В наше время, установки для получения горячей воды, за счет энергии солнца, становятся все более популярными, однако, как работает солнечный коллектор, на самом деле, какие типы коллекторов бывают — знают далеко не все
Чтобы понять, как работает солнечный коллектор, нужно разобраться в принципах работы самых распространенных типов – плоских и вакуумных.
В свою очередь, вакуумные коллекторы принято подразделять на прямоточные и с «тепловой трубкой». Основное различие между плоскими и вакуумными моделями заключается в способе теплоизоляции. Для гелиоколлектора теплоизоляция крайне важна, так как от её эффективности зависит, насколько хорошо коллектор будет сохранять тепло, а значит, сколько тепла передаст в систему (особенно актуально для гелиосистем, снабжающих теплом систему отопления).
Как работает солнечный коллектор ЗИМОЙ
Строение плоского солнечного коллектора
Плоские солнечные коллекторы — самый широко представленный на рынке вид. Распространённости моделей этого типа способствовала более простая конструкция и, как следствие, низкая стоимость конечного продукта. Тем не менее, даже, внутри этой группы есть большой разброс цен, что вызвано разницей технологий производства и материалов.
Своё название плоские гелиоколлекторы получили изза строения корпуса: это плоский короб, верхняя грань которого выполнена из пропускающего свет материала (чаще, из стекла, реже — из прозрачного полимера). Внутри корпуса располагается абсорбер — ключевой элемент гелиоколлектора, именно он поглощает тепло солнечных лучей.
1Как работает солнечный коллектор
На этой фотографии показана принципиальная схема строения плоского солнечного коллектора фирмы Viessmann.
Обычно, абсорбер представляет собой пластину из материала с высокой теплопередачей — меди или алюминия. Как правило, на поверхность абсорбера наносят покрытие, повышающее эффективность поглощения тепла. У дешёвых моделей это может быть простая чёрная краска, у коллекторов рангом выше — особое высокоселективное покрытие (оно характеризуется высоким теплопоглощением и малым его излучением обратно в среду).
Пластина абсорбера соединена с трубкой, по которой циркулирует теплоноситель (обычно трубка изогнута в виде меандра, чтобы эффективно снимать тепло по всей площади коллектора). Когда излучение солнца попадает на абсорбер и нагревает пластину, тепло передаётся трубке и, в свою очередь, теплоносителю.
Как уже отмечено выше, для гелиоколлектора важно получить как можно больше солнечных лучей и, соответственно, тепла, а затем это тепло не упустить в окружающую среду, а сохранить и передать теплоносителю. В связи с этим производители предпринимают шаги по повышению поглощающей способности коллекторов и улучшению их теплоизоляции.
Одна из таких мер заключается в увеличении пропускной способности стекла, которым накрыт коллектор. Обычное стекло недорогое, однако при всей кажущейся прозрачности пропускает далеко не весь падающий на него свет — часть отражает обратно. Поэтому многие производители выпускают модели с особым антибликовым стеклом, которое отражает намного меньше солнечных лучей. Такие приборы дороже обычных, но и эффективность их выше доставка суши дешево .
Другое направление работы по повышению эффективности гелиоколлекторов касается их способности сохранять тепло. Коллектор обычно делают закрытым, чтобы уменьшить утечку тепла через нагретый воздух наружу, а также защитить его от проникновения пыли (оседая на абсорбере и стекле, она снижает количество полученного и поглощённого тепла). Корпус также может служить источником теплопотерь, так как его площадь велика, поэтому обычно его утепляют — на дне и боковых стенках короба размещают минеральную вату. Для дополнительной защиты от потерь тепла коллектор делают герметичным, заполняют его инертным газом или вовсе удаляют из него воздух (чтобы уменьшить потери тепла, переносимого газом от абсорбера к стеклу).
Однако, несмотря на все меры, теплоизоляция плоского коллектора далека от идеала — в холодное время года она не в состоянии эффективно сохранять тепло. В результате плоские модели показывают высокую производительность в тёплый летний сезон, но с холодами их мощность падает. Впрочем, от утечки тепла через стекло есть и польза — нагретая поверхность коллектора способствует оттаиванию попавшего на неё снега, поэтому происходит процесс самоочищения.
В следующий раз мы рассмотрим строение вакуумного солнечного коллектора.
