Рубрика: Солнечные коллекторы

{source}
 
{/source}
Солнечная энергия — это самый очевидный и распространенный источник тепла. К недостаткам можно отнести периодичность (смена дня и ночи), а значит, необходимость аккумулировать полученную энергию. Кроме этого, интенсивности (мощности) солнечного излучения недостаточно для получения электрической или механической энергии в режиме теплового насоса без специальных приемов. Поэтому на практике солнечный коллектор применяют только для нагрева воды.
В общем виде солнечные коллекторы различают по способу нагрева воды:

Прямой нагрев — непосредственный нагрев с теплообменом за счет конвекции, температурного разделения жидкости (воды).
Контактный нагрев — нагрев воды в результате контакта с нагревательным элементом солнечного коллектора.
Косвенный нагрев — нагрев воды без контакта воды с нагревательным элементом коллектора. Нагрев происходит в контуре (сифоне), который помещен в накопитель (тепловой аккумулятор) либо теплообменник с теплоносителем помещен в бак с водой.

Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки, применяется в зависимости от поставленных задач. В настоящее время широкое распространение получила конструкция солнечного коллектора с изолятором нагревательного элемента от окружающей среды в виде вакуумной колбы.
Также коллекторы различают по способу подачи холодной воды к нагревательному элементу.

Безнапорный способ — вода подается из емкости, которая находится выше уровня коллектора, т.е. самотеком с постоянным давлением (расходом). Подача таким способом позволяет проводить водоподготовку (при необходимости) и не устанавливать регулирующие устройства на прямоточные коллекторы или на коллекторы прямого нагрева.
Подача под напором — применяется, в основном, на коллекторах с косвенным нагревом, т.к. необходимо преодолевать гидравлическое сопротивление змеевика, диаметр условного прохода (Ду) которого меньше входных и выходных диаметров трубопроводов. Используется напор системы водоснабжения или насос.

Солнечный коллектор прямого нагрева
По принятой классификации non-pressure (безнапорные). Наиболее простая конструкция солнечного коллектора. Процесс конвекции (переноса тепла) зависит от интенсивности освещения. Регулирование температуры слоя горячей воды может осуществляться за счет изменения напора холодной воды, которая подается в нижний слой полости вакуумной трубки достаточно большого диаметра (до 60 мм). Система имеет большую инерционность и низкий КПД (в сравнении с другими способами) из-за перемешивания слоев и снижения разности температур между слоями, что уменьшает скорость их взаимного перемещения (конвекции).

Солнечный  коллектор с контактным нагревом
В качестве нагревательного элемента используется полая трубка, наполненная низкокипящей жидкостью (теплоносителем). Верхняя расширенная часть трубки контактирует с нагреваемой водой. В результате контакта происходит передача тепла воде и конденсация теплоносителя, который стекает вниз. Геометрические параметры трубки (толщина стенки, диаметр) и характеристики теплоносителя (температура испарения) определяют мощность коллектора. Для повышения эффективности внутрь вакуумной трубки помещают анодированную или окрашенную алюминиевую фольгу и используют антибликовое покрытие колбы.

Это тип коллектора может быть использован в двух вариантах систем нагрева воды в зависимости от задачи:

Прямоточная, когда вода нагревается в сравнительно небольшом объеме трубопровода и подается непосредственно потребителю.
Накопительная, когда нагретая вода накапливается в удаленной термоизолированной емкости (баке) или баке на коллекторе.

Солнечный  коллектор косвенного нагрева
Принятое название system pressurized water heater (система нагрева воды под давлением). Коллектор этого типа наиболее близок к классическому виду теплового насоса и благодаря конструктивным особенностям, имеет широкие возможности в организации обогрева жилища и горячего водоснабжения. Кроме этого, система теплоснабжения, построенная по этому типу, может встраиваться в системы с другими способами нагрева воды.
В основу работы этой системы положен принцип разделения жидкостей:

рабочая жидкость, которая принудительно циркулирует в контуре нагрева и контактирует с нагревательным элементом
жидкость под давлением системы водоснабжения, которая нагревается в сифоне (змеевике), подается потребителю.

На основе этой схемы возможно использование различных типов жидкости в качестве теплоносителя. При использовании воды, теплоноситель из нагревательного контура можно использовать для обогрева жилого помещения или технических нужд. В этом желательна водоподготовка (умягчение воды). При использовании антифризов в нагревательном контуре возможна эксплуатация коллектора при значительных минусовых температурах. Автоматическое подключение в систему аккумулятора тепла, при достижении определенных температур, делает систему гибкой и эффективной.

Солнечный вакуумный коллектор — это наиболее эффективная разновидность теплового насоса, которая имеет наилучшее соотношение массы, трудоемкости и эксплуатационных расходов к вырабатываемой мощности. Существующий ряд моделей позволяет сформировать гибкую отопительную систему и систему горячего водоснабжения. При использовании систем с косвенным нагревом и комбинирование ее с другими системами нагрева возможна эксплуатация при минусовых температурах круглый год.
{source}
 
{/source}