Коллектор солнечной энергии: виды, принцип работы, характеристики и цены

Содержание

Что такое Солнечный коллектор? — Техническая Библиотека Neftegaz.RU

Солнечный коллектор – гелиоустановка (для сбора тепловой энергии Солнца), способная нагревать материал-теплоноситель.

Солнечный коллектор — гелиоустановка (для сбора тепловой энергии Солнца), способная нагревать материал-теплоноситель.

Солнечные коллекторы применяются для отапливания промышленных и бытовых помещений, для горячего водоснабжения производственных процессов и бытовых нужд.
Пищевая и текстильная промышленности больше остальных отраслей нуждаются в использовании солнечных коллекторов (при производственных процессах требуется вода с температурой 30-90 °C).

В Европе в 2000 г. общая площадь солнечных коллекторов составляла 14,89 млн м², а во всём мире — 71,341 млн м².

Солнечные коллекторы способны производить электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов или двигателя Стирлинга.

Известны 2 основных типа солнечных коллекторов:

Плоские

Плоский коллектор состоит из абсорбера, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя.

В плоском коллекторе работает следующий механизм: падающая энергия передается теплоносителю в коллекторе, эффективность коллектора пропорциональна количеству падающей энергии.

При отсутствии расхода тепла плоские коллекторы способны нагреть воду до 190-200 °C.

Вакуумные

В вакуумных солнечных коллекторах нашли применение тепловые трубки, выполняющие роль теплопроводников.

При облучении установки солнечным светом, жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагревается и превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки, где, конденсируясь, передают тепло коллектору.

В вакуумных установках возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250-300 °C в режиме ограничения отбора тепла.

Известен также отдельный тип солнечных коллекторов: Солнечные воздушные коллекторы.

Солнечные воздушные коллекторы — это приборы, работающие по принципу гелиоэнергетики, способные нагревать воздух.

Чаще всего солнечные воздушные коллекторы представлены простыми плоскими коллекторными конструкциями.

Они используются:

  • для отопления помещений,

  • для просушивания с/х продукции.

Солнечные коллекторы и системы теплоснабжения

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 работать гелиосистема — это 100 Вт/м². Летом в средней полосе России приход солнечной энергии составляет примерно 5 кВт*ч/м², с учётом среднего КПД солнечного коллектора около 60% получаем 3 кВт*ч энергии с 1 м² солнечного коллектора.

В среднем от вакуумного коллектора в течение года можно получить до 15-30% больше энергии, чем от плоского, причём эта добавка будет за счет более эффективной работы при низких температурах (т.е. как раз тогда, когда нужно поддерживать систему отопления и тепло нужнее всего). С другой стороны, при этом увеличивается стоимость системы. Целесообразность установки вакуумных или плоских коллекторов решается в каждом конкретном случае.

Одна сертификационная европейская лаборатория собрала параметры разных солнечных коллекторов в достаточно удобную форму для анализа. Основным итоговым корректным показателем для сравнения является удельный параметр — КОЛИЧЕСТВО ВЫРАБОТАННОЙ ЭНЕРГИИ ЗА ГОД приведенный к АПЕРТУРНОЙ площади солнечного коллектора (апертурная площадь — это площадь проекции внутреннего габарита коллектора или суммы проекций внутреннего размера вакуумных трубок или рефлектора на горизонтальную поверхность).

Сайт на английском, но при желании можно разобраться. Приведены данные по разным типам коллекторов разных производителей, показана конструкция коллекторов и их основные параметры, включая удельную выработку:
— для горячего водоснабжения,
— преднагрев (когда греется много воды до невысокой температуры),
— отопление.

Последние годы по всему миру стала популярной европейская система сертификации солнечных коллекторов Solar Keymark. Практически все серьезные производители получили такой сертификат на свою продукцию. В интернете есть онлайн база данных по всем сертифицированным Solar Keymark коллекторам.

Каждый тип коллекторов имеет свои области применения. В последнее время появилось много продавцов вакуумных коллекторов китайского производства сомнительного качества. Мы тоже продаем вакуумные китайские коллекторы, но при этом мы, путем проб и ошибок, выбрали одного из лучших производителей. Очень часто продавцы коллекторов вводят в заблуждение покупателей, завышая показатели выработки тепла и возможности солнечных коллекторов. Нужно понимать, что приход солнечной энергии в зимнее время на большей части территории России недостаточен для отопления (исключение составляют южные регионы европейской части России и некоторые регионы Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Вакуумный солнечный коллектор на крыше

На сайте SintSolar есть перевод документа о сравнительном тестировании немецких плоских и вакуумных солнечных коллекторов. Там же можно почитать про особенности использования коллекторов с вакуумными трубками. Однако, нужно учитывать, что это сравнение тенденциозное, и делалось продавцом плоских коллекторов. Какая-то доля правды там есть, но выводы о нецелесообразности использования вакуумных коллекторов неверные. Обсуждение этой статьи можно почитать здесь и здесь.

Для того, чтобы сделать правильный выбор, мы рекомендуем проанализировать различные коллекторы из баз данных результатов испытаний Institut für Solartechnik и Solar Keymark.

Для целей отопления необходимо примерно 2 кВт*ч энергии на 1 м²отапливаемой площади дома в сутки. Эта цифра средняя для энергоэффективного дома и температуры окружающего воздуха до -20°С. То есть за месяц для среднего дома площадью 200 м² нужно около 12000 кВт*ч энергии.

Как рассчитать систему с солнечными коллекторами?

В осенне-весенний среднемесячный приход солнечной радиации на 1м² наклонной поверхности составляет от 20 до 80 кВт*ч/месяц. Летом в пике приход солнечной радиации может доходить до 160 кВт*ч/месяц, но обычно летом не нужно нагревать здание. Даже если мы хотим получить четверть требуемой для отопления энергии (аккумулировать солнечную энергию для отопления не имеет смысла, поэтому обычно солнечное тепло добавляется в систему отопления в режиме «онлайн», т.е. только когда светит и греет солнце), нам нужно около 3000 кВт*ч тепловой энергии. При зимнем КПД системы с солнечными коллекторами максимум 50% (с учетом потерь как в самом коллекторе, так и в трубопроводах от коллектора до потребителя) для сбора такого количества энергии необходимо 3000/50*0,5=120 м² площади солнечных коллекторов. Один 20-ти трубочный вакуумный коллектор имеет полезную площадь около 1,8 м² и занимает площадь около 3м². Таким образом, потребуется 40 таких коллекторов.

Летом эти коллекторы будут выдавать в 5-8 раз больше тепловой энергии, т.е. до 24 000 кВт*ч. Для сравнения, для целей горячего водоснабжения на 1 человека при норме в 100 л/сутки горячей воды температурой 40°С требуется примерно 100*1,16*30=3,48 кВт*ч. На семью из 4-5 человек потребуется до 15-20 кВт*ч энергии. Необходимо предусмотреть, куда девать остальные 20000 кВт*ч энергии. Хорошо , если есть бассейн, который нужно греть. В противном случае нужно будет накрывать большую часть коллекторов. Хорошим решением является сезонное аккумулирование в конструкциях здания или в земле, но такие решения, естественно, потребуют дополнительных капитальных затрат.

Поэтому мы рекомендуем рассчитывать систему солнечного теплоснабжения в расчете на горячее водоснабжение, можно раза в 2 увеличить количество коллекторов для того, чтобы гарантированно обеспечить ГВС в весенне-осенний период и иметь заметную добавку к генерации тепла в зимний период. Если увеличить количество коллекторов в 3-5 раз, то можно ощутить добавку солнечного тепла в отопительный баланс в межсезонье. Большее количество солнечных коллекторов в нашем климате использовать нецелесообразно.

В зависимости от солнечной радиации и температуры окружающей среды, КПД солнечного коллектора может быть от 20-70%. Таким образом, при ярком солнце может сниматься до 650 Вт/м², а в пасмурную — 10 Вт/м². А когда в баке 50°С, при этом в пасмурную погоду в коллекторе 40°С, то в данный момент КПД коллектора = 0. Эту ситуацию можно исправить путем применения тепловых насосов, но такое решение также повышает общую стоимость системы.

Очень немногие продавцы солнечных коллекторов могут правильно (и правдиво) рассчитать систему солнечного теплоснабжения — как для целей горячего водоснабжения, так и для отопления. Мы утверждаем, что использовать солнечные коллекторы (как вакуумные, так и плоские) для ГВС в весенне-осенний период удобно и выгодно. Мы можем подобрать оптимальный состав системы для ваших конкретных целей. Опасайтесь тех, кто обещает вам за счет солнечной энергии обеспечить дом теплом зимой — в нашем климате это практически невозможно. Заполните форму заявки на подбор оборудования на нашем сайте, наши специалисты помогут вам сделать правильное решение.

Как правильно расположить солнечные коллекторы?

Солнечные коллекторы нужно ориентировать по возможности строго на юг. Однако, без существенного падения производительности можно отклониться от южного направления на 30 градусов. Для фотоэлектрических панелей можно без существенного ухудшения отклоняться до 45 градусов. Превышение этих рекомендуемых цифр сильно ухудшить эффективность системы солнечного тепло или электроснабжения.

Располагать СК и СБ для круглогодичного использования обычно рекомендуют по углом к горизонту, примерно равным широте местности. Если система эксплуатируется в основном летом, то нужно уменьшить этот угол на 15°, если в основном зимой — увеличить на 15°. Если широта местности больше 60 градусов, то СК можно вообще устанавливать вертикально — таким образом решается также проблема со снегом — на вертикальных поверхностях он обычно не задерживается. Если вакуумный коллектор установлен под углом менее 80°, то нужно, чтобы под коллектором было свободное пространство для падающего с него снега. Обычно коллекторы (как плоские, так и вакуумные) и солнечные батареи, установленные прямо на крышах, в наших условиях на большую часть зимы оказываются занесенными снегом и льдом, поэтому фактически не работают. Если для вас важно обеспечить работу системы солнечного энергоснабжения зимой, мы рекомендуем устанавливать их или вертикально, или под углом около 60 градусов, но с обеспечением свободного пространства под коллекторами, куда с коллекторов может спадать снег и лед.

Эта статья прочитана 14827 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 77

    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…
  • 74

    Солнечная альтернатива газу В.С.ИОНОВ исполнительный директор «Национального центра меди» Источник: СтройПРОФИль №2/1 2006 Солнечные системы ГВС и отопления на основе медных коллекторов – реальная экологическая альтернатива органическим видам топлива в ЖКХ События этой зимы — выяснения отношений между Украиной и…
  • 73

    Эффективность применения солнечных водонагревателей в климатических условиях средней полосы России Автор: О. С. Попель Институт высоких температур Российской академии наук АННОТАЦИЯ На основе математического моделирования простейшей солнечной водонагревательной установки с использованием современных программных средств и данных типичного метеогода показано, что…
  • 73

    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…
  • 71

    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…

  • 69

    Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в…

Что такое солнечный коллектор?

Солнечный коллектор — это устройство, которое поглощает световую энергию солнца и преобразует ее в тепло. Тепло накапливается под стеклянной панелью в абсорбере и нагревает жидкость-теплоноситель, которая, в свою очередь, нагревает воду для водоснабжения или отопления.

Солнечная энергия улавливается поверхностью коллектора, поэтому чем больше площадь поверхности коллектора, тем больше тепла может накопить система. Конструкция коллектора имеет хорошую теплоизоляцию, предотвращая потери тепла, а правильная установка позволяют коллектору улавливать максимум солнечного света.

Солнечные коллекторы могут применяться практически для любых хозяйственных нужд, где требуется тепло:

— для автономного горячего водоснабжения;

— в качестве основного или дополнительного отопления жилых помещений;

— для подогрева открытых и закрытых бассейнов;

— для обогрева теплиц, производственных помещений.

Главный компонент солнечной установки — коллектор. Он преобразует солнечную радиацию в тепло и затем передает его воде, которая находится в теплоаккумулирующем баке-накопителе (бойлере). Тепло из солнечного коллектора передается воде в аккумулирующем тепло баке с помощью теплообменника. Теплообменником в этом процессе может служить змеевик в баке. Бойлеры могут быть различного объема. Вертикальная конструкция обладает наибольшим КПД. Температура воды в разных частях такого бака разная — это технологическое решение предотвращает смешивание в верхней части бака уже горячей воды с входящей холодной. Горизонтальный бак снижает производительность системы на 10–20%.

Бойлер обязательно должен быть хорошо теплоизолирован, чтобы нагретая за день вода ночью оставалась горячей. Потери тепла зависят от множества факторов (температура воздуха, ветер, время года) и ночью составляют около 0,5-1С в час. В идеале бак должен сохранять температуру воды до 2 суток.

Между коллектором и баком-накопителем размещается насос. Он обеспечивает циркуляцию воды, включаясь, когда температура солнечного коллектора превышает температуру бака. 

Трубки из нержавеющих материалов соединяют бак-накопитель с коллектором. При проектировании системы желательно расположить их внутри дома. Важно иметь несколько отдельных труб между коллектором и кранами, чтобы снизить потери тепла (трубы малого диаметра) и обеспечить быструю доставку воды к потребителю, с задержкой максимум в 10–20 секунд.

Преимущества солнечных коллекторов

На сегодняшний день солнечные коллекторы являются самыми эффективными устройствами, работающими на солнечной энергии. Их эффективность достигает 90–95%.

Солнечные коллекторы безопасны для здоровья людей и окружающей среды, так как не производят вредных выбросов. 

Но основное их преимущество — экономичность. Установив солнечный коллектор, вы снизите на 90% годовые затраты на горячее водоснабжение. Экономия на отоплении может достигать 30% в зависимости от региона.

Дополнительная экономия достигается за счет снижения нагрузки на имеющийся бойлер или газовый котел. Это увеличивает срок службы имеющейся системы отопления в 2 раза. Не последним фактором является и автономность от центральных систем отопления и водоснабжения, что позволит вам не зависеть от перебоев с водоснабжением.

 

Солнечные коллекторы. Какие они бывают?

Классический солнечный коллектор представляет собой металлические пластины черного цвета, установленные на крыше дома. Цвет и положение коллектора предполагает максимальное поглощение и накапливание солнечной энергии. Эти металлические пластины помещаются в корпус, изготовленный из стекла или пластмассы. Наклон к южной стороне, при установке позволит увеличить количество поглощаемой радиации. Проще говоря, солнечный коллектор – это миниатюрная теплица, которая накапливает солнечную энергию под стеклянной панелью. Солнечная радиация распределяется по поверхности равномерно, по этому, чем больше площадь коллектора, тем больше энергии будет поглощено.

На сегодняшний день солнечная энергетика развита достаточно обширно, это дает возможность устанавливать солнечные панели различных комплектаций и размеров. Этот аспект позволяет солнечным коллекторам обеспечивать хозяйственные нужды человека, такие как отопление и снабжение горячей водой.

К примеру, существует несколько отдельных видов солнечных коллекторов, которые различаются, в зависимости от температуры, до которой они способны достигать:

  • Коллекторы низких температур. Такие коллекторы дают достаточно низкие температуры – не выше 50 С. Такие коллекторы, широко применяются для подогрева воды в бассейнах, и в других случаях, когда не требуется слишком высокая температура воды.
  • Коллекторы средних температур. Такой тип коллекторов способен нагревать воду от 50 до 80 С. Зачастую, такой коллектор представляет собой плоскую остекленную пластину, в которой с помощью жидкости происходит теплопередача или же это коллекторы-концентраторы. В последних тепло концентрируется и может использоваться для нагрева воды в жилых секторах.Представлен коллектор-концентратор, в большинстве случаев, вакуумированным трубчатым коллектором
  • Коллектор высоких температур. Зачастую имеют форму параболических тарелок. Такое устройство, в большинстве случаев используется большими предприятиями, которые генерируют электричество и распределяют его для городских электросетей

Интегрированный коллектор

Накопительный интегрированный коллектор

На данный момент одним из самых простых видов солнечных коллектором является емкостной коллектор, который еще называются термосифонным коллектором. Такое название, данный генератор получил за счет того, что он одновременно может и аккумулировать тепло и хранить определенное, уже нагретое, количество воды. Такие коллекторы, зачастую используются для начального нагрева воды, которая впоследствии нагревается до необходимой температуры стандартными установками (газовыми, электрическими колонками и т.д.). Такой метод позволяет экономить на потреблении электричества, за счет того, что в бак котла поступает уже подогретая вода.

Рассмотрим основные плюсы такого вида коллекторов. Первое – это, конечно же, экономия на электричестве. Второе – это возможность использовать достаточно дешевую альтернативу солнечной водонагревательной системе. Третьим плюсом стоит отметить простоту использования коллектора – минимум технического обслуживания, за счет отсутствия в нем движущихся частей (насосов и прочего).

Такие коллекторы бывают также «Integrated Collector and Storage», или, проще говоря, интегрированными коллекторами-накопителями. Такой вид коллектора, зачастую представлен одним или несколькими баками, которые заполнены водой. Эти баки помещаются в теплоизоляционный ящик и накрываются стеклянной крышкой. Порою, в этот же ящик помещаются прибор-рефлектор, который позволяет увеличивать солнечное излучение. Принцип действия данного устройства достаточно прост – солнечный свет, проходя через стекло, нагревает воду. Такая простота функционирования обуславливает достаточно не большую цену самого устройства. Однако стоит помнить, что в холодное время года, воду стоит защищать от замерзания, или же сливать.

Плоские коллекторы

Такие коллекторы, пожалуй, самые популярные для использования в бытовых условиях, для нагрева воды и в отопительных системах. Внешне, такое устройство выглядит как обычный металлический ящик. Однако внутри него находиться черная платина, которая поглощает солнечный свет. Крышка у этого ящика должна быть в обязательном порядке, стеклянной или пластмассовой, дабы лучше пропускать солнечную энергию.

Остекление плоского солнечного коллектора может быть прозрачным или матовым. Зачастую, все же, отдается предпочтение матовому остеклению, поскольку такое стекло позволяет пропускать только свет. А также, содержание железа в стекле должно быть очень низким, что бы позволить пропускать большую часть поступающего света, в коллектор. Принцип действия заключается в том, что солнечный свет, попадая на пластину, тепловоспринимающую пластину, которая и вырабатывает тепло. Стекло служит теплоизоляцией, а для повышения КПД коллектора, его стенки прокладывают теплоизолятором. Такая конструкция, позволяет снизить тепловые потери до минимума.

Пластина абсорбента, или же пластина, поглощающая солнечный свет, зачастую окрашена в черный цвет, дабы увеличить количество поглощаемой солнечной энергии, ведь тот факт, то темные тела притягивают ее больше – ни для кого не секрет. Проходя через стекло, и попадая на поглощающую пластину, солнечная радиация превращается в тепловую энергию. Далее, чтобы продолжить процесс, полученное тепло передается тепловому носителю. Тепловым носителем может выступать воздух или жидкость, которые циркулируют в трубах. К сожалению, даже полностью черные поверхности, способны отражать около 10% солнечной радиации, падающей на нее. Дабы избежать этого, абсорбирующие пластины покрываются дополнительно специальным покрытием, которое призвано удерживать солнечный свет попадающие на пластину. Такое покрытие служит дольше обычной краски и позволяет повысить КПД коллектора. В состав такого селективного покрытия входит слой аморфного полупроводника, который наноситься на металлическое основание пластины.

Абсорбирующие пластины изготавливаются из металла, который наилучшим образом проводит тепло. Высокий уровень теплопроводности металла позволит уменьшить теплопотери при передаче переработанной энергии теплоносителю. К списку таких металлов можно причислить медь и алюминий. Разница между ними заключается в том, что медная пластина способна лучше проводить тепло, и более устойчива к коррозиям, в отличии от алюминиевой пластины.


Плоские солнечные коллекторы бывают жидкостными или воздушными. А в зависимости от наличия остекления, и тот и другой вид бывает как остекленным, так и не остекленным.

Жидкостные коллекторы

В солнечных коллекторах этого типа, теплоносителем выступает жидкость. Солнечная энергия, перерабатывается в поглощающей пластине в тепло, и передается жидкости, которая течет по трубам, прикрепленным к пластине. Эти трубы могут идти параллельно друг другу, но на каждой, в обязательном порядке должно быть входное и выходное отверстие. Существует возможность расположение труб в виде змеевика. Такое положение уменьшает количество соединительных отверстий, что, в свою очередь, снижает вероятность протекания. Таким образом, змеевидное расположение обеспечивает более равномерный поток жидкости-теплоносителя. Однако, могут возникать сложности при спуске жидкости перед похолоданием, поскольку в изгибах трубы может остаться жидкость.

Простые системы жидкостных солнечных коллекторов предполагают использование обычной воды, которая сразу же, нагреваясь в коллекторе, поступает пользователю. Такие модели называют «разомкнутыми» или «прямыми» системами. Однако применение таких коллекторов неудобно в регионах с низким температурным режимом. Поскольку, при снижении температуры ниже точки замерзания – необходимо сливать воду. В этот период систему использовать невозможно. Альтернативой является использование незамерзающих жидкостей вместо воды. Этот вид системы жидкостных солнечных коллекторов использует жидкие теплоноситель, который, поглощая тепло, направляется в теплообменник. Зачастую теплообменником является водяной бак, конструкция которого предполагает передачу тепла воде. Такую систему называют «замкнутой» или «непрямой».

Остекление жидкостных коллекторов позволяет нагревать воду для бытовых нужд, и для отопления дома, поскольку их КПД выше, чем у неостекленных аналогов. Неостекленные коллекторы, зачастую используют для нагрева воды в бассейнах. В последних приборах не требуется нагревать температуру до высоких температур. Это позволяет использовать менее дорогие материалы, такие как пластмасса и резина.

Воздушные коллекторы

Теплоносителем в воздушных коллекторах выступает воздух, а он не замерзает и не кипит, в отличие от воды. Этот факт позволяет избежать проблем, которым подвержены жидкостные коллекторы. К тому же, утечка в системе воздушных коллекторов приносит намного меньше трудностей, хотя, конечно же, обнаружить ее достаточно сложно. Стоит помнить, что перед материалами, используемыми в воздушных солнечных коллекторах, не стоят особо сложные эксплуатационные задачи. По этому, в воздушных системах возможно использование более дешевых материалов.

Конструкция воздушных коллекторов, представляет собой сочетание плоских коллекторов. Такой прибор используется в основном для просушки сельскохозяйственной продукции, или же для отопления помещений. Металлические панели и многослойные неметаллические экраны могут послужить поглощающими пластинами в конструкции воздушных коллекторов. Теплоноситель проходит через стенки поглотителя с помощью естественной конвекции, или с помощью специального вентилятора.

Теплопроводимость воздуха, на порядок хуже, чем проводимость тепла, жидкостью. По этому, поглотитель получает значительно меньше тепла от воздуха, чем от жидкости. Вентилятор, присоединенный к поглощающей пластине, позволяет увеличить поток воздуха, таким образом, улучшая теплоотдачу. Однако и в этой конструкции есть свои недостатки. Для работы вентиляторов, необходимо дополнительно использовать электроэнергию, а это, в свою очередь увеличивает затраты на работу системы. В условиях холодного климата, необходимо направлять воздух между поглощающей пластиной и утепленной стенкой коллектора, это позволяет избежать потерь тепла. Но не стоит применять такою циркуляцию, если, все же, воздух в помещении, нагревается на 17 С больше, чем воздух на улице. В этом случае, воздух может спокойно циркулировать без потерь эффективности.

Поговорим о достоинствах воздушных коллекторов. В первую очередь – это простота и надежность. Воздушные коллекторы имеют достаточно простое устройство, благодаря этому снижается уровень необходимости технического обслуживания, при этом увеличивая их безусловную надежность. При достойных условиях эксплуатации, срок службы качественного воздушного коллектора колеблется от 10 до 20 лет. За счет того, что теплоносителем выступает воздух, исключается необходимость использования теплообменника и термоизоляции в холодное время года.

Однако не все так красочно, в сфере солнечных воздухонагревателей. Все дело в том, что применение таких установок распространено исключительно для отопления помещений и просушки сельскохозяйственной продукции, причем, в основном, в развивающих странах. Причиной этому стало то, что существуют некоторые ограничения, для использования в промышленных условиях. Начнем с того, что по сравнению с жидкостными, воздушные коллекторы занимают достаточно большую площадь, за счет низкого уровня удельной теплоемкости. К тому же, требуется оборудовать длинный воздуховод для эффективной работы коллектора. И самая главная трудность – это необходимость использования электроэнергии для прогонки воздуха через функциональные части коллектора. Еще иногда встречаются сложности с аккумулированием самой теплоты. Все эти проблемы, даже в регионах с достаточным количеством солнечных дней, приводит к значительному увеличению стоимости на эксплуатацию и установку воздушных коллекторов.

Принцип действия солнечных коллекторов

Элементарный воздушный коллектор

Воздушные солнечные коллекторы делятся на две группы, в зависимости от способа циркуляции воздуха. В самом простейшем случае, поток теплоносителя (воздуха) в коллекторе проходит как раз под поглотителем. Таким образом, данный коллектор позволяет повысить температуру воздуха, не больше чем на 3-5 С. Причиной такого низкого КПД является потери тепла на конвекцию и излучение.

Любой прозрачный материал, с низкой проводимостью инфракрасного излучения, позволяет снижать уровень теплопотерь, при накрывании им поглотителя. Все дело в том, что поток воздуха, образовывается или под поглотителем, или между поглотителем и данным прозрачным покрытием. Прозрачная крышка (из особого стекла или пластмассы) позволяет не на много снижать уровень излучения тепла с поглотителя. Однако, это снижение конвективных тепловых потерь, может позволить увеличить температуру до 20-50 С. Но и этот параметр будет зависеть от интенсивности солнечной энергии попадающей в коллектор и качества воздушного потока. Как плюс к этому всему, наблюдается, также снижение тепловых потерь на излучение, за счет снижения температуры поглотителя. Но стоит помнит, что при этом происходит еще и снижение возможности абсорбента поглощать энергию, за счет его запыления, в том случае, если поток воздуха проходит с обеих сторон.

Накрытый поглотитель в воздушном коллекторе

Отказ от остекления металлического ящика и теплоизоляции, в некоторых случаях, позволяет существенно снижать затраты. Дело в том, что изготовляется такой коллектор из перфорированного металла черно цвета. Такой материал позволяет улучшать качество теплообмена. Принцип этого процесса заключается в том, что этот металл нагревается достаточно быстро, а вмонтированный вентилятор втягивает теплый воздух, через отверстия в металлических листах. Коллекторы такого типа, достаточно часто используются в жилых домах. Зачастую размеры такого прибора составляют 2,4 м?0,8 м, при этом скорость нагрева воздуха составляет 0,002 м3/с. Даже в солнечный зимний день, температура воздуха, который нагревается в коллекторе, может достигать разницы в 28 ?С по сравнению с наружным. К тому же, стоит учесть, что в значительной мере улучшается качество воздуха, поскольку нагревается непосредственно воздух, поступающий снаружи.

Одним из главных плюсов подобных коллекторов, является тот факт, что они достаточно эффективны. КПД некоторых промышленных моделей может достигать 70%. А их стоимость снижается, за счет уменьшается количество используемых материалов.

Вакуумированный солнечный коллектор

Плоские солнечные коллекторы, изначально создавались для использования в местах с большим количеством солнечной энергии. При плохой погоде, их эффективность достаточно не значительна. Холодная, ветреная, пасмурная погода – не позволяют работать таким коллекторам в полную мощь. Но и это не все – повышенная влажность в значительной мере неблагоприятно сказывается на состоянии внутренних деталей такого коллектора. А это влечет за собой уменьшение срока службы коллектора, а также ухудшение эффективности его работы. Дабы устранить такие недостатки были созданы вакуумированные солнечные коллекторы.

Современные вакуумированные солнечные коллекторы способны нагревать воду, для обеспечения хозяйственных нужд. Принцип действия такого прибора заключается в следующем: солнечная энергия, проходя через наружную трубку, попадает в поглощающую трубку, где и происходит превращение солнечной энергии в тепло. А далее, переработанное тепло передается теплоносителю (жидкости). Сам коллектор представляет собой сочетание определенного количества параллельных рядов стеклянных трубок. К каждой из этих трубок прикрепляется трубчатый поглотитель с селективным покрытием (аналог пластины-поглатителя в вышеописанных плоских коллекторах). Нагретая в коллекторе жидкость поступает в бак накопитель, и уже там отдает все полученное тепло воде.

Трубки в вакуумированном коллекторе можно менять. Добавлять или даже убирать, в зависимости от необходимости. Это позволяет называть такие коллекторы модульными. Но стоит помнить, что между трубками коллектора должен быть вакуум, что бы уменьшить потери тепла в процессе конвекции. Однако, радиационная потеря тепла остается. Уточним, что радиационная потеря тепла – это то тепло, которое идет на нагревание поверхностей рабочих частей коллектора. Но не стоит думать, что эти потери существенно повлияют на эффективность работы коллектора. Радиационная потеря достаточно мала, по этому можно уверенно считать, что рабочие характеристики вакуумированного коллектора достаточно велики.

На данный момент, создано большое количество вакуумированных коллекторов, которые имеют различные комплектации, а, следовательно, и разные эксплуатационные характеристики и особенности.

Создание вакуумированного коллектора – это достаточно сложный и трудоемкий процесс. Особенные трудности вызывает запайка оболочки коллектора. Проблема заключается в том, что по сей день не найдено достаточно эффективного метода создания эффективной высоковакуумной системы, при не больших затратах.

Стоит помнить, что такие вакуумированные коллекторы достаточно эффективны, по сравнению с обычными плоскими коллекторами. Все дело в том, что эффективность работы вакуумированного коллектора не зависит от качества радиации, т.е. как в условиях прямой, так и рассеянной радиации, данный коллектор работает одинаково эффективно. К тому же, вакуумное строение коллектора позволяет свести к минимуму потери тепла. Помимо всего вышесказанного, такие приборы достаточно долго и качественно служат, полностью обеспечивая все хозяйственные нужды человека.

Концентраторы

Фокусирующий солнечный коллектор

Концентраторы или же коллекторы отличаются от предыдущих описанных коллекторов тем, что их принцип действия заключается в концентрации солнечных лучей. Делается это за счет зеркальных поверхностей, которые направляют солнечную энергию конкретно на поглотители. Температура, которая обеспечивается концентраторами значительно выше, чем максимальная температура плоских коллекторов. Но стоит помнить, что концентраторы могут воспринимать исключительно прямую солнечную радиацию, по этому. В пасмурную погоду их использование не возможно. Такой тип коллекторов-концентраторов, особенно эффективен в регионах близких к экватору и в пустынных районах с большим количеством солнечных дней.

Для более эффективной работы концентратора, используется специальный прибор, который отслеживает направление солнечных лучей и поворачивает прибор к солнцу. В зависимости от оси, по которой может вращаться, такой коллектор различают одноосные и двуосные следящие устройства. Первые предполагают вращение устройства с востока на запад, а вторые, предполагают поворот устройства во все четыре стороны света, для того что бы точно отслеживать направление солнца в течение всего года. Данные коллекторы-концентраторы, в основном используются в промышленных условиях. Причиной этому стала достаточно большая стоимость этого устройства, а также необходимость постоянного технического обслуживания. Для бытового применения, они просто не приемлемы.

Солнечные печи и дистилляторы.

Солнечная печь

Помимо всех вышеописанных приборов, существуют также приборы, которые имеют достаточно простую структуру, и узкую сферу применения. К примеру, такие приборы могут выступать в роли солнечной печи, для приготовления пищи, или солнечного дистиллятора – прибора достаточно дешево очищающего воду любого состояния.

Поговорим про солнечные печи. Они достаточно просты, как при эксплуатации, таки при изготовлении. Солнечные печи представляют собой достаточно хорошо теплоизолированную коробку, которая покрыта материалом, отражающим свет (фольгой, например). Эта коробка накрывается стеклом и оборудована внешним отражателем. Кастрюля черного цвета послужит поглотителем, поскольку может намного быстрее нагреваться. Такие печи, можно использовать для стерилизации воды, при кипении.

Что касается солнечных дистилляторов, то они могут в результате своей работы предоставлять дистиллированную воду достаточно дешево, притом, что брать воду, можно практически из любого источника. Принцип работы солнечного дистиллятора лежит в основе процесса испарения, а сам прибор использует солнечную энергию, с целью ускорить этот процесс. За день работы, небольшой солнечный дистиллятор может произвести около 10 литров идеально чистой воды.

На данный момент солнечная энергия используется достаточно обширно. Одним из самых эффективных примеров его использования является метод нагрева воды солнечной энергией. Несколько миллионов жителей нашей планеты, уже достаточно долго и давно используют солнечные коллекторы для обеспечения своих нужд. Такие приборы достаточно эффективны, не требуют особых затрат на эксплуатацию, к тому же не приносят вреда окружающей среде.

Солнечные коллекторы: запасаем солнце впрок

В современном обществе люди задумываются об экологичности применяемых в быту технологий, особенно если они помогают сэкономить.

Эта статья о солнечных коллекторах, интерес к которым возрастает многократно. Примитивный солнечный коллектор — это черная металлическая бочка с водой, которую устанавливают для обустройства летнего душа на даче. Однако сейчас есть продвинутые современные технологии использования солнечной энергии. Что вам нужно знать о солнечном коллекторе, если вы планируете его приобрести?

Мы рассмотрим только бытовое использование коллектора в частном жилом доме. Часто от покупки удерживает нехватка достоверной информации о товаре. Чему доверять — непонятно, поэтому мы собрали проверенные экспертами и пользователями характеристики солнечных коллекторов.

Солнечный коллектор аккумулирует энергию солнца, которая потом используется для нагрева воды или отопления помещений. На производстве он также используется для выработки электроэнергии.

Плюсы

1. Экологичность. Нет горения и, соответственно, выделения продуктов горения.

2. Неисчерпаемость.

3. Значительная экономия денежных средств. Экономия на отоплении может составить до 30, а на нагреве воды — до 60%.

4. Удобство получения горячей воды. В летнее время мощности коллектора хватает на подогрев воды, а в зимнее может потребоваться дополнительный источник для доведения температуры воды до нужной. Отметим, что примерно четверть всей расходуемой в доме энергии тратится именно на получение горячей воды.

5. Использование как теплоносителя незамерзающего антифриза.

6. Множество вариантов установки: на крыше, у стены здания, на земле.

Минусы

1. Зависимость эффективности работы от угла установки. Лучше расположить коллектор под прямым углом к солнечным лучам, поэтому желательно ориентировать его на юг. При невозможности такой установки, если дом уже построен, не отклоняйте конструкцию более чем на 45° к востоку или к западу. Располагайте ее с наклоном 30-45°. Кроме того, на коллектор не должна падать тень от соседних зданий или от высоких деревьев.

Рекомендация: желательно продумать расположение солнечного коллектора еще на стадии проекта. Это позволит эффективно сориентировать коллектор и заранее предусмотреть усиление стоек крыши и места для вывода соединяющихся с ним трубок.

2. Сложность монтажа. Жесткость крепления конструкции к дому должна быть достаточной, чтобы выдерживать порывы ветра. При установке коллектора крыша не должна протекать из-за негерметичных соединений.

Качественная теплоизоляция мест входа трубок в дом не даст им промерзнуть в этих местах. Но при этом утеплитель необходимо хорошо укрыть — крупные птицы, например, вороны, расклевывают его.

3. Невозможность использования как единственного источника отопления. В осенне-зимний период, когда и включается отопление в доме, дни короткие, и облачных дней намного больше, чем солнечных.

Эксперты разделяют бытовые солнечные коллекторы на плоские и вакуумные.

Плоские солнечные коллекторы

Поглотитель тепла в плоских солнечных коллекторах — алюминиевая или медная пластина, окрашенная в черный цвет. Под ней находятся трубки с теплоносителем. Пластина заключена в герметичный корпус, который сверху покрыт закаленным стеклом или пластиком. Он предохраняет коллектор от внешнего воздействия осадков и пыли.

Плюсы:

  1. Относительная дешевизна
  2. Легкость эксплуатации
  3. Эффективность в теплое время года
  4. Способность нагревать воду до 100°С

Минусы

  1. Невозможность использования в холодное время года
  2. Парусность
  3. Сложность монтажа. Для установки коллектора на крышу поднимать его придется полностью собранным, а весит он много.

Вакуумные солнечные коллекторы

Необходимое для снабжения дома количество трубок определяется из расчета 1 трубка (длиной 1,8 м) на потребление 10 л горячей воды в сутки в летнее время. Стандартная норма потребления горячей воды в сутки на 1 человека составляет 100 л. Значит, на семью из 4 человек достаточно установить 40 трубок.

Плюсы

  1. Окупаются 2-5 лет. Этот срок зависит от источника энергии, который вы предполагаете заменить. Если электричество, то окупаемость составит 2-3 года, если газ, то 4-5 лет.
  2. Поглощают до 90% солнечной энергии
  3. Нагревают теплоноситель в колбах до 300°С
  4. Сохраняют тепло (коллекторы изготовлены по принципу термоса)
  5. КПД в 2 раза выше, чем у плоских коллекторов
  6. Нет осадков и пыли на колбах
  7. Прочные трубки
  8. Стенки трубок вакуумных солнечных коллекторов состоят из боросиликатного стекла более 2 мм толщиной.
  9. Дают дополнительную энергию за счет отражения от снега при установке на земле или на плоской крыше.
  10. Работают в холодное время года даже при пасмурной погоде. Вакуумные солнечные коллекторы способны работать при температуре до -30°С.
  11. Низкая парусность
  12. Привлекательный дизайн
  13. Срок службы 20 лет

Минусы

  1. Стоимость. Вакуумные солнечные коллекторы гораздо дороже плоских. Высокая стоимость монтажа.
  2. Вероятность обмерзания / неспособность к самостоятельной очистке от снега.
  3. Вес. Система из 30 трубок весит примерно 100 кг.
  4. Строгие требования к расположению. Рабочий угол наклона должен составлять не менее 20°.
  5. Вероятность возникновения серьезных проблем при перегреве. При перегреве система выходит из строя, причем этот случай не гарантийный и бесплатному ремонту за счет производителя не подлежит.

    Рекомендация: объем бака, где собирается горячая вода, должен быть процентов на 40-50 больше, чем суточная производительность коллектора. Предусмотрите вариант сброса воды при перегреве, например, слив в бассейн или, на крайний случай, в канализацию. Перегрев может произойти и при отключении, даже кратковременном, электричества в доме. В этом случае контроллер системы не сможет ею управлять и насос перестанет работать. В результате нагрева теплоноситель в солнечном контуре расширится и произойдет его аварийный сброс. При остывании же объем теплоносителя уменьшится и давление окажется недостаточным для перезапуска системы. Теплоноситель придется доливать. Установите источник бесперебойного питания, чтобы избежать подобных случаев. И чтобы избежать несанкционированного изменения настройки контроллера детьми, советуем защитить его паролем.

  6. Необходимость обслуживания. Раз в два года требуется замена теплоносителя и промывка трубопровода.

На выставке «Малоэтажная страна» солнечные коллекторы можно увидеть на крыше дома компании «КЛМ-Арт». Вы можете увидеть конструкцию коллектора и задать вопросы консультантам выставки.

 

Круглогодичная выставка домов «Малоэтажная страна» (www.maloetazhnaya-strana.ru) является уникальной на рынке загородной недвижимости. Здесь можно увидеть большинство доступных на сегодняшний день строительных технологий возведения домов в одном месте — на выставке их 14. Посмотреть дом снаружи, зайти внутрь, чтобы ознакомиться с обстановкой, дизайном интерьера. Получить консультацию у представителя строительной компании. На выставке представляют свои дома 40 строительных и производственных компаний.

Адрес выставки домов «Малоэтажная страна»
Московская область, г. Котельники, Дзержинское ш. вл. 7/7

Тел./Факс: +7 (495) 215-20-51,
www.maloetazhnaya-strana.ru
e-mail: [email protected]

В материале использованы фотографии из фотобанка depositphotos.com.

Материалы по теме

Типы солнечных коллекторов | Atmosfera™. Альтернативные источники энергии. Солнце. Ветер. Вода. Земля.

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.

Внутренний трубопровод, по которому циркулирует теплоноситель, на абсорбере может располагаться по-разному. Выделяют 2 основных типа расположения: “меандр” и “арфа”. Компания Атмосфера предлагает плоские солнечные коллекторы обоих 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 низкую производительность в зимний период, а также сравнительное неудобство их монтажа на труднодоступные кровли. Плоский коллектор являются цельной неразборной конструкцией, из-за чего поднимать и устанавливать на крышу его приходится целиком.

 

Солнечное отопление: экологично и экономно

Солнечное отопление является экологически чистым и выгодным средством поддержания тепла. Основные траты приходятся на покупку и установку соответствующего оборудования. Конструкции не нуждаются в периодическом контроле и техническом обслуживании.

К минусам использования солнечного отопления в российских условиях можно отнести то, что на данный момент в большинстве регионов оно не способно полностью удовлетворить потребность в обогреве помещений на протяжении круглого года. Поэтому приходится использовать системы, комбинирующие солнечные коллекторы с другими источниками тепла. Но даже в этом случае затраты на отопление в холодное время года снижаются до 30-50%. Переключение с солнечного отопления на другие источники тепла в большинстве систем происходит в автоматическом режиме. Правда в некоторых случаях бывает достаточно обойтись увеличением площади поверхности коллектора и установкой дополнительных теплообменников.

На данный момент в мире больше всего используются солнечные коллекторы в Китае – на эту страну приходится больше половины всех смонтированных установок. По состоянию на 2011 год Европа занимала второе место с 14%.

В России ситуация с солнечными коллекторами (как с ВИЭ и энергоэффективностью в целом) значительно хуже, не смотря на то, что даже в условиях Салехарда, расположенного на полярном круге, в летнее время солнечные тепловые установки могут удовлетворить потребность в теплой воде на протяжении более 60% времени. Наибольшим же потенциалом в использовании солнечных коллекторов обладают Приморье, юг Сибири и Забайкалье, как регионы  с наибольшим среднегодовым поступлением солнечного излучения. За ними идут значительная часть Сибири и юг европейской части РФ.

Общая площадь солнечных коллекторов в РФ по состоянию на 2013 год оценивается всего в 30 тыс. кв. м.  Для сравнения, в Китае за тот же период – более 2 млн кв. м или чуть больше четверти всей площади.

Виды солнечных коллекторов

Под солнечным коллектором понимают специальное устройство, которое собирает тепловую энергию Солнца. Коллектор не производит электричество как фотоэлектрические батареи, а лишь нагревает теплоноситель.

В основном используют два типа коллекторов.

Плоский солнечный коллектор состоит из корпуса и поглощающего инфракрасное излучение элемента в виде пластины, на которую нанесено селективное покрытие. Корпус теплоизолирован с боковых и тыльной сторон. Обращенная к Солнцу часть коллектора прозрачна, что обеспечивает проникновение солнечного излучения внутрь него. Чем больше размер пластины и, следовательно, ее площадь, тем выше мощность всего устройства. Поглощаемая пластиной энергия затем передается на теплоноситель.

Вакуумный солнечный коллектор представляет собой более совершенную конструкцию. В основе его работы лежит применение вакуумных трубок, устройство каждой из которых можно сравнить с устройством колбы термоса. Это стеклянная трубка с двумя стенками, между которыми находится вакуум. Внешняя стенка прозрачна. На наружную поверхность внутренней стенки нанесен особый селективный слой, который способен улавливать солнечное излучение. Вакуумная прослойка способствует сохранению около 90% всей полученной энергии. Проводниками тепла в устройстве служат тепловые трубки с залитой внутрь специальной легкокипящей жидкостью. Под воздействием солнечной энергии этот состав быстро вскипает и испаряется. Пар поднимается в верхнюю область трубки и отдает тепло теплоносителю. При этом происходит конденсация газа, он переходит в жидкую фазу и стекает внутрь трубки. Процесс повторяется.

У каждого типа коллекторов есть свои преимущества.

Так, более простые плоские коллекторы способны самоочищаться от снега, могут быть установлены под любым углом наклона, стоят дешевле, чем вакуумные, обладают высокой производительностью в летнее время.

Вакуумные коллекторы способны запасать тепло на больший срок и с меньшими потерями, позволяют генерировать более высокие температуры и лучше работают в условиях низких температур и слабой освещенности.

Пасмурная погода, дождь и облачность не станут преградой для системы теплоснабжения с солнечным коллектором, хотя и понизят ее эффективность. На этот случай во многие коллекторы встроены интеллектуальные контроллеры, позволяющие подключать к работе другие энергетические источники.

Солнечные коллекторы окупаются в течение нескольких лет. Конкретный срок зависит от начальных затрат на покупку и установку, стоимости энергии в данном регионе, интенсивности использования оборудования.

Применяются коллекторы обычно для отопления и снабжения горячей водой домов, дач, гостиниц, баз отдыха. Подходят они и для производственных помещений небольших размеров, а также для теплиц и оранжерей. Наибольший потенциал для их использования имеют текстильная и пищевая промышленность как отрасли, в которых в наибольшем количестве производственных процессов используется теплая и горячая вода.

Различные типы солнечных тепловых коллекторов: Солнечная тепловая информация

 

 

Какие существуют типы технологий получения горячей воды на солнечной энергии?

Солнечные тепловые системы с вакуумными трубками

Солнечная тепловая система с вакуумными трубками является одной из самых популярных действующих солнечных тепловых систем. Вакуумная солнечная система является наиболее эффективной и обычным средством производства солнечной тепловой энергии с коэффициентом полезного действия 70 процентов.

Например, если коллектор вырабатывает 3000 киловатт-часов энергии в год, то 2100 киловатт-часов будет использоваться в системе для нагрева воды. Уровень эффективности достигается за счет конструкции вакуумных трубных систем, что означает, что они имеют отличную изоляцию и практически не зависят от температуры воздуха.

Сам коллектор состоит из рядов изолированных стеклянных трубок, сердцевина которых состоит из медных трубок. Вода нагревается в коллекторе и затем направляется по трубам в резервуар для воды.Этот тип коллектора является наиболее эффективным, но и самым дорогим.

Внутри коллектора используются два основных типа трубок: стекло-стекло и стекло-металл. В версии «стекло-стекло» используются два слоя стекла, сплавленные вместе с обоих концов. Двойные стеклянные трубки имеют очень надежный вакуум, но уменьшают количество света, достигающего внутреннего поглотителя.

Система с двойным стеклом также может подвергаться большей коррозии поглотителя из-за образования влаги или конденсата в неоткачиваемой части трубы.Второй тип трубки представляет собой комбинацию стекла и металла. Сочетание стекла и металла позволяет большему количеству света достигать поглотителя и снижает вероятность коррозии поглотителя влагой.

Цилиндрическая форма вакуумных трубок означает, что они способны собирать солнечный свет в течение дня и в любое время года. Вакуумные трубчатые коллекторы также проще в установке, так как они легкие, компактные и могут переноситься на крышу по отдельности.

Более того, трубки можно заменять по отдельности, если одна из них выходит из строя, что позволяет избежать замены всего коллектора.Система представляет собой эффективную и долговечную систему с вакуумом внутри труб коллектора, который, как было доказано, сохраняется более двадцати лет. Отражающее покрытие на внутренней стороне трубки также не ухудшится, если не будет потерян вакуум.

 

Плоские солнечные тепловые системы


Это еще один распространенный тип солнечных коллекторов, которые используются с 1950-х годов. Основными компонентами плоской панели являются плоский поглотитель темного цвета с изолирующей крышкой, теплопередающая жидкость, содержащая антифриз для передачи тепла от поглотителя к резервуару для воды, и изолирующая подложка.Плоская пластина солнечной панели увеличивает площадь поверхности для поглощения тепла. Жидкий теплоноситель циркулирует по медным или силиконовым трубкам, расположенным внутри пластины с плоской поверхностью.

Некоторые панели изготавливаются с затопленным абсорбером, который включает в себя два листа металла и пропускает жидкость между ними. Использование затопленного абсорбера увеличивает площадь поверхности и дает незначительное повышение эффективности. Сами поглотительные пластины обычно изготавливаются из меди или алюминия и окрашиваются селективным теплозащитным покрытием, которое намного лучше поглощает и удерживает тепло, чем обычные краски.

В районе со средним уровнем солнечной энергии количество энергии, вырабатываемой плоским солнечным коллектором, равно примерно одному квадратному футу панели, производящей один галлон горячей воды в день.

Конструкция с плоскими панелями использует множество различных конфигураций поглотителей, при этом основной конструкцией является конфигурация арфы. Конструкция арфы обычно используется в термосифонных системах низкого давления или насосных системах. Другие конфигурации включают змеевик, в котором используется непрерывный абсорбер S-образной формы, и он используется в компактных системах только с горячей водой, в которых не используется отопление помещений.Существуют также системы затопленных поглотителей и граничные поглотители, в которых используется несколько слоев поглотительного листа, где тепло затем собирается в пограничном слое листов.

Полимерные плоские коллекторы являются альтернативой металлическим пластинчатым коллекторам. Металлические пластины более склонны к замерзанию, тогда как сами полимерные пластины устойчивы к замерзанию, поэтому могут обходиться без антифриза и просто использовать воду в качестве теплоносителя. Любой антифриз, добавленный в жидкий теплоноситель, снизит его теплопроводность в незначительной степени.Преимущество полимерных пластин заключается в том, что их можно вставлять прямо в существующий резервуар для воды, устраняя необходимость в теплообменнике, что повышает эффективность. Некоторые полимерные панели окрашены матовой черной краской, а не селективным термопокрытием. Это делается для предотвращения перегрева, хотя в настоящее время для предотвращения перегрева обычно используется высокотемпературный силикон.

Эта конструкция солнечной панели в целом немного менее компактна и менее эффективна по сравнению с системой с вакуумными трубками, однако это отражается на более низкой цене.Эта конструкция солнечной батареи может хорошо работать во всех климатических условиях в Соединенных Штатах и ​​может иметь ожидаемый срок службы более 25 лет.

Термодинамические панели


Термодинамические солнечные панели — это новая разработка в области гелиотермальных технологий. По своей конструкции они тесно связаны с воздушными тепловыми насосами, но размещаются на крыше или стенах, как обычные солнечные тепловые панели, и не обязательно должны быть обращены на юг. Концепция термодинамической солнечной технологии заключается в том, что она действует как реверсивная морозильная камера, и они отличаются от обычных солнечных тепловых тем, что не используют солнечное излучение для нагрева теплопередающих жидкостей.

Через панели проходит хладагент, который поглощает тепло. Тепло, проходящее через панель, в свою очередь превращается в газ. Затем газ сжимается, что повышает его температуру, а затем подается в теплообменный змеевик, расположенный внутри цилиндра с горячей водой. Нагретая вода в цилиндре нагревается до 55 градусов и затем может использоваться по всему дому. Система имеет встроенную погружную камеру, которая время от времени повышает температуру до 60 градусов, чтобы исключить риск заражения легионеллой.

Термодинамическая система может обеспечивать до 100 % потребности в отоплении дома. Система, в которой используются термодинамические панели, теоретически сможет генерировать энергию круглый год, поскольку для достижения максимального выходного потенциала не требуются оптимальные климатические условия.

 

Солнечные тепловые коллекторы

Солнечные воздухонагреватели в основном используются для обогрева помещений и могут быть как остекленными, так и неостекленными. Они входят в число наиболее эффективных и экономичных доступных солнечных тепловых технологий и в основном используются в коммерческом секторе.Верхний лист остекленной системы имеет прозрачный верхний слой и изолированную окружающую раму и заднюю панель для предотвращения потери тепла в окружающий воздух. В неглазурованной системе используется пластина поглотителя, через которую проходит воздух, в то время как тепло отбирается от поглотителя.

 

Солнечные тепловые коллекторы

Солнечная тепловая чаша по внешнему виду похожа на параболическую тарелку, но имеет фиксированное зеркало вместо следящего зеркала, которое использовалось бы в параболической тарелке.Следящее зеркало предназначено для отслеживания движения солнца, что очень дорого в больших масштабах. Сферическое или чашеобразное зеркало решает проблему слежения за солнцем, чтобы сфокусировать свет в одном месте. Неподвижное зеркало находится в невыгодном положении с точки зрения выходной энергии, поскольку оно не может отслеживать солнце, чтобы сфокусировать солнечный свет, однако фиксированная чаша сэкономит выходную энергию, связанную с необходимостью перемещать гигантское зеркало, чтобы отслеживать солнце.

 

Аккумулятор солнечного тепла

Аккумулятор теплового тепла будет необходим для сохранения тепла, вырабатываемого солнечной тепловой установкой, до тех пор, пока тепло не будет готово к использованию.Теплоаккумуляторы также особенно хорошо работают в сочетании с солнечными тепловыми панелями. Основным вариантом хранения в бытовых условиях будет большой изолированный цилиндр, содержащий медные змеевики или пластинчатые теплообменники. Система также может включать нагревательный элемент, такой как погружной нагреватель. В теплоаккумуляторе может использоваться ряд различных и комбинированных технологий для производства горячей воды и отопления помещений. Аккумуляторы тепла работают лучше всего, когда управляют входом и выходом для ряда различных систем и обеспечивают гибкость в том, как вы используете как солнечную тепловую, так и текущую систему отопления вместе.

Возможно, потребуется также установить новый бак для горячей воды, так как ваш существующий бак может не подойти, но это будет зависеть от ряда факторов, таких как тип солнечной тепловой системы, которую вы выберете для установки, ваши существующие нагревательные компоненты и на какое количество людей будет рассчитана система.

Узнайте о стимулах для солнечной тепловой технологии в вашем штате.

Солнечные коллекторы | Министерство энергетики

Что такое солнечные коллекторы?

В концентрирующих солнечно-тепловых электростанциях коллекторы отражают и концентрируют солнечный свет и перенаправляют его в приемник, где он преобразуется в тепло, а затем используется для выработки электроэнергии.В установках с башней (или центральным приемником) зеркала, известные как гелиостаты, отслеживают солнце по двум осям, причем каждый гелиостат обычно имеет собственное основание, фундамент и двигатель, чтобы направлять солнечный свет на приемник на вершине башни. В растениях с параболическими желобами зеркала выстраиваются внутри массива в форме желоба, который следует за солнцем только в одном направлении и концентрирует свет на линейной приемной трубе. Узнайте больше о том, как работает CSP.

Почему солнечные коллекторы важны?

Коллекторы являются отправной точкой для преобразования солнечного света в энергию.Они должны быть спроектированы так, чтобы эффективно концентрировать свет при минимальных затратах на изготовление, установку и эксплуатацию. Коллекторы, которые могут с минимальными затратами обеспечить высокую концентрацию солнечного света, могут напрямую повысить эффективность приемника. В настоящее время коллекторы могут составлять 25 или более процентов от общих капитальных затрат системы на установки CSP. Управление технологий солнечной энергии Министерства энергетики США (SETO) работает над снижением затрат на коллекторы, установив цель в размере 50 долларов за квадратный метр для высокоавтономных гелиостатов, чтобы достичь своей цели в 0 долларов.05 за киловатт-час для станций CSP базовой нагрузки с запасом тепловой энергии не менее 12 часов. Узнайте больше о целях SETO в CSP.

Исследования SETO в области солнечных коллекторов

SETO финансирует исследования и разработки в этой области для повышения производительности и снижения стоимости солнечных коллекторов, а также для производства прототипов, демонстрирующих жизнеспособность передовых технологий для будущей интеграции в установки CSP. В частности, в рамках проектов, финансируемых SETO, разрабатываются решения, которые позволят солнечным коллекторам полностью работать без участия человека, снижая эксплуатационные расходы и максимально повышая эффективность сбора тепловой энергии.В нескольких программах финансирования SETO есть проекты, посвященные солнечным коллекторам:

Чтобы просмотреть конкретные проекты солнечных коллекторов, выполните поиск в базе данных исследований солнечной энергии.

Дополнительные ресурсы

Узнайте больше об исследованиях CSP, других исследованиях солнечной энергии в SETO, а также о текущих и бывших программах финансирования SETO.

Основы солнечной энергии | Понимание солнечной энергии

Доступны два типа технологий солнечных коллекторов:

  1. Солнечная тепловая энергия (STE) Использование включает солнечное отопление бассейна и солнечное нагревание воды .Солнечные тепловые энергетические системы обычно имеют одно применение (например, подогрев бассейна),
  2. Фотогальваническая солнечная батарея (PV) преобразует солнечный свет в электричество для любого домашнего хозяйства или коммерческого здания .

Солнечная тепловая энергия (СТЭ)

Солнечная тепловая энергия является наиболее широко используемым и старейшим типом солнечной системы. Его типичные применения — для солнечного нагрева бассейнов и систем нагрева горячей воды.

Как работает солнечная тепловая энергия?

Системы солнечной тепловой энергии преобразуют солнечное тепло в тепло (тепловое). Он делает это, позволяя солнцу нагревать солнечный коллектор или панель, которая, в свою очередь, нагревает воду или жидкость и либо перекачивается, либо перемещается за счет конвекции, как в случае некоторых солнечных нагревателей для бассейнов, а затем циркулирует вода или жидкость через систему.

Для чего используется солнечная тепловая энергия? Обычно STE используется для:
  • Обогрев коммерческих и жилых бассейнов
  • Водяное отопление
  • Крупномасштабное производство электроэнергии.Новое солнечное поле, устанавливаемое OUC, является примером солнечной тепловой энергии.

Низкотемпературные, среднетемпературные и высокотемпературные солнечные коллекторы

Солнечное отопление бассейна обычно использует так называемый низкотемпературный коллектор, а солнечная горячая вода обычно использует среднетемпературный коллектор. Высокотемпературные коллекторы чаще всего используются для производства электроэнергии в больших масштабах, обычно в коммунальных масштабах. Они функционируют путем концентрации солнечного света с помощью зеркал или линз, которые нагревают жидкость.Этот процесс известен как концентрированная солнечная энергия (CSP). Затем жидкость преобразуется в пар или газ, используемый для питания турбины, которая затем производит электричество.

Типы тепловых солнечных коллекторов или солнечных панелей Существует три различных типа солнечных панелей, используемых для сбора тепла
  1. Плоский коллектор- Также известный как солнечные панели горячего водоснабжения. Это старейшая солнечная технология и до сих пор наиболее широко используемая. Он используется для солнечных систем горячего водоснабжения, обогрева бассейнов и крупномасштабного производства электроэнергии.Плоские панели очень хорошо работают в климате Флориды и являются экономически эффективными. Они состоят из
    • Темной плоской пластины-абсорбера для сбора солнечного тепла прозрачной крышки, которая пропускает тепло, но не позволяет энергии улетучиваться
    • Теплоноситель – обычно вода, антифриз или воздух
    • Панельная изоляция. Коллекторы с изоляцией известны как плоские застекленные коллекторы . Те, у кого нет изоляции, известны как неглазурованные солнечные коллекторы.
  2. Неглазурованный плоский коллектор — Этот тип солнечной панели используется почти исключительно для обогрева плавательных бассейнов и некоторых активных систем солнечного нагрева воды. Поскольку нет необходимости в изоляции или остеклении, нет панельного ограждения. Как правило, это наименее дорогие панели, но они обладают некоторыми впечатляющими преимуществами, включая высокое поглощение поверхности и оптимальное расстояние между трубами.
  3. Вакуумные трубчатые коллекторы —   Обычно этот вариант больше подходит для более холодного климата, поскольку они лучше работают при более прохладной погоде в течение длительного периода времени.Хотя это более современная солнечная технология, плоские коллекторы продаются более широко. Вакуумные трубчатые коллекторы дороже, но являются отличным вариантом для активных солнечных систем с горячей водой.
    • Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из нескольких абсорбирующих пластин, покрытых абсорбирующим покрытием, после чего каждая пластина покрывается стеклянной трубкой (обычно изготовленной из боросиликатного стекла). Вакуум, создаваемый между пластинами поглотителя и стеклянной трубкой, значительно снижает потери тепла по сравнению с их плоскими коллекторами и может создавать более высокие температуры жидкости.
  4. Воздух- Используется в системах предварительного нагрева и для непосредственного нагрева воздуха для обогрева помещений.

Фотоэлектрические (PV) солнечные

Фотогальваническая система фактически производит электричество для любого электрического использования, от питания приборов до работы кондиционера. Фотоэлектрическая солнечная система позволит дому или зданию производить электроэнергию для собственного потребления, а в некоторых случаях продавать ее обратно коммунальной компании (см. Фотоэлектрическая система, связанная с сетью).Проще говоря, фотогальванические энергетические системы преобразуют солнечную энергию в электричество.

Наличие фотогальванической солнечной системы в доме или здании значительно снизит стоимость электроэнергии. Это самое амбициозное энергетическое решение для отдельного здания или дома.

Обзор коллекторов солнечной энергии: модели и приложения

[1] Рамани, Б.М., Гупта, А., и Кумар, Р., Производительность двухходового солнечного коллектора воздуха, Солнечная энергия , 84, 2010, 1929-1937.

[2] Дэн Дж., Ян X., Ян М. и Ван З., Экспериментальное исследование однопроходного плоского солнечного коллектора воздуха с сильным отложением пыли на прозрачной стеклянной крышке, Energy Procedia , 70, 2015, 32-40.

[3] Мосс, Р. В., Henshall, P., Arya, F., Shire, GSF, Eames, PC, and Hyde, T., Симуляционные испытания эвакуированных плоских солнечных коллекторов для промышленного отопления и интеграции зданий, Solar Energy , 164, 2018, 109 -118.

[4] Zhu, T., Diao, Y., Zhao, Y. и Ma, C., Оценка производительности нового плоского солнечного коллектора с микротепловыми трубками (MHPA), Applied Thermal Машиностроение , 118, 2017, 1-16.

[5] Лингаят А., Чандрамохан В.П. и Раджу В.Р.К., Численный анализ солнечного воздушного коллектора с искусственной шероховатостью квадратной формы для солнечной сушилки непрямого типа, Journal of Cleaner Production , 2018, doi: 10.1016/ j.jclepro.2018.04.130.

[6] Абушка, М.и Шевик С., Энергетический, эксергический, экономический и экологический (4E) анализы плоских и V-образных солнечных коллекторов воздуха на основе алюминия и меди, Solar Energy , 158, 2017, 259-277.

[7] Саедодин С., Замзамян С.А.Х., Эшаг Нимвари М., Вонгвизс С. и Джаваньян Джуйбари Х., Оценка эффективности плоского солнечного коллектора, заполненного пористой металлической пеной: экспериментальные и численные анализ, Преобразование энергии и управление , 153, 2017, 278-287.

[8] Эрнандес, А. Л., и Киньонес, Дж. Э., Экспериментальная проверка аналитической модели для оценки производительности коллекторов солнечного нагрева воздуха с естественной конвекцией, Renewable Energy , 117, 2017, 202-216.

[9] Раджасенивасан, Т., Шринивасан С. и Шритар К., Всестороннее исследование солнечного нагревателя воздуха с круглыми и V-образными турбулизаторами, прикрепленными к пластине поглотителя, Energy , 88, 2015, 863-873.

[10] Абушка, М., Энергетический и эксергетический анализ солнечного воздухонагревателя с поглощающей пластиной новой конструкции с конической поверхностью, Прикладная теплотехника ,131, 2018, 115-124.

[11] Ли С., Wang H., Meng X. и Wei X., Сравнительное исследование производительности нового солнечного коллектора воздуха с различной формой поверхности, Applied Thermal Engineering , 114, 2017, 639-644.

[12] Гиами, С., и Гиами, А., Сравнительное исследование, основанное на энергетическом и эксергетическом анализе солнечного нагревателя воздуха с перегородками со скрытым аккумулирующим коллектором, Applied Thermal Engineering , 133, 2018, 797-808.

[13] Чен Г., Дорошенко А., Колтун П. и Шестопалов К., Сравнительные полевые экспериментальные исследования различных плоских солнечных коллекторов, Солнечная энергия , 115, 2015, 577-588.

[14] Кабил А.Э., Халил А., Шалаби С.М. и Зайед М.Е., Улучшение тепловых характеристик солнечного воздухонагревателя с оребрением за счет использования накопления скрытой теплоты, Applied Thermal Engineering , 123, 2017, 546-553.

[15] Калайараси Г., Велрадж Р. и Свами М.В. Экспериментальный энергетический и эксергетический анализ плоского солнечного нагревателя воздуха с новой конструкцией встроенного накопителя явного тепла, Energy , 111, 2016, 609-619.

[16] Мохаммади, К., и Сабзпушани, М., Всесторонняя оценка производительности и параметрические исследования одноходового солнечного нагревателя воздуха с ребрами и перегородками, прикрепленными к пластине поглотителя, Energy , 57, 2013, 741-750.

[17] Мохаммади, К.и Сабзпушани, М., Оценка производительности солнечного воздухонагревателя с перегородками с внешней рециркуляцией, Преобразование энергии и управление , 88, 2014, 239-250.

[18] Байрак Ф., Озтоп Х. Ф. и Хепбасли А., Энергетический и эксергетический анализ пористых перегородок, вставленных в солнечные воздухонагреватели для применения в зданиях, Energy and Buildings , 57, 2013, 338-345.

[19] Chabane, F., Moummi, N., и Benramache, S., Экспериментальное исследование теплопередачи и тепловых характеристик с продольными ребрами солнечного нагревателя воздуха, Journal of Advanced Research , 5(2), 2014 , 183-192.

[20] Пэн Д., Чжан С., Донг, Х. и Лв К., Исследование эффективности нового солнечного коллектора воздуха, Applied Thermal Engineering , 30, 2010, 2594-2601.

[21] Hu, J., Sun, X., Xu, J. и Li, Z., Численный анализ механической вентиляции солнечного коллектора с внутренними перегородками, Energy and Buildings , 62, 2013, 230- 238.

[22] Юсеф-Али, С.и Десмонс, Дж. Ю., Численное и экспериментальное исследование солнечной батареи, оснащенной смещенной прямоугольной пластиной с ребрами, Renewable Energy , 31, 2006, 2063-2075.

[23] Кабил, А.Е., Хамед, М.Х., Омар, З.М. и Кандел, А.В., Влияние высоты ребра на производительность одноходового солнечного воздухонагревателя с застекленным и лопастным входом, Солнечная энергия , 162, 2018 , 410-419.

[24] Дэн Дж., Ян М., Мак Р., Чжу X., Фань Дж., Юань Г. и Ван З., Проверка простой модели определения динамических тепловых характеристик на основе концепции поршневого потока для плоских солнечных коллекторов, Solar Energy , 139, 2016, 171-178.

[25] Бен Слама, Р., Воздушные солнечные коллекторы: сравнительное исследование, внедрение перегородок для улучшения теплопередачи, Солнечная энергия, 81, 2007, 139-149.

[26] Baccoli, R., Mastino, CC, Innamorati, R., Serra, L., Curreli, S., Ghiani1, E., Ricciu, R. и Marini, M., Математическая модель солнечный коллектор дополнен плоской пластиной над отражателем: оптимальный наклон коллектора и отражателя, Energy Procedia , 81, 2015, 205-214.

[27] Приям А. и Чанд П. Влияние длины волны и амплитуды на характеристики солнечного нагревателя воздуха с волнистым оребрением, Renewable Energy , 119, 2018, 690-702.

[28] Манджунатх М.С., Васудева Карантх К. и Ягнеш Шарма Н., Численное исследование улучшения теплопередачи солнечного нагревателя воздуха с использованием синусоидальных гофр на пластине поглотителя, International Journal of Mechanical Sciences , 138-139, 2018, 219-228.

[29] Приям, А., и Чанд, П., Тепловые и теплогидравлические характеристики солнечного нагревателя воздуха с волнистым оребрением, Солнечная энергия , 130, 2016, 250-259.

[30] Йе, Х.M., Плоские солнечные воздухонагреватели направленного вверх типа с ребрами, работающие за счет внутренней рециркуляции для повышения производительности, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers , 43, 2012, 235-240.

[31] Yeh, H.M., Ho, C.D., и Lin, C.Y., Влияние соотношения сторон коллектора на эффективность коллектора солнечных воздухонагревателей с перегородками, Energy , 23(1), 1998, 11-16.

[32] Бекеле А., Мишра М. и Дутта С. Влияние треугольных препятствий на тепловые характеристики солнечного нагревателя воздуха, Достижения в области машиностроения , 2011 г., Статья ID 103502, 10 п.

[33] Алам, Т., Сайни, Р. П., и Сайни, Дж.S., Экспериментальное исследование по улучшению теплопередачи за счет V-образных перфорированных блоков в прямоугольном канале солнечного нагревателя воздуха, Energy Conversion and Management , 81, 2014, 374-383.

[34] Handoyo, EA, Ichsani, D., Prabowo, and Sutardi, Численные исследования влияния расстояния между дельтаобразными препятствиями на теплопередачу и перепад давления в v-гофрированном канале солнечного воздухонагревателя, Solar Энергия , 131, 2016, 47-60.

[35] Кумар Р., Чаухан Р., Сетхи М. и Кумар А., Экспериментальное исследование и развитие корреляции для числа Нуссельта и коэффициента трения для дискретизированного солнечного воздушного канала с ломаной V-образной перегородкой, Experimental Тепловые и гидротехнические науки , 81, 2017, 56-75.

[36] Кумар, Р., Чаухан Р., Сети М., Шарма А. и Кумар А. Экспериментальное исследование влияния угла атаки потока на теплогидравлические характеристики воздушного потока в прямоугольном канале с дискретной V-образной перегородкой на нагреваемой пластине, Достижения в машиностроении , 8(5), 2016, 1-12.

[37] Кумар, А., и Ким, М. Х., Теплогидравлические характеристики в канале солнечного нагревателя воздуха с перфорированными перегородками многоцелевого типа, Energies , 9, 2016.

[38] Кумар А. и Ким М. Х., CFD-анализ теплогидравлических характеристик воздуховода SAH с V-образными шероховатыми ребрами, Energies , 9, 2016, 9.

[39] Кумар, Р., Кумар, А., Чаухан, Р. и Майтани, Р., Сравнительное исследование влияния различных устройств блокировки на теплогидравлические характеристики в шероховатом воздушном канале, Renewable and Sustainable Energy Reviews , 81, 2018, 447-463.

[40] Гематян А. и Бахтиари А. А., Анализ эффективности воздушного солнечного плоского коллектора в различных режимах конвекции, International Journal of Green Energy , 12(9), 2015, 881-887.

[41] Амрауи, М. А., и Алиан, К., Трехмерный анализ воздушного потока в плоском солнечном коллекторе, Periodica Polytechnica Machine Engineering , 62(2), 2018, 126-135.

[42] Алам, Т., и Ким, М. Х., Повышение производительности двухходового солнечного воздухонагревателя – Обзор современного состояния, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии , 79, 2017, 779-793.

[43] Сан, К., Лю Ю., Дуань С., Чжэн Ю., Чанг Х. и Шу С. Математическая модель для исследования тепловых характеристик плоского солнечного коллектора воздуха и ее экспериментальная проверка, Energy Conversion и Управление , 115, 2016, 43-51.

[44] Nowzari, R., Mirzaei, N., и Aldabbagh, LBY, Поиск наилучшей конфигурации для солнечного нагревателя воздуха путем проектирования и анализа эксперимента, Energy Conversion and Management , 100, 2015, 131-137 .

[45] Yeh H.M. и Ho C.D., Солнечные воздухонагреватели направленного вниз типа с внутренней рециркуляцией, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers , 42, 2011, 286-291.

[46] Ho, C.D., Hsiao, CF, Chang, H. и Tien, YE, Исследование производительности устройства для рециркуляции двухходовых V-гофрированных солнечных коллекторов воздуха, Energy Procedia , 105, 2017, 28-34.

[47] Гонсалеса С.М., Ларсен С.Ф., Эрнандес А. и Лесино Г., Тепловая оценка и моделирование двухходового солнечного коллектора для нагрева воздуха, Energy Procedia , 57, 2014, 2275- 2284.

[48] Хассан, Х., и Або-Эльфадл, С., Экспериментальное исследование производительности двухходового и двухвпускного солнечного воздухонагревателя (САН) при различных конфигурациях пластины поглотителя, Возобновляемая энергия , 116(A ), 2018, 728-740.

[49] Рамани, Б.М., Гупта, А., и Кумар, Р., Производительность двухходового солнечного коллектора воздуха, Солнечная энергия , 84, 2010, 1929-1937.

[50] Фудхоли А., Сопиан К., Руслан М.Х. и Отман М.Ю. Анализ производительности и рентабельности двухходового солнечного коллектора с ребрами и без них, Преобразование энергии и управление , 76, 2013 , 8-19.

[51] Фудхоли, А., Сопиан, К., Отман, М.Ю., Руслан, М.Х. и Бахтияр, Б., Энергетический анализ и потенциал улучшения оребренного двухходового солнечного коллектора, Преобразование энергии и управление , 75 , 2013, 234-240.

[52] Лертсатиттханакорн, К., Хаси Н., Аттаджариякул С., Сопонроннарит С., Тердиотин А. и Судзуки Р.О., Анализ производительности двухходового термоэлектрического солнечного воздушного коллектора, Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы , 92, 2008 г. , 1105-1109.

[53] Эрнандес, А. Л., и Киньонес, Дж. Э., Аналитические модели тепловых характеристик солнечных воздухонагревателей с двойным параллельным потоком и двухходовым противотоком, Renewable Energy , 55, 2013, 380-391.

[54] Aldabbagh, L.B.Y., Egelioglu, F., и Ilkan, M., Одно- и двухходовые солнечные воздухонагреватели с проволочной сеткой в ​​качестве набивки, Energy , 35, 2010, 3783-3787.

[55] Сопиан К., Алгул М. А., Альфеги Э. М., Сулейман М. Ю. и Муса Э.А., Возобновляемая энергия , 34, 2009, 640-645.

[56] Кришнанант, С. С., и Муругавел, К. К., Экспериментальное исследование двухходового солнечного нагревателя воздуха с аккумулированием тепловой энергии, Journal of King Saud University — Engineering Sciences , 25, 2013, 135-140.

[57] Рави Р.К., и Сайни, Р.П., Экспериментальное исследование производительности двухходового канала солнечного нагревателя с искусственной шероховатостью, имеющего элементы шероховатости из комбинации дискретных V-образных и расположенных в шахматном порядке ребер, Energy , 116, 2016, 507-516.

[58] Ho, CD, Lin, CS, Chuang, YC, и Chao, CC, Повышение производительности двухходовых солнечных воздухонагревателей с набивкой из проволочной сетки с внешней рециркуляцией, Renewable Energy , 57, 2013, 479-489 .

[59] Ho, CD, Chang, H., Lin, CS, Chao, CC, and Tien, YE, Аналитические и экспериментальные исследования двухходовых солнечных воздухонагревателей с набивкой из проволочной сетки в процессе рециркуляции, Energy Procedia , 75, 2015, 403-409.

[60] Праманик Р.Н., Саху С.С., Суэйн Р.К., Мохапатра Т.П. и Сривастава А.К., Анализ производительности двухходового солнечного нагревателя воздуха с удлиненной нижней поверхностью, Energy Procedia , 109, 2017, 331-337.

[61] Дхиман, П., Такур, Н.С., и Чаухан, С.Р., Тепловые и теплогидравлические характеристики противоточных и параллельных солнечных воздухонагревателей с насадкой, Возобновляемая энергия , 46, 2012, 259-268.

[62] Сингх, С., и Диман, П., Термическая и теплогидравлическая эффективность двухходовых солнечных воздухонагревателей рециклового типа с ребрами и перегородками, Техника теплопередачи , 37(15), 2016, 1302-1317 .

[63] Орбегозо, Э. М., Сааведра, Р., Марсело, Д. и Мадрид, Р. Л., Численная характеристика одноступенчатых и трехступенчатых солнечных коллекторов для нагрева воздуха, используемых для солнечной сушки какао-бобов, Journal of Environmental Management , 203(3), 2017, 1080-1094.

[64] Карим, М.В., Хабиб, К., Сопиан, К., и Иршад, К., Оценка эффективности нового многоходового солнечного коллектора для нагрева воздуха, Procedia Engineering , 148, 2016, 638-645 .

[65] Карим, М.В., Гилани, С.И., Хабиб, К., Иршад, К., и Саха, Б.Б., Анализ производительности многопроходной системы солнечного теплового коллектора в переходном состоянии с пористой средой, Солнечная энергия , 158, 2017, 782-791.

[66] Чен В.и Лю, В., Численный анализ теплопередачи в системе солнечного коллектора с композитными стенками и пористым поглотителем, Applied Energy , 78, 2004, 137-149.

[67] Джейн, Д., и Тивари, Г. Н., Моделирование и оптимальный дизайн наземного коллектора воздуха для отопления в теплице с контролируемой средой, Преобразование энергии и управление , 44, 2003, 1357-1372.

[68] Хатами, Н., и Бахадоринеджад, М., Экспериментальное определение коэффициента теплопередачи естественной конвекции в вертикальном плоском солнечном нагревателе воздуха, Solar Energy , 82, 2008, 903-910.

[69] Ян М., Ян С., Ли С., Ван З.и Ван, П., Проектирование и оптимизация солнечного воздухонагревателя со смещенными ленточно-ребристыми абсорбирующими пластинами, Applied Energy , 113, 2014, 1349-1362.

[70] Kabeel, A.E., Система кондиционирования воздуха на солнечной энергии с вращающимся сотовым осушителем, Renewable Energy , 32, 2007, 1842-1857.

[71] Джейн, Д.и Джейн Р.К., Оценка производительности наклонного многоходового солнечного воздухонагревателя со встроенным накопителем тепла при глубокой сушке, Journal of Food Engineering , 65, 2004, 497-509.

[72] Мадхлопа, А., Джонс, С.А., и Сака, Дж.Д.К., Солнечный нагреватель воздуха с композитными абсорберами для обезвоживания пищевых продуктов, Renewable Energy , 27, 2002, 27-37.

[73] Беннамун, Л., и Белхамри, А., Проектирование и моделирование солнечной сушилки для сельскохозяйственных продуктов, Journal of Food Engineering , 59, 2003, 259-266.

[74] Джанджай, С., Сриситтипокакун, Н., и Бала, Б. К., Экспериментальные и моделирующие характеристики встроенной в крышу солнечной сушильной системы для сушки трав и специй, Energy , 33, 2008, 91-103.

[75] Карим, М.В., Хабиб, К., Руслан, М.Х., и Саха, Б.Б., Исследование тепловых характеристик многоходовой системы солнечного нагрева воздуха для сушки Roselle (Hibiscus sabdariffa), Renewable Energy , 113, 2017, 281-292.

[76] Бен-Амара, М., Houcine, I., Guizani, A.A., and Maalej, M., Исследование эффективности воздушного солнечного пластинчатого коллектора новой конструкции, используемого в процессе опреснения увлажнения-осушения, Renewable Energy , 30, 2005, 1309-1327.

[77] Moss, RW, Shire, GSF, Henshall, P., Eames, PC, Arya, F., and Hyde, T., Оптимальный размер прохода для микроканальных и трубчатых поглотителей солнечного коллектора, Solar Энергия , 153, 2017, 718-731.

[78] Карим, М. А., и Хауладер, М. Н. А., Исследование характеристик плоских пластинчатых, V-образных гофрированных и ребристых воздухосборников, Energy , 31, 2006, 452-470.

[79] Карим, М.В., Хабиб, К., Сопиан, К., и Руслан, М.Х., Многоходовая система солнечного нагрева воздуха для сушки листьев сосны (Pandanus tectorius), Возобновляемая энергия , 112 , 2017, 413-424.

[80] Карим, М. А., и Хауладер, М. Н. А., Разработка солнечных коллекторов воздуха для осушения, Energy Conversion and Management , 45, 2004, 329-344.

[81] Аль-дамук, А., Экспериментальная оценка неглазурованного солнечного коллектора воздуха для отопления зданий в Ираке, Renewable Energy , 112, 2017, 498-509.

Солнечный коллектор и солнечная панель: в чем разница?

Что эффективнее: солнечный коллектор или солнечные батареи? 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, которые могут обсуждаться отдельными лицами и компаниями.В этой статье мы хотим дать вам представление об использовании солнечной энергии.

Фотоэлектрические (PV) солнечные панели

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

Солнечный тепловой коллектор

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

Энергосборники и панели: отличия

Многие путают определение солнечных коллекторов и панелей, но разница существенная. В то время как коллекторы производят тепловую энергию, солнечные батареи 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 текущие выбросы углерода 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 домашнем хозяйстве или компании будет долгосрочным и хорошим решением. 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, поэтому 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 домашних хозяйствах

Солнечные коллекторы нуждаются в дополнительных работах 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 фотогальваническую систему для выработки электроэнергии.

Солнечные тепловые коллекторы и их применение в строительстве

Объем мирового рынка солнечных тепловых коллекторов в 2016 году оценивался в 20,77 млрд долларов США с точки зрения выручки. Ожидается, что растущий спрос на солнечные тепловые коллекторы в различных коммерческих, жилых и промышленных целях обеспечит положительные возможности для роста рынка в течение прогнозируемого периода.Оценка устойчивости зданий становится необходимой для устойчивого развития, особенно в строительном секторе во всем мире. Основные цели устойчивого проектирования заключались в том, чтобы уменьшить истощение критически важных ресурсов, таких как энергия, вода и сырье; предотвращение деградации окружающей среды, вызванной объектами и инфраструктурой, на протяжении всего их жизненного цикла; и создать застроенную среду, которая является безопасным, продуктивным и эффективным средством использования солнечной энергии.

В этом специальном выпуске приветствуются исследования основных характеристик, текущего состояния и существующих трудностей, связанных с различными типами солнечных тепловых коллекторов, которые могут выявить несколько факторов, влияющих на тепловые характеристики, характеристики солнечных тепловых систем и возможности интеграции зданий.Этот специальный выпуск не будет ограничиваться солнечным отоплением в здании, но будет расширен до солнечного охлаждения/охлаждения, солнечного опреснения, солнечного кондиционирования воздуха/HVAC. Мы приветствуем оригинальные и обзорные статьи, которые облегчают понимание вопросов, преобладающих в технологии солнечных тепловых коллекторов, диагностируют новые направления исследований для дальнейшего улучшения характеристик, решают важные вопросы, связанные с архитектурными барьерами, проектированием и установкой систем.

Возможные темы включают, но не ограничиваются следующим:

  • Солнечная энергия
  • Тепловой коллектор
  • Интеграция зданий
  • Фотогальванический/тепловой коллектор (PV/T)
  • Солнечное охлаждение
  • Абсорбционное охлаждение
  • Адсорбционное охлаждение
  • Десикантное охлаждение
  • Осушитель
  • Оптимизация
  • Зеленое здание
  • Нулевой выброс углерода

панели солнечного теплового коллектора | Солнечная Америка Решения

Что является врагом номер один для традиционного плоского сбора солнечной тепловой энергии? Отсутствие прямых солнечных лучей.Плоские коллекторные панели хорошо работают в ясные, яркие и солнечные дни; они становятся практически бесполезными в пасмурную и прохладную погоду. Однако с новыми солнечными коллекторами с вакуумными трубками от Solar America Solutions можно победить погоду.

Система Solar America SunQuest 250 зависит от панели солнечного теплового коллектора с вакуумными трубками, которая использует солнечную ультрафиолетовую (УФ) энергию и преобразует ее в тепловую энергию. Высокоэффективная система надежна, мощна и полностью масштабируема.Это означает, что его можно использовать в небольших масштабах для жилых домов или для крупномасштабных промышленных и коммерческих приложений.

Разница между плоской пластиной и вакуумной трубкой Solar Thermal

Существует два основных различия между традиционной плоской технологией и SunQuest 250. Первое из этих отличий заключается в том, как улавливается солнечная энергия. Системы с плоскими пластинами используют так называемое «инфракрасное излучение» (тепло, которое вы ощущаете на своей коже) для выработки тепла.Поскольку он улавливает только инфракрасные лучи, этот тип системы не очень надежен без прямого солнечного света.

Панель солнечного теплового коллектора с вакуумными трубками, используемая в SunQuest 250, зависит от ультрафиолетовых, а не инфракрасных лучей. Преимуществом ультрафиолетовых лучей является то, что они проникают через облачный покров и не подвержены влиянию внешней температуры, что позволяет собирать тепло независимо от большинства погодных условий. Он одинаково хорошо работает как в жаркие, так и в холодные дни и достаточно хорошо даже в пасмурные дни.

Второе различие между двумя системами связано с потерями тепла. Система с плоскими пластинами передает солнечную инфракрасную энергию в нагретую жидкость, но теряет большую часть обратно в атмосферу из-за неэффективной изоляции. Хотя это делает систему практичной для сезонных применений, таких как подогрев плавательных бассейнов и обеспечение дополнительной горячей водой для бытовых нужд, она недостаточно эффективна для крупномасштабных промышленных и коммерческих приложений.

SunQuest 250 — это солнечное тепловое решение, которое очень эффективно преобразует солнечную УФ-энергию в значительное количество тепла круглый год и независимо от погодных условий.Это тепло может быть использовано для обеспечения горячей водой, обогревом помещений или любого другого применения, где необходимы БТЕ. Эта система даже обещает стать источником выработки электроэнергии за счет питания турбогенераторов. Солнечная тепловая энергия с использованием УФ-лучей имеет гораздо больший потенциал, чем традиционная технология с плоскими пластинами.

Практический пример

Чтобы дать вам представление о потенциале SunQuest 250, рассмотрим Университет Индианаполиса. Прошлым летом мы установили 10 солнечных коллекторных панелей SunQuest 250 на крыше совершенно нового общежития на 65 мест.Теперь система обеспечивает 98% горячей воды для всего общежития.

В результате, это здание практически не потребляет внешней энергии газа для горячего водоснабжения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.