Солнечный коллектор для отопления

Солнечный коллектор представляет собой уникальную гелиосистему, способную трансформировать солнечную энергию в тепло, необходимое для работы схем отопления и горячего водоснабжения, как в промышленных, так и в жилых объектах недвижимости.

Солнечные коллекторы считаются наиболее эффективными источниками для получения альтернативных видов энергии. Это связано с тем, что в представленных устройствах отсутствует промежуточное звено, трансформирующее один вид энергии в другой (солнечную в электрическую, электрическую в тепловую и тому подобное). То есть весь процесс происходит в чистом виде,  энергия солнца, потребляемая солнечным коллекторами непосредственно передается материалу теплоносителя.

Принципиально солнечный коллектор для отопления представляет собой простейшую установку, состоящую из нагревательного элемента, (расположенного в месте максимального поглощения солнечных лучей), по которому циркулирует теплоноситель и бака-аккумулятора, функцией которого является накопление тепловой энергии в момент максимальной солнечной активности и дальнейшее ее распределение.

В настоящее время различают 2 основных типа солнечных коллекторов для отопления:

• плоские;
• вакуумные.

Первый представляет собой защищенную стеклом теплоизолированную панель, в которой размещаются пластины для поглощения солнечной энергии (обычно изготавливаются из меди или алюминия).

Для снижения теплопотерь, боковые стенки и днище плоского коллектора покрываются качественными теплоизолирующими материалами. Наиболее частым местом установки подобного рода оборудования являются наклонные крыши небольших сооружений, в которых данный прибор позиционируется как дополнительный источник получения тепловой энергии.

Технические характеристики второго типа коллекторов более высокие. Это связано с их конструктивными особенностями. Так вакуумный коллектор представляет собой металлическую раму, в которой параллельно друг другу закрепляются  трубки для циркуляции теплоносителя. Эти элементы состоят из двух трубок, которые вставлены одна в другую (принцип термоса), а из полученного между ними пространства откачивается воздух и создается вакуум. Таким образом, обеспечивается хорошая теплоизоляция всего коллектора, что значительно снижает тепловые потери при нагреве.

Отличительными особенностями вакуумных коллекторов являются такие критерии:

• Могут применяться в качестве дополнительного или основного источника для обогрева помещений;
• Способны извлекать тепловую энергию даже при пасмурной погоде и при минусовых температурах наружного воздуха (обусловлено конструкцией вакуумных трубок);
• Не требуют дополнительных затрат при эксплуатации и обладают высокой ремонтопригодностью (элементы легко заменить даже при работающем коллекторе);
• Эффективно работают в течение всего дня, так как солнечные лучи попадают на вакуумные трубки всегда под наиболее оптимальным (прямым) углом;
• Имеют высокий КПД (до 75 %) и как следствие быструю окупаемость.

При подключении солнечных коллекторов к системе горячего водоснабжения и отопления применяют следующие типовые схемы:

1. Одноконтурные, которые наиболее оптимально подходят для сезонного использования. Их сущность состоит в том, что вода, нагреваемая в коллекторе без промежуточных теплообменников, сразу же поступает для использования потребителями. Данная схема подключения является наименее затратной, но требует использования мягкой очищенной воды (чтобы не образовывалось накипи на нагревательном элементе коллектора.
2. Двухконтурные схемы подразумевают использование незамерзающего антифриза, который, циркулирует в наружном контуре, состоящем из солнечного коллектора и теплообменника установленного на раме. Нагреваясь, теплоноситель, поступает к теплообменнику, где отдает тепловую энергию вторичному контуру, состоящему непосредственно из системы отопления.

В любом из перечисленных вариантов возможна как естественная циркуляция теплоносителя (основанная на физической особенности тел менять плотность при нагревании), так и принудительная (с установкой циркуляционных насосов).

В первом случае  разогретый теплоноситель будет устремляться к верхней точке коллектора, следовательно, бак-накопитель должен располагаться выше нагревательного элемента.

Когда же такое расположение невозможно используют второй вариант  с активной циркуляцией материала-теплоносителя.

При внедрении солнечных коллекторов для отопления помещений необходимо выполнять следующие рекомендации:

• использовать в качестве теплоносителя незамерзающие жидкости, что дает возможность не сливать данный компонент из системы при минусовых температурах;
• применять активные добавки, препятствующие происхождению антикоррозийных процессов в трубопроводах солнечных коллекторов;
• для увеличения периода работы предусматривать непрямое (двухконтурное) подключение;

в отопительном контуре системы желательно предусматривать применение расширительного бака (мембранного типа) компенсирующего  увеличение объёма жидкости при нагревании, а также предохранительного клапана для защиты системы от возрастания давления выше номинального.