Про солнечные коллекторы в наше время, слышали, почти все. В общих чертах, почти все понимают, что это устройство, которое помогает преобразовать энергию солнца в тепло. Однако, на самом деле, практически, практически, никто не знает, «что это такое и как оно работает».

Национальная энциклопедия строительства ProfiDom.com.ua публикует краткий курс – «ликбез» по основам теории солнечных коллекторов.

Принцип работы солнечных коллекторов уникален. Если в котлах нагрев жидкости происходит за счёт энергии, высвобождающейся при сгорании топлива, а в тепловых насосах - тепла почвы, воздуха или воды, то гелиоколлекторы получают его напрямую от главного источника тепла в Солнечной системе - Солнца.
Источник этот - неиссякаемый, экологичный, доступный всем на Земле и, что немаловажно, бесплатный. Правда, чтобы эффективно использовать его в бытовых целях для нагрева воды или теплоносителя, понадобится вложиться не только в сами солнечные коллекторы, но и в разнообразное оборудование, обслуживающее их. При этом. необходимо заранее учесть ряд специфических нюансов работы гелиоколлекторов и предусмотреть варианты защиты от некоторых из них.

Характерная черта солнечных коллекторов, отличающая их от других видов теплогенераторов, - их сезонность. Коллектор получает тепловую энергию из солнечных лучей, соответственно, нет солнца - нет тепла. Гелиоколлекторы вносят свой вклад в систему теплоснабжения только в светлое время суток, то есть днём, ночью же они пассивны. Продолжительность светового дня тоже играет роль: чем он короче, тем меньше коллектор получит энергии за сутки. Поэтому, один и тот же гелиоколлектор в разное время года будет получать разное количество тепла. Изменение производительности коллектора в зависимости от сезона - один из важнейших факторов, который необходимо учитывать при расчётах.

Пик эффективности солнечных коллекторов совпадает с пиком инсоляции. Больше всего тепла коллекторы приносят в период с мая по август. В межсезонье продуктивность коллекторов падает и достигает минимума к декабрю-январю. Однако, у приборов разных типов это снижение эффективности неодинаково. Дело в том, что производительность коллектора зависит от двух параметров - сколько энергии он получит от солнца и сколько тепла при этом потеряет из-за несовершенства конструкции. Поэтому производители принимают меры по повышению теплопоглощения - с одной стороны, и по снижению теплопотерь - с другой.

Разные конструкции - разный КПД
На рынке наиболее распространены гелиоколлекторы двух основных конструкций - плоские и вакуумные трубчатые, последние, также, принято подразделять на прямопроточные и с эффектом «тепловой трубки». Эти различия вызваны как раз поиском решений проблем получения и сохранения тепла солнечного излучения. Проблемы эти кроются в самом принципе работы коллекторов.

Как известно, солнечные лучи нагревают объекты неодинаково, и во многом, это зависит от поверхности. Одни покрытия отражают большую часть светового потока, другие, напротив, поглощают. Максимальным коэффициентом поглощения светового излучения обладают поверхности с чёрным покрытием, что и используется в гелиоколлекторах.

Основный рабочий элемент в их конструкции - абсорбер (поглотитель), представляющий собой обычно медную пластину с приваренной трубкой. Поверхность абсорбера, обращённая к солнцу, имеет специальное чёрное покрытие, чтобы лучи могли передать ей как можно больше тепловой энергии.

Пластина, а с ней и трубка быстро нагреваются, а циркулирующая по трубке жидкость забирает это тепло и транспортирует далее в систему. Но горячая пластина абсорбера начинает сама излучать тепло в окружающую среду и нагревать контактирующий с ней воздух. Чтобы этого не происходило, абсорбер изолируют от открытой атмосферы. Меры, увеличивающие количество получаемого от солнца тепла, обычно касаются стекла и абсорбера. У обычных стёкол есть ряд недостатков - они могут бликовать (то есть отражать часть солнечного света вместо того, чтобы пропускать его внутрь), к тому же часть лучей не попадает внутрь из-за их недостаточной прозрачности.

Поэтому, в высокотехнологичных гелиоколлекторах применяются специально разработанные стёкла с пониженным содержанием железа, отличающиеся большей прозрачностью, по сравнению с обычными. Они пропускают больше света, а значит, коллектор получит дополнительную тепловую энергию. Помимо этого, стекло часто снабжают антибликовым покрытием - оно уменьшает долю отражённого поверхностью света и тоже способствует увеличению производительности коллектора. Важна также и чистота - запылённое или запотевшее стекло, очевидно, пропускает меньше света. Чтобы внутрь коллектора не забивалась пыль и не попадала влага, его корпус нередко делают герметичным и даже заполняют инертным газом. Правда, эти меры нужны только для плоских коллекторов - у вакуумных моделей, о которых речь пойдёт ниже, таких проблем нет.

Что касается абсорбера, то здесь все технологии направлены на повышение его поглощающей способности. В дешёвых гелиоколлекторах пластину абсорбера нередко просто красят чёрной краской. Эффект от такого решения, конечно, есть, но незначительный, к тому же, краска может бликовать, а качество покрытия со временем ухудшается. Более дорогие технологичные модели коллекторов снабжены абсорберами с особым высокоселективным покрытием, которое не бликует, служит долго и очень хорошо поглощает солнечное излучение.

Но основные различия в конструкциях солнечных коллекторов заключаются в способах теплоизоляции. Плоский коллектор представляет собой прямоугольный металлический короб, закрытый сверху стеклом. Стенки и дно короба теплоизолированы - обычно минеральной ватой. Однако, такая изоляция несовершенна, потому что не исключает переноса тепла от абсорбера к стеклу посредством содержащегося внутри коллектора газа, да и минеральная вата тоже не исключает полностью теплопотери через корпус.

Поэтому, в вопросе сохранения тепла плоским коллектором важное значение имеет разница температур внутри коллектора и снаружи. Летом, когда воздух на улице хорошо прогрет, потери тепла малы, и коллектор почти всю энергию, полученную от солнца, направляет в систему. Но стоит уличной температуре снизиться, - и коллектор, который в межсезонье и зимой и так получает меньше тепла, начинает всё больше терять собранной энергии.

В результате, плоские коллекторы очень эффективны в конце весны и летом, но в холодную погоду собирают крайне мало тепла. Вакуумные трубчатые коллекторы обладают более совершенной теплоизоляцией. У них абсорберы расположены внутри стеклянных трубок, между стенками которых - вакуум. Перенос тепла газовой средой в таком коллекторе невозможен, ввиду отсутствия самого газа, как такового. Поэтому, теплопотери вакуумных коллекторов минимальны даже при сильных морозах.

Что такое солнечный коллектор?

Как он устроен?

Бак-накопитель.

Антифриз.

Типы гелиоколлекторов

Плюсы и минусы гелиоколлекторов

Плоский коллектор:

Плоский солнечный коллектор

Плоский солнечный коллектор

Преимущества:

Бюджетные цены;

Недостатки:

Вакуумный коллектор:

Вакуумный солнечный коллектор

Вакуумный солнечный коллектор

Преимущества:

Низкие потери тепла;

Недостатки:

Воздушный коллектор:

Воздушный солнечный коллектор

Воздушный солнечный коллектор

Преимущества:

Минимальная цена.

Недостатки:

Низкий КПД.

Цена: от 1000 рублей.

Достоинства гелиоколлекторов

Экологичность;

Удобство эксплуатации;

Высокая долговечность.

Сколько это стоит?

Как выбрать солнечный коллектор?

Где купить?

Рост цен на энергоносители стал причиной повышения интереса к альтернативным и возобновляемым источникам энергии. Одно из первых мест в этом списке занимает энергия Солнца, которая используется для производства электрической и тепловой энергии.

Что такое солнечный коллектор?

Коллектор представляет собой устройство, в котором за счет солнечной энергии нагревается теплоноситель, в качестве которого чаще всего выступает вода. В дальнейшем она может использоваться для бытовых нужд, обогрева помещения или в технологических процессах. Также солнечный коллектор для бассейна может подогревать воду до комфортной температуры.

Недавно были разработаны и запущены в производство гибридные гелиоколлекторы, которые вместе с тепловой способны вырабатывать и электрическую энергию.

Как он устроен?

Как устроен солнечный коллектор

Принцип работы солнечного коллектора

Простейший солнечный водонагреватель состоит из таких элементов:

Плита-абсорбер, поглощающая солнечную энергию;

Теплопроводящая система, в которой циркулирует теплоноситель;

Бак-накопитель.

Учитывая, что такое устройство намного проще, чем солнечная батарея, цена солнечного коллектора значительно ниже.

В качестве теплоносителя могут использоваться:

Антифриз.

Средняя температура нагрева теплоносителя составляет 180-300 °C, в зависимости от режима работы.

Типы гелиоколлекторов

Солнечные водонагреватели различают по режиму работы: круглогодичные и сезонные, а также по принципу устройства: плоские, вакуумные и воздушные.

Плоский гелиоколлектор обеспечивает меньший нагрев теплоносителя - не более 200 °C. Повысить КПД его работы можно за счет использования в качестве абсорбера материала с высокой теплопроводностью, например меди или алюминия.

Вакуумный коллектор работает по принципу термоса, а более высокая температура носителя, 250—300 °C, достигается за счет сокращения потерь тепла путем полной герметизации системы. Купить вакуумный солнечный коллектор - значит получить возможность использовать 95% энергии светила.

Сфера применения воздушных гелиоколлекторов, которые в качестве теплоносителя используют воздух, ограничена отоплением помещений или сушкой различной продукции промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Плюсы и минусы гелиоколлекторов

Использование солнечных нагревателей имеет как свои преимущества, так и ряд недостатков, в зависимости от особенностей конструкции.

Плоский солнечный коллектор

Преимущества:

Бюджетные цены;

Не требует очистки от инея, снега и других осадков;

Высокая эффективность в регионах с повышенной инсоляцией.

Недостатки:

Большие потери тепла, низкий КПД;

Форма и размер абсорбирующего элемента делают его неустойчивым при сильных порывах ветра на покатых кровлях.

Цена: от 10000 — 15000 рублей.

Вакуумный солнечный коллектор

Преимущества:

Высокий коэффициент полезного действия даже при низких температурах;

Возможность монтажа под любым углом;

Низкие потери тепла;

Модульная система облегчает ремонт и замену запчастей.

Недостатки:

По сравнению с плоским, цена солнечного вакуумного коллектора намного выше;

Нуждается в очистке от осадков.

Цена: от 15000 — 50000 рублей.

Воздушный солнечный коллектор

Преимущества:

Простота конструкции. При наличии определенных навыков Вы легко можете собрать воздушный солнечный коллектор своими руками.

Минимальная цена.

Недостатки:

Ограниченная сфера применения;

Низкий КПД.

Цена: от 1000 рублей.

Таким образом, достоинства и недостатки гелиоколлектора зависят от вида циркулирующего в нем теплоносителя и типа конструкции.

Достоинства гелиоколлекторов

Неоспоримыми преимуществами использования солнечного коллектора любого типа являются:

Автономность снабжения теплом и горячей водой независимо от централизованных поставщиков;

Сокращение затрат на оплату коммунальных услуг;

Экологичность;

Использование возобновляемого энергоносителя;

Удобство эксплуатации;

Минимальная потребность в сервисном обслуживании;

Высокая долговечность.

Солнечные коллекторы позволят Вам экономить семейный бюджет и обеспечат теплом и горячей водой даже в тех районах, где отсутствуют магистральные коммуникации.

Сколько это стоит?

Цена на гелиоколлектор зависит от его типа и источника теплоносителя.

Наиболее дешевые - воздушные. Если Вы собрали его своими руками, то его стоимость может приблизиться к нулю.

Цена солнечного коллектора для дома плоского типа находится в интервале 10 000-15 000 рублей.

Стоимость вакуумного коллектора составляет 15 000-50 000 рублей в зависимости от конструкции и фирмы производителя.

Как выбрать солнечный коллектор?

Выбор гелиоколлектора подходящего типа нужно делать, исходя из сравнения достоинств и недостатков каждого отдельного типа и тех задач, которые Вы планируете решить с его помощью.

Где купить?

Солнечные коллекторы любых типов легко приобрести в профильных магазинах, компаниях, которые занимаются автономным тепло- и водоснабжением, а также непосредственно у фирм-изготовителей и их дилеров.

Ежедневно от нашей ближайшей звезды на землю поступает столько энергии, сколько все человечество тратит в течение года в пересчете на ее ископаемые виды. Тепловая энергия переносится видимым светом и инфракрасным излучением.

Одной из попыток приручить неиссякаемый поток тепла и света из космоса является гелиосистема теплообмена. Медленно, но уверенно солнечные коллекторы для отопления дома приобретают популярность у потребителей и вытесняют традиционные источники отопления. А для набирающей обороты концепции умного дома это и вовсе неотъемлемая часть инженерного оборудования. В его широкой доступности играет роль повышение технологичности производства и, как следствие, снижение стоимости. Около 70 % мирового рынка использования гелиосистем приходится на Китай. В южных регионах этой страны едва ли не на каждой крыше можно увидеть солнечный коллектор. Цена изделий нашего восточного соседа гораздо ниже европейских, качество довольно приемлемое.

Сомнения прочь

В странах Средиземноморья, где количество солнечных дней - более 300 в году, солнечный коллектор для отопления и нагрева воды можно встретить практически на каждой крыше. Не вызывает сомнения эффективность использования этого источника тепла в южных регионах России. Климат средней полосы считается неблагоприятным для таких энергетических установок. Однако исследования и эксперименты доказывают целесообразность применения гелиосистем. Специальная работа была проведена в институте высоких температур Российской академии наук. Средние показатели интенсивности солнечного потока в зависимости от климатической зоны составляют 150-300 Вт/кв. м. Пиковые показатели достигают 1000 Вт/кв. м.

Исходными данными для расчета эффективности гелиосистемы было выбрано отношение поверхности в 2 кв. м коллектора к 100-литровому объему бака-накопителя. Вероятность ежедневного нагрева воды в системе оценивается следующими показателями:

• до температуры +37 °С - 50-90 %;
• до температуры +45 °С - 30-70 %;
• до температуры +55 °С - 20-60 %.

Эти сухие цифры говорят о том, что в холодный период года солнечный коллектор даже при наименьшем количестве солнечных дней позволяет экономить до 60 % энергии для отопления дома.

Виды преобразователей солнечной энергии

Солнечный коллектор предназначен для преобразования энергии дневного светила в тепловую энергию. Применяемые материалы и конструктивные решения направлены на максимальное поглощение энергии солнца, преобразование ее в тепловую и эффективную передачу для дальнейшего использования. В качестве теплоносителя используется как специальная незамерзающая жидкость, так и атмосферный воздух. Циркуляция теплоносителя бывает принудительной и естественной. В том случае если применяется естественная, конвекционная, система теплообмена, солнечный коллектор должен располагаться ниже бака-аккумулятора, например на прилегающем земельном участке. Такая схема применяется при необходимости отопления небольших или временных помещений. Объемные системы требуют использования насоса для циркуляции жидкости. Такую схему можно использовать и для устройства системы горячего водоснабжения.

Схема гелиоустановки

Система отопления состоит из следующих компонентов:

• Солнечный коллектор преобразует энергию солнца в тепловую.
• Подающая магистраль доставляет теплоноситель в бак-накопитель.
• Электронасос осуществляет циркуляцию жидкости-теплоносителя.

В баке-накопителе происходит передача тепла от контура гелиоустановки контуру паровой системы отопления дома. В этой емкости может быть размещен дублирующий нагревательный элемент, который автоматически включается, если погодные условия не способствуют нагреву теплоносителя до заданных параметров. Жидкость гелиоустановки соответствует противоречивым требованиям. Она должна быть морозоустойчивой, но в то же время не испаряться при высокой температуре и не быть токсичной. В большинстве установок используется теплоноситель, состоящий из 60 % дистиллированной воды и 40 % гликоля. Автоматика позволяет без участия человека поддерживать нужную температуру внутри помещения и не допускать перегрева теплоносителя.

Вакуумный солнечный коллектор

Вакуумные системы имеют довольно сложное устройство. Основным рабочим элементом является дорогостоящая светопоглащающая трубка особой конструкции. В основу положен принцип термоса. Поверхность вакуумной трубки прозрачная. Она пропускает солнечный свет на внутреннюю трубку. Из пространства между ними откачан воздух, отсутствие газа позволяет сохранять до 97 % тепла.

В нижней части внутренней трубки находится теплоноситель - жидкость, которая при нагревании быстро переходит в газообразное состояние. В верхней части трубки происходит передача тепла коллектору, при этом теплоноситель охлаждается и, конденсируясь, возвращается в изначальное состояние. Системы с использованием вакуумных трубок обладают довольно высоким КПД при температуре ниже -37 °С и плохой освещенности. Это оборудование требует своевременной очистки от снега и монтажа строго под определенным углом. Также периодически прозрачные сегменты следует очищать от загрязнения. Вакуумный солнечный коллектор специально разрабатывался для северных широт. Он эффективно работает при отсутствии прямых солнечных лучей.

Плоский гелиопреобразователь

Плоский солнечный коллектор представляет собой автономную панель, состоит из трех компонентов:

• Поглотитель солнечного излучения. Его красят черной краской или наносят специальное покрытие.
• Верхнее прозрачное покрытие. Изготавливается из закаленного стекла или поликарбоната.
• Система трубок, посредством которой прогревается циркулирующий в ней теплоноситель. Как правило, делается из меди.

Задняя сторона панели имеет эффективное теплоизоляционное покрытие. Одна или несколько таких панелей подключаются к подающей линии бака-аккумулятора. Этот вид системы имеет сравнительно низкую стоимость и хорошую производительность в теплые сезоны. Минусом является низкая эффективность при отрицательных температурах и ощутимые теплопотери.

Коллектор-концентратор

В южных широтах, где наибольшее количество ясных дней, получил распространение так называемый концентратор. Он представляет собой систему параболических отражателей, расположенных на одной криволинейной поверхности и концентрирующих солнечный свет в определенной точке. Для наибольшей эффективности требуется изменение положения в двух плоскостях вслед за движением солнца по небосводу в течение дня. Солнечные коллекторы для отопления дома такой конструкции не применяются.

В быту и на работе

Применение гелиоустановок решает проблемы с отоплением при ограниченном доступе к газу или электричеству, при недостаточной мощности центрального электроснабжения; в качестве вспомогательной системы отопления, горячего водоснабжения дома, коттеджа, дачи, бассейна позволяет сэкономить значительные средства владельцам. Область применения самая различная:

• отопление производственных помещений;
• отопление и горячее водоснабжение жилых зданий, предназначенных для постоянного и временного проживания.
• отопление учреждений здравоохранения, туристических баз, спортивных комплексов, небольших автономных магазинов.
• обогрев открытых и закрытых бассейнов;
• отопление и горячее водоснабжение временных жилых и рабочих помещений.

Воздушная гелиосистема

Отопительная система может в качестве теплоносителя использовать не только жидкость, но и атмосферный воздух. Воздушный солнечный коллектор применяется для обогрева всех типов помещений и в зависимости от конструкции бывает трех типов:

• Плоский имеет схожие принципы с подобной жидкостной конструкцией.
• Пирамидальный использует сложную систему отражающих поверхностей.
• Венецианские жалюзи располагаются между переплетами стекла и направляют теплый воздух в помещение. Применяется при ленточном остеклении зданий.

В отличие от жидкостных устройств воздушный солнечный коллектор может быть изготовлен из неметаллических материалов.

Солнечная система для горячего водоснабжения

Систему горячего водоснабжения можно подключить к баку-аккумулятору. Бак, таким образом, будет играть роль бойлера, в котором, в свою очередь, роль электрического тэна будет играть теплообменная спираль, включенная в контур системы обогрева. Посредством спирали теплоноситель начнет нагревать воду в баке. Таким образом, схема водоснабжения будет накопительной или проточно-накопительной.

Солнечный коллектор своими руками

Простейший солнечный преобразователь предусматривает непосредственную передачу тепла солнечного света циркулирующий внутри системы труб воде. Подобную продукцию производила отечественная промышленность в начале этого века. Солнечные коллекторы для дома изготавливались из медной трубки диаметром до 20 мм. Для удобства монтажа и использования она закручивалась в плоскую спираль, имеющую на обоих концах штуцер для подсоединения магистрального трубопровода либо просто садового шланга. Такую спираль можно было разместить на скате крыши дачного домика. Объема горячей воды вполне хватало, чтобы принять душ в конце дня и помыть посуду. Подобный солнечный коллектор своими руками можно сделать из черной пластиковой трубы. Плоский гелиопреобразователь изготавливается с помощью теплообменника от старого холодильника.

Установка коллектора

Сложность эксплуатации солнечной системы в том, что эффективность зависит от высоты солнца над горизонтом, времени года и суток, наличия облачности, влажности и температуры окружающего воздуха. Солнечный коллектор для отопления помещения в горизонтальной плоскости должен быть ориентирован строго на юг. Отклонения в сторону запада или востока допускаются в пределах 40°. При этом эффективность установки снизится примерно до 20 %. Важную роль играет угол наклона, который должен составлять от 35 до 45°.

Самым разумным вариантом является на стадии проектирования нового жилища предусмотреть, что на крышу будет установлен солнечный коллектор. Цена на подобное оборудование значительно выше, чем на привычное паровое отопление. Но затраты с лихвой оправдаются последующей эксплуатацией. Срок окупаемости, если дом утеплен в соответствии со всеми нормами и правилами, в среднем составляет пять лет.

Принцип работы солнечных коллекторов основан на трансформации лучистой энергии солнца в тепловую энергию. Происходит это путем нагревания циркулирующего в коллекторе теплоносителя (чаще всего воды, иногда – антифриза) и последующей передачи накопленного тепла. Иными словами, солнечный коллектор работает как своего рода водонагреватель, что и определило его сферу применения (ГВС частных домов, отопление).

Общий принцип водонагрева

Существуют различные виды гелиоколлекторов, однако в водонагревательных установках все они работают по одной схеме. Солнечные лучи нагревают теплоноситель, который по тонким трубкам поступает в заполненный водой бак. Трубки с теплоносителем проходят через весь внутренний объем бака и нагревают находящуюся в нем воду. В дальнейшем эта вода расходуется на бытовые нужды (отопление, ГВС и т.д.). Температура воды в баке контролируется специальными датчиками, при ее охлаждении ниже заданного минимума автоматически включается резервный подогрев (обычно – газовый или электрокотел).

Такова общая схема работы всех солнечных водонагревательных установок. Что же касается работы плоских и вакуумных коллекторов, то, несмотря на единый принцип действия (нагрев теплоносителя от солнца и последующую отдачу тепла), в их работе много различий.

Плоские коллекторы

Плоский солнечный коллектор нагревает теплоноситель при помощи пластинчатого абсорбера. Устроен он довольно просто. По сути, это пластина теплоемкого металла, выкрашенная сверху в черный цвет специальной краской. К нижней поверхности пластины плотно прилегает (приваривается) змеевидная трубка, по которой и циркулирует жидкость.

Черная селективная краска обеспечивает максимальное поглощение солнечных лучей, причем их отражение практически равно нулю. Поглощенные лучи прогревают теплоноситель под абсорбером, он, в свою очередь, подается далее в систему. Для минимизации теплопотерь применяются теплоизоляция абсорбера от корпуса коллектора и закаленное стекло, почти не содержащее окислов железа. Оно устанавливается над абсорбером и выполняет функцию верхней крышки корпуса. Кроме того, использование подобного стекла позволяет создать своеобразный «эффект парника», что еще больше увеличивает прогрев абсорбера, а значит, и температуру теплоносителя.

Вакуумные коллекторы

Принцип работы вакуумных коллекторов иной. Объясняется это прежде всего разницей в конструкции. Главным рабочим элементом в вакуумных моделях является не пластина абсорбера, а система вакуумированных трубок и теплосборник. Причем вариантов конструкций таких трубок несколько.

Тем не менее, несмотря на конструктивные различия, общая схема действия таких трубок фактически одинакова. Стеклянная поверхность поглощает максимум солнечных лучей благодаря специальному высокоселективному покрытию. Энергия солнца нагревает внутренний теплоноситель, а вакуумная прослойка ликвидирует теплопотери, так как вакуум – лучший изолятор. Через теплосборник аккумулированное тепло поступает далее в систему и используется для нагрева воды в баке-накопителе.

В целом коллектор этого типа обеспечивает более высокую производительность по сравнению с плоским аналогом.

Вакуумные трубки

Устройство классической вакуумированной трубки довольно просто. Она представляет собой двухстенную стеклянную колбу, между стенками которой создан вакуум. Внутри расположен медный сердечник (тепловой канал). Такая трубка называется «коаксиальной». Еще один вид - так называемые «перьевые трубки», одностенные колбы с вакуумом в самом тепловом канале.

Принцип работы вакуумной трубки зависит от особенностей строения ее теплового канала и от типа самой колбы. Каналы же, как и колбы, бывают двух видов, прямоточные и типа heat pipe.

Действие прямоточных каналов основано на непосредственном протекании теплоносителя через U-образную медную трубку. Охлажденная жидкость попадает в трубку из теплосборника, проходит через нее, нагревается и возвращается в теплосборник. Там она отдает накопленное тепло основному теплоносителю и возвращается в трубку.

Трубка heat pipe работает несколько иначе. Принцип ее работы основан на переносе тепла посредством легко испаряющейся жидкости, заключенной в тепловом канале. Сам канал (трубка) выполняется из теплоемкого металла (алюминий, медь). Солнечный свет нагревает жидкость, она испаряется из нижнего конца трубки и конденсируется в теплосборнике. Конденсат стекает вниз, где его вновь разогревает солнечный свет. Основной теплоноситель забирает тепло из теплосборника и передает его через коллектор дальше в систему.

Теплосборник

Помимо трубок, вакуумный солнечный коллектор оснащен теплосборником, которые необходим для передачи тепла от трубок к теплоносителю. Размещается теплосборник в верхней части агрегата. Принцип его работы следующий. Медный сердечник передает накопленную энергию основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутом круге «теплообменник бака – коллектор». Циркуляцию обеспечивает специальный небольшой насос. Причем если температура теплоносителя упадет ниже определенного минимума (например, ночью), то управляющая автоматика водонагревательной системы отключит насос. Таким образом предотвращается обратный прогрев, при котором теплоноситель будет забирать тепло горячей воды в накопительном баке.

Воздушные коллекторы

Солнечный коллектор воздушного типа гораздо менее распространен. Применяется он не для подогрева воды, а для нагрева и кондиционирования воздуха. Роль теплоносителя в нем играет собственно воздух, нагреваемый солнечными лучами. По сути, данный коллектор представляет собой ребристую металлическую панель, выкрашенную в черный цвет. Принцип работы его основан на естественной или принудительной подаче в помещения воздуха, который прогревается под панелью под действием солнечных лучей.

Евгений Седов

Когда руки растут из нужного места, жить веселее:)

Содержание

Все люди стремятся контролировать свои расходы на коммунальные услуги и минимизировать их. Обладателям частных домов в этом поможет воздушный, вакуумный или плоский солнечный коллектор для нагрева помещений. Такие установки могут работать автономно или быть частью общей системы контуров отопления, обеспечивают горячее водоснабжение. Узнайте, чем они выгодны, какими бывают и сколько приблизительно стоят.

Что такое солнечный коллектор

Это гелиоустановка – устройство для сбора энергии Солнца, которая переносится видимым светом и ближним инфракрасным излучением. Солнечные коллекторы для отопления дома зимой отличаются от батарей. Второе устройство производит электричество, а первое греет материал-теплоноситель. Как правило, коллекторы используются для того, чтобы отапливать помещения и снабжать их горячей водой.

Устройство

В оборудовании есть теплоноситель, в качестве которого может использоваться вода, антифриз, масло, воздух. Он нагревается, циркулируя в коллекторе, после чего передает тепловую энергию в бак-аккумулятор. Там накапливается вода для бытовых нужд. В простом оборудовании циркуляция жидкости идет за счет разницы температур. Это существенно повышает эффективность установки, ведь при нагреве теплоносителя наблюдается низкий КПД. Есть и более сложные конструкции солнечных установок. В них нет отдельного бака аккумулятора. Подогретая вода хранится в самом коллекторе.

Принцип работы

Оборудование собирает солнечную радиацию, преобразует ее в тепловую энергию, передает циркулирующему носителю, а потом воде, содержащейся в баке. В резервуаре вода хранится и используется на отопление и бытовые нужды. Жидкость в гелиоустановке может циркулировать естественным или принудительным способом. Отопление солнечными коллекторами имеет свои особенности в зависимости от модификации оборудования.

Типы

Есть несколько разновидностей коллекторов в зависимости от конструкции, принципа работы, выполняемых задач. Выделяют такие типы солнечных гелиоустановок:

1. Конструкция плоского типа. Состоит из абсорбера – элемента для поглощения солнечных лучей, прозрачного покрытия, слоя термоизоляции. Солнечные лучи проходят через верхнее защитное стекло и нагревают поглотитель. Тепло сохраняется внутри панели и греет теплообменные трубки, в которых происходит циркуляция теплоносителя. Плоские коллекторы надо размещать под углом 90 градусов к падающим солнечным лучам.
2. Вакуумный коллектор. Содержит определенное количество коаксиальных или перьевых трубок. Первые по строению напоминают термос. Каждая коаксиальная трубка состоит из двух герметично спаянных между собой колб. Между их стенками вакуум и поглощающий слой. Перьевая трубка – это одна колба с толстыми стенками. Внутри тепловой канал с пластиной из абсорбирующего материала и вакуум.
3. Воздушный. Состоит из двух пластин. Между ними по лабиринту проходит воздух и нагревается. Потом он через отверстие в стене попадает в помещение. устройство может работать с вентилятором, насосом и автономно.
4. Концентратор. Многофункциональное оборудование, состоящее из комплекса устройств.

Виды­

Есть несколько вариантов оборудования. Принцип работы каждого типа отличается. Чтобы понять, какой из них лучше использовать, нужно принять во внимание огромное количество параметров: климатические особенности региона, цели (только отопление или использование горячей воды), размер помещения и многое другое. Чтобы определиться было немного проще, изучите самые популярные варианты установок.

Плоский

Такое оборудование считается самым эффективным. Описание одного из вариантов:

• название модели: Kyrazis Energy Evo 2.5;
• цена: 17800 рублей;
• характеристики: для горячего водоснабжения, поддержки отопления, подогрева бассейна, площадь абсорбции 2,3 кв. м, абсорбер – алюминиевый лист с селективным покрытием на медном трубопроводе, монтируется на фасад, скатную кровлю, другие плоские поверхности;
• плюсы: надежно защищен от града, сильного снегопада и ветра, длительный срок службы, дешево стоит;
• минусы: сложно монтируется.

Отопление от солнечных коллекторов плоского типа очень популярно. Людям, которых интересует эта тема, может понравиться следующая установка:

• название модели: Hummel FKHE 2.5 MS;
• цена: 46920 р.;
• характеристики: площадь абсорбции 2,3 кв. м, высокоселективное специальное покрытие BlueTec на алюминиевой пластине, КПД 80,7%;
• плюсы: улучшенная теплоизоляция для эффективной эксплуатации в холодных регионах в течение всего года, надежный, рассчитан на большие нагрузки снега и ветра, высокая производительности при минимальной площади оборудования, легкий вес;

В продаже есть еще один плоский коллектор, покупку которого стоит рассматривать. Краткие сведения:

• название модели: Huch Entec FKF 240-V/H Al/Cu;
• цена: 48690 р.;
• характеристики: площадь абсорбции 2,15 кв. м, преобразует солнечную энергию в тепловую, может устанавливаться горизонтально и вертикально;
• плюсы: производительный даже при низкой освещенности, эффективная абсорбционная пластина, есть система защиты от высоких температур теплоносителя, дополнительное насосное оборудование устанавливать не нужно;
• минусы: дорого стоит.

Воздушный

У установок такого типа не хватает тепловой мощности на полноценный обогрев помещения, но они очень просты в обслуживании. Описание варианта:

• название модели: Solar Fox VSF-2 w;
• цена: 25400 р.;
• характеристики: воздушный, для монтажа на стену, расчетная площадь до 50 кв. м, в комплекте выключатель;
• плюсы: качественный, простой в эксплуатации;
• минусы: перестает работать в ночное время и при сильной облачности.

Следующий коллектор подойдет для тех помещений, которые нужно вентилировать при отсутствии отопления. Краткие сведения:

• название модели: Solar Fox VSF-4;
• цена: 40100 р.;
• характеристики: воздушный, работает без давления, для круглогодичного использования, горизонтальный монтаж, для устранения влажности и посторонних запахов из неотапливаемого здания;
• плюсы: работает полностью автономно, обеспечивает естественную приточную вентиляцию, препятствует образованию плесени, просто монтируется, безопасен в применении, затраты на эксплуатацию отсутствуют;
• минусы: высокая стоимость.

Коллектор, информация о котором будет представлена ниже, поможет вам сильно сократить расходы на отопление. Описание:

• название модели: Solar Fox CSF-2;
• цена: 24600 р.;
• характеристики: воздушный, работает под давлением, для круглогодичного использования, горизонтальный монтаж, для помещений площадью до 50 кв. м;
• плюсы: фильтрует и прогревает воздух, быстро окупается, существенно снижает расходы на отопление;
• минусы: дает маленькое повышение температуры.

Вакуумный

Системы, работающие на трубках со сжиженным пространством, пользуются огромной популярностью. Описание одного из вариантов:

• название модели: ES 58-1800-30 R-5;
• цена: 46100 р.;
• характеристики: для отопления и горячего водоснабжения, преобразует солнечную энергию в тепловую в стеклянных вакуумных трубках с минимальной тепловой потерей;
• плюсы: быстро нагревает воду, малогабаритный, может быть объединен с общей системой отопления, работает, даже если одна или несколько трубок сломаются, легко ремонтируется;
• минусы: маленький гарантийный период.

Следующий трубчатый коллектор дорогой, но он очень надежный и не подведет вас. Описание:

• название модели: Kairos VT 15 B Ariston;
• цена: 84900 р.;
• характеристики: установка на земле или плоской крыше вертикальным или горизонтальным способом;
• плюсы: работает круглогодично, снижает нагрузку на общую систему отопления на 40-60%, эффективный, упрощенная конструкция гидравлических соединений, легко монтируется;
• минусы: дорого стоит.

Ниже представлен коллектор отечественного производства. Краткие сведения о ней:

• название модели: Я Solar VU-20;
• цена: 33900 р.;
• характеристики: трубы и теплообменник из мели, многослойное абсорбирующее покрытие, прозрачная вакуумная изоляция, алюминиевый корпус,
• плюсы: улучшенная конструкция, надежный, эффективный, нет минимальной температуры начала работы, любое положение монтажа;
• минусы: сложен в уходе.

Водяной

Такие установки имеют накопительный бак для теплой воды и чем-то напоминают бойлер. Сведения об одном из вариантов:

• название модели: Alpha Therm-150;
• цена: 69000 р.;
• характеристики: плоский, для круглогодичной эксплуатации, объем бака для воды 150 л, основные элементы изготовлены из стали и термозакаленного призматического стекла;
• плюсы: долговечный, практичный, эффективный;
• минусы: дорогой.

У следующего коллектора бак для воды небольшого объема, но этого хватает на основные нужды. Описание:

• название модели: Солнечный водонагреватель Sapun CPS-100 нержавеющая сталь;
• цена: 35490 р.;
• характеристики: вакуумный коллектор, для сезонного применения, угол наклона рамы 45 градусов, объем бака 100 л, 12 вакуумных трубок, рекомендуется использовать весной, летом и осенью;
• плюсы: компактная солнечная гелиоустановка, колбы из двойного стекла с медным стержнем, может использоваться самостоятельно или в комбинации с дополнительным источником нагрева;
• минусы: не применяется зимой в регионах с холодным климатом.

Этот солнечный коллектор для нагрева воды имеет большой бак. Краткие сведения об оборудовании:

• название модели: Sapun CPS-250;
• цена: 75960 р.;
• характеристики: вакуумный, для сезонного использования, объем бака 250 л, со встроенным напорным баком, угол наклона рамы 45 градусов, емкость из пищевой нержавеющей стали;
• плюсы: компактный, выполнен по инновационной технологии, длительный срок службы;
• минусы: не используется зимой, дорого стоит.

Как выбрать

Оборудование дорогостоящее, поэтому к покупке нужно отнестись очень ответственно. Коллектор можно взять в специализированной точке продаж или заказать в интернет-магазине с доставкой по почте из Москвы, Санкт-Петербурга, других городов. На такие устройства производители часто делают скидки, объявляют распродажи и акции, благодаря которым вы сможете немножко сэкономить. Советы по выбору коллектора:

1. Плоские установки прочнее, но их ремонт и обслуживание обходятся дорого.
2. Вакуумное оборудование чувствительно к внешним воздействиям. Эффективность их работы зависит от диаметра и длины трубок. Такие коллекторы быстро выходят из строя, они хрупкие. Зато ремонт состоит в том, чтобы заменить вышедшую из строя колбу, а это недорого и не слишком хлопотно.
3. Воздушный коллектор прост в уходе и эксплуатации, долговечен, но хуже остальных прогревает помещение.
4. Устройства с низким сбережением температур не рекомендуется использовать в холодное время года, когда на улице морозы.