Что такое солнечные коллекторы и как они работают

К возобновляемым источникам энергии относится солнечная энергия. Если солнечные батареи возникли недавно, и их стоимость, хотя и падает, но до сих существенна, то коллекторы известны с древности.

Ознакомиться с ассориментом и ценами можно на сайте поставщика например - https://e-solarpower.ru/

Особенности и принцип действия

Принцип работы солнечного коллектора прост и заключается в нагреве солнечными лучами теплоносителя. Теплоноситель, нагретый в коллекторе, используется для отопления или горячего водоснабжения.

Солнечные лучи нагревают медную пластину, называемую в данном случае абсорбером (т.е. «поглотитель»). Черное покрытие абсорбера обеспечивает максимально возможный нагрев. Для защиты от внешних воздействий абсорбер покрывается стеклом. Обычное оконное или зеркальное стекло для этого не может использоваться. Стекло должно обладать особыми свойствами – это стекло закаленное, повышенное содержание железа обеспечивает высокую прозрачность. Для того, чтобы солнечные лучи проходили сквозь стекло, а не отражались от него, применяются антибликовые покрытия. Вместо стекла возможно использование поликарбоната.

Пространство между защитным стеклом и абсорбером герметичное, что предотвращает попадание в него пыли и влаги, препятствующих прохождению солнечных лучей. Когда это пространство наполнено инертным газом, снижается конвекционная теплопередача от нагретого абсорбера к защитному стеклу.

К абсорберу подсоединяются трубки с теплоносителем. Теплоносителем может быть газ (например, обычный воздух), но чаще это – жидкость. Вода как теплоноситель малопригодна из-за высокой температуры замерзания. Более приемлемы 40% водогликолевые растворы. Циркуляция теплоносителя может быть естественной, когда нагревающий элемент располагается в самой нижней точке всей системы коллектора. Но солнечные коллекторы с таким устройством обладают низкой производительностью. Более высокая производительность достигается принудительной циркуляцией, обеспечиваемой насосом. Поскольку тепло, выделяемое коллектором, зависит от времени года и суток и от погоды, работой коллектора управляет автоматическая система. Она регулирует работу насоса и, если тепла недостаточно, включает дополнительные трубчатые электронагреватели.

Типы коллекторов

Все семейство солнечных коллекторов делится на три типа.

Самый простой, дешевый и неприхотливый в обслуживании – это плоский солнечный коллектор. Нагревается в таком коллекторе массивная медная пластина. Коллектор должен нагревать теплоноситель, а не окружающую среду. Поэтому задняя часть агрегата снабжается теплоизоляцией. Но при холодной внешней среде самая надежная теплоизоляция не обеспечивает полного отсутствия утечки тепла.

Трубчатые вакуумные коллекторы сложнее и дороже. Но обладают большей эффективностью. В таких коллекторах нагреваются собранные в панели абсорберы, заключенные в стеклянные вакуумные трубки. Вакуум в трубках обеспечивает отсутствие конвекционной утечки тепла от нагретого абсорбера. Такие коллекторы эффективно работают даже при температуре ниже -37 °C.

Третья разновидность, коллекторы-концентраторы в России используются редко. Такие коллекторы наиболее эффективны за счет того, что оптическая система обеспечивает схождение солнечных лучей в пучок. Температура теплоносителя может достигать 250 °C. В некоторых коллекторах оптическая система может отслеживать движение солнца.

При грамотном выборе и установке солнечный коллектор эффективно будет поглощать энергию солнца и позволит значительно сократить затраты на оплату коммунальных услуг.