Сьогодні сонячні теплові колектори є кращими серед подібних пристроїв. Вони спеціально пристосовані для опалення та дозволяють збільшити ККД в кілька разів. Наприклад, використовуючи сонячну батарею для опалення будинку. задіюється лише близько 15-18% отриманої енергії, тоді як колектор дозволяється підвищити цей коефіцієнт до 95%.
У нашій статті ми розглянемо, за яким принципом працюють сонячні колектори для нагріву води, які існують види колекторів і як з цього різноманіття вибрати один найкращий.
Принцип роботи колекторів
Якщо узагальнити принцип роботи, то можна виділити наступну послідовність дій: сонячна енергія захоплюється фотоелементами, концентрується в певних місцях колектора, після чого використовується для повсякденних потреб. В цьому випадку тепловий насос (детальніше: "Тепловий насос: принцип роботи - особливості та види") і сонячний колектор мають практично однакову схему поведінки (прочитайте також: "Розрахунок насоса для опалення: основні правила").
Якщо ж детально розглянути процес, то можна помітити, що вся робота базується на 5 основних діях:
- Усередині панелей циркулює рідина-теплоносій для сонячного колектора, який акумулює в собі отримане тепло.
- Вмонтований теплообмінник забирає енергію з теплоносія в акумулює бак.
- Вода зберігається в баку до тих пір, коли знадобиться використання. Саме тому так важлива якісна теплоізоляція навколишнього простору.
- Насос доставляє нову порцію холодної води, яка потім знову нагрівається і використовується.
- Для страховки може використовуватися вмонтований електронагрівач для опалення. який при тривалій відсутності сонячної енергії самостійно нагріває воду за рахунок електроенергії.
види колекторів
Розрахунок сонячних колекторів для опалення відбувається виходячи з конкретного їх виду, тому дуже важливо правильно вибрати тип використовуваного пристрою. Існує три основних типи колекторів: плоскі, вакуумні і повітряні. Детально розглянувши кожен з них, ви напевно зможете зробити точний розрахунок сонячного колектора для опалення. Також це допоможе підібрати сонячний нагрівач води відповідного типу.
Саме принцип роботи плоского колектора найбільше схожий на описаний нами вище. Цей колектор складається з плоскої коробки, покритою захисним склом, і всередині якої в мідних трубках циркулює пропілен-гліколь, передає тепло в бак.
Вакуумний сонячний колектор для опалення замість плоского листа складений з великих трубок з порожниною і декількома меншими трубками всередині. У цих невеликих трубках знаходиться речовина, що акумулює теплову енергію. Потім цей своєрідний акумулятор передають енергію теплоносія, після чого все йде за стандартним принципом роботи. Як утеплювач всередині великих трубок виступає вакуум, звідки і пішла назва цього типу.
Повітряний сонячний колектор для опалення використовується рідше за інших, так як його ККД значно нижче. Причина цього криється в тому, що в ролі теплоносія виступає повітря, а він гірше переносить тепло, ніж рідини. З іншого боку, на його перенесення витрачається набагато менше енергії. У деяких випадках цей процес протікає природним чином, що не тільки економить електроенергію, а й зменшує кількість виробленого шуму.
Як вибрати сонячний колектор для нагрівання води
Як і в інших випадках, не можна дати однозначну відповідь на всі випадки життя. Але ви зможете і самі визначити підходящий варіант, ознайомившись з нашими порадами. Будьте уважні, щоб не помилитися на цьому важливому етапі.
Плоский сонячний теплової колектор вважається самим надійним і міцним. В основному це пояснюється простотою конструкції. Вакуумні колектори більш уразливі до зовнішніх впливів і випадкових ударів.
Хоча повітряні сонячні колектори для гарячої води далеко не найефективніші, саме вони можуть врятувати ситуацію в холодну пору року. Так як в них не міститься рідин, в трубках апріорі нічого не може замерзнути. Саме тому повітряний сонячний колектор для опалення взимку підійде краще будь-якого іншого.
У разі пошкодження плоского колектора, що трапляється досить рідко, буде необхідно замінити всю конструкцію, тоді як для відновлення працездатності вакуумного досить замінити постраждалі трубки на нові. Але робити це доведеться трохи частіше, так що запасіться трубками і терпінням.
Плоскі колектори найбільш ефективні для нагрівання води на 25-30 градусів вище температури навколишнього середовища, тоді як вакуумні можуть підвищувати температуру на кілька десятків градусів за Цельсієм незалежно від пори року.
Вакуумні колектори ефективні в похмурий час і взимку, так як їх ККД в цей період вище, ніж у інших видів. З іншого боку, їх термін служби менше стандартного для всіх колекторів - при активному використанні вакуумні колектори навряд чи зможуть прослужити довше 15 років. Цікаво, що чим товще і довше у них трубки, тим більше тепла вони зможуть виділити, і навпаки. Нормальною вважається довжина 1-2 м і діаметр 5,8 см.
Малі трубки вакуумних колекторів можуть бути різними. Раніше часто застосовувалися звичайні мідні, але зараз найбільш популярні і ефективні U-образні. З одного боку подається холодна рідина, яка після проходження через трубку стає тепліше.
Варто врахувати, що в цій сфері, як і в будь-який інший, дуже важливою є допомога кваліфікованих фахівців. Але так як їх наймання коштує дорого, набагато вигідніше зібрати сонячний колектор для опалення своїми руками. Зазвичай в комплекті з технікою додається детальна інструкція по збірці, завдяки якій не залишиться жодного незрозумілого моменту в цьому процесі. Якщо уважно слідувати зазначеним порядком дій, то ви зрозумієте, наскільки легко самому зібрати колектор. Згодом ви будете здобувати досвід, і такі елементи дадуться легше. Тому в багатьох випадках є сенс в кінці роботи заново зібрати перший елемент, застосувавши отримані навички.
Отже, ми змогли побачити, що сонячні колектори можуть стати величезною допомогою в господарстві, економлячи багато електроенергії та інших ресурсів, що використовуються для опалення. Також їх можна використовувати не тільки для традиційного опалення будинку, але і в інших випадках. Наприклад, на обігрів басейну сонячні колектори можуть витрачати тільки частина основної енергії, але це буде величезною допомогою, особливо в холодну пору року. Пробуйте, експериментуйте, і у вас все вийде!