Устанавливаем солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы.
Немецкие солнечные крыши появляются, как грибы после дождя, но многие наши граждане, кажется, не обращают внимание на преимущества этого источника энергии. Да, это правда, что большинство солнечных дней приходится на первое полугодие, около 77%. Но и в осенне-зимний период есть солнечные дни, что существенно помогает основной системе горячего водоснабжения, значительно экономя газ, или электричество. Известно также, что даже через облачность к нам приходит солнечный свет и захватывается солярными установками, преобразуя его в тепло.
Для начала нужно разрушить стереотипы противников использования солнечной энергии, которые считают, что основной проблемой является наше географическое положение. Да, мы не в Греции, не в Испании, но ведь большинство солнечных батарей установлено в Германии, а не на юге Италии и Франции. И это лишний раз говорит о прагматичности и расчетливости немцев. Предполагается что спрос на солнечные коллекторы не ясен, это скорее капризы моды, но реально он продиктован простым экономическим расчетом. Кроме того, кто сказал, что наша страна является страной тьмы без солнечного света. Было подсчитано, что на каждый квадратный метр нашей прекрасной страны выпадает, в виде солнечного света, приблизительно 1000 кВт/ч экологически чистой энергии. Для сравнения можно использовать электрический водонагреватель мощностью 20кВт, 1000кВт хватит чтобы обеспечить 30000 литров воды нагретой до 40С.
Современные технологии позволяют использовать солнечное излучение в двух направлениях – для производства электрической и тепловой энергии. Оба метода работают за разными принципами и используют разные составляющие. Для производства электроэнергии используют фотоэлементы, а для производства тепла – солнечные тепловые коллекторы. Мы же рассматриваем последние.
Солнечные коллекторы бывают плоские и вакуумно-трубчатые. Конструкция плоских коллекторов проста и надежна. Они состоят из нескольких слоев:
- солнцезащитное стекло;
- поглощатель;
- трубки теплоносителя;
- изоляция;
В целом плоский коллектор имеет прямоугольную форму и установлен в алюминиевой раме. Солнцезащитное стекло толстое, закаленное, часто 4 мм. Функцией поглотителя служат пластины из алюминия, или меди. Медь дороже, но имеет лучшие возможности – быстро нагревается и отражает тепло. Трубы теплоносителя могут быть запущены двумя способами – как струны арфы сверху вниз, или одна трубка извилистой через весь поглотитель. Теплоноситель просто нагревается и имеет анти замерзающие свойства. Изоляция предназначена для снижения потерь тепла.
Плоские панели должны быть размещены надлежащим способом в южном направлении по отношению к солнцу под 45С. Не все крыши подойдут под этот тип солнечных коллекторов.
Большим преимуществом данного типа солнечных коллекторов является высокая оптическая эффективность, недостатком – большое количество потерь тепла в случае низкой температуры воздуха.
Вакуумно-трубчатые коллекторы более технологически продвинутые, они имеют более сложную структуру и, таким образом, стоят гораздо дороже. Они имеют гораздо меньше потерь тепла и работают даже в пасмурные дни, используя рассеянное излучение.
Такой коллектор состоит из стеклотруб, в которых находятся поглотитель и трубка с теплоносителем. Важно, что внутри стеклотрубки вакуум. В результате почти все полученное от солнца тепло передается теплоносителю. Вакуум обладает изоляционной функцией, так что даже в холодную пору потери тепла – минимальные.
Солнечные коллекторы такого типа разделяются на три вида:
- прямого потока;
- с тепловой трубкой;
- с использованием параболического зеркала;
Коллекторы прямого потока сделаны по принципу термоса – стеклянная трубка в трубке. Во второй стеклянной трубке под вакуумом проходят трубки с теплоносителем, окруженные абсорбером. Такой принцип имеет один недостаток – время нагревания теплоносителя несколько больше, поскольку вначале нужно нагреть абсорбер, который потом отдает свою температуру трубке с теплоносителем. Также есть угроза формирования осадка в нагревающей трубке.
Такая угроза отсутствует в случае тепловой трубки. Трубка проходит в центре другой стеклянной трубки, в которой нагревающая среда с относительно низким порогом испарения (25-30С). Как только температура достигает заданной, пар испаряется в главной трубке и конденсируется, выделяя тепло. Конденсированная жидкость падает на дно, испаряется, конденсируется и т.д.
Интересное решение выполнено в типе солнечных коллекторов с применением параболического зеркала. В нижней части внешней трубки с вакуумом зеркала, которые направляют излучение солнечных лучей непосредственно в абсорбер внутренней трубки с теплоносителем, что обеспечивает максимальную эффективность нагревания независимо от погоды и времени суток.
Но и в вакуумно-трубчатых коллекторах присутствует некий недостаток – угроза намерзания льда в зимнюю пору на внешних трубках и слабого его таяния, в сравнением с плоскими коллекторами, где внешнее стекло из-за отсутствия вакуума быстрее нагревается и способствует таянию льда. Сторонники плоских коллекторов также утверждают, что ламповые модели менее устойчивы к факторам физических воздействий, к примеру попадания града, но это утверждение не правдиво, поскольку производители ламповых систем в настоящее время используют толстые стеклянные трубки, обеспечивающие устойчивость к ударам града.
В целом, солнечные коллекторы – не дешевые устройства, но представляют собой инвестиции на долгие годы.
Ерофеев С. С.