ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ УСТРОЙСТВА СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

Солнечный коллектор представляет собой сложный поглотитель, он же абсорбер (рис. 1), размещённый в герметичном корпусе, со встроенным в него трубопроводом. Абсорбер поглощает солнечное излучение при минимальном его отражении [2].

Рисунок 1. Схема солнечного коллектора

Солнечные коллекторы отличаются от солнечных батарей принципом работы, если последние преобразуют солнечную энергию в электричество, то первые служат для нагрева теплоносителя, протекающего по трубкам коллектора – воды, воздуха и др [1]. Пример солнечного коллектора представлен на Рисунке 2.

Рисунок 2. Солнечный коллектор в разрезе

Применение солнечных коллекторов имеет ряд достоинств:

• Установка практически в любом удобном месте и на любой поверхности, при соответствующей площадке размещения. Размеры коллектора и технические особенности позволяют установить данные коллекторы даже на крыше обогреваемого объекта [2].
• При использовании не имеет загрязняющих выбросов в атмосферу. В качестве нагревающего элемента выступает Солнце, а нагреваемой средой – вода, воздух, либо антифриз, циркулируют по небольшим трубкам. В данном процессе отсутствует горение и т.п. процессы, приводящие к выбросу вредных веществ в окружающую среду [3].
• Неисчерпаемый источник энергии – Солнце [4].

Но также имеется ряд негативных сторон [2]:

• Зависимость от региона расположения и погодных условий. К примеру - коллекторы зависят от погодных условий и региона расположения, т.к. они менее производительны [4].
• Высокая удельная стоимость на выработку теплоты. Солнечные коллекторы менее производительны в сравнении с котельными установками, они способны нагревать теплоноситель, но им требуется гораздо больше времени на нагрев, также их стоимость зависит от типа материала внутренних трубок, по которым происходит нагрев и циркуляция [1].
• Загрязнение экрана солнечных коллекторов напрямую влияет на теплопроизводительность. Попадания солнечных лучей на чистую поверхность коллектора, напрямую влияет на нагрев трубок теплоносителя, из-за затенения солнечных лучей через слой загрязнения, происходит потеря энергии солнечного луча [5].

ТИПЫ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Самыми распространёнными типами солнечных коллекторов являются плоские и вакуумные солнечные коллекторы (рис. 3) [2]. Воздушные коллекторы в рассмотрении не участвовали из-за их редкого использования.*

Рисунок 3. Плоский коллектор и коллектор с вакуумными трубками

Плоские солнечные коллекторы наиболее эффективны, при сезонной (летней) необходимости нагрева небольшого объёма воды выше температуры окружающей среды, в таком случае их производительность около 80-90 %. Самым эффективным является коллектор с медными трубками, они обладают наибольшей теплопередачей, но недостатком является цена [3].

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками обладают высокой способностью нагревать теплоноситель до температуры 80 °С и более [3]. В качестве оболочки коллектора используются цилиндрические трубки из стекла с вакуумом внутри. Вакуум снижает тепловые потери в окружающую среду [5]. Такой тип коллекторов способен производительно работать при низких температурах окружающей среды и облачности, но из-за наличия медных трубок их цена высока. Установка селективных покрытий способствует увеличению КПД солнечных коллекторов за счёт высокой способности поглощения солнечной энергии и её низкого отражения. Надёжная влагоизоляция в вакуумных коллекторах обеспечивает долговечность селективным покрытиям [4]. К минусам данного типа коллекторов относятся: невозможность создания вакуума на очень длительный срок, причина этому – наличие водорода в атмосфере, так же к минусам относят высокую стоимость коллектора [6].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Солнечные коллекторы могут быть использованы только как дополнительное оборудование к основному отопительному оборудованию объекта, причин этому несколько: капитальные вложения - высокие, а сроки окупаемости долгие. Интенсивность солнечной энергии отличается в разные периоды года, также влияние оказывает географическое расположение места установки солнечных коллекторов.