- Типы солнечных коллекторов
- Солнечные коллекторы — вакуумные и плоские, особенности и области использования
- Виды солнечных коллекторов: полная справка от производителя
- Солнечные коллекторы. Часто задаваемые вопросы.
- Ориентация солнечных коллекторов в пространстве, сравнение эффективности конструкций
- Солнечный коллектор. Разновидности солнечных коллекторов, преимущества и недостатки. — Акватех
- — SunMaxx Solar
- Вакуумная трубка
- Галереи изображений установки
- Солнечные коллекторы | GreenMatch
- Технологии альтернативной энергетики (АЭТ) | Производитель солнечных тепловых систем и решений, включая коллекторы, солнечные панели для бассейнов и солнечные водонагревательные системы.
- Коллектор Солнечные тепловые панели серии AE
- Коллектор Солнечные тепловые панели серии MS
- Крепеж для скрытого монтажа коллектора серии AE
- Стандартное крепежное оборудование коллектора серии AE
- Крепление для крепления коллектора серии AE для сильного ветра
- Монтажное оборудование для монтажа в стойку серии Collector AE
- Коллектор серии MS для скрытого монтажа
- Стандартное крепежное оборудование коллектора серии MS
- Крепление коллектора серии MS для сильного ветра
- Крепления для монтажа в стойку серии MS Collector
- Комплект крепежных деталей для сборки рельсовой треугольной фермы
- Рейка
- Комплект ножек для монтажа на рейке
- Комплект зажимов для монтажа на рейку
- Поперечная пластина для монтажа на рейку
- Тройник для монтажа на рейке
- Усилия по обеспечению устойчивого развития блестят благодаря новым солнечным коллекторам
- Солнечные коллекторы
- Технологические достижения для максимального увеличения выработки энергии солнечными коллекторами: обзор | Дж. Электрон. Упак.
- 33 »,
- 0 9.
- 0 Энергия Матер. Сол. Ячейки
- 0 ,
- 00010 Muller , T. F. , Khamlich , S. , and Maaza , M. , 2014 , “ Thermal Stability многослойных солнечных поглотителей AlxOy/Pt/AlxOy, напыленных электронным лучом ”, Sol. Энергия Матер. Сол. Ячейки , 120 ( Пт. Б ), стр. 473 – 480 . 110. Sibin , K. P. , John , S. , and Barshilia , H. C. , 2015 , “ Контроль теплового излучения нержавеющей стали с использованием напыленных тонких пленок вольфрама для применения в солнечной тепловой энергетике ”, Sol. Энергия Матер. Сол. Клетки , 133 , стр. 1 – 7 . 111. DAN , A. , JYOTHI , J. , Chattopadhyay , K. 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 гг. H.C. и Basu , B. , 2016 , « Спектрально-селективное поглотительное покрытие из WAlN/WAlON/Al2O3 для применения в солнечных тепловых установках », Sol. Энергия Матер. Сол. Ячейки , 157 , стр. 716 – 726 . 112. DAN , A. , Chattopadhyay , K. , Barshilia , H. C. C. C. C. C. C. C. C. C. C. C. C. C.0010 и BASU , B. , 2016 , « Англональный поглощение солнечной энергии и термическая стабильность W/Waln/Walon/AL2O3 коэффициент Solar Selctect Selctecte Selctiece , Waln/Walon/AL2O3. Заявл. Терм. англ. , 109 , стр. 997 – 1002 . 113. Дан , А. , Чаттопадхьяй , K. , Barshilia , H. C. и BASU , B. , 2016 111111111111111111111111111111 собой СЕЛЕР СЕЛЕР. Превосходная износостойкость », Тонкие твердые пленки , 620 , стр. 17 – 309011 22 9010 114. Сельвакумар , N. , Manikandanath , N. T. , Biswas , A. , and Barshilia , H. C. , 2012 , « Проектирование и изготовление высокотермически стабильного тандемного поглотителя HfMoN/HfON/Al2O3 для применения в солнечной тепловой энергии », Sol. Энергия Матер. Сол. Клетки , 102 , стр. 86 – 92 . 115. Mahadik , D. B. , Lakshmi , R. V. , and Barshilia , H. C. , 2015 , “ Высокоэффективные однослойные нанопористые просветляющие покрытия на стекле методом золь-гель для применения в солнечной энергетике », Сол. Энергия Матер. Сол. Ячейки , 140 , стр. 61 – 68 . 116. Khamlich , S. , McCrindle , R. , Nuru , Z. Y. , Cingo , № и Мааза , M. , 2013 , « Влияние отжига на структурные и оптические свойства монодисперсных частиц Cr/α-Cr2O3, приложение », 0, 0. Серф. науч. , 265 , стр. 745 – 749 . 117. Ван , Х. , Прасад Сиван , В. , Mitchell , A. , Rosengarten , G. , Phelan , P. , and Wang , L. , 2015 , « Высокоэффективный селективный поглотитель метаматериала для сбора высокотемпературной солнечной тепловой энергии », Sol. Энергия Матер. Сол. Клетки , 137 , стр. 235 – 242 . 118. Wu , Y. , Wang , C. , Sun , Y. , Ning , Ю. , Лю , Ю. , Сюэ , Y. , Wang , W. , Zhao , S. , Tomasella , E. , and Bousquet , A. , 2015 , « Исследование термической стабильности покрытия Al/NbTiSiN/NbTiSiON/SiO2, селективно поглощающего солнечные лучи», 3, Sol.. Энергия , 119 , стр. 18 – 28 . 119. Wu , Y. , Wang , C. , Sun , Y. , Xue , Ю. , Нин , Ю. , Ван , В. 00010
- 00010
- 3.
- 3
- 10
Типы солнечных коллекторов
Солнечный коллектор — это конструкция или устройство, преобразующее энергию Солнца в тепло. Формально, солнечными коллекторами является стальная бочка, выкрашенная в черный цвет на дачном душе. Раскатанный по огороду тонкостенный шланг, выставленные на солнце пластиковые PET-бутылки с водой и даже простое ведро воды, греющееся на солнце, может считаться солнечным коллектором.
Углубляться в классификацию таких самодельных ультра-эконом-вариантов использования солнечной энергии не станем
Открытые коллекторы
Для формирования полной картины упомянем лишь такой тип солнечного коллектора, как открытые коллекторы, не имеющие ни остекления, ни специального покрытия. Чаще всего, это пластиковые прямоугольные емкости черного цвета, наполненные водой. Они крайне дешевы — дешевле может быть лишь какое-то решение “своими руками” — однако имеют массу критичных недостатков, таких как:
- Низкий КПД
- Работают только при положительной температуре окружающей среды
- Крайняя недолговечность — часто не больше одного сезона.

- Эффективная работа только при небольших перепадах температур (обычно не более 20 ⁰С между окружающей средой и водой в коллекторе). Таким образом солнечные коллекторы такого типа не могут использоваться для получения горячей воды
Все это оставляет открытым коллекторам единственную сферу применения — в качестве подогрева бассейна или уличного душа.
“Серьезные” солнечные коллекторы, которые можно использовать в течение многих лет, можно разбить на две больших группы: плоские коллекторы и трубчатые вакуумные коллекторы.
Плоские солнечные коллекторы
Основным элементом плоского солнечного коллектора является абсорбер — металлическая пластина со специальным поглощающим покрытием и напаянным на нее проточным трубопроводом. Абсорбер заключен в специальный корпус, у которого лицевая стенка прозрачная (через нее в коллектор проникает солнечное излучение), а тыльная утеплена минераловатной плитой либо слоем другого утеплителя.
Выделяют 3 основных типа расположения: “меандр”, “арфа”, «двойная арфа». Компания Атмосфера предлагает плоские солнечные коллекторы всех типов. Для повышения эффективности коллектора на абсорбер может быть нанесено специальное селективное покрытие. Наличие селективного покрытия значительно увеличивает производительность плоского коллектора, но, в то же время, увеличивает его стоимость.
Для уменьшения теплопотерь в холодное время года корпус плоского коллектора делают максимально герметичным. Таким образом теплоизоляция абсорбера достигается за счет слоя воздуха или инертного газа со стороны прозрачной передней стенки, и слоя утеплителя со стороны задней стенки.
Плоские коллекторы являются более эффективными в теплое время года, однако в зимнее время их эффективность значительно снижается по причине достаточно высоких теплопотерь. Существуют также еще один вид плоских солнечных коллекторов — вакуумный плоский коллектор.
В вакуумном плоском коллекторе теплоизоляция абсорбера от окружающей среды достигается не за счет слоя теплоизоляции, а за счет создания внутри короба глубокого вакуума, предотвращающего теплопотери. Такие коллекторы обладают максимальной продуктивностью среди плоских коллекторов, однако, являются более сложными в монтаже и эксплуатации, и, что существенно, очень дорогими. Неоспоримыми преимуществами плоских солнечных коллекторов являются их невысокая цена при высокой эффективности в теплое время года. К недостаткам можно отнести более низкую производительность в зимний период. Плоский коллектор являются цельной неразборной конструкцией, из-за чего поднимать и устанавливать на крышу его приходится целиком.
СОКОЛ-ЭФФЕКТ (Арфа)
Межколлекторные соединения мама-папаСолнечные коллекторы типа «арфа» самый распространенный тип солнечного коллектора, отлично зарекомендовавший себя при создании гелиосистем различного назначения.
Солнечные коллекторы Сокол-Эффект производятся с медным и алюминиевым абсорбером.
Для работы на прямой воде применяются только солнечные коллекторы с медным абсорбером. При работе с применением теплоносителя тип абсорбера не важен.
Высокая мощность, высокая пропускная способность для теплоносителя обеспечивает эффективное преобразование энергии солнца в тепло. Более 98% всех мировых гелиосистем собрано на солнечных коллекторах типа арфа.
Отличительной особенностью коллекторов СОКОЛ-ЭФФЕКТ является надежное межколлекторное соединение на резьбе папа-мама. Таким образом обеспечивается герметичность и легкость сборки гелиосистем.
Солнечные коллекторы Сокол-эффект производятся в России на предприятии оборонного комплекса АО «НПО машиностроения». При изготовлении применяются современные материалы и технологии. АТМОСФЕРА представляет продукцию завода для частных и корпоративных заказчиков. При этом мы комплектуем гелиосистему любой мощности «под ключ» и оказываем услуги монтажа и шефмонтажа.
АрфаАТМОСФЕРА СПК-F4M (Меандр)
Солнечные коллекторы меандрового типа имеют змеевидную трубку по которой движется теплоносительи нагревается абсорбером солнечного коллектора.
Такое устройство позволяет применять солнечные коллекторы типа меандр как для традиционного (около 98% мировых установок), а также для самосливных систем класса DrainBack (дрэйнбэк). Такую систему впервые предложила компания Viessmann (Германия). Системы drainback называются «незакипающими». Однако требуют дополнительного оборудования и отличаются шумностью при работе.
Компания Атмосфера предлагает солнечные коллекторы меандрового типа площадью 2 кв.м и 2.65 кв.м. Производство находится в Польше, что обеспечивает традиционно хорошие цены на продукцию и быстрый срок поставки.
МеандрАТМОСФЕРА СПК-F2M (Двойная арфа)
Солнечные коллекторы типа «двойная арфа» характеризуются простотой монтажа, за счет всего двух присоединений в верхней части корпуса.
Коллекторы такого типа пригодны применяются для построения гелиосистем в частных домах и гостиницах. Они легки в обслуживании и обладают более высокой мощностью, за счет отсутствия лишних выходов медных частей, а также усиленной теплоизоляцией задней поверхности корпуса и боковых кромок.
Компания Атмосфера предлагает солнечные коллекторы такого типа площадью 2 кв.м. Производство также находится в Польше. Коллекторы сертифицированы для применения в гелиосистемах и системах теплоснабжения.
Двойная арфаТрубчатые вакуумные солнечные коллекторы
Гораздо проще установить на наклонную кровлю трубчатый вакуумный коллектор. Трубчатый коллектор состоит из рамы или креплений, корпуса-теплообменника (так называемого manifold) и стеклянных вакуумных трубок. Таким образом, монтаж трубчатого коллектора можно осуществлять в несколько этапов: сначала устанавливаем раму, на раме закрепляем manifold, после чего по одной вставляем в manifold вакуумные трубки. Трубчатые вакуумные коллекторы также более эффективны по сравнению с плоскими коллекторами в холодное время года, так как вакуум обеспечивает минимальные теплопотери. Трубчатые вакуумные коллекторы отличаются по типу вакуумных трубок, а также по типу манифолда.
Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы термосифонного типа
В коаксиальных вакуумных трубках прямого нагрева теплоноситель (обычно это вода) нагревается при непосредственном контакте с внутренней тепло-поглощающей стенкой.
Для увеличения теплопоглощения стеклянная стенка изнутри покрывается специальным селективным покрытием. Коллекторы прямого нагрева на трубках коаксиального типа просты и дешевы, и имеют ряд особенности:
- Имеют высокий КПД
- Обладают сравнительно невысокой ценой
- Работают только при положительной температуре окружающей среды
- Требует сезонного обслуживания (слив и заполнение), замены силиконовых прокладок
- Некоторые типы сезонных коллекторов не могут работать под высоким давлением
Обычно материал корпуса бака изготовлен из нержавеющей стали, что предъявляет дополнительные требования к чистоте воды и регулярному контролю состояния и замене магниевого анода.
В случае несвоевременной замены магниевого анода происходит быстрое разрушение бака в результате электрохимической коррозии. Коаксиальные вакуумные трубки прямого нагрева используются в сезонных термосифонных системах, таких как Атмосфера-RNB, RPA-Теплообмен, СВК-Октагон.
Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы heatpipe
Система heat-pipe состоит из специальной трубки-теплообменника, передающей тепло из трубки в теплообменник manifold’а. Гильза теплообменника heatpipe соединяется с теплообменником манифолда через гильзу, которое впаяно непосредственно в 1-трубный теплообменник, также может огибаться 2-трубным теплообменником.
Коаксиальные вакуумные трубки с системой heatpipe отличаются высокой эффективностью и удобством при монтаже. Кроме того, в таком коллекторе можно легко заменить не только саму вакуумную трубку, но и сердечник heatpipe в случае выхода его из строя. При чем совсем не обязательно отключать и демонтировать солнечный коллектор с крыши — все замены осуществляются по месту с минимальным затратами времени и усилий.
Коллекторы с вакуумными трубками heatpipe отличаются доступной ценой, надежны и могут без ограничений использоваться в высоконапорных гелиотермальных системах. Вакуумные трубки heatpipe используются во всех вакуумных солнечных коллекторах Атмосфера.
Коаксиальные вакуумные трубки с системой U-type
Еще одним типом трубчатых гелиоколлекторов являются коллекторы с коаксиальными трубками, в которых расположен проточный теплообменник U-образной формы.
При высокой эффективности трубки U-type имеют один серьезный недостаток — они являются одним целым с manifold’ом и должны монтироваться целиком. При этом, такая конструкция исключает замену одиночных трубок при выходе их из строя. Также недостатками коллекторов с трубками U-type, по сравнению с трубками heat-pipe, являются их большее гидравлическое сопротивление, повышенные требования к теплоносителю и, что немаловажно, более высокая цена.
Перьевые вакуумные трубки super-heatpipe
Коллекторы на основе перьевых вакуумных трубок являются самыми эффективными среди трубчатых коллекторов. Перьевые трубки состоят из системы heatpipe, закрепленной на плоском тепловом абсорбере с селективным покрытием, который помещен в вакуумированную трубу диаметра 80мм. Другими словами, это гибрид трубок хитпайп и вакуумных плоских коллекторов.
При высокой эффективности, перьевые трубки отличаются значительно более высокой ценой и более сложным монтажом. Кроме того, при выходе из строя такой трубки, ее придется менять целиком.
Солнечные коллекторы с перьевыми трубками редко применяются, однако доступны к заказу у некоторых европейских производителей. Как было сказано ранее эффективность коллекторов с трубками super heatpipe выше в сравнении с солнечными коллекторами heatpipe в среднем на 15%, однако такое увеличение выработки тепла солнечным коллектором сопровождается увеличением стоимости коллектора в среднем на 30-40%.
Это далеко не всегда оправдано, да и доступность запчастей всегда под вопросом. На складе АТМОСФЕРА перьевые трубки super heatpipe, как правило, имеются.
Мнение специалиста:
Споры о том какие солнечные коллекторы лучше, мощнее, надежней или долговечней идут уже не первый десяток лет. Единственное «правильное решение», как правило, не существует.
При подборе солнечного коллектора инженер учитывает разные параметры эксплуатации и принимает обоснованное решение. В ряде случаев теплотехнический расчет и моделирование выработки тепла в годовом исчислении выполняется для разных типов коллекторов.
Инженер учитывает сезонность гелиосистемы, доступную площадь для размещения коллекторов, возможные периоды перепроизводства тепловой энергии, потенциал к увеличению мощности солнечного водонагревателя.
Квалифицированный инженер в случае когда не все параметры работы гелиосистемы могут быть определены на момент её установки предложит разбить инвестицию на этапы.
При этом заказчику предоставляется возможность применить гелиосистему сезон и по его результатам принять обоснованное решение к увеличению мощности или оставить проектное решение принятое ранее без изменения.
Специалисты компании АТМОСФЕРА обладают экспертными знаниями в области солнечного теплоснабжения и готовы подключиться к проектам гелиосистем на любом из этапов из создания.
Солнечные коллекторы — вакуумные и плоские, особенности и области использования
- 1 Вакуумные коллекторы
- 2 Плоские коллекторы
- 3 Сравнение эффективности работы плоских и вакуумных солнечных коллекторов для нагрева воды
- 4
Сравнение КПД солнечных коллекторов
- 4.1 Сидней
- 4.2 Мельбурн, Виктория
- 4.
3
Брисбан, Квинсланд - 4.4 Аделаида, Южная Австралия
Тепловые солнечные коллекторы бывают двух основных типов — плоские и вакуумные. В свою очередь, каждый из этих типов солнечных коллекторов может быть выполнен из разных материалов и по разным технологиям. В статье описаны основные параметры и популярные конструкции солнечных тепловых коллекторов, даны рекомендации по выбору типа в зависимости от области и условий применения. Описаны преимущества и недостатки плоских и вакуумных солнечных коллектров.
Вакуумные коллекторы
1. Tрубчатый коллектор работает при рассеянном излучении, в том числе в зимний период и в пасмурную погоду, так как он способен абсорбировать диффузионную радиацию благодаря высокоселективной абсорбционной поверхности.
Зависимость КПД коллекторов от разности температур теплоносителя и окружающей среды2. При равенстве площади воспринимающей поверхности (для плоского это площадь абсорбера, для вакуумного — апертурная площадь), вакуумный коллектор имеет мощность почти в 2 раза больше, чем плоский, так как он поглощает полное излучение даже с задней поверхности вакуумной трубки.
Этот эффект можно усилить, если располагать за коллектором отражающую поверхность. Отражение от снега также увеличивает выработку тепла вакуумным коллектором.
3. Высокая мощность коллектора позволяет достичь 70% экономии электроэнергии, необходимой для обогрева технологической воды.
4. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно механического повреждения, так как они изготовлены из упрочненного боросиликатного стекла с толщиной стенки 2,5 мм.
5. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно внешнего загрязнения благодаря их цилиндрической форме и расстоянию между ними – это позволяет снегу, листьям, веткам, пыли и т. п. проходить между трубками под коллектор и таким образом дать коллектору возможность работать максимально эффективно без необходимости технического ухода.
6. Вакуумный коллектор обладает меньшей парусностью (препятствие ветру), так как вакуумные трубки находятся на расстоянии друг относительно друга и дают возможность продува ветра между ними.
Плоский коллектор, наоборот, должен противостоять ветру всей своей поверхностью – этим самым прочность конструкции плоского коллектора должна быть существенно выше, чем вакуумного.
Термоснимок коллекторов
Плоский коллектор излучает значительное количество тепла в окружающую среду7. Вакуумный коллектор с тепловыми трубками очень просто устанавливается. Подсоединение трубок реализуется сухим путем, т. е. без прямого контакта с рабочей жидкостью солнечного контура – в результате этого возникает надежное подсоединение трубок, которое позволяет также производить замену отдельных трубок в ходе эксплуатации коллектора под давлением. В случае повреждения плоского коллектора необходимо сначала осуществить отключение всей системы и лишь тогда производить ремонт или замену.
8. Трубчатый коллектор обладает незначительными тепловыми потерями, так как внутри вакуумных трубок имеется вакуум 5×10-3 Па. Поэтому температура окружающей среды оказывает на мощность вакуумного коллектора влияние лишь в очень незначительной степени.
По этой причине вакуумная трубка не нагревается даже несмотря на то, что теплоноситель в контуре солнечного коллектора нагрелся, например, до 150 °С. В случае плоских коллекторов внутри коллектора не находится вакуум, а теплоизоляция и воздух, которые не обладают такими термо-изоляционными характеристиками, как вакуум. Поэтому при низких температурах плоский коллектор должен сначала подогреть “самого себя“ и лишь затем он способен передавать тепло теплонесущей жидкости в системе солнечного нагрева.
Плоские коллекторы
- Плоский солнечный коллектор производится современным промышленным методом пайки, без заклепочных соединений, винтов или классических уплотняющих материалов, которые со временем оказываются неплотными.
- Высокоэффективный плоский коллектор обеспечивает высокую степень абсорбции тепла прежде всего летом и в переходные сезоны года.
- В качественных коллекторах селективный абсорбционный слой наносится специальным методом в вакууме. Простые плоские коллекторы используют черную термостойкую краску.
Они дешевле, но их эффективность может быть на 20-30% меньше, чем у коллекторов с селективным покрытием. - Простой монтаж с возможностью последовательного или параллельного подсоединения в целях увеличения мощности.
- Высококачественные материалы, обеспечивающие срок службы 20 и более лет.
- Высокая мощность плоского коллектора позволяет летом при оптимальных условиях достичь до 70% экономии энергии для обогрева технологической воды.
Сравнение эффективности работы плоских и вакуумных солнечных коллекторов для нагрева воды
Какой солнечный коллектор лучше — плоский или вакуумный? По этому вопросу сломано много копий. Несмотря на то, что вакуумный коллектор дороже, его преимущества перевешивают разницу в цене.
Солнечные системы нагрева воды с вакуумными коллекторами:
- Более эффективны при передаче тепла – до 163% по сравнению с плоскими в условиях умеренного климата!
- Могут работать при отрицательных температурах воздуха
- Долговечны.
Если ломается трубка, ее можно легко заменить без замены всего коллектора - Отлично работают в пасмурную погоду
- Для получения одинакового количества тепла требуется меньшая площадь крыши, чем в случае с плоскими коллекторами.
- Проблема коррозии гораздо меньше, по сравнению с плоскими солнечными коллекторами.
Сравнение КПД солнечных коллекторов
Ниже приведены результаты сравнительных испытаний плоских и вакуумных коллекторов в различных климатических условиях. Результаты говорят сами за себя — лучший КПД вакуумных коллекторов наблюдается практически в любых условиях.
Результаты испытаний, приведенные ниже, даны при нагреве воды солнечными коллекторами с температуры окружающей среды до 75 °C – данные предоставлены Hills Solar.
Плоские солнечные коллекторы были испытаны в National Solar Test Facility, Канада.
Сидней
Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 426 Вт/м² и температура окружающего воздуха была 13.1 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 104%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.
Лето: Солнечная радиация была 840 Вт/м², температура воздуха 21.3 °C. Вакуумный коллектор оказался на 150.5% более эффективным из расчета на м² апертурной поверхности**.
** Данные взяты из отчета Hills Solar – hills-collector-efficiency (380kb PDF)
Мельбурн, Виктория
Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 296 Вт/м² и температура окружающего воздуха была 9.9 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 163,5%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.
Лето: Солнечная радиация была 861 Вт/м², температура воздуха 19.8 °C. Вакуумный коллектор оказался на 151.5% более эффективным из расчета на м² апертурной поверхности**.
Брисбан, Квинсланд
Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 546 Вт/м² и температура окружающего воздуха была 17.8 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 81%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.
Лето: Солнечная радиация была 828 Вт/м², температура воздуха 25.1 °C. Вакуумный коллектор оказался на 54.5% более эффективным из расчета на м² апертурной поверхности**.
Аделаида, Южная Австралия
Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 452 Вт/м² и температура окружающего воздуха была 10.9 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 132%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.
Лето: Солнечная радиация была 953 Вт/м², температура воздуха 22.1 °C. Вакуумный коллектор оказался на 52% более эффективным из расчета на м² апертурной поверхности**.
Как видим, чем ниже температура окружающей среды, тем больше заметна разница в работе вакуумного и плоского коллектора. Чем холоднее, т.е. чем больше дельта температур, на которую нагревается вода в солнечном коллекторе, тем более явные преимущества у вакуумного солнечного коллектора.
Справедливости ради, в исследовании, результаты которого приведены выше, использовалось приведение выработки вакуумного солнечного коллектора к апертурной поверхности, а для плоского использовалась общая поверхность. Если в расчетах принимать общую площадь для обоих типов коллекторов, разница в эффективности будет существенно меньше.
Ниже приведено соотношение поверхностей и теплопроизводительность для разных типов коллекторов (Источник).
| Размеры | |||
| 1 | Полная площадь, м² | 4. 15 | 2,96 |
| 2 | Апертурная площадь, м² | 2,79 | 2,78 |
| 3 | Площадь абсорбера, м² | 2,45 | 2,78 |
| Теплопроизводительность при среднем уровне солнечной радиации, Категория С | |||
| 4 | На коллектор, кВт*ч/день | 8,59 | 6.68 |
| 5 | Приведённая к общей площади коллектора, кВт*ч/день | 2.065 | 2.15 |
| 6 | Приведённая к площади абсорбера, кВт*ч/день | 3.066 | 2.3 |
Заметьте, что разница между общей и апертурной площадью плоского коллектора около 0,18 м². Это площадь металлической рамы вокруг остекления.
Категория С — это условия умеренно тёплого климата. При испытаниях в более суровых условиях Категории D преимущества вакуумного коллектора намного ощутимее.
Можно видеть, что данные могут быть использованы для обоснования преимуществ как одного, так и другого типа коллекторов.
Выбор нужно делать для конкретного климата и температуры окружающего воздуха. Этот выбор делается на основе решения проектировщика, решения владельца или на основе общего бюджета солнечного системы теплоснабжения. Также, могут быть другие факторы, которые влияют на выбор типа солнечного коллектора для системы солнечного горячего водоснабжения. К таким факторам могут относиться: термосифонное самоохлаждение, укрываемость снегом, способность противостоять граду, эктремальные погодные и климатические условия в месте установки, или наоборот, высокие температуры во время работы системы.
Но, очень часть окончательное решение определяется ценой системы. После анализа всех параметров и доводов за и против, решение может быть принято после ответа на простой вопрос. Например, если один коллектор стоит на 30% дороже, чем другой, будет ли он экономить на 30% больше денег на водоподготовку в реальных условиях эксплуатации? Вдумчивый анализ технических характеристик и каталожных данных для оборудования должен быть отправной точкой, но окончательное решение принимается на основе технико-экономической эффективности разных вариантов.![]()
Эта статья прочитана 16817 раз(а)!
Продолжить чтение
Солнечные коллекторы: правда и мифы
81
Плоские и вакуумные солнечные коллекторы: правда и мифы Источник: svetdv.ru — сейчас уже не работает Когда нам рассказывают об очередной чудо-технологии, то обычно во всех красках расписывают достоинства и деликатно умалчивают о недостатках. Также очень часто потребителям дают нелестные отзывы…
Видео о солнечных коллекторах
73
Интересные ссылки по солнечным коллекторам Солнечные коллекторы: правда и мифы. Приведено сравнение плоских и вакуумных коллекторов. Написано все, на удивление, правильно, видно что писал не журналист, а практик. Видео о солнечных коллекторах https://youtu.be/Bm-hgBhgwL0 Процесс кипячения воды в вакуумной трубке Испытания…
Нагрев воды солнечными коллекторами
69
Энергия Солнца на все случаи жизни Источник: Аква-терм №3 (19) май 2004 Самым простым и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев воды в плоских солнечных коллекторах.
Принцип действия такого устройства весьма прост: видимые лучи солнца, проникая сквозь стекло (проходит…Вакуумные солнечные коллекторы
67
Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление с вакуумными солнечными коллекторами В вакуумном водонагревателе-коллекторе объем, в котором находится темная поверхность, поглощающая солнечное излучение, отделен от окружающей среды вакуумированным пространством, что позволяет практически полностью устранять потери теплоты в окружающую среду за счет…
Солнечный коллектор для нагрева воды «TopSon»
65
Пластинчатый TopSon F3-1/F3-Q Назначение Солнечные коллекторы разного типа позволяют получить тепловую энергию, которая, в первую очередь, используется для приготовления горячей воды, что особенно актуально в летний период года, когда наблюдается максимальная солнечная активность и максимальное потребление горячей воды. Фирма Wolf предлагает комплексное использование…
Расчеты систем ГВС
64
Расчеты систем солнечного горячего водоснабжения Нагреть 1 кг воды на 1 градус можно, затратив 1,16 Вт*ч.
Значит, нагреть тонну воды на 30 градусов (от 20 до 50) можно, затратив 1,16х1000х30=34800 Вт*ч. Считается, что минимальная мощность, при которой еще более-менее будет…
Виды солнечных коллекторов: полная справка от производителя
Существуют различные виды солнечных коллекторов, однако все они рассчитаны на собирание энергии тепла лучей солнца, которая поступает вместе с видимой и прилежащей инфракрасной зонами спектра. Они осуществляют нагрев теплоносителя, используются для обогрева, снабжения горячей водой и проветривания построек разного назначения.
Содержание:
- Коллекторы плоского типа
- Коллекторы вакуумного типа
- Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости
- Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости и встроенным теплообменником
- Вакуумные коллекторы с теплотрубками
- Солнечные коллекторы с концентраторами
- Воздушные коллекторы
Коллекторы плоского типа
Структура солнечных коллекторов плоского типа включает:
- Абсорбер – элемент, отвечающий за вбирание солнечного света и объединенный с теплопроводящей конструкцией.
Это наиболее высокотехнологичная часть системы. Для увеличения результативности на него наносят селективное никелевое покрытие, напыление окиси титана либо окрашивают в черный цвет. - Термоизолирующее покрытие используют для обработки изнаночной стороны гелиопанели. Чаще всего его изготавливают из полиизоцианурата, жесткого полимерного термореактивного материала с закрытыми ячейками.
- Прозрачный слой выполняется из листов поликарбоната с рифлением или закаленного стекла с небольшим количеством железа.
- Трубки для теплоносителя из полимера этилена с поперечно сшитыми молекулами (сшитого полиэтилена) или меди.
Основной принцип работы коллекторов плоского типа заключается в эксплуатации парникового эффекта. Стекло пропускает лучи солнца вовнутрь конструкции и позволяет накопить солнечную энергию, а затем передать ее теплоносителю (воде или незамерзающему раствору) при помощи других деталей (обычно алюминиевых или медных). Гелиопанели этого типа обрабатывают также силиконовым герметиком, достигая полной воздухонепроницаемости.
Эффективность нагрева теплоносителя зависит от количества поступающих на коллектор солнечных лучей. Чем больший объем энергии передается теплоносителю, тем выше результативность работы агрегата. Ее также можно увеличить, применяя специализированные оптические покрытия, не позволяющие уходить теплу.
Эффективность функционирования гелиопанели характеризуется выработкой нагретой жидкости на 1 кв. м площади поверхности устройства. Плоские разновидности могут нагревать теплоноситель до 200ºC.
Коллекторы вакуумного типа
В коллекторе этого типа поглощающий солнечные лучи элемент разделен с окружающей средой объемом, где создан вакуум. Благодаря этому теплопотери оказываются устранены практически полностью. Использование селективного покрытия, в свою очередь, намного снижает энергопотери на излучение.
На фото солнечного коллектора вакуумного типа видно, что используемые теплонакопители представляют собой трубочки, укомплектованные по принципу термоса. Детали вставляются друг в друга, а в зазоре между ними создается вакуум.
Узкоцилиндрическая форма устройств обуславливает падение лучей под углом 90º к оси, что увеличивает количество получаемой с единицы площади энергии даже в вечернее и утреннее время суток.
Трубчатые системы способны эффективно собирать энергию рассеянного солнечного излучения, фактически в этом случае они работают как плоские модели, обустроенные возможностью поворота вслед за солнцем. Применение отражателей также может значительно увеличить рабочее пространство коллектора вакуумного типа.
Практически полное отсутствие пустого расхода энергии в функционировании вакуумного коллектора делает его незаменимым для использования в морозы, а приоритет перед плоскими гелиопанелями он получает уже при температуре ниже 15ºC.
Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости
Конструкции из трубочек в вакуумном коллекторе с непосредственной теплопередачей жидкости располагаются под конкретным углом. Они подсоединяются к баку-накопителю, вода из которого течет непосредственно в трубки, где прогревается и затем возвращается.
Отсутствие иных элементов служит важным достоинством агрегата. Коллекторы этой разновидности могут работать также и без бака-накопителя.
Вакуумный коллектор с прямой передачей тепла жидкости и встроенным теплообменником
Коллекторы этой разновидности устроены, в целом, так же, как и приборы с непосредственной передачей тепла жидкости, однако имеют эффективный теплообменник, подсоединенный изнутри бака. Такой аппарат допустимо встраивать в напорную систему снабжения водой.
Для использования оборудования при пониженной температуре (до -10ºC) в контур нагрева воды заливают незамерзающий раствор. Отложений внутри коллектора не формируется, поскольку вода течет исключительно внутри медного теплообменника, а мера ее неизменна.
Вакуумные коллекторы с теплотрубками
Для производства дорогих моделей вакуумных коллекторов используют медные термические трубки, запечатанные и заполненные легкокипящим раствором. Механизм их работы состоит в том, что нагретая жидкость при улетучивании забирает энергию и уносит ее к теплоносителю, конденсируясь вверху.
Конденсат затем стекает обратно, и процедура повторяется.
Перенос тепла осуществляется посредством «гильзы» приемника, изготовляемой из меди. Отопительный контур коллектора физически разделен с трубами, поэтому порча одной или нескольких деталей не лишает его работоспособности. Замена элементов не требует полного удаления незамерзающего раствора из контура теплообменника.
Коллектор с применением термотрубок достаточно производителен при морозах до -35ºC (для стеклянных моделей с тепловыми трубками) или -50ºC (изделия с тепловыми трубками из металла).
Солнечные коллекторы с концентраторами
Обустройство солнечных коллекторов концентраторами производится посредством параболоцилиндрических отражателей, которые прокладываются непосредственно под деталями, поглощающими излучение солнца. Процедура позволяет достичь роста эксплуатационных показателей температуры теплоносителя до 120-250ºC и более (если параллельно используются приборы слежения за источником света).
Воздушные коллекторы
Основной характеристикой воздушных солнечных коллекторов служит их способность прогревать воздушную массу.
Обычно эти устройства относятся к типу простых плоских гелиопанелей. Теплообменник для их работы не нужен, поскольку воздух не промерзает.
Воздух поступает через поглотитель принудительно или естественным путем. Он проводит тепло не так хорошо, как теплоносители жидкого типа, поэтому применение вентиляторов для улучшения теплопередачи и усиления формирования завихрений в атмосферной массе увеличивает эффективность работы устройства.
Воздушные солнечные коллекторы имеют несложную структуру и высокую отказоустойчивость, их работой легко управлять. При соблюдении правил эксплуатации они могут исправно функционировать более 15-20 лет, не нуждаясь в ремонте и техническом обслуживании.
Виды солнечных коллекторов для прогрева воздуха могут интегрироваться в крыши или стены строений. Они нередко служат основной или дополнительной системой отопления и вентиляции зданий, где доступ к иным источникам энергии затруднен или невозможен.
Солнечные коллекторы. Часто задаваемые вопросы.

1. Могут ли солнечные водонагреватели являться конкурентоспособной альтернативой газа или электричества?
Солнечная энергия не должна рассматриваться в качестве альтернативы газа или электричества, скорее в качестве дополнения к ним. Она не может полностью заменить потребность в газе или электрическом отоплении, поскольку есть дни с недостаточным уровнем солнечного освещения. Правильный расчёт системы, солнечного нагрева воды, может обеспечить 60% -70% от потребности горячей воды.
Можно точно утверждать что, гелиосистема будет выгодна в том случае, если на объекте отсутствует газ или нагрев воды происходит за счет электричества.
2. В течение какого срока солнечный коллектор сможет окупить мои инвестиции?
Для семи из 3-5 человек, стоимость гелиосистемы будет схожа со стоимостью газовой или электрической системой нагрева воды. Сроки окупаемости напрямую зависят от того, в каком колличестве будет потребляться вода, нагретая солнечным коллектором и размера системы.
Эсли на объекте нагрев воды осуществляется за счет электричества, то срок окупаемости будет от 1 года до 2 лет, причем необходимо учитывать, что и работоспособность электрокотлов, электробойлеров и другого отопительного оборудование имеет не такой уж большой срок службы, в отличие от гелиосистемы, которая может проработать не менее 20-25 лет без замены главных и дорогостоящих частей системы. Работая совместно с действующей системой нагрева воды, солнечные коллектора могут экономить до 75% топлива или электроэнергии в осенне-весенний период.
3. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы в холодных условиях?
Да. Наши вакуумные трубчатые коллекторы могут использоваться при очень низких температурах, в солнечных системах водонагрева, установленных в регионах России, температура в которых достигает -45°C. Удивительно, но даже при этих температурах система может производить горячую воду с хорошей эффективностью за счет вакуума в трубках коллекторов, который является идеальным теплоизолятором.
В яркий солнечный день, эффективность коллектора будет примерно одинаковой как в зимний период времени, так и в летний.
4. Что произойдет, если целостность одной из вакуумных трубок нарушится?
Вакуумные трубки достаточно прочные, и их нелегко разбить, но если это всё-таки произошло, это с лёгкостью решается заменой вакуумной трубки на новую. Хотя наши солнечные коллекторы обладают способностью работать с некоторым количеством повреждённых трубок, рекомендуется повреждённые трубки немедленно заменить, чтобы удерживать эффективность солнечного коллектора на должном уровне. Запасные трубки Вы всегда можете приобрести в нашем магазине.
5. Будет ли вода нагреваться в пасмурный день?
Да. Несмотря на то, что тепловая мощность солнечного коллектора снижается в пасмурные дни, поглощаемой энергии хватает для нагрева воды. Если это, по большей степени, туманный день или дождь, то может потребоваться больше ресурсов газового или электрического нагрева, чтобы сохранить температуру воды оптимальной для использования.
Солнечная система нагрева воды является автоматизированной, так что вам не придется беспокоиться о нехватке горячей воды в дождливый день.
За своевременным включением котлов, ТЭНов и др нагревательных приборов следит контроллер гелиосистемы.
6. Могу ли я использовать солнечный коллектор с системой горячего водоснабжения, которая у меня уже есть?
ДА. Клапаны попросту модернизированы, и они зачастую могут быть использованы, чтобы позволить солнечной энергии подключаться к существующей подаче холодной воды. Если ваш бак не может принять солнечную энергию напрямую, вы можете установить дополнительный накопительный бак для предварительного нагрева холодной воды перед входом в уже существующий. Любая действующая система отопления и водоснабжения может быть доработана гелиосистемой без глобальной реконструкции котельной. Действующая котельная прекрасно будет работать совместно с гелиосистемой, причем экономия топлива и электроэнергии традиционной котельной будет значительной.
7. Могут ли солнечные коллекторы быть установлены на плоской поверхности?
Да. Они могут быть установлены на плоской крыше или на земле с помощью алюминиевых опорных подставок. Для оптимальной работы солнечного коллектора, его следует установить под углом 45 градусов, чтобы гарантировать оптимальную работу тепловых трубок.
8. Как я могу защитить свою солнечную систему при минусовых температурах?
Если ваша солнечная система нагрева воды работает в регионах с минусовыми температурами, то Вам следует принять меры по защите от замерзания. Самым простым способом предотвращения замерзания является использование солнечного контроллера с настройками низких температур. Таким образом, когда температура падает ниже определенной заранее установленной температуры (5°C), насос будет циркулировать и нагревать коллектор водой снизу из резервуара. Насос будет работать сессионно, частота сессий которого зависит от температуры наружного воздуха.
В особо холодных регионах целесообразно использовать замкнутый контур с помощью пропиленгликоля, температура замерзания которого ниже 30 градусов.
9. Может ли солнечный коллектор стать причиной возникновения пожара во время жаркой и засушливой погоды?
Нет. Все компоненты наших тепловых солнечных коллекторов рассчитаны на воздействие высоких температур и не воспламеняются, так что даже при сильном солнечном свете система нагрева воды не загорится и не подожжёт сухой материал. Даже самым жарким летом к вакуумным трубкам можно прикоснуться и не обжечься, т. к. вся температура находится в самой трубке, за вакуумом.
10. Может ли солнечный коллектор нагревать воду до достаточно высокой температуры?
Да, в хорошую погоду коллектор может довести воду до кипения. Как правило, это не является необходимым, поэтому система должна быть разработана грамотно. Нелогично доводить воду до кипения в домашних условиях солнечным коллектором, т.
к. из за температуры близкой к кипению может произойти деформация пластиковых и резиновых уплотнителей в системе, тем самым увеличивается риск протечек. Если горячая вода не используется в течение одного дня, то на следующий день система будет сбрасывать воду через предохранительный клапан. Это пустая трата энергии и воды! Пожалуйста, используйте разумно энергию, получаемую солнечным водонагревателем, для обеспечения оптимальной производительности и минимального расхода воды.
11. Что требуется для обслуживания солнечного коллектора?
При нормальных обстоятельствах обслуживание не требуется. Хотя солнечные коллекторы могут работать с несколькими сломанными трубами, тепловая эффективность будет снижена незначительно. Но разбитые трубки всё же следует заменить как можно скорее.
12. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы для крупномасштабного производства горячей воды?
Да. Наши солнечные тепловые коллекторы могут быть соединены последовательно или параллельно, чтобы обеспечить крупномасштабное производство горячей воды для нужд коммерческих и муниципальных организаций, таких как школы, гостиницы или офисные здания.
13. Могу ли я нагреть воду в своём бассейне или спа, используя солнечный коллектор?
Да. Вакуумные трубчатые коллекторы могут быть использованы для нагрева спа или жилого плавательного бассейна. Для любого бассейна, который необходимо нагреть, должен быть использован изолирующий защитный слой, чтобы свести к минимуму потери тепла и испарение.
14. Вакуумные трубчатые коллекторы более эффективные, чем плоские?
Существует небольшая разница между вакуумным трубчатым коллектором и плоским коллектором при сравнении максимальной эффективности. На самом деле, эффективность плоской пластины коллектора может быть выше трубки вакуумного коллектора, но при условиях с минимальными потерями тепла. При средних же показателях за год, вакуумный трубчатый коллектор имеет явные преимущества. Ключевыми являются следующие моменты:
1) Солнечные вакуумные трубки могут пассивно отслеживать положение солнца в течение дня из-за цилиндрической формы трубок.
Пластина плоского солнечного коллектора обеспечивает выходной импульсной энергии в полдень, когда солнце находится в зените
2) Вакуум в трубках значительно снижает потери конвективного тепла из внутренней части трубки. Таким образом, ветра и низкие температуры оказывают намного меньшее влияние на эффективность вакуумного коллектора.
3) Вакуумные трубки прочны и долговечны, так как сделаны из сверхпрочного боросиликатного стекла. По отдельности трубки стоят недорого и сломанную легко заменить.
4) Из-за различных преимуществ вакуумной трубки коллектора над плоской пластиной коллектора, понадобится меньшее количество коллекторов, чтобы обеспечить такую же производительность нагрева. Например, в семье из 4-5 человек, как правило, потребуется резервуар с 250-300 литров воды. В зависимости от вашего местоположения, летом все 30 вакуумных трубок коллектора будут обязаны предоставлять все потребности в горячей воде и большой процент в другие сезоны.
5) Плоские солнечные коллекторы могут производить подобный выход тепла в вакуумных трубчатых коллекторах, но, как правило, исключительно в солнечных условиях.
При среднем в течение всего года, тепловая мощность вакуумной трубки коллектора на квадратный метр на 25%-40% больше, чем плоской пластины коллектора.
Ориентация солнечных коллекторов в пространстве, сравнение эффективности конструкций
Содержание страницы
- 1. Ориентация и угол наклона плоских солнечных коллекторов
- Среднегодовая выработка тепловой энергии
- 2. Сравнительный анализ применения солнечных коллекторов различных типов
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Ориентация и угол наклона плоских солнечных коллекторов
Источником энергии работы солнечных тепловых коллекторов является Солнце. Если рассматривать плоские стационарные СК любого типа, то они жестко закреплены либо на склонах крыш, либо на плоской крыше, либо на поверхности земли. Солнце светит на поверхность земли под углом, зависящим от времени суток и времени года. Диапазоны изменения этих углов очень значительные и зависят от широты и долготы места размещения объекта.
Для Москвы, минимальная продолжительность светового дня 7 часов, а максимальная – 17 часов 30 минут. С учетом того, что за час Солнце перемещается по горизонту на 15 градусов, суммарное угловое перемещение летом может достигать 265 градусов, в то время, как зимой, 105 градусов. По склонению над горизонтом, Солнце также изменяет свое положение в большом диапазоне от 11 до 57 градусов. В других точках расположения объектов, углы изменения направления солнечного света, другие.
Во второй главе мы рассматривали значения максимального КПД солнечного коллектора, при этом, предполагалось, что лучи Солнца падают на поверхность коллектора перпендикулярно. В реальности, соблюсти это требование невозможно. Даже, если вы выставили направление коллектора строго на юг для точки размещение объекта в момент летнего солнцестояния, то, через несколько дней, максимальные значения будут недостижимы, поскольку угол падения лучей по горизонту изменится за этот период на несколько градусов.
Под оптимальной ориентацией стационарно размещенного солнечного коллектора понимают положение, максимально близкое к положению Солнца в момент астрономического времени 12 часов.
Напоминаем, что в каждом месте существует разница директивного и астрономического времени и для Москвы, к примеру, эта разница составляет около 34 минут.
Если вы используете солнечные коллекторы только в летнее время, то рекомендуется устанавливать угол наклона коллекторов градусов на 5 меньше значения угла широты места расположения объекта. Москва расположена на 56 градусе северной широты. Следовательно, оптимальное расположение угла наклона коллектора будет около 50 градусов. Но если вы используете коллекторы круглый год, то угол наклона коллектора к горизонту рекомендуется выбрать на 15 градусов меньше широты. В нашем случае, это примерно 40 градусов. На ориентированном склоне крыш выполнить такие требования очень сложно, поэтому, можно сказать, что уровень максимально возможного мгновенного КПД для стационарного солнечного коллектора практически никогда не достижим.
Если реальная ориентация солнечного коллектора на объекте отличается менее 15 градусов по горизонту от нулевой ориентации на астрономический юг, то потери не столь велики, но если технически невозможно реализовать данные требования, то, эффективность гелиосистем падает и инвестиции в них никогда не окупятся.
Угловая эффективная зона работы плоских и вакуумных трубчатых коллекторов составляет около 45 градусов в каждую сторону от перпендикуляра к поверхности, то есть в сумме около 90 градусов.
Характер изменения эффективности работы коллектора от угла падения солнечных лучей зависит от конкретной конструкции солнечного коллектора и определяется экспериментально. В идеальном варианте, в диапазоне изменения падения лучей –45 –0 + 45 градусов, при абсолютном перпендикуляре падения солнечных лучей в максимальной точке, мощность солнечного коллектора изменяется на 25 %, но в реальности это изменение значительно больше и составляет около 50 %, причем у плоских коллекторов этот показатель еще ниже, поскольку абсорбер, в крайних положениях солнца затеняется боковыми стенками коллектора.
Некоторые производители указывают в характеристиках оборудования угловые коэффициенты.
IAM (Incident Angle Modifier) – угловой коэффициент. Поправочный коэффициент, который помогает учесть конструктивные особенности конкретного коллектора, чтобы откорректировать количество солнечного излучения поступающего при различных углах падения относительно основной плоскости солнечного коллектора (учитывается все отражение, преломление и затенение солнечных лучей).
У открытых солнечных коллекторов данный коэффициент равен 1. Максимальный мгновенный КПД 0,5–0,9.
У закрытых плоских – IAM = 0,85–0,95 в зависимости от толщины воздушного слоя и высоты боковой стенки коллектора над плоскостью абсорбера. Максимальный мгновенный КПД 0,74–0,88. У вакуумных одностенных перьевых трубчатых коллекторов
IAM = 0,9–1,1, максимальный мгновенный КПД 0,65–0,80.
У вакуумных коаксиальных – IAM = 1,1–1,6, максимальный КПД прямого солнечного излучения 0,45–0,75. но вакуумные коаксиальные трубки с цилиндрическим абсорбером могут воспринимать не только прямое, но и рассеянное солнечное излучение. действие которого можно учесть поправочным коэффициентом интенсивности, равным для солнечной погоды 1,15.
В виде графиков корректировка значения мощности солнечного излучения представлена на рис. 25.
Рис. 25. Графики зависимости мощности солнечного излучения от угла падения лучей для разных типов солнечных коллекторов
Из графика видно, что площадь фигуры под графиком мощности трубчатого вакуумного коллектора больше аналогичной фигуры плоского коллектора примерно на 15 %, Поскольку движение Солнца равномерное, можно сказать, что энергия, выработанная коллектором на вакуумных трубках больше плоского коллектора на 15 % при равных габаритах и ориентации на Солнце.
Солнце движется по небосводу по двум координатам. Вводятся два угловых коэффициента Поперечный (IAMT – transversal) и Продольный (IAML – longitudinal). Обычно у плоских гелиоколлекторов оба эти коэффициента одинаковые, поэтому указывается только одно значение. У трубчатых вакуумных гелиоколлекторов может существенно отличается Поперечный коэффициент, а Продольный, примерно такой же, как и плоских коллекторов.
Данные угловых коэффициентов некоторых типов тепловых солнечных коллекторов получены в Институте солнечных технологий Solartechnik SPF (Рапперсвиль, Швейцария) и представлены на рис. 26.
Рис. 26. Графики изменения угловых коэффициентов некоторых типов солнечных тепловых коллекторов (Институт солнечных технологий Solartechnik SPF (Рапперсвиль, Швейцария) www.spf. ch (начало)
Рис. 26. Графики изменения угловых коэффициентов некоторых типов солнечных тепловых коллекторов (Институт солнечных технологий Solartechnik SPF (Рапперсвиль, Швейцария) www.
spf. ch (окончание)
Среднегодовая выработка тепловой энергии
Солнце в течении дня движется по сложной траектории, которая зависит от времени года, места расположения объекта. Конструкции солнечных коллекторов очень разнообразные, возможно разнообразное расположение коллектора на объекте. Все это очень сильно затрудняет расчет среднегодовой выработки тепловой энергии. Экспериментальные данные по производительности СК очень сильно зависят от погодных условий. Для оценки годовой выработки тепла солнечным коллектором применяются методы математического моделирования. Статистические экспериментальные данные по среднегодовой выработки требуют очень длительного периода времени.
Одной из доступных и наглядных программ является немецкая разработка GeoT*SOL basic 2.0. однако не понятны исходные формулы для математического моделирования, примененные в этой программе и на сколько они соответствуют реальным конструкциям солнечных коллекторов.
В любом случае это сложнейшая задача математического моделирования.
В данном учебном пособии можно говорить только о качественном анализе среднегодовой выработки тепловой энергии солнечными коллекторами разных типов.
2. Сравнительный анализ применения солнечных коллекторов различных типов
Поскольку конструкции, место расположение, ориентация, особенности монтажа коллекторов очень разнообразные, то для анализа эффективности рассмотрим качественные характеристики мгновенного КПД различных типов тепловых солнечных коллекторов. На рис. 27 представлены усредненные значения КПД, оптических КПД, коэффициентов теплопотерь для основных типов СК.
Упрощенный расчет КПД коллекторов можно произвести по формуле:
КПД = КПДопт – Ктп·У. (3)
Средние значения оптического КПДопт для позиций на рис. 27, составляют 1 – 0,95; 2 – 0,85; 3 – 0,75; 4 – 0,8; 5 – 0,75.
Средние значения коэффициента теплопотерь Ктп, соответственно, 1 –15; 2 – 7; 3 – 5; 4 – 3,5; 5 – 2 измеряется – Вт/(м2·°С).
У – соотношение разности температур теплоносителя на входе и выходе из коллектора Т, деленное на интенсивность солнечно излучения, измеряется в м2·°С/Вт.
Рис. 27. Мгновенный КПД солнечных коллекторов в зависимости от интенсивности солнечной радиации и разности температур на входе и выходе коллектора [1]: 1 – абсорбер; 2 –коллектор с однослойным остеклением; 3 –коллектор с двухслойным остеклением; 4 — плоский коллектор с высокоселективным покрытием абсорбера; 5 – трубчатый вакуумный коллектор
Оптический КПД характеризует конструктивную способность СК воспринимать солнечную энергию и зависит только от способности прозрачного защитного слоя пропускать энергию, наличию прослойки воздуха между защитным прозрачным слоем и абсорбером и КПД абсорбера.
Интенсивность солнечного излучения сильно зависит от атмосферных факторов. Напоминаем: 1000 Вт/м2 – ясная солнечная погода летом. 800–600 Вт/м2 – небольшая облачность, летом, 300 Вт/м2 – пасмурно летом, зимой эти показатели ниже примерно в 2 раза.
Также напоминаем, что на рис. 27 указаны значения МГНОВЕННОГО МАКСИМАЛЬНОГО КПД. Реальные средние значения примерно в два раза ниже.
Из рис. 27 видно:
Открытые солнечные коллекторы – эффективное использование возможно только в солнечную погоду при подогреве воды на 5–10 °С, при температуре окружающего воздуха выше 20 °С.
Плоские закрытые солнечные с остеклением в 1 слой – применение целесообразно для подготовки горячей воды для нужд приусадебных и дачных участков в летний период при температуре окружающего воздуха не ниже 12–15 °С, способны прогреть воду на 15–25 °С.
Плоские закрытые солнечные с остеклением в 2 слоя – применяются, как и в предыдущем случае, но способны прогреть воду до 35 градусов.
Современные плоские солнечные коллекторы с высокоселективням покрытием абсорбера и хорошей термоизоляцией корпуса – могут эффективно использоваться при температуре окружающего воздуха от 5–10 °С и способны создавать перепад температур в коллекторе до 40 °С.
Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы
Могут эффективно использоваться при температурах окружающего воздуха ниже нуля градусов Цельсия (всесезонные) при обеспечени перепада температур в коллекторе выше 80 °С.
Относительно возможности использования солнечных коллекторов в системах бытового нагрева воды на дачных участках, систем ГВС, систем отопления и технологических системах, можно представить следующие диапазоны изменения параметра У.
Зона А при У < 0,03 м2·°С/Вт – обогрев воды на дачных участках, летом,
Зона Б при У = 0,03–0,08 м2·°С/Вт – для систем ГВС в летний период.
Зона В при У > 0,08 м2·°С/Вт – системы отопления и ГВС капитальных сооружений.
При значениях У > 0,12, возможно использование систем солнечных коллекторов в многоквартирных домах и технологических промышленных процессах.
Литература:
1. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. М., Энергоатомиздат, 1991, 208 с.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Суммарное количество всей потребляемой энергии человечеством составляет всего около 0,0125 % доли процента от энергии возобновляемых источников, имеющихся на планете Земля, главная из которых энергия Солнца.
Теплоэнергетика, наряду с другими отраслями, вносит большой вклад в накопление парниковых газов, поскольку именно при сжигании ископаемого топлива в котлах коммунального хозяйства и индивидуальных домов, происходит выброс диоксида углерода.
Применение, при решении вопросов теплоснабжения, энергосберегающих высокоэффективных технологий и экологически чистых возобновляемых источников энергии, позволит сохранить планету.
По данным института АЕЕ INTEC, на конец 2012 г. в мире установлено 383 млн квадратных метров солнечных тепловых установок общей тепловой мощностью 268,1 ЕВт с годовой выработкой тепловой энергии 225 ТВт·ч. С каждым годом эти показатели только возрастают. К сожалению, в России общая площадь солнечных тепловых установок оценивается в 30 тыс. м2.
Более 60 % территории России, в том числе и многие северные районы, характеризуются среднегодовым поступлением солнечной радиации от 3,5 до 4,5 кВт·ч/м2 в день, а регионы Приморья и юга Сибири от 4,5 до 5,0 кВт·ч/м2 в день, что не сильно отличается от аналогичных показателей центральной Европы (5,0– 5,5 кВт·ч/м2 в день).
Солнечные тепловые коллекторы успешно применяются для подготовки горячей воды на дачном участке, в системах отопления и горячего водоснабжения индивидуальных и коллективных домов, промышленных системах теплоснабжения.
В настоящее время наибольшее распространение получили:
- солнечные тепловые коллекторы открытого типа;
- плоские закрытые солнечные трубчатые тепловые коллекторы;
- закрытые трубчатые и объемные солнечные коллекторы;
- вакуумные трубчатые солнечные коллекторы.
Доля последних составляет более 62 % от всего объема выпускаемых в мире солнечных коллекторов.
С точки зрения эффективности использования различных типов солнечных коллекторов и их применения в хозяйстве, можно рекомендовать.
Открытые солнечные коллекторы – эффективное использование возможно только в солнечную погоду при подогреве воды на 5–10 °С, при температуре окружающего воздуха выше 20 °С.
Плоские закрытые солнечные с остеклением в 1 слой – применение целесообразно для подготовки горячей воды для нужд приусадебных и дачных участков в летний период при температуре окружающего воздуха не ниже 12–15°С, способны прогреть воду на 15–25°С.
Плоские закрытые солнечные с остеклением в 2 слоя – применяются, как и в предыдущем случае, но способны прогреть воду до 35 градусов. Современные плоские солнечные коллекторы с высокоселективням покрытием абсорбера и хорошей термоизоляцией корпусамогут эффективно использоваться при температуре окружающего воздуха от 5–10°С и способны создавать перепад температур в коллекторе до 40°С.
Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы
Могут эффективно использоваться при температурах окружающего воздуха ниже нуля градусов Цельсия (всесезонные) при обеспечении перепада температур в коллекторе выше 80 °С.
Вопросы работы гелиосистем с использованием солнечных тепловых коллекторов будут рассмотрены в следующих частях учебного пособия «Комбинированные тепловые гелиосистемы».
Просмотров: 472
Солнечный коллектор. Разновидности солнечных коллекторов, преимущества и недостатки. — Акватех
17 Июн 2016
DEWALTКаталогСолнечный коллектор.
Разновидности солнечных коллекторов, преимущества и недостатки.
С резким ростом тарифов на энергоносители, так же возрос и спрос и на солнечные коллектора. Действительно — солнце источник огромной и Бесплатной энергии. Если представить что на участок размером 15*10м в течение года, солнце может перенести энергии от 135 до 210МВт в год. На участке таких размеров с легкостью может быть построен жилой дом площадью 250кв.м.для обеспечения тепловой энергии такого дома необходимо примерно 27Мвт энергии в год. Как мы видим энергия, которую передает солнце, гораздо больше чем нужно потребителю.
Конструкция солнечных коллекторов. То, что можно определить сразу, при визуальном осмотре солнечных коллекторов, это то, что одни имеют плоские панели, а другие в виде наборки из стеклянных трубок.
| Плоский коллектор | Вакуумный коллектор |
Те солнечные коллектора, которые выглядят как наборка из стеклянных трубок, это вакуумные коллектора, ну а плоские так и есть плоские.
Вакуумные солнечные коллектора. Вакуумные коллектора, как правило, имеют более высокую производительность. Однако существует несколько разновидностей вакуумных коллекторов.
Трубка. Стеклянная труба представляет собой сосуд Дьюара или как в народе говорят термос.Колба с двойными стенками с откачанным из межстеночного пространства воздухом. Вакуум является отличным теплоизолятором.
Качество стекла. Часто потребитель видя, что труба выполнена из стекла задается вопросом, насколько она надежна. Качественные вакуумные трубки изготавливаются из борсиликатного стекла ,которое очень стойкое к механическим повреждениям. Немецкая компания Paradigma выпускает настолько надежные вакуумные трубки, что дает на них пожизненную гарантию.
Качество покрытия. На внутреннюю стенку вакуумной трубки( со стороны вакуума) наносится покрытие, которое поглощает солнечное излучение и преобразует его в тепло. В качестве покрытия могут использовать: черную краску, селективная черная краска, черное хромированное покрытие, высокоселективное покрытие.
| Наименование | Поглощение | Отражение | КПД |
| Плазменное напыление | 100% | 5% | 95% |
| Высокоселективное покрытие | 95% | 5% | 90% |
| Черное хромированное покрытие | 92% | 15% | 78% |
| Селективная черная краска | 94% | 40% | 56% |
| Черная краска | 94% | 88% | 11% |
Качественное покрытие обеспечивает более высокий КПД.
Теплообменник. Вакуумные коллектора могут быть, как укомплектованы теплообменником, так и без него.
Солнечные вакуумные коллектора, в которых нет теплообменника, называют еще термосифонными. Принцип работы такой системы достаточно простой. Вода, которая находится в трубках, нагревается солнцем. Вода при нагревании расширяется и становится легче холодной, теплая вода поднимается наверх и попадет в бак аккумулятор, откуда подается потребителю.
Вакуумные коллектора без теплообменника применяются, как правило, в сезонных системах или как их еще называют термосифонных. Термосифонные системы существуют в 2х вариантах.
Безнапорная термосифонная система проста в эксплуатации и не требует насосной станции для продвижения потока воды, так как теплая вода, нагреваясь в трубках, поднимается вверх и накапливается в баке.
Напорная термосифонная система (вода нагревается в проточном режиме, проходя через спиральный теплообменник). Бак используется как аккумулятор тепла.
Системы идеально подходят для дачных участков, летних душевых кабинок, сезонного обеспечения ГВС гостиниц и пансионатов. Такие системы обеспечивают автономное горячее водоснабжение, нагрев воды для технических целей.
Теплообменник виде стержневой трубки— термотрубка Heat pipe. Вакуумные солнечные коллектора с термотрубкой , имеют более сложную конструкцию по сравнения с термосифонными коллекторами.
. Термотрубка – это закрытая медная труба с небольшим содержанием легкокипящей жидкости. Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – головку, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура водопотребления или незамерзающей жидкости отопительного контура. Конденсат стекает вниз, и все повторяется снова. Приемник солнечного коллектора медный с полиуретановой изоляцией, закрыт нержавеющим листом. Передача тепла происходит через медную «гильзу» приемника. Благодаря этому отопительный контур отделен от трубок, при повреждении одной трубки коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, при этом нет необходимости сливать незамерзающую смесь из контура теплообменника.
Другим важным преимуществом коллекторов с тепловыми трубками является их способность работать при температурах до -35°С (полностью стеклянные коллекторы с тепловыми трубками) или даже до -50°С (коллекторы с металлическими тепловыми трубками).
Обычно испарение начинается при температуре трубки более 30°С, таким образом при низких температурах трубка как бы «запирается» и не происходит потерь тепла через коллектор (например ночью или в пасмурную погоду).
| А | Б | С | D |
Регистры солнечных коллекторов могут быть укомплектованы как магистралью с круглой трубой (рис А), так и магистралью с плоской трубой (рис Б). Для увеличения КПД солнечного коллектора увеличивают площадь передающей головки. (Рис С).Часто медную трубку укомплектовывают дополнительным теплообменником для увеличения КПД солнечного коллектора. Дополнительный теплообменник может быть выполнен в виде алюминиевой фольги или других материалов хорошо поглощающих тепло, Рис (C, D).
Вакуумные трубки системы U-PIPE. Основное отличие вакуумных труб солнечных коллекторов с системой U-PIPE по отношению к вакуумным трубам с системой HIT-PIPE , состоит в том ,что теплоноситель в системе U-PIPE нагревается при прохождении петли (U) , в системе HIT-PIPE теплоноситель нагревается в регистре которому тепло передается от испарителя трубы HIT-PIPE.
Система U-PIPE работает эффективней ,так как меньше теплопотерь.
— SunMaxx Solar
avwFm87mDz2022-05-16T12:32:58+00:00 Вакуумная трубкаСолнечные коллекторы
Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы SunMaxx ThermoPower™ — это ведущая в отрасли линейка солнечных коллекторов, которые прошли независимые испытания и сертифицированы для обеспечения максимальной производительности и ценности.
ПРОСМОТР ПРОДУКТОВ
Связанные документы и загрузки
ПРОСМОТР ВСЕЙ НАШЕЙ БАЗЫ ДАННЫХ ДОКУМЕНТОВ И ЗАЯВЛЕНИЙ
Помощь при определении размера:
Обязательно используйте наш калькулятор аксессуаров для плоских коллекторов, чтобы рассчитать необходимые аксессуары для подключения к каждому солнечному коллектору.
Калькулятор аксессуаров
Есть вопросы?
Готовы начать?
Получите дополнительную информацию или закажите наши коллекторы вакуумных трубок:
ПОЗВОНИТЕ НАМ СЕГОДНЯ 1.
877.786.6299
Часто задаваемые вопросы:
Наука вакуумных трубокavwFm87mDz2020-11-23T11:41:29+00:00
9 02.10310 9 02.184.
Khan
,
M. M. A.
,
Ibrahim
,
N. I.
,
Mahbubul
,
I. M.
,
Muhammad. Али
,
Х.
,
Саидур
,
R.
и
Al-Sulaiman
,
F. A.
,
2018
, «
Оценка конструкций коллекционера Solar с интегрированным латированным тепловым нагреванием.
»,
Сол. Энергия
,
166
, стр.
334
–
350
.
185.
Зелински
,
А.
,
Dillon
,
H.
,
Baldwin
,
B.
,
Forinash
,
C.
,
Zada
,
K.
,
Stillinger
,
C.
и
Dieter
,
K.
,
2016
, «
Дизайн и производительность
»,
ASME
Документ № POWER2016-59098.
186.
Shafii
,
M. B.
,
Jahangiri Mamouri
,
S.
,
Lotfi
,
M. M.
, and
Jafari Mosleh
,
H.
,
2016
, “
Модифицированная система солнечного опреснения с использованием вакуумного трубчатого коллектора
»,
Опреснение
,
396
, стр.
30
–
38
3 90.
187.
Bataineh
,
M. K.
, and
AL-Karasneh
,
N. A.
,
2016
, “
Direct Solar Steam Generation Inside Evacuated Tube Absorber
”,
АИМС Энергия
,
4
(
6
), стр.
921
–
935
.
188.
Jafari Mosleh
,
H.
,
Mamouri
,
S. J.
,
Shafii
,
M. B.
, and
Hakim Sima
,
A.
,
2015
, “
Новая система опреснения с использованием комбинации тепловой трубы, вакуумной трубы и параболического сквозного коллектора
»,
Преобразование энергии. Управлять.
,
99
, стр.
141
–
150
.
189.
Papadimitratos
,
A.
,
Sobhansarbandi
,
S.
,
POZDIN
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
А.
и
Хасанипур
,
F.
,
2016
, «
Солнечные коллекторы с вакуумными трубками, интегрированными с материалами с фазовым переходом
»,
Sol.
Энергия
,
129
, стр.
10
–
19
.
190.
Feliński
,
P.
и
Sekret
,
R.
,
2016
, “
Experimental Study of Evacuated Tube Collector/Storage System Containing Paraffin as a PCM
,”
Energy
,
114
, pp.
1063
–
1072
.
191.
Abokersh
,
M. H.
,
El-Morsi
,
M.
,
Sharaf
,
O.
, and
Abdelrahman
,
W.
,
2017
, “
An Experimental Evaluation of Direct Flow Evacuated Tube Solar Collector Integrated With Phase Change Material
,”
Energy
,
139
, стр.
1111
–
1125
.
192.
Собхансарбанди
,
С.
,
Мартинес
,
P. M.
,
Papadimitratos
,
A.
,
Zakhidov
,
A.
, and
Hassanipour
,
F.
,
2017
, «
Вакуумный трубчатый солнечный коллектор с многофункциональными абсорбирующими слоями
»,
Sol. Энергия
,
146
, стр.
342
–
350
.
193.
Kumar
,
S.
,
Dubey
,
A.
, and
Tiwari
,
G.
N.
,
2014
, “
Солнечная установка, дополненная вакуумным трубчатым коллектором в принудительном режиме
»,
Опреснение
,
347
, стр.
15
–
24
.
194.
Kuang
,
R.
,
Song
,
Y.
,
Li
,
Z.
, and
Gu
,
Q.
,
2018
, «
Механический анализ цельностеклянной солнечной вакуумной трубы со спиральной внутренней трубой для опреснения морской воды
»,
ASME J.
Sol. Энергия инж.
,
140
(
3
), с. 031008.
195.
Kumar
,
R.
,
Adhikari
,
R. S.
,
Garg
,
H. P.
, and
Kumar
,
A.
,
2001
, “
Тепловые характеристики скороварки на солнечной энергии на основе вакуумного трубчатого солнечного коллектора
»,
Заяв. Терм. англ.
,
21
(
16
), стр.

15