Использование фотогальванических элементов и коллекторов очень полезно для окружающей среды, так как не вызывает ее загрязнения. Преимущества технологий, которые используют энергию солнечного излучения, также включают в себя универсальность и долгосрочную эксплуатацию установки. К минусам относят тот факт, что для использования установки требуется много места, и необходимы надлежащие гелиоэнергетические условия. Также следует упомянуть высокую стоимость солнечных коллекторов.
Устройство и принцип действия
Коллекторы поглощают солнечный свет, который падает на них, и нагревают с его помощью воду в контейнере. Системы, используемые на практике, могут различаться, но общая модель работы всегда одна и та же. Лучи, проникающие сквозь стекло, достигают поглотителя, покрытого специальным слоем, и преобразуются в тепло. Тепловая энергия, получаемая коллектором, проходит через рабочую среду и, с помощью насоса, поступает в резервуар.
Типичная установка состоит из:
- 2-3 коллекторов;
- контейнера на 250-350 литров;
- вспомогательных аксессуаров.
Различают 2 основных вида коллекторов – вакуумные и плоские.
Устройство плоских коллекторов
Плоские (пластинчатые) коллекторы состоят из металлической пластины, с прилегающими трубами, через которые протекает жидкость – вода или антифриза. Пластина нагревается от солнца, а от нее – жидкость. Затем антифриз течет через катушку в резервуар для воды и отдает ей тепло. Чтобы ограничить потери тепла от коллектора и тем самым повысить его температуру, он находится в хорошо изолированном корпусе, покрытом защитным слоем (например, стеклом настолько прочным, что оно не повреждается градом).
Сама пластина, называемая абсорбером, покрыта специальным слоем, который улучшает поглощение солнечной радиации, и ограничивают излучение тепла. Схема строительства проста, но конечный результат – эффективность и долговечность устройства – может оказаться различным. Производители постоянно совершенствуют технологию, экспериментируя с разными материалами покрытия и меняя качество стекол. Плоские гелиоколлекторы просты в изготовлении и очень прочные. Они хорошо работают в теплые месяцы года, когда воздействие солнца максимально эффективно.
Устройство вакуумных коллекторов
В вакуумных коллекторах все устроено иначе. Вакуум обеспечивает идеальную теплоизоляцию, создавая эффект термоса. Конструкции здесь чрезвычайно разнообразны. Например, в середине вакуумной трубки может быть трубка, через которую течет рабочая среда (прямоточные коллекторы). Или так называемая тепловая труба, заполненная жидкостью с низкой температурой испарения, которая косвенно переносит тепло на незамерзающую жидкость, протекающую через «сборную шину», соединяющую все трубы.
Коллекторы обычно устанавливаются на крышах. Но их можно установить на стенах зданий или на специальной раме рядом со зданием.
Целесообразно ли устанавливать солнечные коллекторы для бытовых нужд?
Небольшая солнечная установка является хорошим дополнением к электрическом бойлеру или котлу на твердом топливе. Плюс стоимость системы снижается. Весной и летом можно рассчитывать на почти полный охват потребностей в горячей воде.
А вот увеличивать установку нецелесообразно, так как затраты на ее создание вырастут, а отдача будет превосходить потребности и «улетать в трубу». В зимний период даже крупная система не справится с отоплением, а в солнечный сезон возможности крупной коллекторной системы для бытовых нужд превышают потребности. Единственное исключение – наличие бассейна, воду в котором надо постоянно подогревать.
Самая популярная схема для средней семьи (2-4 человека) – это два или три плоских пластинчатых коллектора площадью 5-7 м2. Если жильцов в доме больше или меньше – все значения должны быть рассчитаны исходя из уровня потребности в горячей воде на каждого члена семьи. В солнечных установках, работающих в тандеме с котлами на твердом топливе, чаще всего устанавливают плоские коллекторы. Они достаточно эффективны, но зато дешевле, чем вакуумные.
