Солнечный коллектор что такое: Солнечные коллекторы. Часто задаваемые вопросы.

Содержание

Солнечные коллекторы. Часто задаваемые вопросы.

 

1. Могут ли солнечные водонагреватели являться конкурентоспособной альтернативой газа или электричества?

Солнечная энергия не должна рассматриваться в качестве альтернативы газа или электричества, скорее в качестве дополнения к ним. Она не может полностью заменить потребность в газе или электрическом отоплении, поскольку есть дни с недостаточным уровнем солнечного освещения. Правильный расчёт системы, солнечного нагрева воды, может обеспечить 60% -70% от потребности горячей воды.

Можно точно утверждать что, гелиосистема будет выгодна в том случае, если на объекте отсутствует газ или нагрев воды происходит за счет электричества.

 

2. В течение какого срока солнечный коллектор сможет окупить мои инвестиции?

Для семи из 3-5 человек, стоимость гелиосистемы будет схожа со стоимостью газовой или электрической системой нагрева воды. Сроки окупаемости напрямую зависят от того, в каком колличестве будет потребляться вода, нагретая солнечным коллектором и размера системы.

Эсли на объекте нагрев воды осуществляется за счет электричества, то срок окупаемости будет от 1 года до 2 лет, причем необходимо учитывать, что и работоспособность электрокотлов, электробойлеров и другого отопительного оборудование имеет не такой уж большой срок службы, в отличие от гелиосистемы, которая может проработать не менее 20-25 лет без замены главных и дорогостоящих частей системы. Работая совместно с действующей системой нагрева воды, солнечные коллектора могут экономить до 75% топлива или электроэнергии в осенне-весенний период.

 

3. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы в холодных условиях?

Да. Наши вакуумные трубчатые коллекторы могут использоваться при очень низких температурах, в солнечных системах водонагрева, установленных в регионах России, температура в которых достигает -45°C. Удивительно, но даже при этих температурах система может производить горячую воду с хорошей эффективностью за счет вакуума в трубках коллекторов, который является идеальным теплоизолятором.

В яркий солнечный день, эффективность коллектора будет примерно одинаковой как в зимний период времени, так и в летний.

 

 

4. Что произойдет, если целостность одной из вакуумных трубок нарушится?

Вакуумные трубки достаточно прочные, и их нелегко разбить, но если это всё-таки произошло, это с лёгкостью решается заменой вакуумной трубки на новую. Хотя наши солнечные коллекторы обладают способностью работать с некоторым количеством повреждённых трубок, рекомендуется повреждённые трубки немедленно заменить, чтобы удерживать эффективность солнечного коллектора на должном уровне. Запасные трубки Вы всегда можете приобрести в нашем магазине.

 

5. Будет ли вода нагреваться в пасмурный день?

Да. Несмотря на то, что тепловая мощность солнечного коллектора снижается в пасмурные дни, поглощаемой энергии хватает для нагрева воды. Если это, по большей степени, туманный день или дождь, то может потребоваться больше ресурсов газового или электрического нагрева, чтобы сохранить температуру воды оптимальной для использования. Солнечная система нагрева воды является автоматизированной, так что вам не придется беспокоиться о нехватке горячей воды в дождливый день.

За своевременным включением котлов, ТЭНов и др нагревательных приборов следит контроллер гелиосистемы.

 

6. Могу ли я использовать солнечный коллектор с системой горячего водоснабжения, которая у меня уже есть?

ДА. Клапаны попросту модернизированы, и они зачастую могут быть использованы, чтобы позволить солнечной энергии подключаться к существующей подаче холодной воды. Если ваш бак не может принять солнечную энергию напрямую, вы можете установить дополнительный накопительный бак для предварительного нагрева холодной воды перед входом в уже существующий. Любая действующая система отопления и водоснабжения может быть доработана гелиосистемой без глобальной реконструкции котельной. Действующая котельная прекрасно будет работать совместно с гелиосистемой, причем экономия топлива и электроэнергии традиционной котельной будет значительной.

 

 

7. Могут ли солнечные коллекторы быть установлены на плоской поверхности?

Да. Они могут быть установлены на плоской крыше или на земле с помощью алюминиевых опорных подставок. Для оптимальной работы солнечного коллектора, его следует установить под углом 45 градусов, чтобы гарантировать оптимальную работу тепловых трубок.

 

8. Как я могу защитить свою солнечную систему при минусовых температурах?

Если ваша солнечная система нагрева воды работает в регионах с минусовыми температурами, то Вам следует принять меры по защите от замерзания. Самым простым способом предотвращения замерзания является использование солнечного контроллера с настройками низких температур. Таким образом, когда температура падает ниже определенной заранее установленной температуры (5°C), насос будет циркулировать и нагревать коллектор водой снизу из резервуара. Насос будет работать сессионно, частота сессий которого зависит от температуры наружного воздуха.

В особо холодных регионах целесообразно использовать замкнутый контур с помощью пропиленгликоля, температура замерзания которого ниже 30 градусов.

 

9. Может ли солнечный коллектор стать причиной возникновения пожара во время жаркой и засушливой погоды?

Нет. Все компоненты наших тепловых солнечных коллекторов рассчитаны на воздействие высоких температур и не воспламеняются, так что даже при сильном солнечном свете система нагрева воды не загорится и не подожжёт сухой материал. Даже самым жарким летом к вакуумным трубкам можно прикоснуться и не обжечься, т. к. вся температура находится в самой трубке, за вакуумом.

 

 

10. Может ли солнечный коллектор нагревать воду до достаточно высокой температуры?

Да, в хорошую погоду коллектор может довести воду до кипения. Как правило, это не является необходимым, поэтому система должна быть разработана грамотно. Нелогично доводить воду до кипения в домашних условиях солнечным коллектором, т.

к. из за температуры близкой к кипению может произойти деформация пластиковых и резиновых уплотнителей в системе, тем самым увеличивается риск протечек. Если горячая вода не используется в течение одного дня, то на следующий день система будет сбрасывать воду через предохранительный клапан. Это пустая трата энергии и воды! Пожалуйста, используйте разумно энергию, получаемую солнечным водонагревателем, для обеспечения оптимальной производительности и минимального расхода воды.

 

11. Что требуется для обслуживания солнечного коллектора?

При нормальных обстоятельствах обслуживание не требуется. Хотя солнечные коллекторы могут работать с несколькими сломанными трубами, тепловая эффективность будет снижена незначительно. Но разбитые трубки всё же следует заменить как можно скорее.

 

12. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы для крупномасштабного производства горячей воды?

Да. Наши солнечные тепловые коллекторы могут быть соединены последовательно или параллельно, чтобы обеспечить крупномасштабное производство горячей воды для нужд коммерческих и муниципальных организаций, таких как школы, гостиницы или офисные здания.

 

 

13. Могу ли я нагреть воду в своём бассейне или спа, используя солнечный коллектор?

Да. Вакуумные трубчатые коллекторы могут быть использованы для нагрева спа или жилого плавательного бассейна. Для любого бассейна, который необходимо нагреть, должен быть использован изолирующий защитный слой, чтобы свести к минимуму потери тепла и испарение.

 

 

14. Вакуумные трубчатые коллекторы более эффективные, чем плоские?

 

Существует небольшая разница между вакуумным трубчатым коллектором и плоским коллектором при сравнении максимальной эффективности. На самом деле, эффективность плоской пластины коллектора может быть выше трубки вакуумного коллектора, но при условиях с минимальными потерями тепла. При средних же показателях за год, вакуумный трубчатый коллектор имеет явные преимущества. Ключевыми являются следующие моменты:

 

1) Солнечные вакуумные трубки могут пассивно отслеживать положение солнца в течение дня из-за цилиндрической формы трубок. Пластина плоского солнечного коллектора обеспечивает выходной импульсной энергии в полдень, когда солнце находится в зените

2) Вакуум в трубках значительно снижает потери конвективного тепла из внутренней части трубки. Таким образом, ветра и низкие температуры оказывают намного меньшее влияние на эффективность вакуумного коллектора.

3) Вакуумные трубки прочны и долговечны, так как сделаны из сверхпрочного боросиликатного стекла. По отдельности трубки стоят недорого и сломанную легко заменить.

4) Из-за различных преимуществ вакуумной трубки коллектора над плоской пластиной коллектора, понадобится меньшее количество коллекторов, чтобы обеспечить такую же производительность нагрева. Например, в семье из 4-5 человек, как правило, потребуется резервуар с 250-300 литров воды. В зависимости от вашего местоположения, летом все 30 вакуумных трубок коллектора будут обязаны предоставлять все потребности в горячей воде и большой процент в другие сезоны.

5) Плоские солнечные коллекторы могут производить подобный выход тепла в вакуумных трубчатых коллекторах, но, как правило, исключительно в солнечных условиях. При среднем в течение всего года, тепловая мощность вакуумной трубки коллектора на квадратный метр на 25%-40% больше, чем плоской пластины коллектора.

 

Описание принципов работы солнечных коллекторов, вакуумных и плоских коллекторов

Для превращения солнечной энергии в тепловую используют гелиосистемы.

Солнечный водонагреватель (солнечный коллектор) — это устройство, предназначенное для поглощения солнечной энергии, которая переносится видимым и ближним инфракрасным излучением для последующего её преобразования в тепловую энергию, пригодную для использования.

В гелиосистемах наиболее распространены два типа коллекторов: вакуумные и плоские.

Основной частью вакуумного коллектора является тепловая трубка. Такие коллекторы представляют собой ряд стеклянных трубок специальной конструкции. Трубка гелиоколлектора – это на самом деле две трубки (одна вложенная в другую), между которыми находится вакуум для наилучшей термоизоляции теплоносителя от внешней среды.

Способ передачи тепла от неё теплопроводу вакуумного солнечного коллектора: медная труба внутри пустая и содержит неорганическую и нетоксичную жидкость. При нагревании эта жидкость испаряется, а поскольку в трубке создан вакуум, то это происходит даже при температуре минус 30°С. Пар поднимается к наконечнику тепловой трубки, где отдаёт тепло теплоносителю (антифризу), который течёт по теплопроводу гелиоколлектора. Потом он конденсируется и стекает вниз, и процесс повторяется снова. Солнечный водонагреватель с вакуумными трубами показывает отличные результаты даже в пасмурные дни, потому что вакуумные трубы способны поглощать энергию инфракрасных лучей, которые проходят через тучи. Благодаря изоляционным свойствам вакуума, влияние ветра и низких температур на работу гелиосистемы также незначительно по сравнению с влиянием на плоский солнечный коллектор. Система с вакуумным солнечным коллектором успешно работает до -35°С.

Трубы установлены в солнечном водонагревателе параллельно, угол их наклона зависит от географической широты места установки системы отопления. Ориентированные с севера на юг, на протяжении дня, трубки вакуумного солнечного коллектора пассивно двигаются за солнцем. Они практически не нуждается в эксплуатационном обслуживании.

Для поддержания вакуума солнечный водонагреватель использует газопоглотитель, который в производственных условиях подвергался влиянию высоких температур, в результате чего нижний конец вакуумной трубы покрыт слоем чистого бария. Он поглощает СО, СО2, N2, O2, H2O и H2, которые выделяются из трубы в процессе хранения и эксплуатации, и является чётким визуальным индикатором состояния вакуума в трубке солнечного коллектора. Когда вакуум исчезает, бариевый слой из серебристого становится белым. Это дает возможность легко определить, целая ли труба вакуумного солнечного водонагревателя.

Вакуумные солнечные коллекторы полностью пригодны для ремонта: в случае необходимости трубку можно заменить без остановки солнечного водонагревателя. За необходимостью вакуумные трубки можно добавлять (при недостатке тепла) или частично снимать (если есть его избыток), уменьшая площадь гелиоколлектора. Обслуживание солнечного водонагревателя сводится практически к нулю. Вакуумные солнечные коллекторы отлично справляются с заданием обеспечения дома горячей водой, отоплением квартиры, подогревом бассейнов, теплиц, работают в системах вентиляции, кондиционирования и отопления зданий. Благодаря всему этому работа гелиосистемы проста, как с точки зрения эксплуатации, так и обслуживания.

Плоские гелиоколлекторы имеют иную конструкцию. Главным элементом в них является абсорбер, поглощающий солнечное излучение, сверху он имеет прозрачное покрытие. Для повышения эффективности коллектора, используют специальное оптическое покрытие из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов. Абсорбер соединён с теплопроводящей системой.

Конструкция плоских солнечных коллекторов является довольно простой. Внешне они представляют собой простую панель, имеющую прямоугольную форму. Эта установка обладает алюминиевым корпусом, несколькими патрубками, использующимися с целью отвода и подвода жидкого теплоносителя. Кроме того, изнутри стенки коллектора покрыты теплоизоляционным слоем. На сегодняшний день производители его толщину делают равной трем-четырем сантиметрам – это предоставляет возможность добиться существенного уменьшения уровня теплопотерь.

Принцип работы плоского солнечного коллектора основывается на парниковом эффекте — солнечные лучи поступают на поверхность этого устройства и проникают сквозь стекло. Теплопоглощающее покрытие, используемое в нижней части коллектора, характеризуется коэффициентом поглощения, составляющим 91%. В конечном итоге чрезмерный нагрев приводит к тому, что покрытие начинает излучать тепловую энергию. Мощность её расположена в инфракрасном диапазоне, другими словами, имеется возможность достичь аккумулирования энергии солнца в коллекторе. Процесс отвода тепла происходит при непосредственном участии теплоносителя.

Преимущества и недостатки плоских и вакуумных коллекторов

Вакуумные трубчатые

Плоские высокоселективные

Низкие теплопотери

Способность очищаться от снега и инея

Работоспособность в холодное время года до -30С

Высокая производительность летом

Способность генерировать высокие температуры

Отличное соотношение цена/производительность для южных широт и тёплого климата

Длительный период работы в течение суток

Возможность установки под любым углом

Удобство монтажа

Меньшая начальная стоимость

Низкая парусность

 

Отличное соотношение цена/производительность для умеренных широт и холодного климата

 

минусы

минусы

Неспособность к самоочистке от снега

Высокие тепло потери

Относительно высокая начальная стоимость проекта

Низкая работоспособность в холодное время года

Рабочий угол наклона не менее 20°

Сложность монтажа, связанная с необходимостью доставки на крышу собранного коллектора

 

Высокая парусность

Если у Вас появились вопросы по выбору оборудования или необходимо подобрать солнечную или резервную станцию, вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам.

Проконсультируйтесь у специалистов

Для чего нужен солнечный коллектор?

Солнечный коллектор (гелиоколлектор, гелиоустановка) — специальный прибор, осуществляющий преобразование выделяемой Солнцем энергии в тепло. Поэтому принцип его работы основан на захвате видимой части светового спектра и инфракрасного излучения.

Основной целью использования солнечных коллекторов является поддержание необходимой температуры в бытовых и различных производственных помещениях. Кроме того, они могут быть использованы для обеспечения горячей водой как частных домов, так и промышленных объектов.

Принципиальное отличие гелиоустановки от солнечной батареи состоит в том, что у последней отсутствует необходимость нагрева теплоносящего материала, тогда как у коллектора это является одной из главных составляющих его работы.

Таким образом, желающим получать электрическую энергию подойдет солнечная электростанция, купить которую при желании не составит труда. А вот нуждающимся в получении тепла необходимо приобрести гелиоколлектор.

Типы существующих солнечных концентраторов

Выделяют два основных типа гелиоустановок:

  • плоские;
  • вакуумные.

Плоские гелиоустановки имеют соответствующую названию форму. В их состав входят защитное покрытие, абсорбер, то есть элемент, принимающий излучение, и термоизолирующий компонент. Защитным покрытием является прозрачный поликарбонат или закаленное стекло. Абсорбционный слой плоской установки может представлять собой либо черную термостойкую краску в бюджетных моделях, либо специализированное селективное покрытие из металлов в наиболее дорогих моделях прибора. Нижняя часть панели содержит изоляционный компонент, который предотвращает потери тепла. Такая гелиоустановка производится методом пайки либо герметизации, что исключает доступ воздуха в ее полость.

Плоские коллекторы достаточно легко монтируются с возможностью дополнительного соединения с целью увеличения мощности. Простота конструкции обеспечивает длительность использования. Такие установки имеют относительно невысокую стоимость и наиболее эффективны при использовании в теплое время года. За счет цельности конструкции имеют высокую сопротивляемость ветру, что компенсируется возможностью установки под любым удобным углом. Преимуществом является возможность самоочистки от ледовых и снежных наростов, опять же за счет монолитности корпуса.

Вакуумные коллекторы изготавливаются в виде системы трубок, внешняя часть которых прозрачна, а внутренняя содержит селективное покрытие, которое захватывает энергию солнечного света. Расстояние между такими трубками представляет собой безвоздушное пространство. Именно вакуум способствует сохранению значительной части тепловой энергии. Трубки обладают высокой степенью стойкости как к механическим повреждениям, так и относительно внешних загрязнений, однако к самоочистке от снега не способны.

Вакуумные коллекторы предпочтительны в том случае, если планируется использование энергии Солнца в холодное время года. Также такие установки приоритетны в случаях, когда существует необходимость в высоких температурах воды. Теплопотери этих коллекторов на порядок ниже, чем у плоских. Однако существует необходимость установки под определенным углом.

По важному практическому критерию соотношения цены и производительности для холодных климатических зон и умеренных широт следует предпочесть вакуумный коллектор, а для южных областей и теплого климата оптимальным вариантом будет плоская гелиоустановка.

Выделяют также специализированные типы приборов. К ним относятся солнечные коллекторы-концентраторы (с отражателями под поглощающими энергию элементами), солнечные воздушные установки (нагревающие воздух и предназначенные только для отопления или сушки).

Таким образом, гелиоколлектор позволяет снизить расходы на отопление и горячую воду. Кроме того, использование таких установок не наносит вреда окружающей среде, что для многих также является важным показателем. Даже те, у кого есть солнечная электростанция для дачи обязательно оценят использование гелиоколлектора для бытовых нужд по отоплению и подогреву воды.

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Энергию Солнца в дело

Солнечный вакуумный водонагреватель обеспечивает сбор и преобразование солнечной энергии в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии у подобных устройств составляет 97%.

 

Вакуумные водонагреватели прямого нагрева

В таких системах стеклянные вакуумные трубки и бак-накопитель составляют единое целое и монтируются на одну раму. Трубки входят непосредственно в накопительный бак через уплотнительное кольцо. Вода, нагреваясь в вакуумных трубках, поднимается в бак за счёт естественной циркуляции. После чего она может быть использована для бытовых нужд.

Такие системы работают без давления. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает постоянный уровень воды в баке. Так как в качестве теплоносителя используется вода, такие водонагреватели можно использовать в период с мая по сентябрь, то есть до поры наступления ночных заморозков. Преимуществами водонагревателей такого типа являются простота конструкции, определяющая высокую надёжность и низкую стоимость, а также полная энергонезависимость.

 

Вакуумные водонагреватели косвенного нагрева

Принцип действия таких водонагревателей напоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, которая работает под давлением. Ещё такие системы называют всесезонными или раздельными. За счёт использования тепловых трубок в конструкции вакуумных коллекторов достигается большая эффективность при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Применяются вакуумные тепловые трубки HP (Heate Pipe). Это более продвинутый тип трубки, который может работать при низких, до -50°С температурах. Коллектор и бак-накопитель расположены раздельно и соединены трубопроводом. Для соединения используют медную или удобную в монтаже гофрированную трубу из нержавеющей стали, которая не боится разморозки.

Водонагреватель обычно монтируется на крыше, а бак-накопитель внутри здания. Теплоноситель циркулирует принудительно, для этого система использует электрические насосы, клапаны и контроллеры.

И хотя подобная установка является энергозависимой, многолетний опыт эксплуатации показывает, что при использовании её в комплексе с солнечными электрическими панелями, обеспечивающими питание циркуляционного насоса, такая система может длительное время работать и при отключении электричества.

 

Системы с открытым контуром

Если через коллектор, в котором происходит передача тепла от вакуумных трубок, используется вода, которая циркулирует между ним и баком-накопителем, она называется системой с открытым контуром.

Такая схема наиболее проста и эффективна и снижает эксплуатационные расходы, однако солевые отложения и коррозия со временем могут вывести её из строя. Коллекторы с открытым контуром популярны в регионах с круглогодичными положительными температурами или при сезонном использовании. Хотя они и способны противостоять умеренно отрицательным (до -20°С) температурам без повреждения.

 

Системы с закрытым контуром

В этих системах косвенного нагрева теплоносителем первого контура является антифриз, который и передаёт энергию бытовой воде через теплообменник внутри бака-теплоаккумулятора. Они дороже, но при этом и более эффективны. Системы с закрытым контуром имеют хорошую защиту от замораживания, поэтому они безальтернативны для тех районов, где влияние отрицательных внешних температур носит продолжительный характер.

 

Солнечный коллектор

Через верхнюю часть коллектора протекает незамерзающая жидкость, которая отбирает тепло от медных наконечников вакуумных трубок и циркулируя через теплообменник бака-аккумулятора (бойлера), таким образом нагревает в нём воду.

Циркуляция антифриза в системе осуществляется посредством циркуляционного насоса. Его включением и выключением на основании показаний датчиков температуры, которые расположены на выходе коллектора, в бойлере и обратке системы отопления, управляет контроллер.

Цикл передачи тепла от коллектора к баку длится весь световой день, пока температура на выходе из коллектора выше температуры воды в баке.

Тепловой контур отделен от трубок, поэтому при повреждении одной или нескольких из них коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, ведь сливать антифриз из контура теплообменника нет необходимости. Расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при сильном нагреве теплоносителя.

 

Бак-аккумулятор тепла

Резервуар накопитель по своему устройству напоминает обычный бойлер. Он предназначен для накопления и сохранения тепла и обычно включает в себя одну или две внутренние спирали теплообменников. Сам бак выполнен из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции в стальном корпусе.

Если нагретая вода не расходуется, бак выполняет функцию теплоаккумулятора и хранит её нагретой, позволяя пользоваться горячей водой даже в тёмное время суток, когда солнечный коллектор не работает.

Получаемая в некоторые дни вода может иметь недостаточную из-за продолжительной пасмурной погоды или малого в зимнее время количества солнечных часов температуру. Поэтому в бак-теплоаккумулятор может устанавливаться дублирующий электрический автоматический водонагреватель мощностью 1-2,5 кВт. В случае снижения температуры в баке ниже установленной он автоматически включается и догревает воду до заданной температуры.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом помещения и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур.

Такая последовательность работы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что с ней легко сочетаются другие нагревательные системы, например, контур ГВС отопительного котла.

Таким образом, активная система с закрытым контуром представляет собой комплексную автоматизированную систему преобразования и сохранения тепла, полученного как путём преобразования энергии солнца, так и других источников тепла.

Например, к ней легко можно подключить традиционный электрический или газовый водонагреватель, который страхует систему при неблагоприятных погодных условиях. Система обладает малой инерционностью и достаточно быстро выходит на рабочий режим, позволяя обеспечить горячее водоснабжение круглогодично, а сезонное отопление с экономией до 40% традиционного топлива в зависимости от географической широты местности и климатических условий.

Начало: Солнечный водонагреватель. Бесплатный источник тепла

 

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный солнечный коллектор служит для переработки энергии прямых солнечных лучей в тепловые ресурсы. Данное устройство при любой температуре природных воздушных потоков, независимо от погодных условий работает на накопление энергетических солнечных ресурсов. Чаще всего такое оборудование устанавливают на кровельных покрытиях жилых и производственных конструкций и ориентируют на южное направление.

 

Стоит отметить что существует несколько типов коллекторов работающих от солнечного света. Основными типами являются плоский тип устройства и вакуумная модификация. В плоском устройстве вода нагревается за счет падающих солнечных лучей проодящих через специальное стекло, с нанесенным на него спецраствором черного цвета для сохранения тепла. Такая плоская панель делается воздухонепроницаемой, и имеет способность нагревать воду до температуры 200 градусов по Цельсию.

 

Вакуумный тип коллекторов имеет важное конструктивное отличие от плоских моделей устройства. Он имеет вид нескольких стеклянных трубок закрепленных на базовой панели. Эти стеклянные трубки имееют на внутренней поверхности стекла специальное покрытие собирающее солнечное тепло. Кроме того внутри такой трубки располагается еще одна трубка меньшего сечения, причем между внешней и внутренней трубками имеется полость из которой откачан воздух. Эта вакуумная прослойка нужна для большей сохранности тепла, и способна повысить эффективность коллектора на 30 процентов, по сравнению с плоскими модификациями. С помощью такого коллектора вода способна нагреться до 300 градусов по Цельсию.

 

Еще одним технологическим отличием вакуумного типа солнечного коллектора является наличие специальной жидкости внизу трубки, которая вледствие нагрева превращается в пар, и, поднимаясь вверх, равномерно нагревает воду. В регионах с малой продолжительностью светового дня и в условиях минусовой температуры такая схема работы дает значительный выигрыш в количестве тепловой энергии. Что касается цены, то, конечно, более конструктивно сложный вакуумный коллектор имеет более высокую цену, но при этом его характеристики имеют преимущества.

 

Вакуумные накопители энергетических ресурсов с прямой тепловой подачей

 

В устройствах с непосредственной подачей тепла вакуумные приспособления из стекла и накопительный бак, прикреплены на одном рамовом каркасе, с наклоном от сорока до шестидесяти градусов. Вакуумные механизмы соединены с баком накопителем, при помощи уплотнительного соединительного кольца из резины.

 

 

Когда нагревается жидкость, помещенная в стеклянные емкости с вакуумом, то водные слои, с более высокой температурой, посредством циркуляции поднимаются в накопительный отсек, далее нагретые водные массы из накопителя, используются для удовлетворения производственных и бытовых нужд. Вакуумный коллектор, для получения солнечной энергии, данного типа действует без дополнительной подачи давления.


Посредством запорного клапана устройство подключается к водопроводным линиям. Специальный фиксирующий клапан контролирует состояние уровней водной массы в накопительной емкости. Так, как в роли носителя тепловой энергии в вакуумном коллекторе, для получения солнечной энергии, выступает вода, то и данные устройства, получили название — сезонных обменников тепловой энергии.

 

Вакуумный коллектор, для получения солнечной энергии, с косвенной тепловой подачей

 

Принцип функционирования оборудования, имеющего свойства косвенной передачи тепловых ресурсов, похож на рабочий процесс системных линий централизованного отопления. Данные соединения работают благодаря давлению от водопроводных путей.

 

Функционал и основные преимущества системы вакуумного коллектора

 


Для работы системы используют вакуумные изолированные приспособления. Данный вид тепловых соединений не прекращает функционировать даже при пониженной температуре (- 40 градусов) и выдерживает усиленное давление водопроводных каналов. Само оборудование с накопительным баком монтируется по отдельности, соединяясь посредством специальных изделий металлопроката.

 

 

 

Стандартный вакуумный коллектор, для получения солнечной энергии, располагают на домовой крыше, а накопительную емкость во внутренней части помещения. Данные установки получили название — сплит-системами. Так же они получили название всесезонные (раздельные). Функционирование косвенных устройств автоматизировано при помощи контроллера. Бесперебойную циркуляцию носителя тепловой энергии в системах выполняет насос.

Основные положительные стороны использования коллекторов солнечного тепла вакуумного типа это:

  • Высокая эффективность даже при минусовой температуре
  • Легкость монтажа конструкции
  • Устойчивость коллектора при ветровых нагрузках
  • Продолжительное время работы

Из отрицательных моментов использования можно отметить только завышенную стоимость оборудования, которая в долгосрочном периоде в процессе использования окупается.

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

 

Теплоносителем в вакуумном солнечном коллекторе выступает незамерзающая жидкость, которая, протекая через верхнюю зону устройства, поглощает тепловую энергию со специальных наконечников из медных сплавов. При перекачке осуществляет нагревание водной масс в накопителе, с помощью змеевого механизма. Цикл передачи тепла зависит от продолжительности дня и происходит до того момента, пока температура жидкости на выходе из устройства превышает температурные показатели водных потоков в накопительной емкости.

 

 

Приёмник – медный с изоляцией полиуретанового типа, защищён анодированным алюминиевым покрытием. Подача тепловой энергии осуществляется сквозь гильзу приёмника. Процесс смены комплектующих деталей не сложный. Он не требует сливания незамерзающей жидкой массы из теплообменника.


На выходе из вакуумного коллектора, для получения солнечной энергии, в накопительной емкости, а также на обратной стороне контуре устройства отопления расположены температурные датчики. Основываясь на показания температурных приборов, солнечный контроллер включает, либо выключает циркуляционный насос. При перегреве теплоносителя в системе может возникнуть избыточное давление, для этого предусмотрен расширительный бак.


Такой коллектор служит прекрасной альтернативой электричеству и газовому отоплению, так как является экологичным устройством, благодаря использованию солнечной энергии. Кроме того, такие устройства очень выгодны с экономической точки зрения.

 

 

Применение солнечных коллекторов

 

В настоящее время солнечные коллекторы, как вакуумного, так и плоского типа, широко распространены в странах с высокой солнечной активностью. Их с успехом применяют как для бытовых нужд и обогрева жилых домов, так и на производственных предприятиях, и на фермерских плантациях для выращивания овощей. Такой вид получения энергии довольно популярен в европейских государствах, где экономия всегда стоит во главе угла, особенно в таких странах как Испания, Кипр, Австрия и Германия. В остальном мире солнечные коллекторы распространены также в США, Китае, Монголии. Во всем мире переход на солнечную энергию означает существенный прорыв современных технологий, которые дают большие возможности для обеспечения населения планеты неисчерпаемым источником энергии.

 

В России солнечные коллекторы пока не получили должной популярности, хотя во многих регионах страны достаточное наличие солнечного света могло бы существенно снизить затраты на обогрев помещений. Такие регионы как Забайкалье, южная часть Сибири, а также южная часть европейской части страны имеют необходимое количество солнечной радиации для выработки более дешевого тепла, чем дают традиционные источники.

 

Такой способ получения энергии в долгосрочной перспективе дает большую экономии природных ресурсов, и благотворно влияет на экологическую обстановку на нашей планете.

 

Солнечные коллекторы.

Эффективная солнечная котельная на крыше. — Портал-Энерго.ru

В последние годы все большее внимание за рубежом и в нашей стране уделяется применению солнечных коллекторов в индивидуальных и многоквартирных жилых домах, административных зданиях. Причина внимания понятна: современные технологии позволяют весьма продуктивно собирать и аккумулировать тепло солнца, поступающее на поверхность земли. А тепла поступает более, чем достаточно. Для отопления 1 квадратного метра площади обычного многоквартирного дома в зимний период достаточно применение радиаторов с расчетной мощностью 100 Вт на 1 кв. метр. Для горячего водоснабжения необходимо дополнительно еще примерно 50% тепла.

Таким образом, теплоснабжение дома может быть обеспечено теплогенератором, имеющим мощность 150 Вт на 1 кв. метр отапливаемой площади. В то же время, по различным данным, на 1 кв. метр площади Земли приходится от 1000 до 5000 Вт тепла Солнца. По данным могилевского технопарка, тепловая энергия ясного Солнца на широте Белоруссии составляет 1000 Вт на квадратный метр. Хотя имеются данные о пиковом уровне тепловой энергии в районе Киева 3500 Вт на квадратный метр. Но в любом случае, количество энергии Солнца, падающей на Землю в 10 000 раз больше, чем потребности в энергии человечества.

Недостаток солнечных коллекторов в неравномерности выработки энергии в зависимости от погоды и времени суток. Но если солнечный коллектор применить в комплекте с аккумулятором тепла и тепловым насосом, то проблема бесперебойного теплоснабжения легко разрешима. Поэтому становится вполне понятным бурный рост применения солнечных коллекторов для горячего водоснабжения и отопления домов.

По данным могилевского технопарка, потребность одного человека в горячей воде обеспечиваются солнечным коллектором площадью 1,3 кв. метра. Установка солнечного коллектора площадью от 8 до 15 квадратных метров позволяет обеспечить горячее водоснабжение и отопление в доме на 1-2 семьи в условиях умеренного климата.

В Украине имеется опыт оснащения солнечными коллекторами целых кварталов многоквартирных жилых домов. В Германии солнечные коллекторы применяются совместно с солнечными батареями в пассивных домах. Это позволяет делать дома полностью энергонезависимыми.

Применение солнечных коллекторов

Солнечные коллекторы применяются для обогрева промышленных и бытовых помещений и для горячего водоснабжения. Наиболее выгодно применение солнечных коллекторов в пищевой и текстильной промышленности, где требуется большое количество горячей воды. Общая площадь используемых солнечных коллекторов в мире более 72 млн. квадратных метров. Имеются планы существеных инвестиций в строительство солнечных электростанций в пустынях Северной Африки. На эти цели планируется в течение 10 лет затратить 400 миллиардов евро.

Конструктивные исполнения солнечных коллекторов

Плоский солнечный коллектор

Состоит из теплоэлемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент нагружен на теплопроводящую систему. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла.

При отсутствии циркуляции теплоносителя солнечный коллектор на выходе обеспечивает температуру до 190—200 oC. Повышение температуры на выходе солнечного коллектора возможно при применении стекла с ИК-покрытием и теплоэлемента из листовой меди.

Вакуумированный солнечный коллектор

Если в качестве теплового элемента применить похожую на термос вакуумированную стеклянную колбу с многослойным покрытием, то возможно добиться температуры на выходе солнечного коллектора 250—300 oC в режиме ограничения отбора тепла. КПД такого теплового элемента достигает 95%. Применение вакуумированных солнечных коллекторов возможно при низких температурах в условиях малой освещенности.

Солнечные башни

Солнечные башни — это система плоских отражателей, управляемых по двум координатам. Отражение концентрируется на гелиоприемнике, который находится на башне. По сути, гелиоприемник — это паровой котел.

Температура пара в котле достигает 500 градусов, давление 15 атмосфер. Мощность станции до 500 Мвт. Станция может работать с тепловыми аккумуляторами, обеспечивающими непрерывность выработки энергии.

В США с 1982 г. было построено несколько солнечных башен мощностью от 10 до 100 МВт. Стоимость 1 Квт построенной мощности составила 1150$. Один кВт.ч электроэнергии стоил около 0,15$. Аналогичная солнечная ТЭЦ была построена в Испании в 2007 году.

Если учесть тот факт, что стоимость капиталовложений в создание генерирующих мощностей атомных станций около 4000 $ на 1 кВт/ час, то становится понятным, почему проявляется столь высокий интерес к производству энергии с применением солнечных коллекторов.

Автор: Коваль Сергей Петрович

энергоэффективное отопительное оборудование: поставка, монтаж, сервис

Приглашаем в демонстрационный зал салона отопительного оборудования «АТМОС», где представлены пиролизные котлы длительного горения ATMOS, пеллетные автоматические котлы ATMOS, накопительные косвенные и комбинированные бойлеры DRAZICE, солнечные панели, вакуумные коллекторы и тепловые насосы REGULUS, теплоаккумуляторы DRAZICE, напольные газовые котлы ATTACK, насосные группы быстрого монтажа REGULUS и многое другое, необходимое для качественного монтажа и установки твердотопливных и газовых котлов.

Доступные цены, рассрочки, акции, скидки — множество выгодных предложений от импортера чешского отопительного оборудования.


ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР


Акции

Давно хотели купить надежный бойлер косвенного или комбинированного нагрева? Предлагаем купить чешский водонагреватель DRAZICE со скидкой -5% от стоимости, указанной на сайте в рассрочку без процентов на 4 месяца! Условия рассрочки ТУТ. Выбирайте в каталоге водонагреватель косвенного или …

подробнее

Приглашаем посетить наш стенд на выставке «ВОДА И ТЕПЛО» и оформить заказ на отопительное оборудование ведущих европейских брендов: ATMOS (Чехия) – пиролизные и пеллетные котлы длительного горения; MORA-TOP (Чехия) – электрические котлы; DRAZICE (Чехия) – комбинированные , косвенные и электрические …

подробнее

До лета осталось 39 дней! Но уже с апреля плоские солнечные коллекторы REGULUS KPS1 эффективно работают на нагрев горячей воды. Мы предлагаем использовать солнечную энергию с помощью плоских солнечных коллекторов REGULUS для приготовления горячей воды. Купить чешский солнечный коллектор KPS1 …

подробнее

Новое на сайте

Часто при выборе водонагревателя потребитель оценивает стоимость и базовые характеристики, оставляя без внимания немаловажные, на первый взгляд, параметры. Однако именно они способны повлиять на эффективность и качество приобретаемого изделия. Быстрый переход: 1. Виды водонагревателей. 2. Как

подробнее

В нашем климатическом поясе отопление является насущной необходимостью. Не просто так в городах выросли громады теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), районных котельных и прочих больших и малых тепловых станций. На большинстве предприятий режим работы собственных котельных и ТЭЦ неразрывно связан с

подробнее

При выборе электрического котла помимо мощности необходимо обратить внимание на следующие вопросы: 1. Из какого материала изготовлены ТЭНы? 2. Есть ли ротация ТЭНов и почему эта функция необходима? 3. Какой насос установлен в электрическом котле? 4. Можно ли заливать «Теплый дом» в электрокотел? 5.

подробнее

Ниже приведены наиболее частые вопросы владельцев водонагревателей по эксплуатации и обслуживанию бойлеров DRAZICE. 1. Для чего необходимо устанавливать предохранительный клапан? 2. Как установить обратный клапанан в комбинированных бойлерах? 3. Почему горячая вода может иметь запах? 4. Как слить

подробнее

С 2021 года бойлер комбинированного нагрева DRAZICE OKC 200/1м² объемом 200 литров выпускается в новом современном дизайне с усовершенствованными пластиковыми крышками и держателями для удобной эксплуатации бойлера. Купить комбинированный бойлер DRAZICE OKC 200/1м² в новом дизайне!

подробнее

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Солнечная энергия представляет собой большую часть энергии, которая находится и используется на Земле. Количество солнечной энергии, ежегодно поступающей на Землю, варьируется в Европе от 900 кВт/ч/м2 на севере до примерно 1500 кВт/ч/м2 на юге. Солнечные тепловые

подробнее

ООО «Торговый дом «Атмос» ООО «Торговый дом «Атмос» — официальный дилер в Беларуси торговых марок — ATMOS , DRAZICE , ATTACK , REGULUS, HANSA . г. Минск, ул.Каменногорская, 47, офис 4 +375 29 374-13-45 +375 29 604-04-11 тел.+375 17 323-69-47 Демонстрационный зал широкого ассортимента

подробнее

Решение купить пеллетный котел ATMOS основывается на главных аргументах — полная автоматизация процесса отопления, надежность, автономность, комфорт, эффективность и экономичность. Пеллетные автоматические котлы ATMOS — это: широкий диапазон мощности — от 15 кВт до 80 кВт. цельносварной

подробнее

Эквитермальное управление ATMOS ACD 03 и 04 — это новый элемент управления с сенсорным цветным дисплеем, позволяющий легко управлять котлом и системой отопления интуитивно понятным способом в соответствии с последними тенденциями. Блок управления ACD 03 предназначен для дополнительной установки в

подробнее

Солнечный коллектор — Energy Education

Рисунок 1. Солнечный коллектор. [1]

Солнечный коллектор — это устройство, которое собирает и / или концентрирует солнечное излучение от Солнца. Эти устройства в основном используются для активного солнечного нагрева и позволяют нагревать воду для личного пользования. [2] Эти коллекторы обычно монтируются на крыше и должны быть очень прочными, поскольку они подвергаются воздействию различных погодных условий. [2]

Использование этих солнечных коллекторов представляет собой альтернативу традиционному нагреву воды для бытовых нужд с использованием водонагревателя, потенциально снижая затраты на электроэнергию с течением времени.Как и в домашних условиях, большое количество этих коллекторов можно объединить в массив и использовать для выработки электроэнергии на солнечных тепловых электростанциях.

Типы солнечных коллекторов

Существует много разных типов солнечных коллекторов, но все они сконструированы с учетом одной и той же основной предпосылки. В общем, есть материал, который используется для сбора и фокусировки энергии Солнца и использования ее для нагрева воды. В простейшем из этих устройств используется черный материал, окружающий трубы, по которым течет вода.Черный материал очень хорошо поглощает солнечное излучение и, поскольку материал нагревает воду, он окружает. Это очень простой дизайн, но коллекционеры могут стать очень сложными. Абсорбирующие пластины можно использовать, если нет необходимости в повышении температуры, но обычно устройства, в которых используются отражающие материалы для фокусировки солнечного света, приводят к большему повышению температуры.

Коллекторы плоские

Рисунок 2. Схема плоского солнечного коллектора. [3]

Эти коллекторы представляют собой просто металлические коробки с каким-то прозрачным стеклом в качестве крышки поверх темной поглощающей пластины.Боковые стороны и дно коллектора обычно покрываются изоляцией, чтобы минимизировать тепловые потери в другие части коллектора. Солнечное излучение проходит через прозрачное остекление и попадает на пластину-поглотитель. [4] Эта пластина нагревается, передавая тепло воде или воздуху, находящимся между стеклом и пластиной-поглотителем. Иногда эти абсорбирующие пластины окрашиваются специальными покрытиями, которые лучше поглощают и удерживают тепло, чем традиционная черная краска. Эти пластины обычно делают из металла, который является хорошим проводником — обычно из меди или алюминия. [4]

Коллекторы вакуумные

Рисунок 3. Схема вакуумного трубчатого солнечного коллектора. [5]

В этом типе солнечных коллекторов используется серия откачанных трубок для нагрева воды для использования. [2] В этих трубках используется вакуум, или откачанное пространство, для улавливания солнечной энергии и минимизации потерь тепла в окружающую среду. У них есть внутренняя металлическая трубка, которая действует как пластина-поглотитель, которая соединена с тепловой трубкой для передачи тепла, собираемого от Солнца, к воде. Эта тепловая труба, по сути, представляет собой трубу, в которой жидкое содержимое находится под очень определенным давлением. [6] При таком давлении на «горячем» конце трубы находится кипящая жидкость, а на «холодном» конце — конденсирующийся пар. Это позволяет тепловой энергии более эффективно перемещаться от одного конца трубы к другому. Как только тепло от Солнца переходит от горячего конца тепловой трубы к конденсирующему концу, тепловая энергия переносится в воду, которая нагревается для использования. [2]

Коллекторы Line Focus

Рисунок 4.Схема солнечного коллектора с линейным фокусом. [7]

В этих коллекторах, иногда называемых параболическими желобами, используются материалы с высокой отражающей способностью для сбора и концентрации тепловой энергии от солнечного излучения. [8] Эти коллекторы состоят из отражающих секций параболической формы, соединенных в длинный желоб. [2] Труба, по которой течет вода, помещается в центре этого желоба, так что солнечный свет, собираемый отражающим материалом, фокусируется на трубе, нагревая ее содержимое. Это коллекторы очень высокой мощности, поэтому они обычно используются для выработки пара для солнечных тепловых электростанций и не используются в жилых помещениях. Эти желоба могут быть чрезвычайно эффективными для выработки тепла от Солнца, особенно те, которые могут поворачиваться, отслеживая Солнце в небе для обеспечения максимального сбора солнечного света. [2]

Коллекторы точечного фокуса

Рисунок 5. Точечный солнечный коллектор. [9]

Эти коллекторы представляют собой большие параболические тарелки, состоящие из некоторого отражающего материала, которые фокусируют энергию Солнца в одной точке.Тепло от этих коллекторов обычно используется для привода двигателей Стирлинга. [2] Хотя они очень эффективны для сбора солнечного света, они должны активно отслеживать Солнце по небу, чтобы иметь какую-либо ценность. Эти тарелки могут работать по отдельности или быть объединены в группу, чтобы собрать еще больше энергии от Солнца. [10]

Коллекторы точечной фокусировки и аналогичные устройства также могут использоваться для концентрирования солнечной энергии для использования с концентрированной фотоэлектрической системой. В этом случае вместо производства тепла энергия Солнца преобразуется непосредственно в электричество с помощью высокоэффективных фотоэлектрических элементов, специально разработанных для использования концентрированной солнечной энергии.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Г. Бойль. Возобновляемая энергия: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
  3. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Плоский стеклянный коллектор [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif
  4. 4. 0 4.1 Flasolar. (10 августа 2015 г.). Плоские солнечные коллекторы [Онлайн]. Доступно: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm
  5. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: https: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif
  6. ↑ RedSun. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/
  7. ↑> Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор линейного фокуса [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png
  8. ↑ Министерство энергетики США.(10 августа 2015 г.). Солнечный коллектор Line Focus [Онлайн]. Доступно: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector
  9. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Солнечный двигатель Стирлинга [Интернет]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg
  10. ↑ JC Solar Homes. (10 августа 2015 г.). Концентраторы и плоские коллекторы [Онлайн]. Доступно: http: //www.jc-solarhomes.ru / COLLECTORS / convertrators_vs_flat_plates.htm

Солнечный коллектор — Energy Education

Рисунок 1. Солнечный коллектор. [1]

Солнечный коллектор — это устройство, которое собирает и / или концентрирует солнечное излучение от Солнца. Эти устройства в основном используются для активного солнечного нагрева и позволяют нагревать воду для личного пользования. [2] Эти коллекторы обычно монтируются на крыше и должны быть очень прочными, поскольку они подвергаются воздействию различных погодных условий. [2]

Использование этих солнечных коллекторов представляет собой альтернативу традиционному нагреву воды для бытовых нужд с использованием водонагревателя, потенциально снижая затраты на электроэнергию с течением времени. Как и в домашних условиях, большое количество этих коллекторов можно объединить в массив и использовать для выработки электроэнергии на солнечных тепловых электростанциях.

Типы солнечных коллекторов

Существует много разных типов солнечных коллекторов, но все они сконструированы с учетом одной и той же основной предпосылки.В общем, есть материал, который используется для сбора и фокусировки энергии Солнца и использования ее для нагрева воды. В простейшем из этих устройств используется черный материал, окружающий трубы, по которым течет вода. Черный материал очень хорошо поглощает солнечное излучение и, поскольку материал нагревает воду, он окружает. Это очень простой дизайн, но коллекционеры могут стать очень сложными. Абсорбирующие пластины можно использовать, если нет необходимости в повышении температуры, но обычно устройства, в которых используются отражающие материалы для фокусировки солнечного света, приводят к большему повышению температуры.

Коллекторы плоские

Рисунок 2. Схема плоского солнечного коллектора. [3]

Эти коллекторы представляют собой просто металлические коробки с каким-то прозрачным стеклом в качестве крышки поверх темной поглощающей пластины. Боковые стороны и дно коллектора обычно покрываются изоляцией, чтобы минимизировать тепловые потери в другие части коллектора. Солнечное излучение проходит через прозрачное остекление и попадает на пластину-поглотитель. [4] Эта пластина нагревается, передавая тепло воде или воздуху, находящимся между стеклом и пластиной-поглотителем.Иногда эти абсорбирующие пластины окрашиваются специальными покрытиями, которые лучше поглощают и удерживают тепло, чем традиционная черная краска. Эти пластины обычно делают из металла, который является хорошим проводником — обычно из меди или алюминия. [4]

Коллекторы вакуумные

Рисунок 3. Схема вакуумного трубчатого солнечного коллектора. [5]

В этом типе солнечных коллекторов используется серия откачанных трубок для нагрева воды для использования. [2] В этих трубках используется вакуум, или откачанное пространство, для улавливания солнечной энергии и минимизации потерь тепла в окружающую среду.У них есть внутренняя металлическая трубка, которая действует как пластина-поглотитель, которая соединена с тепловой трубкой для передачи тепла, собираемого от Солнца, к воде. Эта тепловая труба, по сути, представляет собой трубу, в которой жидкое содержимое находится под очень определенным давлением. [6] При таком давлении на «горячем» конце трубы находится кипящая жидкость, а на «холодном» конце — конденсирующийся пар. Это позволяет тепловой энергии более эффективно перемещаться от одного конца трубы к другому. Как только тепло от Солнца переходит от горячего конца тепловой трубы к конденсирующему концу, тепловая энергия переносится в воду, которая нагревается для использования. [2]

Коллекторы Line Focus

Рисунок 4. Схема солнечного коллектора с линейным фокусом. [7]

В этих коллекторах, иногда называемых параболическими желобами, используются материалы с высокой отражающей способностью для сбора и концентрации тепловой энергии от солнечного излучения. [8] Эти коллекторы состоят из отражающих секций параболической формы, соединенных в длинный желоб. [2] Труба, по которой течет вода, помещается в центре этого желоба, так что солнечный свет, собираемый отражающим материалом, фокусируется на трубе, нагревая ее содержимое.Это коллекторы очень высокой мощности, поэтому они обычно используются для выработки пара для солнечных тепловых электростанций и не используются в жилых помещениях. Эти желоба могут быть чрезвычайно эффективными для выработки тепла от Солнца, особенно те, которые могут поворачиваться, отслеживая Солнце в небе для обеспечения максимального сбора солнечного света. [2]

Коллекторы точечного фокуса

Рисунок 5. Точечный солнечный коллектор. [9]

Эти коллекторы представляют собой большие параболические тарелки, состоящие из некоторого отражающего материала, которые фокусируют энергию Солнца в одной точке.Тепло от этих коллекторов обычно используется для привода двигателей Стирлинга. [2] Хотя они очень эффективны для сбора солнечного света, они должны активно отслеживать Солнце по небу, чтобы иметь какую-либо ценность. Эти тарелки могут работать по отдельности или быть объединены в группу, чтобы собрать еще больше энергии от Солнца. [10]

Коллекторы точечной фокусировки и аналогичные устройства также могут использоваться для концентрирования солнечной энергии для использования с концентрированной фотоэлектрической системой. В этом случае вместо производства тепла энергия Солнца преобразуется непосредственно в электричество с помощью высокоэффективных фотоэлектрических элементов, специально разработанных для использования концентрированной солнечной энергии.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Г. Бойль. Возобновляемая энергия: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
  3. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Плоский стеклянный коллектор [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif
  4. 4.0 4.1 Flasolar. (10 августа 2015 г.). Плоские солнечные коллекторы [Онлайн]. Доступно: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm
  5. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: https: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif
  6. ↑ RedSun. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/
  7. ↑> Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор линейного фокуса [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png
  8. ↑ Министерство энергетики США.(10 августа 2015 г.). Солнечный коллектор Line Focus [Онлайн]. Доступно: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector
  9. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Солнечный двигатель Стирлинга [Интернет]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg
  10. ↑ JC Solar Homes. (10 августа 2015 г.). Концентраторы и плоские коллекторы [Онлайн]. Доступно: http: //www.jc-solarhomes.ru / COLLECTORS / convertrators_vs_flat_plates.htm

Солнечный коллектор — Energy Education

Рисунок 1. Солнечный коллектор. [1]

Солнечный коллектор — это устройство, которое собирает и / или концентрирует солнечное излучение от Солнца. Эти устройства в основном используются для активного солнечного нагрева и позволяют нагревать воду для личного пользования. [2] Эти коллекторы обычно монтируются на крыше и должны быть очень прочными, поскольку они подвергаются воздействию различных погодных условий. [2]

Использование этих солнечных коллекторов представляет собой альтернативу традиционному нагреву воды для бытовых нужд с использованием водонагревателя, потенциально снижая затраты на электроэнергию с течением времени. Как и в домашних условиях, большое количество этих коллекторов можно объединить в массив и использовать для выработки электроэнергии на солнечных тепловых электростанциях.

Типы солнечных коллекторов

Существует много разных типов солнечных коллекторов, но все они сконструированы с учетом одной и той же основной предпосылки.В общем, есть материал, который используется для сбора и фокусировки энергии Солнца и использования ее для нагрева воды. В простейшем из этих устройств используется черный материал, окружающий трубы, по которым течет вода. Черный материал очень хорошо поглощает солнечное излучение и, поскольку материал нагревает воду, он окружает. Это очень простой дизайн, но коллекционеры могут стать очень сложными. Абсорбирующие пластины можно использовать, если нет необходимости в повышении температуры, но обычно устройства, в которых используются отражающие материалы для фокусировки солнечного света, приводят к большему повышению температуры.

Коллекторы плоские

Рисунок 2. Схема плоского солнечного коллектора. [3]

Эти коллекторы представляют собой просто металлические коробки с каким-то прозрачным стеклом в качестве крышки поверх темной поглощающей пластины. Боковые стороны и дно коллектора обычно покрываются изоляцией, чтобы минимизировать тепловые потери в другие части коллектора. Солнечное излучение проходит через прозрачное остекление и попадает на пластину-поглотитель. [4] Эта пластина нагревается, передавая тепло воде или воздуху, находящимся между стеклом и пластиной-поглотителем.Иногда эти абсорбирующие пластины окрашиваются специальными покрытиями, которые лучше поглощают и удерживают тепло, чем традиционная черная краска. Эти пластины обычно делают из металла, который является хорошим проводником — обычно из меди или алюминия. [4]

Коллекторы вакуумные

Рисунок 3. Схема вакуумного трубчатого солнечного коллектора. [5]

В этом типе солнечных коллекторов используется серия откачанных трубок для нагрева воды для использования. [2] В этих трубках используется вакуум, или откачанное пространство, для улавливания солнечной энергии и минимизации потерь тепла в окружающую среду.У них есть внутренняя металлическая трубка, которая действует как пластина-поглотитель, которая соединена с тепловой трубкой для передачи тепла, собираемого от Солнца, к воде. Эта тепловая труба, по сути, представляет собой трубу, в которой жидкое содержимое находится под очень определенным давлением. [6] При таком давлении на «горячем» конце трубы находится кипящая жидкость, а на «холодном» конце — конденсирующийся пар. Это позволяет тепловой энергии более эффективно перемещаться от одного конца трубы к другому. Как только тепло от Солнца переходит от горячего конца тепловой трубы к конденсирующему концу, тепловая энергия переносится в воду, которая нагревается для использования. [2]

Коллекторы Line Focus

Рисунок 4. Схема солнечного коллектора с линейным фокусом. [7]

В этих коллекторах, иногда называемых параболическими желобами, используются материалы с высокой отражающей способностью для сбора и концентрации тепловой энергии от солнечного излучения. [8] Эти коллекторы состоят из отражающих секций параболической формы, соединенных в длинный желоб. [2] Труба, по которой течет вода, помещается в центре этого желоба, так что солнечный свет, собираемый отражающим материалом, фокусируется на трубе, нагревая ее содержимое.Это коллекторы очень высокой мощности, поэтому они обычно используются для выработки пара для солнечных тепловых электростанций и не используются в жилых помещениях. Эти желоба могут быть чрезвычайно эффективными для выработки тепла от Солнца, особенно те, которые могут поворачиваться, отслеживая Солнце в небе для обеспечения максимального сбора солнечного света. [2]

Коллекторы точечного фокуса

Рисунок 5. Точечный солнечный коллектор. [9]

Эти коллекторы представляют собой большие параболические тарелки, состоящие из некоторого отражающего материала, которые фокусируют энергию Солнца в одной точке.Тепло от этих коллекторов обычно используется для привода двигателей Стирлинга. [2] Хотя они очень эффективны для сбора солнечного света, они должны активно отслеживать Солнце по небу, чтобы иметь какую-либо ценность. Эти тарелки могут работать по отдельности или быть объединены в группу, чтобы собрать еще больше энергии от Солнца. [10]

Коллекторы точечной фокусировки и аналогичные устройства также могут использоваться для концентрирования солнечной энергии для использования с концентрированной фотоэлектрической системой. В этом случае вместо производства тепла энергия Солнца преобразуется непосредственно в электричество с помощью высокоэффективных фотоэлектрических элементов, специально разработанных для использования концентрированной солнечной энергии.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Г. Бойль. Возобновляемая энергия: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
  3. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Плоский стеклянный коллектор [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif
  4. 4.0 4.1 Flasolar. (10 августа 2015 г.). Плоские солнечные коллекторы [Онлайн]. Доступно: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm
  5. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: https: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif
  6. ↑ RedSun. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/
  7. ↑> Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор линейного фокуса [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png
  8. ↑ Министерство энергетики США.(10 августа 2015 г.). Солнечный коллектор Line Focus [Онлайн]. Доступно: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector
  9. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Солнечный двигатель Стирлинга [Интернет]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg
  10. ↑ JC Solar Homes. (10 августа 2015 г.). Концентраторы и плоские коллекторы [Онлайн]. Доступно: http: //www.jc-solarhomes.ru / COLLECTORS / convertrators_vs_flat_plates.htm

солнечных коллекторов | Министерство энергетики

Что такое солнечные коллекторы?

В электростанциях, концентрирующих солнечно-тепловую энергию (CSP), коллекторы отражают и концентрируют солнечный свет и перенаправляют его в приемник, где он преобразуется в тепло, а затем используется для выработки электроэнергии. В башенных (или центральных приемных) установках зеркала, известные как гелиостаты, отслеживают солнце по двум осям, причем каждый гелиостат обычно находится на своем основании, фундаменте и двигателе, чтобы направлять солнечный свет на приемник на вершине башни.В установках с параболическим желобом зеркала выравнивают внутреннюю часть решетки в форме желоба, которая следует за солнцем только в одном направлении и концентрирует свет на линейной приемной трубе. Узнайте больше о том, как работает CSP.

Почему так важны солнечные коллекторы?

Коллекторы — это отправная точка для преобразования солнечного света в энергию. Они должны быть спроектированы так, чтобы эффективно концентрировать свет, сводя к минимуму затраты на изготовление, установку и эксплуатацию. Коллекторы, которые могут с минимальными затратами достичь высокой концентрации солнечного света, могут напрямую повысить эффективность приемника.В настоящее время коллекторы могут составлять 25 или более процентов от общих капитальных затрат системы для заводов CSP. Управление технологий солнечной энергии Министерства энергетики США (SETO) работает над снижением затрат на коллекторы с целью в 50 долларов за квадратный метр для высокоавтономных гелиостатов, чтобы достичь своей цели 0,05 доллара за киловатт-час для базовых станций CSP с минимум 12 часов хранения тепловой энергии. Узнайте больше о целях SETO в области CSP.

SETO Исследования 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, проекты, финансируемые SETO, работают над разработкой решений, которые позволят солнечным коллекторам полностью функционировать без участия человека, снижая эксплуатационные расходы и максимизируя эффективность сбора тепловой энергии. Некоторые из программ финансирования SETO включают проекты, ориентированные на солнечные коллекторы:

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 действующих и бывших программах финансирования SETO.

Солнечный тепловой коллектор — обзор

7.7 Солнечные тепловые коллекторы

Солнечные тепловые коллекторы преобразуют солнечное излучение в тепло и передают это тепло среде (воде, солнечной жидкости или воздуху). Солнечные водонагревательные системы (SWH) или системы SHW хорошо зарекомендовали себя в течение многих лет и широко используются во всем мире. В моноблочной системе SWH резервуар для хранения устанавливается горизонтально прямо над солнечными коллекторами на крыше.Перекачивание не требуется, так как горячая вода естественным образом поднимается в бак за счет пассивного теплообмена. В системе с насосной циркуляцией резервуар для хранения устанавливается на земле или на полу ниже уровня коллекторов; Циркуляционный насос перемещает воду или теплоноситель между резервуаром и коллекторами. Существует несколько типов солнечных тепловых коллекторов:

Вакуумные трубчатые коллекторы являются наиболее эффективным, но наиболее дорогостоящим типом солнечных коллекторов для горячей воды.Эти коллекторы имеют стеклянные или металлические трубки с вакуумом, что позволяет им хорошо работать в более холодном климате.

Солнечные водонагреватели периодического действия, также называемые интегральными коллекторами-накопителями (ICS), имеют резервуары для хранения или трубки внутри изолированного ящика, южная сторона которого застеклена для улавливания солнечной энергии.

Плоский коллектор представляет собой коробку, покрытую стеклом или пластиком, с металлической пластиной-поглотителем на дне. Остекление или покрытие на пластине абсорбера помогает лучше поглощать и удерживать тепло.

Плоские неглазурованные коллекторы, обычно сделанные из резины, в основном используются для обогрева бассейнов.

Воздухосборники используются в основном для отопления помещений в доме. Плоские солнечные коллекторы представляют собой прочные всепогодные коробки, в которых под прозрачной крышкой находится темная пластина-поглотитель. Они являются наиболее распространенным типом коллекторов, используемых для нагрева воды во многих странах, хотя по многим параметрам они уступают вакуумным трубчатым коллекторам.

Вакуумные трубки с тепловыми трубками сконструированы таким образом, что конвекция и тепловые потери исключены, в то время как плоские солнечные панели содержат воздушный зазор между абсорбером и крышкой, который позволяет возникать тепловым потерям. Более того, системы с тепловыми трубками способны ограничивать максимальную рабочую температуру, тогда как системы с плоскими пластинами не имеют внутреннего метода ограничения тепловыделения, которое может вызвать сбой системы. Наконец, системы с вакуумными тепловыми трубками легки, просты в установке и требуют минимального обслуживания.С другой стороны, системы с плоскими пластинами сложны в установке и обслуживании, и их необходимо полностью заменить, если одна из частей системы перестает работать. На рисунках 7.19 и 7.20 показаны два типа солнечных коллекторов, которые обычно устанавливаются в Южной Австралии.

Рисунок 7.19. Вакуумная трубка. (Сейчас горячая вода).

(с http://raypower.in/home-creative/home-demo-page/).

Рисунок 7.20. Плоские солнечные тепловые коллекторы.

(Из https://www.bba-online.de/fachthemen/energie/sonnenkollektor-fuer-waermepumpen/#slider-intro-1).

Солнечный коллектор с вакуумными трубками состоит из полых стеклянных трубок. Весь воздух удаляется из трубок для создания вакуума, который действует как отличный изолятор. Поглотительное покрытие внутри трубки поглощает солнечное излучение. Эта энергия передается жидкости, движущейся через коллектор, а затем в резервуар для горячей воды. В более прохладном климате теплообменник используется для отделения питьевой воды от нетоксичного антифриза в коллекторе.

Солнечные водонагреватели периодического действия, также называемые системами ICS, состоят из резервуара для воды или трубок внутри изолированного застекленного бокса.Через солнечный коллектор течет холодная вода. Вода нагревается, а затем поступает в резервуар резервного нагрева воды. Некоторое количество воды можно хранить в коллекторе до тех пор, пока она не понадобится. Системы ICS представляют собой тип прямой системы SWH, в которой циркулирует вода для нагрева, а не используется теплоноситель для улавливания солнечного излучения (рисунки 7.21 и 7.22).

Рисунок 7.21. Прямые системы. (A) Пассивная система CHS с резервуаром над коллектором. (B) Активная система с насосом и контроллером, управляемым фотоэлектрической панелью.

(Из самоизданной работы Jwhferguson, 2010 г .; получено по адресу http://www.solarcontact.com/solar-water/heater).

Рисунок 7.22. Косвенные активные системы. (C) Непрямая система с теплообменником в баке. (D) Система обратного слива с резервуаром для обратного слива. На этих схемах контроллер и насос приводятся в действие от электросети.

(Из SomnusDe 2010, Wolff Mechanical Inc; доступ по URL-адресу http://azairconditioning.com/residential/solar-heaters/).

Плоский солнечный коллектор представляет собой изолированный ящик, покрытый стеклом или пластиком с металлической пластиной-поглотителем на дне.Атмосферостойкие коллекторы обычно покрываются покрытием, которое лучше поглощает и сохраняет тепло. Жидкий теплоноситель течет по металлическим трубкам, расположенным под пластиной поглотителя. Затем жидкость проходит через теплообменник перед попаданием в резервуар для хранения. Неглазурованные плоские коллекторы (без изоляции или абсорбирующего покрытия) не работают в прохладном или ветреном климате, но отлично подходят для нагрева воды в бассейне (Solar Tribune, 2012).

Солнечные коллекторы горячего воздуха монтируются на южных вертикальных стенах или крышах.Солнечное излучение, достигающее коллектора, нагревает пластину поглотителя. Воздух, проходящий через коллектор, забирает тепло от пластины поглотителя.

Замерзание, перегрев и утечки менее опасны для солнечных коллекторов, чем для жидкостных коллекторов. Однако, поскольку жидкость является лучшим проводником тепла, солнечные коллекторы, использующие воду или жидкий теплоноситель, больше подходят для нагрева горячей воды для дома. Солнечные коллекторы горячего воздуха чаще всего используются для отопления помещений. Есть два типа воздухосборников: застекленные и неглазурованные (Energy4You, 2012).

Системы SWH предназначены для подачи горячей воды в течение большей части года. В более холодном климате может потребоваться газовый или электрический усилитель в качестве резервного для обеспечения достаточного количества горячей воды.

Эффективность солнечного коллектора тепла

В сантехнической и отопительной промышленности водяные водогрейные котельные системы можно легко комбинировать с солнечной теплогидронной технологией. Обычно мы обнаруживаем, что, добавляя солнечные тепловые коллекторы к хорошо спроектированной теплогидронной системе, мы можем легко сократить, по крайней мере, половину (а обычно и больше) годового расхода топлива для отопления (в зависимости от здания и климата).Это не только представляет собой существенную долгосрочную экономию затрат на топливо, но также приводит к еще более значительному сокращению выбросов углекислого газа и других загрязнений, столь распространенных в существующих зданиях.


Два наиболее распространенных типа солнечных тепловых коллекторов — это плоская пластина и вакуумная трубка. Решение об использовании того или другого должно включать справедливое сравнение тепловых характеристик, часто характеризуемых показателями эффективности. Вот два разных способа сравнения производительности коллектора, во-первых, по эффективности, а во-вторых, по тепловой мощности.


КПД определен


Эффективность на самом деле представляет собой простую взаимосвязь между общей доступной энергией («топливо» для отопления) и ее полезной частью, которая используется с пользой. Вы просто делите «доставленную полезную энергию» на «доступную энергию», и вы получаете КПД, выраженный в долях или процентах. Часто его сокращают с помощью греческой буквы Ню (Nv).


Тепловой КПД солнечного коллектора тепла не статичен.Он меняется по мере изменения условий эксплуатации. Это может затруднить справедливое сравнение одного коллектора с другим, поскольку панели бывают разных размеров, изготовлены из разных материалов и могут использоваться в бесчисленных различных климатических и температурных условиях. Очевидно, что существует потребность в стандартном способе тестирования и сравнения солнечных коллекторов, и в Соединенных Штатах этот стандарт поддерживается Корпорацией по оценке и сертификации солнечной энергии (SRCC).


SRCC


SRCC предоставляет наши наиболее широко используемые национальные стандарты испытаний солнечного отопления.Он был основан в 1980 году как некоммерческая организация, основной целью которой является разработка и внедрение программ сертификации и национальных рейтинговых стандартов для оборудования солнечной энергии. Они администрируют программу сертификации, рейтинга и маркировки солнечных коллекторов и аналогичную программу для полных солнечных водонагревательных систем. В последние годы рейтинг и маркировка стали более важными для установщиков и владельцев, поскольку они необходимы для того, чтобы солнечное оборудование могло претендовать на получение государственных кредитов на солнечную энергию в США.S. Вот почему почти на каждый солнечный коллектор, продаваемый в США в наши дни, прикреплен ярлык сертификации производительности SRCC.


Этикетки сами по себе могут быть полезны при сравнении энергоэффективности, поскольку они показывают стандартный рейтинг энергоэффективности, аналогичный по концепции тем, которые используются на холодильниках и автомобилях. База данных SRCC — это единственное место, где все эти рейтинги можно найти рядом для легкого и полезного сравнения. Эта информация доступна бесплатно на веб-сайте SRCC www.solar-rating.org.


КПД солнечного коллектора


Эффективность, как указано выше, рассчитывается путем деления «полезной энергии» на «доступную энергию». В случае солнечного коллектора тепла доступная энергия — это солнечное излучение, которое достигает поверхности отверстия коллектора. Время от времени это может меняться в зависимости от проходящих облаков и других местных условий. Полезная энергия на выходе — это чистая тепловая энергия, заключенная в горячей текучей среде (жидкий хладагент), покидающей выпускную трубу коллектора.Более холодная температура наружного воздуха, окружающего коллектор, как правило, вызывает более немедленную потерю тепла, поэтому низкие температуры окружающей среды могут снизить полезную передаваемую энергию.
Когда эта ситуация описывается математически, оказывается, что есть только три вещи, которые вам нужно знать, чтобы оценить эффективность коллектора для любого отопительного применения:

  • Насколько горячая жидкость, которую вы хотите нагреть (Ti)?
  • Насколько холодно на улице (Ta)?
  • Насколько солнечно (I)?
  • Итак, эффективность коллектора (η) напрямую связана с этими тремя значениями, которые можно объединить следующим образом.
  • (Ti — Ta) / I [Это также называется «Параметр входной жидкости» (p)], где
  • Ti — температура жидкости на входе,
  • Ta — температура окружающей среды, а
  • I — солнечное излучение на поверхности коллектора. [I означает солнечную инсоляцию.]

SRCC предоставляет результаты тестирования коллектора, которые включают наклон и данные пересечения для каждого проверенного коллектора. Наклон и точка пересечения позволяют провести прямую линию на графике, определяющую КПД коллектора для любых условий (Ti — Ta) / I.Я сделал это на рис. 90-1 для трех коллекторов, перечисленных в рейтингах SRCC; Плоская застекленная пластина, плоская неглазурованная пластина и коллектор из стеклянных вакуумных трубок. (Пересечение — это точка, в которой данные пересекают вертикальную ось, а наклон является отрицательным, «Rise over Run» линии, когда она наклоняется вниз вправо.)


Обратите внимание, что это описывает только тепловой КПД коллектора, который сам по себе является солнечным коллектором. Это не следует путать с термической эффективностью системы, которая усложняется «паразитным» потреблением энергии насосами и регуляторами, потерями тепла в трубопроводах, эффективностью теплообменника, потерями в накоплении тепла и т. Д.Пока мы сосредоточены только на сравнении коллекционеров.


Данные SRCC включают не только наклон и пересечение графика КПД коллектора, но также тепловую мощность коллектора при пяти различных стандартных температурных условиях. Эти рейтинги представляют работы по солнечному нагреву, которые варьируются от очень простых (низкотемпературные бассейны) до очень сложных (высокотемпературное технологическое тепло) и представлены как категории A, B, C, D и E соответственно.

  • Категория A — обогрев бассейна (теплый климат) Ti-Ta = (- 9) ° F
  • Категория B — обогрев бассейна (прохладный климат) Ti-Ta = 9 ° F
  • Категория C — водяное отопление (теплый климат) Ti-Ta = 36 ° F
  • Категория D — водяное отопление (холодный климат) Ti-Ta = 90 ° F
  • Категория E-Очень горячая вода (холодный климат) Ti-Ta = 144 ° F

На рис. 90-1 вы заметите, что я добавил прямоугольные серые прямоугольники на графике, которые показывают, где расположены четыре различных солнечной / температурной категории.SRCC перечисляет доступность солнечной энергии в более чем 50 крупных городах США, и все они помещаются в каждую из серых рамок на Рисунке 90-1. Например, если у вас есть задание по отоплению категории C, коллекторы на этом графике будут работать с левой стороны поля категории C в Альбукерке или Лос-Анджелесе и с правой стороны от поля в Сиэтле или Бостоне.


Примеры, показанные на рис. 90-1, показывают интересный результат. Для многих распространенных категорий солнечного отопления коллектор с плоской пластиной работает лучше, чем коллектор со стеклянной вакуумной трубкой, с более высокой эффективностью коллектора для этих моделей.(Оба этих коллектора от одного производителя.) Таким образом, если цена вакуумного трубчатого коллектора намного выше, чем плоская пластина того же размера, более высокая стоимость может не окупиться, если вы не находитесь в правой части категории. D или в зону категории E, где явно доминирует вакуумный трубчатый коллектор.


Температура, КПД и выходная энергия


Солнечные тепловые коллекторы эффективны только в том случае, если они могут обеспечивать полезную температуру для удовлетворения потребностей любого подключенного отопительного объекта в любой момент в светлое время суток.При работе при более высоких температурах эффективность солнечного коллектора имеет тенденцию падать.


На практике это означает, что тепловая мощность (БТЕ / час) коллекторов может упасть, и вместе с этим снизится и экономия энергии, даже если доставляемая солнечная температура может быть очень высокой. При проектировании систем солнечного отопления важно соблюдать баланс между температурой и мощностью. Это правда, что «счастливый коллекционер — классный коллекционер».


Поэтому всегда предпочтительнее проектировать солнечные / водяные системы отопления так, чтобы они могли эффективно работать при более низких температурах, когда это возможно. Обычно это включает выбор теплообменников и методов распределения тепла, совместимых с более низкими температурами подаваемой жидкости.


Тепловая мощность солнечного коллектора


Солнечные коллекторы тепла предназначены для повышения температуры поступающей жидкости при наличии солнечного излучения. Или, как я люблю говорить: «При дневном свете коллекционер собирает». Коллектор будет реагировать на повышение температуры жидкости на входе повышением температуры на выходе.Конечно, это явление имеет свои пределы, которые можно увидеть на рис. 90-2, где тепловая мощность (в килобитовых единицах) сравнивается с температурой (F).


Графики КПД (например, на рис. 90-1) часто используются для иллюстрации работы коллекторов, но на этом графике я использую тестовые данные SRCC, чтобы показать выход тепловой энергии в БТЕ от двух разных коллекторов, а не КПД. Это прямое измерение потенциальной экономии топлива от коллектора. А главное в коллекторных установках — это экономия топлива.


Графики на Рисунке 90-2 показывают тепловую мощность, доступную от двух разных типов коллекторов, на основании результатов стандартного теста SRCC OG-100. Коллекторы, взятые для этого примера, — это коллекторы Viessmann Vitosol, одна плоская пластина и одна вакуумная трубка с аналогичной площадью поверхности отверстия (~ 40 футов2). Для простоты график на Рисунке 90-2 показывает один коллектор с использованием данных Clear Day и примеров температурных характеристик в течение дня, когда средняя температура наружного воздуха чуть ниже точки замерзания (30 ° F).Используя данные рейтинга коллектора SRCC, любой может взять интересующие солнечные условия и нанести их на такой график, используя всего пять точек данных (по одной из каждой категории).


График на Рисунке 90-2 показывает, как тепловая мощность коллектора изменяется в зависимости от температурных условий. Интересующая температура на самом деле представляет собой разность температур, вычисляемую путем вычитания температуры наружного окружающего воздуха из температуры на входе в коллектор. Чем холоднее на улице, тем больше тепла теряется от горячего коллектора.Очевидно, что чем больше разница температур, тем меньше тепла выделяет панель. Большая разница температур может быть вызвана попаданием в панель очень горячей жидкости или очень холодного наружного воздуха, либо того и другого.


Выводы


Графики производительности коллектора, представленные здесь, демонстрируют, что было бы ошибкой полагать, что один тип коллектора принципиально лучше другого. При сравнении тепловых характеристик правильный выбор солнечного коллектора зависит от требуемой рабочей температуры, интенсивности солнечного излучения и суровости температуры наружного воздуха.После того, как это будет оценено, окончательный выбор может зависеть от других факторов, помимо тепловых характеристик. Вопросы стоимости, надежности, совместимости, эксплуатации и обслуживания часто оказываются одинаково важными.


Заключительные записи


Эти статьи предназначены для жилых и небольших коммерческих зданий площадью менее десяти тысяч квадратных футов. Основное внимание уделяется гликоль / гидронным системам под давлением, поскольку эти системы могут применяться в зданиях самых разных геометрических форм и ориентации с небольшими ограничениями.Торговые марки, организации, поставщики и производители упоминаются в этих статьях только в качестве примеров для иллюстрации и обсуждения и не представляют собой никаких рекомендаций или одобрений.

Bristol Stickney занимается проектированием, производством, ремонтом и установкой солнечных систем водяного отопления более 30 лет. Он имеет степень бакалавра наук в области машиностроения и является лицензированным подрядчиком-механиком в Нью-Мексико. Он является техническим директором SolarLogic LLC в Санта-Фе, штат Нью-Йорк.М., где он занимается разработкой систем управления солнечным отоплением и инструментов проектирования для профессионалов солнечного отопления. Посетите www.solarlogicllc.com.

Для получения более эксклюзивного контента прочтите эту статью в цифровом издании!

Солнечные коллекторы

Как работает солнечный коллектор работает?

Солнечный коллектор представляет собой плоский ящик, состоящий из из трех основных частей, прозрачной крышки, трубок с охлаждающей жидкостью и утепленная задняя пластина. Солнечный коллектор работает на парниковом эффекте принцип; солнечное излучение, падающее на прозрачную поверхность солнечного коллектор проходит через эту поверхность. Внутри солнечной коллектор обычно откачивается, энергия, содержащаяся в солнечном коллекторе в основном задерживается и, таким образом, нагревает хладагент, содержащийся в трубках. В трубки обычно делаются из меди, а задняя панель окрашена в черный цвет, чтобы облегчить поглощают солнечное излучение. Солнечный коллектор обычно изолирован, чтобы избежать перегрева. убытки.

Активный солнечный водонагреватель

Основные компоненты активной солнечной системы водяного отопления являются

  • Солнечная коллектор для улавливания солнечной энергии и передачи ее теплоносителю средний
  • А система циркуляции, которая перемещает жидкость между солнечным коллектором и накопительный бак
  • Хранение бак
  • Назад система отопления
  • Контроль система регулирования работы системы

Два основных типа солнечных водонагревательных систем: система с замкнутым контуром и система с открытым контуром. В системе с открытым контуром вода использовалась в качестве теплоноситель, вода циркулирует между солнечным коллектором и накопителем бак.

Существует два основных типа систем с разомкнутым контуром: система слива и система рециркуляции, основной принцип, лежащий в основе обоих системы — это активация циркуляции от коллектора к накопительному резервуару когда температура внутри солнечного коллектора достигает определенного значения.

В дренажной системе используется клапан, позволяющий коллектор заполнять водой, когда коллектор достигает определенной температуры.

В рециркуляционной системе вода перекачивается через коллектор, когда температура в накопительном баке достигает определенного критического значение.

В приложениях, где вероятно повышение температуры ниже нуля градусов, тогда необходимо использовать замкнутую систему. В Основное отличие системы разомкнутого контура заключается в том, что вода заменяется на хладагент, который не замерзает в диапазоне температур солнечного коллектора. может быть предметом.В качестве охлаждающей жидкости обычно используется хладагент, масло или дистиллированная жидкость. вода. Системы с замкнутым контуром, как правило, дороже, чем их разомкнутые. встречные части и следует проявлять большую осторожность, чтобы избежать загрязнения воды с хладагентом. Энергия, захваченная охладителем, затем передается горячая вода через теплообменник. В Система обратного слива охлаждающей жидкостью может быть дистиллированная вода. Система работает на принцип, что в коллекторе только вода, когда насос операционная. Это имеет то преимущество, что охлаждающая жидкость, используемая в системе, не будет иметь возможность остыть ночью, когда температура может упасть до уровень, который может привести к увеличению плотности охлаждающей жидкости и, следовательно, вызвать не будет таким свободным, как следовало бы.Единственная необходимая функция на Система обратного слива заключается в том, что солнечный коллектор приподнят от тепла теплообменник или дренажный бак, чтобы охлаждающая жидкость вытекала из коллекционер. Эта система снова работает по принципу циркуляции воды. между коллектором и сливным баком, когда заданная температура достигнута между солнечным коллектором и горячей водой.

Активно солнечное отопление

Компоненты системы для обогрева помещений: то же самое для водяного отопления с добавлением радиаторов для отопления помещений или под змеевики напольного отопления или даже системы с принудительной вентиляцией.

Радиаторная система обычно работает в очень симметричном Что касается применения горячей воды, основным отличием является включение бойлер, нагретая вода из коллектора пропускается через теплообменник или сливной резервуар, а затем передается в бойер, используется для пополнения требования к слышимости воды перед попаданием в радиаторы, которые будут использоваться для космическое отопление.

Системы распределения воздуха.

В поместье снова работает система распределения воздуха. аналогично системе горячего водоснабжения, основное отличие — включение воздуходувка и воздуховод.В системе используется дополнительный элемент управления, который позволить воздуху течь по змеевику при высокой температуре в накопительном баке достаточно, чтобы воздух, проходящий через змеевики в обратном канале аппарата, позволяют системе вносить положительный вклад в обогрев помещения требовать.

При проектировании систем крупных коммерческих или промышленных приложений немного отличается от жилых помещений. Стоит отметить, что рост температуры коллектора довольно постоянен, чтобы использовать пример, если температура подачи в коллектор составляет около 60F, а температура возврата составляет около 73 ° C или температура возврата составляет 173 ° F, а подача 160C, это в основном означает, что нельзя использовать приложения с высокими и низкими температурами. серия внутри петли.Низкотемпературное приложение в основном потянет вниз применение при более высоких температурах. Вакуумные коллекторы — отличные исполнители. в условиях высоких температур коллекторный контур должен быть выделен применение при более высокой температуре до тех пор, пока нагрузка не будет удовлетворена В приложениях например, для больниц, гостиниц или коммерческих офисных зданий может потребоваться для установки двух и более резервуаров, соединенных последовательно.

1. резервуар для хранения 2. резервуар для предварительного нагрева 3.холодная подача 4. смесительный клапан 5. подача и возврат в коллектор 6. отвод горячей воды

Работа системы: Горячая вода из коллектора проходит через змеевик в первом резервуаре ( 1 ), Затем, в зависимости от температуры, он отводится трехходовым клапаном (4) к любому: змеевик в резервуаре (2) , если он выше установленного температура (имеется в виду бак (1) горячий) или коллектор, если он ниже установленной температуры смесительного клапана.

Соображения по поводу коммерческого и промышленного дизайна: Система могут быть расширены за счет включения более одного резервуара предварительного нагрева, теплообменных змеевиков соединены трехходовыми клапанами, и вода, которую необходимо нагреть, течет в серия через резервуары в обратном направлении. Трехходовой клапан может либо с терморегулятором, либо с электрическим управлением. Не более 100 пробирок должны быть подключены последовательно. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании трубопроводов в каждой секции, чтобы гарантировать, что каждая секция получает равный поток.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *