Теплоэнергия, транспортируемая ярким светом Солнца и ближним ИК излучением, повышает температуру носителя тепловой энергии, который впоследствии направляет тепло в систему (например, сеть обогрева жилого помещения). Как правило, такой способ используется для создания комфортных тепловых условий в частном жилом секторе.
В основу функционирования популярного в настоящее время пассивного гелиоколлектора легли элементарные принципы. Нагреватель первоначально применяет т.н. «парниковый эффект». Суть его заключается в том, что лучи дневного светила беспрепятственно проходят через стекло и, отдав энергию носителю тепловой энергии, уже не способны оставить изолированную зону.
После этого в гидравлической системе применяется термосифонный эффект. Он состоит в том, что когда жидкое вещество – носитель тепловой энергии при повышении температуры взмывает наверх, удаляя ту, что с более низкой температурой, и спуская ее к низу – в сектор накаливания. Тут не требуется помпа. Помимо этого, полученная энергия дневного светила накапливается в специальном резервуаре и может храниться в резервуаре очень большой период времени.
Стандартное гелиоустройство для повышения температуры воды разработан по следующей схеме. По длинной трубке, которая находится в вертикальном положении, жидкость движется наверх в зависимости от степени повышения ее температуры. Затем попадает в специальный резервуар, который не подвержен воздействию тепловой энергии. Из этой емкости производится взятие воды. Иными словами, тут применяется природное обращение воды. Вода из резервуара, из которой ушло все тепло, снова попадает в гелиоколлектор, и начинается новый цикл повышения температуры, а затем попадает в накопительную емкость и так дальше.
Для ежегодной эксплуатации гелиоустройство должно владеть широкой площадью, обладать помпой, 2 контурами с морозостойкой жидкостью и дополнительными элементами для обмена тепловой энергией между двумя средами. Таким образом, посредством правильного применения энергии дневного светила, есть возможность получить достичь дарового отопления в течение семи месяцев в году, вне зависимости от наличия светила на небосводе. Однако это относится к гелиоколлекторам активного типа. Стандартные устройства пассивного типа для обогрева не годятся.
Достаточно популярные в настоящее время коллекторы на солнечной энергии плоского типа в форме приборных досок включают: пласт из теплоизоляционного материала, соединенный с проводящей тепловую энергию системой специального аппарата для поглощения газа и прозрачное покрытие. Специальный аппарат для поглощения газа сверху покрыт профильным красящим веществом черного цвета. Как правило, это распыление TiO2 или черного Ni, образующее покрытие из 3 и более слоев диэлектриков, создающее дополнительную надежность.
Прозрачное покрытие, чаще всего, представляет собой рифленый поликарбонат или стекло очень маленьким наполнением металлами, прошедшее процедуру закаливания. С тыльной части приборная доска покрыта специальным материалом, который стоек к воздействию тепловой энергии (таким как полиизоцианурит). Трубки системы обращения носителя тепловой энергии производятся из Cu или сшитого полиэтилена. Покрытие приборной доски создается изолированным от любого внешнего воздействия, включая атмосферное.
Когда теплоэнергия не расходуется, то гелиосистемы плоского типа способны повысить температуру носителя тепловой энергии (как правило, сочетание воды и незамерзающей жидкости) до + 180°С или даже до + 200°С. Чем больше теплоэнергии получает носитель тепловой энергии, циркулирующий в гелиоустановке, тем выше его коэффициент полезного действия. Для этой цели используют специальные покрытия с оптическими свойствами, которые не герметизируют ИК тепло. С ними КПД системы, функционирующей на солнечной энергии, способно составлять девяносто пять процентов.
Использование в роли абсорбера меди в листовом виде дает возможность увеличить коэффициент полезного действия за счет способности проводить большое количество тепловой энергии. Вдобавок ко всему большая производительность обуславливается значительной площадью соединения трубки с носителем тепловой энергии и листом из меди через спайку.
Накопительный резервуар, обладающий защитой от воздействия теплового излучения, способен достигать объемов двухсот-трехсот литров. Эта емкость находится над панелью гелиоколлектора. Для настройки давления в конструкции применяется специальный расширительный бак. Подобные устройства великолепно справляются с повышением температуры воды.
