Вакуумний сонячний колектор-водонагрівач для опалення будинку


Через зростання цін на природні ресурси і традиційні джерела електроенергії, погіршення екологічної обстановки, все більше людей схиляються до використання систем, що працюють на природному відновлюваної енергії Сонця. Наприклад, сонячні колектори. Вони дозволяють, на відміну від широко відомих сонячних батарей, найбільш ефективно перетворювати сонячну енергію в тепло. Наприклад, вакуумний сонячний колектор характеризується досить високим ККД (70%), функціонує в дощові дні, навіть взимку в морози, не утворює шкідливих відходів.

Як працює сонячний колектор і що це таке

Промені інфрачервоного спектра і світло оптичного діапазону сонця через верхній прозорий шар потрапляють на абсорбуючу робочу поверхню. Тепло збирається і нагріває теплоносій в теплообмінних трубках. Показник поглинання може становити 98%. В трубках зібрана енергія віддається теплоносія.

Принцип роботи сонячного колектора

Так як один з головних принципів роботи сонячного колектора це накопичення тепла, то геліоустановки для отримання максимальної ефективності повинні встановлюватися перпендикулярно до падаючих променів в полудень.

Така сувора орієнтація на південь дозволяє по максимуму одержувати енергію світила.

Залежно від конкретних умов, панелі можуть монтуватися під будь-яким кутом від 5 до 90 градусів до горизонту. Для середніх широт вважається оптимальною установка під кутом 45 градусів. Існують досить дорогі системи стеження, що підтримують необхідне положення панелі для того, щоб більше вловити теплових променів.

Сонячні колектори для опалення будинку

Популярні сонячні батареї перетворюють світло Сонця в електроенергію. Колектори перетворюють світло в тепло, віддають його носію тепла. Потім теплова енергія носія використовується для вироблення електроенергії, але набагато частіше її застосовують в опалювальних контурах і ГВП для підігріву води.

Робота сонячного колектора

На середній смузі України потужність випромінювання Сонця взимку близько 100-250 Вт з кв. метра, влітку досягає 1 кВт. За нашими підрахунками сонячний колектор для опалення виробляє з 1 кв. метра своєї площі приблизно 700 кВт / год за рік роботи.

Якщо відома теплова потреба приміщення, можна розрахувати необхідну кількість сонячних колекторів.

Для опалення будинку їх потрібно встановити з 20-30 відсотковим запасом по потужності. При цьому відпаде необхідність в постійній покупці або заготівлі палива.

Види сонячних колекторів

За принципом і виду пристрою сонячні колектори поділяють на:

  • плоскі;
  • трубчасті або вакуумні;
  • повітряні;
  • концентратори.

Плоский сонячний колектор

Панель у вигляді тонкого короба зазвичай займає площу 2 – 8 кв. м. У пристрої встановлено акумулятор. Через його теплообмінник отримана енергія передається воді і теплоносія системи опалення.

Плоский сонячний колектор

Зазвичай використовують комбіновану технологію, ставлять в акумулює бак електричний нагрівач, який включається під час похмурих днів.

Плоскі сонячні колектори мають три – чотири шари:

  • прозорий зовнішній шар (загартоване скло);
  • робочий шар, який поглинає (він покритий чорною фарбою або спеціальним селективним покриттям);
  • світловідбиваючий шар (ефективність поглинання зростає до 95%, використовується не завжди);
  • шар термоізоляції (наприклад, поліізоціануріт).

Структура плоского сонячного колектора

Для прозорого шару крім скла може застосовуватися особливий рифлений полікарбонат. Сонячний колектор з полікарбонату більш ефективний. У найпростішому виконанні це пара полікарбонатних листів, закріплених на алюмінієвій рамі. Робочий шар, виконаний з міді, підвищує продуктивність в порівнянні з варіантами з алюмінію.

У герметичний корпус вбудовані два патрубка з міді або зшитого поліетилену, через них входить і виходить теплоносій. Якби не було циркуляції теплового носія, то панель сонячного колектора з полікарбонату змогла б нагріти його до 210 градусів в ясну погоду влітку.

Але такий перегрів може стати причиною поломок в деяких видах панелей.

Вакуумний сонячний колектор

Одне з найбільш ефективних пристроїв геліоустановок. У сонячні колектори для опалення однієї з головних завдань є забезпечення схоронності тепла, зведення до мінімуму теплових втрат. Всім відомо, що найкращим ізолятором тепла є вакуум. Його і застосовують як утеплювач для вакуумних сонячних колекторів.

Вакуумний сонячний колектор

Завдяки застосуванню вакууму в режимі малого споживання тепла температура нагріву може досягати трьохсот градусів за Цельсієм, так як близько 95% енергії зберігається.

Вони бувають з різними видами трубок зі скла і різноманітними тепловими каналами. Зазвичай застосовують коаксіальні і пір’яні трубки. Коаксиальная трубка схожа за конструкцією з термосом. Це дві з’єднані колби. Між ними вакуум. Внутрішнє скло покрито спеціальним складом, який поглинає світло і гріє повітря. Теплова енергія від повітря передається рідини, що рухається по спеціальному каналу. Такий сонячний колектор взимку працює не гірше ніж влітку. ККД таких нагрівачів не надто високий. Незважаючи на це вони популярні, так як працездатні вночі і в сильні морози, завдяки відмінній теплоізоляції. Пристрій сонячного колектора з пір’яний трубкою виробляє більше тепла, проте значно дорожче коаксіальних варіантів. Пір’яна трубка – це товстостінна вакуумна колба. В її внутрішньої частини проходить теплової канал з абсорбуючій пластиною, схожою на перо.

Інструкція по встановленню сонячних колекторів