Сонячні колектори
Сонячні колектори (СК) є найефективнішим способом використання сонячної енергії, їхній ККД досягає 70%. Вони призначені для перетворення енергії сонця в тепло.
Сонячні колектори перетворюють енергію сонця в теплову
Тепло передається теплоносію. В якості теплоносія може виступати повітря або рідина (вода, незамерзаюча рідина). Звідси випливають два види СК: повітряні та рідинні. Розглянемо конструкцію повітряних колекторів.
Принцип роботи: сонячні промені через скло нагрівають абсорбер; холодне повітря, яке входить знизу колектора і проходить через повітропроводи, що сформовані ребрами, нагрівається від абсорбера та виходить зверху вже нагріте.
Переваги таких колекторів:
- нагрів безпосередньо повітря кімнати без проміжних ланок – батарей
- можливість роботи в зимній період без додаткових затрат
- забезпечує притік свіжого гарячого повітря, при наявності вентиляційного отвору
- дуже прості та надійні в експлуатації
- можливе встановлення на стіни
- низька вартість
- можливе самостійе виготовлення
- простота у встановлені – всього два отвори для труб
- відсутність обслуговування
Недоліки повітряних СК:
- неможливість їх використання для систем гарячого водопостачання (ГВП)
- важко накопичити тепло
- в теплі дні потрібно закривати від сонця, щоб уникнути перегрівання СК
Повітряні СК – дешеві, прості, надійні в роботі, проте можуть нагрівати тільки повітря та працювати тільки в системі опалення і вентиляції
Рідинні колектори є двох типів плоскі та вакуумні. Конструкція плоских колекторів практично не відрізняється від повітряних, тільки замість повітряних каналів встановлені трубки, зазвичай мідні або алюмінієві, по яким циркулює теплоносій. Будова вакуумних колекторів дещо інша:
мідна трубка поміщена у скляну колбу, яка у свою чергу поміщена в більшу колбу, а повітря між ними викачується і створюється вакуум, який є ідеальним теплоізолятором. Нагрітий теплоносій з кожної трубки збирається і верхній колектор і подається в теплообмінник.
Перевага вакуумних колекторів над плоскими, полягає у тому, що вони можуть працювати за температури до -30 Сº та мають більший ККД у пасмурну погоду.
Переваги рідинних СК:
- можливість роботи як в системі опалення, так і в системі ГВП
- є можливість накопичення тепла
- вищий ККД через кращу передачу тепла до теплоносія
Недоліки рідинних СК:
- потреба в додатковому обладнанні – ємкість води з теплообмінником, група безпеки, насосна група, розширювальний бак та ін.
- для роботи в зимовий період потрібна незамерзаюча рідина, що здорожчує СК
- можливість закипання теплоносія
- висока вартість
- потрібно встановлювати під певним кутом
- складний монтаж
- потрібне періодичне обслуговування та раз в 2-3 роки потрібно замінювати теплоносій
Рідинні СК є універсальні, можуть накопичувати тепло та мають вищий ККД, проте є дорогими, складними в монтажі та експлуатації
Сонячні колектори заводського виконання, особливо рідинні, є доволі дорогим задоволення і підходять для забезпечення більше автономності, ніж економічності.
Будь-які СК можуть забезпечити тільки певну частину потреб в опалені або ГВП у звя’зку з непостійністю генерації тепла. Тому потрібно використовувати теплові акумулятори та бойлери для збереження тепла і використання в несонячні години та пасмурні дні.
Сонячні колектори, без теплового акумулятора великої ємності, можуть забезпечити тільки певну частину потреб в опалені або ГВП
Для усунення недоліків обох видів СК я пропонує обєднати їх в гібридну, повітряно-водяну систему сонячних колекторів, яка об’єднує переваги двох типів СК.
Привіт, мене звати Юрій!
Я інженер та блогер. Веду цей блог про альтернативну енергетику, електротранспорт та технології автоматизації.
