – это устройства для передачи тепла Солнечного излучения теплоносителю (чаще всего воде). Современные солнечные коллекторы могут работать с эффективностью до 90%. Это означает, что стандартный гелиоколлектор площадью 3,9 м.кв. может за летний день довести до кипения 250 л воды.

 

общий вид солнечного коллектораПринцип работы солнечных коллекторов заключается в следующем: энергия солнечных лучей (как видимых, так и инфракрасных) попадает на приёмную часть солнечного коллектора и нагревает её. Далее тепло передаётся самой жидкости непосредственно либо посредством тепловой трубки (более эффективный вариант).

 

В зависимости от пути передачи энергии солнца теплоносителю различают 2-разновидности солнечных коллекторов: плоские и трубчатые вакуумные коллекторы.

 

Плоский солнечный коллектор

 

плоский солнечный коллектор в разрезеПлоский коллектор представляет собой теплоизолированную остекленную панель, в которую помещен поглотитель солнечного тепла. Пластина поглотителя изготовлена из металла, хорошо проводящего тепло (чаще всего меди или алюминия) и покрыта специальным селективным покрытием. Это покрытие состоит из очень прочного тонкого слоя аморфного полупроводника, нанесенного на металлическое основание. Такое покрытие имеет высокую поглощающую способность в видимой области спектра и низким коэффициентом излучения в длинноволновой инфракрасной области (т.е. хорошо поглощает тепло и крайне плохо излучает его назад). Благодаря остеклению (обычно используется матовое, пропускающее только свет, стекло с низким содержанием железа или поликарбонат) снижаются потери тепла. Дно и боковые стенки коллектора покрывают теплоизолятором, что еще больше сокращает тепловые потери.

 

Прямоточный вакуумированный трубчатый солнечный коллектор

 

Коллектор состоит из, так называемых трубок - стеклянных трубок с двойными стенками, между которыми находится вакуум. Вакуум между внутренней и наружной трубками позволяет практически полностью устранить теплопотери. Вода (или другая жидкость) нагревается солнечными лучами и из-за разности температур (а следовательно и плотностей) поднимается в верхнюю часть трубки соединённую с баком-аккумулятором. Далее, из верхней части бака-аккумулятора, вода подаётся к потребителю. В нижнюю часть же часть бака под управлением контроллера или поплавкового клапана поступает холодная вода.

 

К преимуществам этой системы можно отнести непосредственную передачу тепла воде, что позволяет снизить стоимость и упростить конструкцию. Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе мал, теплоноситель в нем можно нагреть до температур 120-160°С (воду – не более чем до 100°С).

 

К недостаткам конструкции относят отсутствие давления в баке, что несколько усложняет настройку температуры воды потребителем. Впрочем, этот недостаток устранен в конструкции с трубчатым теплообменником (змеевиком) в баке, по которому и протекает вода под давлением, нагреваясь от энергии жидкости в баке.

 

Данный тип солнечных коллекторов применяется, в основном, для сезонного нагрева воды.

 
Прямоточный вакуумированный трубчатый солнечный коллектор
 

Вакуумированный трубчатый солнечный коллектор с тепловой трубкой (heat pipe или super heat pipe)

 

На сегодняшний день, вакуумированный трубчатый солнечный коллектор с тепловой трубкой -это наиболее совершенная конструкция.

 

Конструкция вакуумированного трубчатого коллектора с тепловой трубкой похожа на конструкцию прямоточного вакуумированного коллектора, но отличается способом отбора тепла от поглотителя. Внутри стеклянной вакуумной колбы установлен поглотитель с высокой способностью к поглощению солнечного тепла (благодаря особому многослойному селективному покрытию). Под поглотителем установлена тепловая труба, заполненная испаряющейся жидкостью. При нагревании жидкость испаряется, забирая с поверхности всё тепло (при испарении поверхность может остыть до температуры ниже наружного воздуха), пар проходит в конденсатор, в котором, конденсируясь, отдаёт энергию теплообменнику. Конденсатор вставляется в верхний теплообменник соединением типа "труба в трубе". Соединение относится к так называемому "сухому" типу, что позволяет поворачивать или заменять трубки и при заполненной установке, находящейся под давлением.

 

Наиболее важное преимущество вакуумированного коллектора с тепловой трубкой заключается в том, что он способен работать при температурах до -30°С (коллекторы со стеклянными тепловыми трубками) или даже до -45°С (коллекторы с металлическими тепловыми трубками). Такая конструкция наиболее часто применяется в системах круглогодичной работы для подогрева воды и отопления.

 
вакуумированный коллектор с тепловой трубкой
 

По времени использования все солнечные коллекторы разделяют на 2 типа:

 
  • сезонные
  • круглогодичные
 

Солнечные коллекторы сезонного использования надёжно обеспечат Вас горячей водой с апреля по октябрь...

 

Принцип работы одноконтурных солнечных коллекторов прост – жидкость, проходя через теплоприёмные трубки, нагревается и под действием выталкивающей силы скапливается в баке, установленном вверху трубок. Теплоносителем в таких коллекторах является вода, в холодное время года воду из солнечного коллектора необходимо сливать.

 

Достоинства:

 
  • низкая цена (смотрите прайс-лист);
  • простота конструкции;
  • надежность работы.
 

Недостатки конструкции:

 
  • риск выхода из строя из-за замерзания воды;
  • высокие требования к качеству воды (желательно низкая жесткость и высокая степень очистки). Если не использовать фильтровальную установку, то на стенках каналов солнечного коллектора интенсивно оседают соли, каналы могут засориться намываемой грязью, это приводит к значительному ухудшению эффективности;
  • необходимость консервации или демонтажа на холодный период года.
 

Сезонные термосифонные системы идеально подходят для курортных заведений с потребностью в горячей воде только в тёплый сезон. Подробно работа и конструкция сезонных коллекторов описана в статье "Солнечные коллекторы сезонного типа".

 
схема теромсифонного солнечного водонагревателя
 

В круглогодичных (двухконтурных) системах в контуре солнечных коллекторов находится специальный теплоноситель (обычно незамерзающая нетоксичная жидкость с антикоррозионными и антивспенивающими присадками), при этом тепловая энергия от теплоносителя передается воде с помощью теплообменника (спиральная труба в баке – «змеевик»). Циркуляция происходит с помощью насоса по команде контроллера. Теплоприёмник: медные пластины (плоские коллекторы) либо специальные вакуумные трубки (heat pipe).

 

Узнать больше о всесезонных солнечных коллекторах можно из статьи "Конструкция и работа всесезонных коллекторов".

 

Преимущества круглогодичных коллекторов:

 
  • значительное увеличение надежности работы системы (солнечные коллекторы всегда в хорошем состоянии, т.к. нет выпадения солей и намывания грязи);
  • возможность безопасной работы системы при минусовых температурах;
  • солнечные коллекторы не требуют дополнительного обслуживания;
  • более длительный гарантированный эффективный срок эксплуатации (20-30 лет).
 

Недостатки двухконтурных всесезонных солнечных коллекторов:

 
  • необходимость периодической замены теплоносителя (проверка состояния каждые 6-7 лет с возможной заменой);
  • более высокая стоимость системы.
 

Именно двухконтурные системы могут длительно, эффективно и надежно работать на всей территории Украины, т.к. в большинстве своем вода имеет высокую жесткость, а также даже на южном берегу Крыма (ЮБК) возможны морозы до -10оС. Если система была разморожена или каналы коллекторов практически полностью забились солями, то в большинстве случаев, это приводит к необходимости полной замены гелиоколлекторов, т.к. на месте устранить такого рода неисправности практически невозможно.


Кроме, собственно говоря, самого солнечного коллектора в состав системы солнечного отопления или нагрева воды также входят:

 
  • бак-аккумулятор. Как правило надёжно теплоизолированная ёмкость с несколькими входами выходами, теплообменником (одним или несколькими) и резервным ТЭНом.
  • насосная система. Перекачивает теплоноситель через коллектор.
  • контроллер. Очень важная часть системы. Управляет включением насосной станции и запорно-смешивающей арматуры. От того, насколько вовремя контроллер включит насос и отведёт нагретую (перегретую) жидкость в бак очень сильно зависит эффективность всей системы.
  • расширительный бак. Для современных систем нагреть воду до температуры кипения дело нескольких часов, поэтому, дабы избежать закипания (и связанного с этим выхода системы из строя) обязательно использовать расширительный бачёк или сбросной клапан.
  • прочие гидравлические компоненты: смесительные краны, обратные и предохранительные клапаны и т.д.
 

В Украине солнечные коллекторы успешно применяются для:

 
  • частичного догрева воды в летний период. Например догрев до необходимой температуры воды, нагретой в тёмной металлической ёмкости;
  • полного нагрева воды в летний период. Особо следует отметить, что горячая вода от солнца выгодна не только базам и домам отдыха в Южных регионах нашей страны, но также и частным домовладельцам, и промышленным предприятиям (срок окупаемости при цене электроэнергии около 1 грн/кВт*час менее года - смотрите пример расчёта срока окупаемости) и даже жителям многоэтажек (существуют специальные балконные модели – размер коллектора 2,5х0,8 м)
  • круглогодичного ГВС;
  • поддержки системы отопления. В средний зимний солнечный день на 1 м.кв. поверхности коллектора приходится 1,5...3 кВт*час солнечной энергии. Т.е. система из 4-х солнечных 30-ти трубочных коллекторов может давать 1200 кВт*час тепла в зимний месяц (до 3000 кВт*час в летний), что достаточно для отопления дома 40…50 м.кв либо поддержки основной системы отопления (например, догрева теплого пола в зимнем саду).
  • нагрев бассейна. Самый экономически целесообразный способ греть воду в бассейне.
  • полностью солнечное отопление. Вершина применения солнечных коллекторов. Данные системы, как правило, не дёшевы, но очень эффективны и имеют реальный срок окупаемости.
 

Об экономической эффективности солнечных коллекторов сказано не мало, поэтому от себя добавим лишь что самый большой срок окупаемости из всех установленных нами систем – 5 лет.

 

Устанавливая у себя дома или на предприятии солнечный коллектор, Вы не только обретаете большую свободу от непомерно растущих коммунальных счетов, но и вносите свою посильную лепту в дело сохранения природы нашей Родины.

 

Цены на солнечные коллекторы в Запорожье Вы можете посмотреть в разделе прайс-листы.



 
Форма входа
Подкатегории
В Украине [17]
Новости альтернативной энергетики в Украине
В мире [41]
Новости альтернативной энергетики в мире
Поиск
Архив материалов
Статистика










Форма входа
Подкатегории
В Украине [17]
Новости альтернативной энергетики в Украине
В мире [41]
Новости альтернативной энергетики в мире
Поиск
Архив материалов
Статистика