Солнечные коллекторы
Однозначно, самым простым и дешевым способом получения энергии в общем и солнечной энергии в частности является нагревание обычной воды в солнечных коллекторах. Давайте разберемся как именно работают солнечные коллекторы. Солнечные лучи, а именно видимая их часть, проникают через стекло, попадают на черную пластину коллекторы и практически полностью поглощаются ним. Пластина испускает тепловые инфракрасные лучи, которые не могут проникнуть через стекло обратно. В другом направлении тепло не может выйти наружу за счет теплоизоляции. Задержанное таким образом тепло солнечных лучей переходит к теплоносителю, который циркулирует по металлическим или полимерным трубкам.
Уcтройство плоского солнечного коллектора
Не так давно появились солнечные коллекторы другой конструкции. Такие коллекторы состоят из определенного количества стеклянных труб. Внутри каждой трубы размещена двойная концентрическая трубка а между стенками создан вакуум. По центральному патрубку в систему поступает холодный теплоноситель. Когда теплоноситель движется по среднему каналу, он отбирает солнечное тепло с вакуумной трубки и за счет этого уже теплый агент попадает в систему отопления или горячего водоснабжения.
Также существуют более сложные и технологичные виды коллекторов с вакуумными трубками, где для накопления солнечного тепла применяют пластины, на которые нанесен полупроводниковый материал. Такая технология дает возможность превратить в тепло солнечное излучения более широкого спектра.
Кроме показанного, есть коллекторы на основе вакуумных трубок, где для улавливания солнечной радиации примененные контакторы с тепловой трубкой, пластины, покрытые по всей длине специальным слоем полупроводника. Это позволяет превратить в тепло солнечную радиацию максимально широкого диапазона.
Устройство коллектора з вакуумными трубками
Самая распространенная конструкция солнечного коллектора предусматривает размещения накопительно-аккумулирующего бака горячей воды в комбинации с вакуумными трубками или пластинами. Такой бак устанавливают в верхней части системы, для естественной циркуляции воды. В таком случае более горячая вода будет произвольно подниматься в бак, а вода с более низкой температурой будет циркулировать в полости трубок или пластин коллектора. Для гарантии надежности циркуляции устанавливают специальные насосы.
На западе такие технологии очень хорошо зарекомендовали себя и эффективно используются для горячего водоснабжения частных домов. Экономия денежных и сырьевых ресурсов, безотходность и надежность делают такие системы незаменимыми в ближайшем будущем.
Может быть реализован и более сложный вариант, когда коллектор подсоединяют к отдельному контуру. Теплоноситель, который циркулирует в системе передают поглощенное солнечное тепло через стенки теплообменника в термоизолированный накопительно-аккумулирующий бак. За счет этого тепло которое получила вода в солнечное время суток, можно использовать в любой момент. Такой вариант может применяться как для горячего водоснабжения так и для отопления. В тех случаях, когда энергии солнечного тепла не будет достаточно, в работу автоматически включается электрический или газовый нагреватель. Таким образом Вы всегда будете иметь горячую воду и теплый дом с колоссальной экономией.
Самые популярные и перспективные варианты использования солнечного тепла в целях теплоснабжения, это системы, которые имеют в своем составе солнечные коллекторы, бак-аккумулятор и отопительный котел, а возможно и тепловой насос. Такая комбинация, гарантирует стабильную работу системы с наименьшими затратами ресурсов. Бак-аккумулятор в таком случае является общим объединительным для всех составляющих системы теплоснабжения.
Комбинированный вариант теплоснабжения
Научно доказано, что грамотное использования энергии солнца может обеспечить львиную долю тепла для частного дома. Опубликованы отчеты о проведении математического моделирования самой примитивной водонагревающей установки. Для реальных климатических условий в Украине рационально использовать солнечные коллекторы которые будут работать на протяжении 8 месяцев, с марта по сентябрь. Если использовать солнечный коллектор площадью 2 м2 и бак объемом 100 литров, то в этот период года температура воды будет гарантированно выше 37° C с вероятностью 50-90%, около 45°С с вероятностью 30-70%, выше 55°С с вероятностью 20-60%. Эти данные говорят о том, что в летний период Ваш дом будет обеспечен полностью горячей водой, а весной и осенью нужно будет лишь изредка использовать привычные источники энергии.