Солнечные батареи для дома
Энергетическая ситуация во всем мире заставляет всех нас искать различные способы использования возобновляемых источников энергии. В результате таких поисков появились в Западной Европе более тридцати лет назад солнечные батареи (или коллекторы от лат. сollegere=собирать). Они используются для преобразования солнечного излучения в тепловую энергию, которую потом можно применять для получения горячей воды и отопления домов, различных дополнительных построек, банных комплексов на собственном участке и так далее.
Следует понимать, что солнечные батареи для дома не могут являться полностью самостоятельным и единственным способом нагрева горячей воды, а тем более решением задачи отопления. Интересными являются схемы комплексного использования солнечных батарей и теплового насоса. Но при оптимальной интеграции солнечных батарей в существующую систему теплоснабжения, можно сэкономить до 35% годовых расходов на отопление и горячее водоснабжения. А в случае применение солнечных батарей только для нагрева горячей воды, можно покрыть до 60% годового потребления энергии на горячее водоснабжение.
Существует несколько видов солнечных батарей (коллекторов), но принцип работы у всех одинаковый — преобразование тепловой энергии, полученной от инсоляции — количества попадающей солнечной энергии в единицу времени на поверхность батареи. Солнечные батареи заряжаются всегда, и при пасмурной погоде, и в дождь, и в снег, т.к. солнечная энергия поступает при любых погодных условиях, только в разных количествах.
Устройство солнечных батарей
На современном рынке используются в основном два вида солнечных батарей: плоские и вакуумированные коллекторы. Преобразования во всех коллекторах происходят одинаково, отличия состоят лишь в тепловой изоляции и устройстве абсорбера.
Рассмотрим устройство солнечных батарей:
Плоские коллекторы:
- В плоских коллекторах применяется тепловая изоляция корпуса, антиотражающие покрытие уплотненного стекла, прочная задняя стенка, что обеспечивает длительный срок эксплуатации и отсутствие необходимости сервисного обслуживания. Плоские коллекторы относительно недорогие, просто и надежно монтируются на плоской и скатной крыше, встраиваются в кровлю и фасады зданий в произвольном месте. Но КПД их ниже, поэтому в количественном отношении их нужно монтировать больше, чем вакуумированых коллекторов.
- В вакуумированном коллекторе абсорбер, как в термосе, встроен в стеклянную трубку, в которой долгосрочно поддерживается вакуум благодаря надежной герметизации. КПД у них значительно выше, температура стагнации (кипения) – 300оС, но производство их обходится дороже, а также монтаж требует более аккуратного подхода в выборе места и ориентации по сторонам света
Схема солнечного коллектора
Наибольшее распространение получили схемы солнечных коллекторов – состоящие из самого солнечного коллектора, регулятора, насоса и хорошо изолированного аккумулятора теплоты.
В коллекторе солнечное излучение попадает на абсорбер, на нижней стороне абсорбера закреплены медные трубки, по которым циркулирует теплоноситель (как правило, смесь воды и гликоля). Абсорбер нагревается и отдает теплоту теплоносителю. Регулятор и насос прокачивают теплоноситель по трубопроводам. Затем в баке-аккамуляторе теплота передается нагреваемой воде через теплообменник.
По такой схеме солнечных коллекторов работают все солнечные системы, но есть небольшие отличия в режиме работы в зимнее время. В схемах с незамерзающей рабочей жидкостью (смесь воды и гликоля) гликоль защищает установку от замерзания зимой. А в схемах, где рабочей жидкостью является чистая вода без антифриза, зимой на коллектор подается тепло от котла через бак-аккамулятор. В основном, на рынке применяется 95% схем солнечных коллекторов с незамерзающим теплоносителем.
