Cолнечные коллекторы: типы, особенности. Эффективны ли они в условиях украинского климата?

Автор записи
24 фев 2016
11 мин чтения
0 комментариев
0 / 5

В статье "Использование энергии Солнца актуально для Украины?" рассматривались возможности использования солнечной энергии в Украине, а также какие факторы необходимо учитывать при расчете системы альтернативной энергетики с их использованием.

Cистемы альтернативной энергетики

Как уже известно, главным составляющим элементом каждой солнечной системы является солнечный коллектор. Какие же типы солнечных коллекторов бывают? Какие их отличительные особенности и различия? Как характеристики солнечного коллектора определенного типа влияют на его применение для той или иной цели?

Солнечный коллектор должен быть высококачественным изделием со сроком эксплуатации до 20 лет. На сегодняшний день наибольшего признания и распространения приобрели коллекторы двух типов:

  1. Плоские коллекторы.
  2. Вакуумированные трубчатые коллекторы.

Плоские коллекторы

Плоский коллектор – это коллектор в форме панели. Пластина поглотителя размещена в средине панели и выполнена в большинстве случаев из меди или алюминия как металлов, хорошо проводящих и передающих тепло. На поглотитель нанесено специальное покрытие с низким коэффициентом излучения в зоне тепловой инсуляции, что обеспечивает максимальное преобразование солнечного излучения в тепловую энергию и ее минимальные потери в окружающую среду.

Плоский коллектор
Плоский коллектор

Сверху поглотитель (абсорбер)  защищен специальным гелиостеклом с низким содержанием железа, что обеспечивает большую пропускную способность стекла, незначительное отражение света и защиту от внешних воздействий на протяжении всего периода эксплуатации. По контуру для защиты абсорбера от механических повреждений и предотвращения потерь теплоты размещен корпус из алюминия или высококачественной листовой стали с теплоизоляцией. Под абсорбером и трубками с теплоносителем также размещен слой теплоизоляции.

В плоском коллекторе тепло предается теплоносителю, который циркулирует через солнечный коллектор – воде или антифризу.

Плоские коллекторы могут монтироваться на плоских и скатных крышах, фасадах зданий и даже просто в произвольном месте, то есть во всех положениях от горизонтального до вертикального.

Плоские коллекторы изготавливаются в виде стандартных панелей площадью 2–2,5 м². Необходимая мощность коллектора обеспечивается подключением необходимого числа панелей в одно коллекторное поле или же несколько полей, объединенных в единую солнечную систему.

Это распространенный на сегодняшний день вид солнечного коллектора. Используется в бытовых системах подогрева воды, а также отопительных системах.

Плоский коллектор | Вакуумированный трубчатый коллектор
Плоский коллектор | Вакуумированный трубчатый коллектор

Плоские коллекторы несколько дешевле вакуумированных трубчатых, но их коэффициент полезного действия при низких температурах окружающей среды также ниже, чем у вакуумированных трубчатых. Если при температурах летнего периода они ничем не уступают вакуумированным трубчатым, то в наиболее холодный период зимы они могут уступать по эффективности в два раза.

Вакуумированные трубчатые коллекторы

Вакуумированный трубчатый коллектор – коллектор, который состоит из отдельных трубок, каждую из которых можно рассматривать как небольшой вакуумный солнечный коллектор. Трубки объединены в верхней части и формируют одну панель. 

Вакуумированный трубчатый коллектор
Вакуумированный трубчатый коллектор

Конструктивно вакуумированный трубчатый коллектор похож на термос: трубка меньшего диаметра вставлена в трубку большего диаметра, а из пространства между ними создан вакуум.

Трубка большего диаметра выполняет защитную функцию и выполнена из специального стекла, как у плоских коллекторов. В нее встроена медная или алюминиевая пластина поглотителя, который обеспечивает максимальный уровень поглощения солнечной энергии и незначительное тепловое излучение. Под абсорбером размещена трубка поглотителя, в которой циркулирует теплоноситель, который отбирает теплоту.

Поскольку между трубками находится вакуум, который является сам по себе отличным теплоизолятором, теплопотери вакуумированных трубчатых коллекторов в 2 – 2,5 раза меньше, чем у плоских коллекторов. По сравнению с плоскими коллекторами в эксплуатации они имеют значительное преимущество при низких температурах наружного воздуха: их коэффициент полезного действия оказывается значительно выше. Для вакуумированных трубчатых коллекторов очень важным является сохранение вакуума на протяжении всего периода эксплуатации.

Вакуумированные трубчатые коллекторы конструктивно бывают двух подвидов:

  • прямоточные
  • с тепловой трубой

Прямоточные вакуумные коллекторы

Прямоточный вакуумный коллектор

В прямоточных вакуумированных трубчатых коллекторах трубка поглотителя – это коаксиальный теплообменник (также типа «труба в трубе»). Теплоноситель (вода, антифриз) из коллектора движется по внутренней трубе до конца трубы, а потом попадает в межтрубное пространство и, отбирая теплоту от поглотителя, возвращается назад в коллектор. Коллектор в данном случае – две трубы, одна из которых подача, а другая обратка, к которым подключаются трубки коллектора.

Преимуществом данного типа солнечных коллекторов является непосредственная передача тепла воде (что сокращает теплопотери), а также возможность монтировать коллектор в любом положении от горизонтального до вертикального, с расположением трубок вдоль или же в поперек, поскольку теплоноситель циркулирует непосредственно в трубке поглотителя.

Вакуумированные трубчатые коллекторы с тепловой трубой

Преимуществами вакуумированных трубчатых коллекторов с тепловой трубой является:

  • сохранение высокой эффективности до температуры -30°С (для коллектора со стеклянной тепловой трубкой) и даже до -45°С (для коллектора с металлической тепловой трубкой) при солнечной погоде,
  • возможность замены отдельных трубок в случае поломки,
  • возможность поворачивать трубки вокруг своей оси для выбора наиболее оптимального угла по отношению к солнцу и обеспечение.

Таким образом, использования солнечной энергии с максимальной эффективностью стало возможным благодаря «сухому» соединению тепловой трубки с основным контуром теплоносителя.

В таблице ниже представлены технические характеристики вакуумных трубок для коллектора различной длины компании NARVA в стандартном исполнении. Один коллектор может состоять из 5, 10, 20 или 30 трубок.

Технические характеристики вакуумных трубок для коллектора различной длины компании NARVA в стандартном исполнении

Покрытие абсорбера: одностороннее (Standard)Вакуумная трубка NARVA  с тепловой трубой
Номинальная длина, мм800 | 1500 | 1750 | 2000
Длина трубки, мм800 | 1510 | 1785 | 2010
Диаметр стеклянной трубки, мм56
Длина соединительной трубки, мм30,5
Поверхность апертуры стеклянной трубки, м20,0386 | 0,0750 | 0,090 | 0,1010
Номинальная мощность трубки, Вт, при облучении 1000 Вт/м228 | 67 | 76
Накопленное тепло при 1000 кВт∙ч/год∙м2 и разности температур 40 К, кВт∙ч/год25 | 50 | 60 | 68
Накопленное тепло при 1000 кВт∙ч/год∙м2 и разности температур 100 К, кВт∙ч/год21 | 42 | 50 | 57
Линейный коэффициент теплопередачи, кВт/м2∙К1,12
Квадратный коэффициент теплопередачи, кВт/м2∙К20,004
КПД0,75
Покрытие абсорбера: одностороннее (Standard)
  • Номинальная длина, мм
  • Длина трубки, мм
  • Диаметр стеклянной трубки, мм
  • Длина соединительной трубки, мм
  • Поверхность апертуры стеклянной трубки, м2
  • Номинальная мощность трубки, Вт, при облучении 1000 Вт/м2
  • Накопленное тепло при 1000 кВт∙ч/год∙м2 и разности температур 40 К, кВт∙ч/год
  • Накопленное тепло при 1000 кВт∙ч/год∙м2 и разности температур 100 К, кВт∙ч/год
  • Линейный коэффициент теплопередачи, кВт/м2∙К
  • Квадратный коэффициент теплопередачи, кВт/м2∙К2
  • КПД
Вакуумная трубка NARVA  с тепловой трубой
  • 800 | 1500 | 1750 | 2000
  • 800 | 1510 | 1785 | 2010
  • 56
  • 30,5
  • 0,0386 | 0,0750 | 0,090 | 0,1010
  • 28 | 67 | 76
  • 25 | 50 | 60 | 68
  • 21 | 42 | 50 | 57
  • 1,12
  • 0,004
  • 0,75

Вакуумированные трубчатые коллекторы также могут монтироваться на плоских и скатных крышах, фасадах зданий и даже просто в произвольном месте. Для обеспечения необходимого угла наклона может использоваться специальная опорная конструкция.

Вакуумированные трубчатые коллекторы могут поставляться в виде панелей с различной длиной и количеством трубок. Необходимая мощность коллектора обеспечивается подключением необходимого числа панелей в одно коллекторное поле или же в несколько полей, объединенных в единую солнечную систему.

Вакуумированные трубчатые коллекторы дороже плоских коллекторов, поскольку являются более сложным типом солнечных коллекторов и обладают рядом преимуществ.

Ищете солнечный коллектор?

Компания Альтер Эйр предлагает оборудование производителей, качество которого уже нашло признание как на международном рынке, так и в Украине.

По вопросам расчета и приобретения солнечных коллекторов обращайтесь к нашим менеджерам, а наши инженеры помогут в учете и решении всех технических вопросов.

Специалисты компании Альтер Эйр производят также монтаж и сервисное обслуживание (гарантийное и послегарантийное) солнечных систем на базе солнечных коллекторов

Хотите стать нашим партнером?

Оставьте свои контакты и наш сотрудник свяжется с Вами в ближайшее время


Отзывы и вопросы
Отзывы отсутствуют