Что такое солнечный коллектор: виды, принцип работы, характеристики и цены

виды, принцип работы системы, правила установки солнечных коллекторов, сфера и специфика применения устройств

Содержание статьи

1. Специфика применения
2. Принцип работы и особенности устройства
3. Плоские солнечные коллекторы: устройство
4. Вакуумные гелиоколлекторы
5. Сфера применения вакуумных  солнечных коллекторов
6. Установка солнечного коллектора
7. Устройство вакуумного солнечного коллектора

Солнечными коллекторами называют установки, предназначенные для сбора тепловой энергии солнца, используемой для нагрева теплоносителя. Как правило, их используют для отопления и горячего водоснабжения помещений. Основные объекты использования гелиоколлекторов – здания коммерческого назначения и частные дома.

Солнечный коллектор – своего рода уникальное устройство. Его покупка в будущем позволит избавиться от ежемесячных расходов на горячую воду и отопление. Однако в связи с его немалой стоимостью главное – не допустить ошибок при выборе соответствующего оборудования.

Следовательно, перед тем, как приобрести гелиоколлектор, необходимо располагать общей информацией о его видах, особенностях и принципах работы.

Преимущества солнечных коллекторов и гелиосистем Oventrop

Экономичность. Солнечные коллекторы существенно снижают расходы на горячее водоснабжение и обогрев коттеджа в холодное время года. Использование гелиоустановок сокращает годовые затраты на нагрев воды до 60%, а на отопление здания – до 30%;

Экологическая чистота. Гелиоколлектор абсолютно безопасен, т.к. не допускает загрязнения окружающей среды и не оказывает негативного влияния на здоровье человека. Кроме того, в воде, находящейся под действием высоких температур и вакуума, появление и распространение бактерий становится невозможным;

Длительный срок эксплуатации. Надежность и долговечность солнечных коллекторов Oventrop обусловлена применением современных высококачественных материалов. Стеклянные и металлические элементы гелиоустановки отличаются ударопрочностью и устойчивостью к резкой смене погоды, в частности порывам ветра;

Автономность. Гелиоустановка может отапливать здания даже в случае длительных перебоев в работе системы теплоснабжения. Аналогичная ситуация и при отключении горячей воды.

Специфика применения

В отличие от теплогенераторов и тепловых насосов, преобразующих энергию из согретых солнцем грунтовых вод и воздушных масс, солнечные коллекторы работают от прямых солнечных лучей, воздействующих на их поверхность. Единственный нюанс гелиоколлекторов заключается лишь в том, что ночью они находятся в пассивном режиме.

На суточную производительность гелиоустановки влияют такие факторы, как:

• Продолжительность светового дня, которая в свою очередь зависит от географической широты региона и времени года. Так, например, в Центральной части России летом солнечный коллектор будет функционировать по максимуму, а зимой – по минимуму. Это связано не только с длительностью дня, но и изменением угла падения солнечных лучей на гелиопанели;
• Климатические особенности региона.
  Как правило, на территории нашей страны имеется множество участков, над которыми больше 200 дней в году солнце скрывается за слоями туч или за пеленой тумана. Несмотря на то, что гелиоколлектор может улавливать даже рассеянные солнечные лучи, в пасмурную погоду его продуктивность значительно уменьшается.

Принцип работы и особенности устройства

Главным элементом гелиоколлектора является адсорбер. Он представляет собой медную пластину с присоединенной к ней трубой. При поглощении энергии воздействующих на гелиосистему прямых солнечных лучей, адсорбирующий элемент моментально нагревается, передавая тепло циркулирующему по трубопроводу теплоносителю.

От типа поверхности коллектора зависит его способность отражать или поглощать солнечные лучи. Так, например, устройство с зеркальной поверхностью превосходно отражает свет и тепло, в то время как черная пластина полностью поглощает их. Следовательно, для наибольшей эффективности медную пластину адсорбера чаще всего покрывают черной краской.

Чтобы также повысить количество излучаемой от солнца тепловой энергии, необходимо грамотно выбрать прикрывающее адсорбер стекло. Для солнечных коллекторов применяют специальное стекло с антибликовым покрытием и минимальным процентом содержащегося в нем железа. Такое стекло отличается от обыкновенного не только сниженной долей отражаемого света, но и увеличивает прозрачность.

Кроме того, для предотвращения загрязнения стекла, что тоже снижает эффективность работы гелиоустановки, корпус коллектора полностью герметизируют, либо наполняют инертным газом.

При всем этом часть получаемой тепловой энергии пластина адсорбера отдает в окружающую среду, нагревая взаимодействующий с гелиосистемой воздух. Для снижения теплопотерь адсорбирующий элемент следует изолировать. Поиски максимально эффективных способов теплоизоляции и привели к появлению множества разновидностей солнечных коллекторов. Одними из распространенных видов являются плоские и трубчатые, или вакуумные.

Плоские солнечные коллекторы: устройство

Гелиоколлектор плоского типа состоит из алюминиевого короба, сверху которого установлено защитное стекло с абсорбционным слоем. Внутри корпуса расположены медные трубки, впускной и выпускной патрубки. Дно и стенки короба защищены самым надежным теплоизолирующим элементом – минеральной ватой.

Некоторые модели плоских коллекторов могут также иметь под стеклом слой пропиленгликоля, который выполняет функцию поглотителя солнечных лучей. Это увеличивает его КПД, обеспечивая оборудованию максимальную производительность вне зависимости от сезона.

Достоинства и недостатки плоских гелиоколлекторов

К главным преимуществам плоских солнечных коллекторов относят:

• Способность к самоочищению в случае выпадения осадков в виде снега или инея;
• Высокие показатели в соотношении «цена/качество», что характерно для южных регионов с теплым климатом;
• Высокий КПД при эксплуатации в летний сезон;
• Сравнительно невысокая стоимость в отличие от других гелиоконструкций.

Основными недостатками таких систем являются:

• Высокие теплопотери, обусловленные конструктивными признаками установок;
• Небольшой КПД при функционировании осенью и зимой;
• Сложности в ходе перевозки и монтажа гелиосистем;
• Максимальные затраты в случае выполнения ремонтных работ;
• Повышенная парусность гелиоустановки.

Сфера применения плоских солнечных коллекторов

Несмотря на недостатки, данный тип гелиосистем используется для сезонного нагрева горячей воды. Плоские гелиоколлекторы используются:

• Для горячего водоснабжения летнего душа;
• Для подогрева воды в бассейне до нужной температуры;
• Для обогрева теплиц.

Вакуумные гелиоколлекторы

Вакуумный солнечный коллектор – это высокотехнологичное комплексное устройство, предназначенное для сбора тепловой солнечной энергии и последующей ее переработки в тепловую энергию, которая используется в быту и промышленных сферах для обеспечения отопления, подогрева воды в системах водоснабжения. Солнечный вакуумный коллектор высокоэффективен и эргономичен, обладает высоким КПД даже в условиях слабой освещенности и низких температур, что дает возможность использовать систему в любое время года. Устройство позволяет перерабатывать в тепло инфракрасное излучение, проникающее сквозь облака и рассеянные лучи. Солнечные коллекторы Oventrop способны даже при отрицательных температурах окружающей среды нагреть воду до ста градусов Цельсия.

Сфера применения вакуумных  солнечных коллекторов

Использование конструкции значительно снижает затраты на отопление в зимний период года и гарантирует бесплатный подогрев воды в летний период года. Солнечный коллектор активно поглощает солнечную энергию и улавливает 98% энергии, когда степень вакуума — 10^—. Системы устанавливают на фасадах, плоских или скатных крышах. При расположении в произвольных местах угол наклона должен находиться в пределах 15-75

0. Срок эксплуатации – не менее двадцати лет.

Системы широко используются для:

• подогрева воды в бытовых и производственных водопроводах, бассейнах;
• работы отопительных индивидуальных систем;
• обогрев теплиц.

Коллекторы легко включаются в сети водо- и теплоснабжения. Для подключения системы используется станция Regusol X Duo с вмонтированным теплообменником и контроллером, которая благодаря послойному накоплению теплоносителя повышает эффективность всей энергосистемы.

Установка солнечного коллектора

От правильности установки коллектора напрямую зависит эффективность конструкции. Для избегания риска поднятия давления вследствие перегрева воды расчет солнечного коллектора выполняются исключительно в специальных программах. Расчеты производятся с учетом погодных условий в точке размещения коллектора и среднегодового расхода тепла. Мощность солнечного корректора вычисляется исходя из данных о площади, значения инсоляции системы и КПД коллектора.

Перед началом расчетов определяется, будет система круглогодичной или сезонной.

1.  Солнечные корректоры сезонного типа предполагают использование в теплый период года (середина апреля – середина октября). Данная конструкция состоит из бака накопителя и коллектора. Теплоносителем служит вода, которая замерзает при отрицательных температурах, поэтому использование ее в холодную часть года невозможно.
2. Круглогодичные системы могут эффективно использоваться вне зависимости от температурного режима окружающей среды. В конструкции используется незамерзающая эфирная жидкость, которая обеспечивает высокий КПД солнечного коллектора даже в самые холодные дни года.

Вакуумные солнечные коллекторы при грамотной установке и монтаже покрывают до 60% среднестатистической семьи в горячей воде и обеспечивают отопление в период от второй половины весны до середины осени. Например, при установке системы в средних широтах России коллектор площадью в два квадратных метра обеспечивает ежедневный нагрев ста литров воды до 40-60⁰.

Эффективность установки в летний период года значительно выше. За один ясный световой день 1 м² коллектора будет прогревать около восьмидесяти литров воды до температуры + 65⁰. Среднегодовая производительность солнечного коллектора с поглощающей площадью в 3м² будет состоять в диапазоне 500-700 кВт/ч на 1м².

Устройство вакуумного солнечного коллектора

Компания Oventrop предлагает вакуумные солнечные коллекторы с тепловой трубкой. Системы с тепловой трубкой конструктивно напоминают термос: в стеклянную/металлическую трубку большего диаметра вставлена другая, меньшего диаметра. Пространство между ними вакуумированно, что обеспечивает максимально эффективную теплоизоляцию от воздействия внешних температур и минимальные потери на излучение. Вакуумная прослойка позволяет сохранить до 95% поглощенной тепловой энергии.

Все вакуумированные трубки оборудованы внутри медными пластинами поглотителя с эффективно собирающим солнечную энергию гелиотитановым покрытием. Заполненная специальной эфирной жидкостью тепловая труба установлена под поглотителем и присоединена к расположенному в теплообменнике конденсатору. Полученная поглотителем солнечная энергия превращает жидкость в пары, которые поднимаются в конденсатор и отдают тепло коллектору, конденсируется и возвращается в нижнюю часть колбы. Благодаря цикличности создается непрерывный процесс теплообмена.

Система способна вырабатывать значительные температуры и обеспечивает высокий КПД даже при слабой освещенности и t -30 — -45⁰С (в зависимости от вида коллектора с трубками из стекла или металла). Вакуумные солнечные коллекторы просты и недороги в эксплуатации. Специальные соединения конструкции позволяют заменять либо поворачивать трубки в заполненной находящейся под давлением установке.

Принцип работы солнечных коллекторов и батарей

Солнечные коллекторы – это инновационная технология, которая превращают солнечную энергию в тепло. Но как именно работает солнечная батарея?

Принцип работы солнечной батареи достаточно не простой. Ведь для работы солнечного коллектора необходима не только сама панель, но и ряд вспомогательных устройств, которые берут участие в работе коллектора.

Принцип работы солнечного коллектора зависит от его составляющих. Система состоит из непосредственно солнечного коллектора, теплообменного контура и аккумулятора тепла (бака с водой). За что отвечает каждый элемент системы?

Принцип работы коллектора прост. По нему происходит циркуляция теплоносителя (жидкости). В нем теплоноситель нагревается от солнечной энергии.

В аккумуляторе тепла (баке) нагретая вода до того, как ее используют, например на отопление дома солнечными коллекторами.

Теплообменник контура необходим для передачи тепла от коллектора в бак.

Принцип солнечной батареирассмотрим более подробно. Через плоский солнечный коллектор постоянно проходит теплоноситель (жидкость – чаще всего применяется раствор пропилен гликоля с водой). Теплоноситель нагревается в солнечной батареи благодаря энергии солнца и далее отдает тепловую энергию воде через теплообменник, который находится в баке-аккумуляторе.

Далее в баке-аккумуляторе горячая вода находится до момента, когда она понадобится. Из-за этого принципа работы, бак должен иметь хорошие изоляционные качества. В первом контуре, где находится солнечная батарея, применяется принудительная циркуляция теплоносителя, поэтому еще одной составляющей такого цикла является насос, или насосная станция.

Иногда, в баке-аккумуляторе может быть установлен электрический нагреватель-дублер. Он обеспечивает принцип предостережения от возможного понижения температуры воды в баке-аккумуляторе. Такое может произойти из-за затяжной пасмурной погоды или например по причине нехватки солнечной энергии в зимний период. В таком случае, нагреватель-дублер автоматически включается и догревает воду солнечной батареи до заданной температуры. Более часто применяются баки0аккумуляторы бивалентного типа(бак с двумя теплообменниками). В таких случаях в нижний змеевик подключаются солнечные коллектора, а в верхний дополнительный источник тепла, например газовый или твердотопливный котел.

Принцип солнечного коллектора достаточно прост, но в тоже время требует высокой степени внимания к деталям. Ведь если что-то не учесть, то возможно значительное снижение эффективности работы.

Принцип действия солнечного коллектора немного отличается от типа коллектора. Например, у вакуумного солнечного коллектора и плоского солнечного коллектора есть небольшое отличие в принципе действия. Вакуумный солнечный коллектор имеет преимущества в эффективности работы по сравнению с плоским солнечным коллектором в межсезонье и зимой:

• дело в том, что медная трубка в вакуумном коллекторе изолирована вакуумом со всех сторон, что обеспечивает минимальныетеплопотери. Это особенно чувствуетсяв зимний период;
• принцип солнечной батареи вакуумного типа позволяет менять трубки по отдельности, при этом на работу остальных трубок поломка одной не влияет. В плоском солнечном коллекторе поломка одной трубки приведет к неисправности всего коллектора;
• за счет круглой формы абсорбера, вакуумный солнечный коллектор, впитывает на много больше солнечного света, не отражая его. Плоские солнечные коллектора отражают большую часть света ранним утром и поздним вечером.

Таким образом, мы можем сказать, что принцип действия солнечных батарей немного отличается в зависимости от типа и вида коллектора. Поэтому, внимательно подбирайте себе коллектор и лучше перед покупкой обратитесь к нашим специалистам по тел. 050 414-37-72, которые более детально смогут Вам подсказать и помочь в выборе.

Солнечный коллектор и солнечная панель: в чем разница?

В чем разница между солнечными коллекторами и солнечными панелями? Это одно и то же? Если нет, то какой эффективнее? Какой купить?

Что эффективнее: солнечный коллектор или солнечные панели? Отопление солнечным тепловым коллектором — отличный способ использовать возобновляемую энергию при работе солнечных батарей, поэтому производство электроэнергии — это еще одна форма использования солнечной энергии.

Обе технологии имеют свои преимущества и недостатки, что является предметом обсуждения для отдельных лиц и компаний. В этой статье мы хотим дать вам представление об использовании солнечной энергии.

Фотоэлектрические (PV) солнечные панели

Солнечная панель представляет собой фотоэлектрическую систему, которая поглощает электрическое излучение солнечного света. После этого он вырабатывает электричество, заряжая частицы.

Солнечные тепловые коллекторы

Солнечные тепловые коллекторы не используют солнечную энергию для выработки электроэнергии, а для нагрева тепловых систем. В этом случае жидкость внутри коллектора нагревается, а затем, циркулируя, отдает тепло.

Коллекторы и панели: отличия

Многие путают определения солнечных коллекторов и панелей, но разница существенная. В то время как коллекторы производят тепловую энергию, солнечные панели производят электричество.

Плюсы и минусы

Возобновляемые источники энергии – будущее нашей планеты. К настоящему времени больше всего энергии вырабатывают ветряные электростанции, но наиболее динамично развивается солнечная энергетика. Создается все больше и больше солнечных ферм с более совершенными технологиями. Прочтите нашу статью о солнечной и ветровой энергетике.

Поскольку выбросы углерода в настоящее время находятся на рекордно высоком уровне, страны начали договариваться о снижении загрязнения воздуха и достижении нулевого уровня выбросов до 2050 года.

Таким образом, установка солнечного коллектора или панели в вашем доме или компании будет долгосрочное, хорошее решение. Кроме того, ученые говорят, что всего за 1 час количество энергии Солнца, попадающей на Землю, больше, чем вся планета потребляет за год.

Таким образом, солнечная энергия является бесконечным источником энергии.

Несмотря на то, что затраты на строительство высоки, обслуживание системы солнечной энергии обходится очень дешево, так что вы можете сократить свои счета за коммунальные услуги.

Однако по сравнению с природным газом есть и недостатки. На данный момент мы не можем эффективно хранить солнечную энергию. Хотя мы можем транспортировать его или даже делиться им с нашими соседями, если мы производим слишком много, его невозможно хранить годами.

Использование солнечной энергии в компаниях и домашнем хозяйстве

Солнечные коллекторы требуют дополнительных работ по техническому обслуживанию, поскольку вода (и ее значение pH) может изнашивать систему.

Если вы хотите использовать солнечную энергию только для обогрева своих владений, используйте солнечные коллекторы. Но если вы хотите сократить счета за электроэнергию и использовать солнечную энергию в более широких масштабах, попробуйте солнечные панели.

Заводы иногда используют солнечные коллекторы и панели в качестве дополнительного источника энергии для ископаемого топлива.

Заключение

• Технология солнечных панелей и коллекторов все еще совершенствуется.
• Хранение возобновляемой энергии пока неэффективно.
• Оба типа солнечных электростанций могут помочь вам сократить счета за коммунальные услуги.
• Солнечные тепловые коллекторы используют тепловую энергию для обогрева систем.
• Солнечные панели имеют фотоэлектрическую систему для выработки электроэнергии.

Солнечные коллекторы | GreenMatch

Хотя солнечные панели являются наиболее известным устройством, когда речь идет о солнечной энергии, солнечные тепловые коллекторы также очень эффективны и используются для сбора тепла путем поглощения солнечного света. Солнечное тепло также используется для улавливания солнечного излучения, которое представляет собой энергию в форме электромагнитного излучения, состоящего из инфракрасных и ультрафиолетовых волн. Это может произойти из-за огромного количества солнечного света, ежедневно попадающего на поверхность Земли.

Хотите использовать энергию солнца и сэкономить деньги на счетах за электроэнергию? Солнечные тепловые коллекторы могут быть правильным выбором для вас! Хотя они не так популярны, как солнечные фотоэлектрические панели, солнечные тепловые панели могут быть столь же полезными для вас, обеспечивая вас горячей водой.

Однако они могут быть и более сложными. Вот почему так важно, чтобы профессиональный установщик оценил ваш дом и помог с процессом установки. В GreenMatch мы работаем с сетью надежных и квалифицированных установщиков солнечных коллекторов, которые могут предложить вам конкурентоспособные цены.

Заполните нашу простую форму сегодня, чтобы получить до 3 бесплатных предложений по тепловым солнечным панелям от проверенных монтажников в вашем регионе и сделать первый шаг к более устойчивому будущему!

• Цитаты местных инженеров
• Оплата через финансы доступна
• Экономьте до 522 фунтов стерлингов в год

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНЫ СЕЙЧАС

Это займет всего 30 секунд

Оптимизируйте свой дом и спасите планету

Солнечные коллекторы могут быть неконцентрирующие или концентрирующие . Разница между ними в том, что у концентрирующих коллекторов интерцептор больше, чем у поглотителя, а у неконцентрирующих коллекторов они оба одинаковых размеров. Солнечные коллекторы с плоскими пластинами и вакуумными трубками используются в бытовых целях, таких как отопление помещений, горячее водоснабжение или охлаждение.

Плоские коллекторы

Плоские солнечные коллекторы являются наиболее распространенными. Они состоят из абсорбера, прозрачной крышки и изоляции. Основное применение технологии обычно приходится на жилые дома, где спрос на горячую воду велик и влияет на счета. Коммерческое применение плоских коллекторов обычно наблюдается в автомойках, прачечных, военных прачечных или ресторанах.

Ожидается, что солнечные водонагревательные системы будут намного экономичнее , особенно для объектов с большим спросом на горячую воду (кухни, прачечные и т. д.) Плоские солнечные коллекторы демонстрируют хорошее соотношение цены и качества, а также дают много вариантов монтажа (на крыше, внутри самой крыши или отдельно).

Вакуумный трубчатый коллектор

Это разновидность вакуумного коллектора, полоса абсорбера которого помещена в вакуумированную и устойчивую к давлению стеклянную трубку. Жидкий теплоноситель течет непосредственно через абсорбер в U-образную трубу или в систему «труба в трубе». В коллектор тепловых трубок встроена специальная жидкость, которая испаряется даже при низких температурах, поэтому пар поднимается по отдельным тепловым трубкам и нагревает жидкость в основной трубе, вырабатывая тепло. Термодинамические панели также основаны на таком хладагенте, но используют тепло окружающего воздуха и поэтому подходят только для горячей воды.

Эта технология очень надежна, ее расчетный срок службы составляет 25 лет. Вакуум, который окружает трубы снаружи, значительно снижает риск потери тепла, поэтому эффективность выше, чем у плоских коллекторов.

Существуют также солнечные коллекторы, которые можно использовать для выработки электроэнергии. Параболические желоба, солнечные параболические тарелки и силовые башни используются на солнечных электростанциях или в исследовательских целях.

Параболический желоб

Этот особый тип солнечного коллектора в основном используется на солнечных электростанциях. В технологии используется желобообразный параболический отражатель для концентрации солнечного света на изолированной трубке или тепловой трубке, расположенной в фокусе. Таким образом, вырабатываемое тепло передается на котлы электростанции.

Параболическая тарелка 

Эта технология отличается тем, что с этим солнечным коллектором можно использовать несколько тарелок, которые могут концентрировать солнечную энергию в одной фокусной точке. Как и другие коллекторы, он в основном используется на солнечных электростанциях, а также для исследователей. Тарелка выровнена таким образом, что позволяет собирать почти все солнечное излучение, попадающее на поверхность Земли. Большинство потерь эффективности происходит из-за незначительных несовершенств формы тарелки. Потери из-за погодных условий обычно минимальны, однако в дождливый туманный день солнечные лучи обычно распространяются во все стороны.

Power Tower

Power Tower — это большая башня, огражденная следящими зеркалами, называемыми гелиостатами. Они выравниваются, чтобы отслеживать солнечный свет, собирать его и передавать на вершину башни, где находится приемник, полученное тепло передается на электростанцию ​​внизу. Энергетическая башня удешевляет покрытие гораздо большей площади относительно недорогими зеркалами, в отличие от традиционных солнечных элементов.

Однако с эффективностью могут возникнуть проблемы, так как электробашня нуждается в идеальных погодных условиях почти все время, в то время как солнечные батареи по-прежнему производят очень хорошее количество энергии, даже когда небо полностью затянуто облаками.

Солнечные коллекторы или солнечные элементы

Солнечные коллекторы — прекрасное изобретение, однако они не совсем идеальны для постоянного потребителя, который просто хочет производить электроэнергию самостоятельно.