Опалення будинку сонячними колекторами принцип роботи, види та особливості вибору

Сонячні колектори використовують енергію сонця

Можливість використання енергії сонця в побутових і виробничих цілях цікавить людини ось уже кілька століть. В цьому напрямку інженери створили безліч проектів і продовжують пошуки більш вигідних варіантів. І небезуспішно. Технології, реалізовані в сонячних колекторах для опалення будинку, дозволяють освоїти до 95% енергії, що поглинається сонця. Для порівняння - цей показник для аналогічних пристроїв на фотоелементах становить всього 18%.

Принцип роботи

Основне завдання приладів - захоплення випромінюваної світилом енергії, її акумуляція і перенаправлення для потреб людини. Цьому підпорядковані всі основні вузли системи:

1. Колектор. Вся площа приймаючої поверхні установки пронизана магістралями з теплоносієм. Вони відбирають зайву теплову енергію від накопичувальних елементів і транспортують її до резервуару з водою.
2. Тепловий акумулятор. За таким витонченим назвою захований звичайний водяний бак. Він отримує теплову енергію від магістралей теплообміну. Нагріта в резервуарі вода може бути використана для господарських потреб або опалення будівлі. Ємність добре ізольована від втрат тепла.
3. Контур обміну теплової енергії. Це основна і єдина магістраль, призначена для передачі тепла від колектора до теплового акумулятора.

Вода чи іншої теплоносій в системі можуть циркулювати природно або ж примусово. Останній варіант вимагає установки насосного обладнання. Ефективність роботи колектора від цього тільки виграє. Виробники додатково встановлюють в резервуар для води електричний нагрівач. Він використовується для підтримки заданої температури в похмуру погоду. За роботою Тена стежить автоматика.

Види і особливості

Перед початком проектування необхідно визначитися з типом системи обігріву на сонячних елементах. До числа найбільш затребуваних відносяться два види конструкцій - плоскі і вакуумні. Менш популярні повітряні колектори.

Пристрої характеризуються такими особливостями роботи та експлуатації:

1. Вакуумні колектори. Генерує тепло елемент системи являє собою не засклену панель, а секцію виконаних зі скла трубок. Вони мають пристойні габарити і всередині порожнисті. Повітря з цих магістралей викачано. У вакуумному середовищі проходить одна або кілька менших за діаметром магістралей для циркуляції теплоносія. Іншими словами, зовнішня частина системи трубопроводів грає роль захисного кожуха. А вакуум є відмінним теплоізолятором.
2. Плоскі варіанти. Опалення будинку сонячними колекторами найчастіше організовується за допомогою саме цих схем. Приймальний пристрій являє собою короб зі склом, під яким знаходиться спеціальний абсорбуючий теплослой. Він контактує з трубами, по яких циркулює вода або інший теплоносій (наприклад, пропіленгліколь). Теплова енергія акумулюється і передається магістралями для обігріву води в резервуарі.
3. Повітряний колектор. Він характеризується невисоким коефіцієнтом корисної дії і застосовується набагато рідше інших аналогів. Фізичні властивості повітря як провідника тепла набагато нижче в порівнянні з рідиною, що й обумовлює невисокі експлуатаційні характеристики. Конструкція являє собою короб великої площі. У ньому повітря контактує з абсорбуючим тепло елементом, прогрівається і за допомогою вентилятора подається в приміщення.

питання вибору

Основа всіх сонячних установок

У питаннях придбання колектора думки фахівців розходяться. Покупець змушений самостійно приймати рішення, спираючись на характеристики конкретного виду пристроїв.

Вакуумні моделі, незважаючи на низький ККД, не бояться морозів. Їм не загрожує замерзання теплоносія. Це істотний нюанс, який аргументує вибір покупців цього виду установок.

Плоскі моделі відрізняються простотою конструкції. Відсутність складних механізмів робить їх кращими для тих, хто цінує надійність і міцність.

Вакуумні пристрої більш тендітні, але вони забезпечують відмінне опалення на сонячних колекторах в будинках, де потрібно нагріти теплоносій до високих температур. Справа в тому, що плоскі моделі ефективно працюють за умови, що різниця температур всередині приміщення і зовні коливається в діапазоні 20-40 градусів Цельсія. Іншими словами, їх використання в зимовий період досить проблематично. При дуже низьких температурах за вікном навряд чи вдасться досягти комфортного мікроклімату в будинку.

До того ж при похмурій погоді вакуумні аналоги вироблять значно більше тепла в порівнянні з плоскими. З іншого боку, термін їх служби трохи нижче, ніж у конкурентів (середній становить 15-30 років). Однак в їх користь говорить і той факт, що обладнання зручно в обслуговуванні. При пошкодженні вакуумного колектора досить замінити що вийшов з ладу елемент, тоді як в плоскому аналогу доведеться відновлювати всю абсорбуючу систему.

Особливості вакуумних колекторів

Особливості вакуумних колекторів

В силу різних причин намітилося істотне зростання продажів вакуумного обладнання для організації опалення від сонячної енергії. Для тих, хто вирішив встановлювати саме ці системи, важливо знати деякі особливості:

• Величина трубок безпосередньо впливає на продуктивність обладнання. Чим більше діаметр магістралей, тим більше теплової енергії сонця може отримати споживач. Фахівці в цій галузі стверджують, що оптимальною вважається скляна трубка діаметром 58 мм за умови, що її довжина варіює в діапазоні 1,2-2,1 метра.
• Крім скляних колектори комплектуються і мідними нагрівальними магістралями. Деякі моделі мають U-образні магістралі відбору тепла, які розміщені всередині скляних кожухів. Ці розробки на сьогоднішній день вважаються найефективнішими.