Солнечная энергия. На службе у людей

Солнечная энергия. На службе у людей

О том, что Солнце может и должно служить человеку, было известно с давних пор. Три столетия назад в Швейцарии был изобретен солнечный коллектор, активно использующийся в 19 веке путешественниками, археологами, учеными…

Сегодня альтернативная энергетика вновь набирает обороты популярности, способствуя экономии материальных затрат и восстанавливая экологию планеты. Так, нынче у передового потребителя все больше растет интерес к солнечным коллекторам – специальным установкам для трансформации солнечной энергии в тепловую энергию. Однако с каждым годом модели полезных устройств совершенствуются, и сейчас мы можем эксплуатировать альтернативные энергосистемы в соответствии с насущными потребностями.

Итак, самый востребованный тип солнечного коллектора – плоский. Популярностью он обязан бытовой необходимости в водонагревательных и отопительных системах. На первый взгляд, очень простая конструкция. Плоский солнечный коллектор работает за счет теплоизолированной остекленной панели, в которой расположена пластина поглотителя. Для ее изготовления используется чаще всего медь (реже – алюминий), поскольку это прекрасный проводник тепла, в малой степени подверженный коррозии. Пластину покрывают высокоселективным покрытием, обладающим высокой способностью удерживать поглощенный солнечный свет. Матовое остекление, теплоизолированные дно и боковые стенки сводят потери тепла к минимуму. Функционирует плоский коллектор по такому принципу: поглощающая пластина нагревается через остекление и свое тепло отдает теплоносителю (вода, антифриз) солнечного коллектора. Тот, в свою очередь, передает тепловую энергию воде в емкостном водонагревателе, где она ожидает потребителя. Зачастую в емкостном водонагревателе устанавливают электрическую вставку с целью подогрева воды на случай длительной непогоды.        

Прямоточный вакуумированный трубчатый солнечный коллектор имеет свои весомые преимущества. Все вакуумированные трубки дополнены встроенными медными поглотителями с гелиотитановым покрытием. Как результат, поглощается большой объем солнечной энергии, параллельно - минимальная эмиссия теплового излучения. Вакуум гарантирует практическое отсутствие потери тепла. А коаксиальный трубчатый прямоточный теплообменник - своеобразный проводник тепла теплоносителя от поглотителя. Так что, главное достоинство данного коллектора – прямая передача тепла воде, минимальные теплопотери , максимальная температура теплоносителя 160°С (!) Еще раз проследим путь солнечной радиации. Она прошла по вакуумированной стеклянной трубке, попала на поглотитель и трансформировалась в тепловую энергию. Тепло греет жидкость, бегущую по коаксиальному трубчатому прямоточному теплообменнику. Все трубки теплообменника связаны с накопительным баком двумя медными трубами. Их задача: передать горячую воду в бак-накопитель, передать холодную воду для подогрева в вакуумированные трубки.

Следующий тип – вакуумированный трубчатый солнечный коллектор с тепловой трубкой. Его структура напоминает термос. Стеклянная или металлическая трубка вставлена в более крупную трубу. Благодаря вакууму между ними создается высокая теплоизоляция. Как и в предыдущем типе коллектора, гелиотитановое покрытие медных пластин в вакуумированных трубках значительно повышает объем необходимой солнечной энергии. Отличительной особенностью является тепловая труба с испаряющейся жидкостью. Соединительный элемент связывает трубу с конденсатором, расположенным в теплообменнике (труба в трубе). Так называемый «сухой» вариант, предоставляющий возможность поворачивать трубки, менять их в состоянии заполненной установки, даже под давлением. Надо отметить, что вакуумированный коллектор со стеклянной тепловой трубкой функционирует при -30°С , а с металлической трубкой – при -45°С (!) Безусловно, данная конструкция наиболее сложная и дорогая. Но ее создатели продумали все до мелочей. Легкокипящая жидкость в тепловой трубке испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются кверху, конденсируются, передавая тепло теплоносителю основного или отопительного контура. Опускается конденсат, и цикл повторяется. Тепло передается через медную гильзу приемника, отопительный контур отделен от трубок. В случае выхода из строя какой-либо трубки, коллектор не останавливает работу. Кстати, процесс замены трубок несложный, позволяющий не сливать незамерзающую жидкость из контура теплообменника.

Высокая эффективность работы и долговечность любого типа солнечных коллекторов напрямую зависит от грамотного профессионального монтажа и правильного использования владельцами конструкции альтернативной энергосистемы.

Без сомнения, приобретая определенный солнечный коллектор, мы рассчитываем на его безупречные эксплуатационные характеристики и максимальную отдачу тепловой энергии. Однако, чтобы добиться идеального результата, необходимо учитывать следующие моменты: правильный угол наклона и безошибочная ориентация установки. Хотя именно они подлежат корректировке.

Угол между горизонталью и батареей считается углом наклона. Если установка происходит на скатной крыше, то угол наклона задается скатом кровли. Коллектор через панель примет максимальный объем солнечной энергии при условии расположения его плоскости под прямым углом к направлению инсоляции. Пора года, время суток непосредственно влияют на угол инсоляции. Специалисты рекомендуют ориентацию плоскости коллектора выполнять в соответствии с высотой солнца, а также при поступлении рекордного количества солнечной энергии. Верным критерием ориентации является азимут. Допустим, углы наклона между 30 и 45º. В этом случае азимут опишет отклонение плоскости коллектора от направления на юг; если плоскость коллектора ориентирована на юг, то азимут = 0º. Приемлемы отклонения от направления на юг до 45º на юго-восток или юго-запад.

Выбирая размеры энергосистемы, устанавливая ее, желательно свести к минимуму воздействие дающих тень соседних зданий, деревьев, линий электропередач и прочих негативных помех.

Значимым элементом гелиоустановки служит поддерживающая конструкция для солнечных коллекторов. Она не только обеспечивает правильный угол наклона, но придает нужную жесткость всей конструкции. Ведь рабочий тандем поддерживающей конструкции с солнечными модулями выполняет задачу выстоять при любой непогоде. Итак, специалисты предлагают варианты монтажа установки:

- наклонный - на крыше с любым углом наклона ската;

- горизонтальный - на плоской крыше;

- свободностоящий - солнечный коллектор с опорной конструкцией.

Следите за новостями в социальных сетях:

Спасибо, я уже в группе