Устройство и принцип действия водяного солнечного коллектора

На фоне постоянно растущих цен на традиционные энергоносители всё большей популярностью у владельцев частных малоэтажных домов стали пользоваться альтернативные энергетические системы. Больше всего востребованы ветроэлектрические генераторы и водонагревательные установки, использующие энергию солнца.

Солнечная энергия неисчерпаема, и гелиосистема при грамотном применении может сэкономить до 80 % обычного топлива.

Как это работает

Солнечный свет содержит в своём спектре ультрафиолетовую и инфракрасную составляющие. Попадая на контур из тонкостенной медной трубки, в котором находится вода, энергия Солнца нагревает её до температуры, позволяющей использовать эту воду для бытовых нужд и отопления дома. Горячая вода поступает в накопительный бак, который выполнен по принципу термоса и имеет многослойную термоизоляцию, позволяющую сохранять высокую температуру длительное время.

На фоне постоянно растущих цен на традиционные энергоносители всё большей популярностью у владельцев частных малоэтажных домов стали пользоваться альтернативные энергетические системы. Больше всего востребованы ветроэлектрические генераторы и водонагревательные установки, использующие энергию солнца.

Солнечная энергия неисчерпаема, и гелиосистема при грамотном применении может сэкономить до 80 % обычного топлива.

Как это работает

Солнечный свет содержит в своём спектре ультрафиолетовую и инфракрасную составляющие. Попадая на контур из тонкостенной медной трубки, в котором находится вода, энергия Солнца нагревает её до температуры, позволяющей использовать эту воду для бытовых нужд и отопления дома. Горячая вода поступает в накопительный бак, который выполнен по принципу термоса и имеет многослойную термоизоляцию, позволяющую сохранять высокую температуру длительное время.

Такие гелиоустановки уже много лет с успехом эксплуатируются в южных странах с тёплым климатом и высокой соляризацией. Эффективность применения солнечных отопительных систем в условиях России будет несколько ниже, но несмотря ни на что, всё больше домовладельцев монтируют на своих домах солнечные водонагревательные установки.

Водяной солнечный коллектор обладает рядом неоспоримых преимуществ:

• полная экологичность;
• энергия практически бесплатная;
• низкая себестоимость оборудования.

Принцип действия самых простых гелиоустановок основан на разной плотности горячей и холодной воды. Используется естественная циркуляция теплоносителя. Нагретая вода вытесняет из бака накопителя холодную воду, поэтому такие системы обходятся без использования циркуляционного насоса, что удешевляет стоимость водонагревательной установки.

Как это устроено

Установка, предназначенная для нагрева воды с помощью солнечного излучения, устроена достаточно просто. Она состоит всего из двух основных частей:

• бак накопитель (предназначен для хранения горячей воды);
• солнечный коллектор (осуществляет нагрев жидкого теплоносителя).

Конструктивно солнечный коллектор-концентратор должен располагаться перпендикулярно потоку солнечного излучения, а бак, аккумулирующий горячую воду, монтируется выше коллектора.

В современных гелиоустановках используются два типа солнечных коллекторов:

• плоский,
• вакуумный.

В плоском концентраторе тонкостенная медная трубка, выполненная в виде змеевика, напаивается на медную пластину, на которую нанесено специальное покрытие, поглощающее солнечную энергию.

В результате воздействия солнечного излучения пластина нагревается до высокой температуры. От пластины нагревается змеевик и находящаяся внутри него вода. Сверху плоский коллектор закрывается специальным стеклом с низким содержанием железа, а вся конструкция тщательно герметизируется.

Вакуумный концентратор состоит из медных трубок, каждая из которых помещена в стеклянный цилиндр. Между стенками трубки и стеклянной колбой находится вакуум, который является уникальным теплоизолятором.

Вакуумные коллекторы позволяют нагревать теплоноситель до 120-1600 С. Кроме того, только вакуумные коллекторы можно эксплуатировать в условиях отрицательных температур окружающей среды.

Повышение КПД гелиоустановки

С целью увеличения эффективности водяного солнечного коллектора используются различные технические решения. Прежде всего, это повышение концентрации солнечного излучения. Это осуществляется с помощью параболических и параболоцилиндрических отражателей, в фокусе которых устанавливается солнечный коллектор. Простым решением для увеличения эффективности гелиоустановки может быть использование циркуляционного насоса.

В сложных и дорогих гелиосистемах используются датчики слежения за солнцем, а сам концентратор с помощью сервоприводов может перемещаться по четырём координатам вслед за светилом.

Применение водяных солнечных коллекторов в России экономически оправдано и даёт прекрасные результаты при использовании вакуумных концентраторов, поскольку именно они отлично работают в зимних условиях.