Коллекторы для солнечных систем — модели, различия, преимущества и недостатки

Солнечные коллекторы являются самым важным элементом солнечной системы. Солнечная энергия улавливается в коллекторах и используется для нагрева воды и выпуска ее для бытовых нужд. Солнечные коллекторы делятся на две различные модели, обе из которых имеют свои преимущества и недостатки. Коллекторы также имеют разные показатели эффективности и ценовые категории, что их отличает.

Солнечные коллекторы — сердце солнечной системы

Без коллектора солнечная система не сможет преобразовать солнечную энергию в полезное тепло. Таким образом, коллектор — это сердце солнечной системы, которое позволяет использовать возобновляемую энергию в домашнем хозяйстве. Хотите узнать больше о солнечных системах и стоимости? Рассчитайте затраты для вашей индивидуальной солнечной системы с помощью нашего калькулятора солнечных систем! Но каковы различные модели коллекторов и какой из них подходит для моей солнечной системы?

Плоский пластинчатый коллектор — проверенная модель

Коллекторы с плоскими пластинами были первыми коллекторами, которые использовались для получения солнечной энергии. Поэтому они и сегодня являются самой распространенной моделью и составляют гордую долю рынка в 70%. Вероятно, их репутация не совсем не связана с этим, поскольку коллекторы с плоскими пластинами считаются очень недорогими, надежными и, прежде всего, они предлагают технологию, которая определенно зарекомендовала себя на протяжении многих лет.

Структура плоскопластинчатого коллектора — абсорбер, корпус и теплоноситель

Плоский пластинчатый коллектор состоит из двух простых компонентов. Корпус и зачерненный металлический лист, расположенный внутри корпуса. Этот металлический лист также называют абсорбером, так как темное покрытие обеспечивает хорошее поглощение падающего солнечного излучения. Поглотитель также эффективно преобразует падающую солнечную энергию в тепло. Для транспортировки тепла вдоль задней стенки абсорбера проходят трубы, в которых течет теплоноситель. Он поступает в коллектор холодным, а выходит из него горячим. Для защиты коллектора от внешних условий, таких как погода, он закрыт защитным стеклом. Это стекло очень стабильно и в то же время очень прозрачно, поэтому от него отражается как можно меньше излучения. Это гарантирует, что как можно больше солнечной энергии достигнет абсорбера и будет преобразовано в тепло. Для того, чтобы жилье также эффективно участвовало в производстве тепла, оно особенно хорошо изолировано и поэтому почти не теряет тепловую энергию. Таким образом, повышается эффективность солнечной системы.

Различия в плоских коллекторах — структура, форма и трубопроводы

Даже если объединить коллекторы с плоскими пластинами в одну модель, все равно остаются различия. Различные плоские коллекторы отличаются материалом корпуса, различным соединением труб и другими особенностями. В зависимости от области применения различные конструкции имеют свои преимущества и недостатки.

• Форма абсорбера — Абсорбер может быть изготовлен из различных материалов. Существуют абсорберы из стали, нержавеющей стали или алюминиевых листов. Они могут быть соединены различными способами, например, точечной сваркой или склеиванием валиком. Существуют также различия в медных трубах, по которым проводится жидкость. Они могут быть не только впрессованы, но и припаяны.
• Покрытие абсорбента — В последние годы продолжается развитие абсорбирующего слоя. В конце концов, слой должен быть способен поглотить как можно больше солнечной энергии. Современная технология предусматривает создание высокоселективных слоев, обладающих особенно высокой степенью поглощения. Он также имеет низкую излучательную способность длинноволнового теплового излучения.
• Укладка теплообменных трубок — трубки могут быть уложены либо в трубном регистре, когда они лежат параллельно друг другу и соединены сверху и снизу, либо в меандре, то есть змеевидно, одним куском.
• Материал корпуса — Материал корпуса также может отличаться в зависимости от модели. Наиболее распространенными являются алюминий, нержавеющая сталь, а также пластик. В качестве корпуса для солнечного коллектора можно использовать даже дерево.

Трубчатый коллектор — лучшая теплоизоляция обеспечивает более высокую эффективность

Трубчатый коллектор появился после плоского коллектора и является его альтернативой. Несмотря на другую технологию и меньшую долю рынка, эта модель также имеет свои преимущества.

Структура трубчатого коллектора — вакуум, тепловая труба и стеклянные трубки

Модель трубчатого коллектора отличается от плоского коллектора одной особенностью, а именно изоляцией. В то время как изолирован только корпус плоского коллектора, каждый отдельный абсорбер трубчатого коллектора изолирован особым образом. Абсорбер заключен в эвакуированную стеклянную трубку, так как вакуум обладает особенно хорошими теплоизоляционными свойствами и не допускает потерь ни за счет конвекции, ни за счет теплопроводности. Несколько трубок вместе подключаются к коллектору и образуют трубчатый коллектор. Поскольку этот метод изоляции гораздо более эффективен, чем метод изоляции плоского коллектора, эффективность здесь значительно выше, так как теряется меньше энергии. Из-за технологии эту модель также называют коллектором с вакуумной трубкой.

Различные конструкции трубчатых коллекторов — тепловая труба, CPC и прямой поток

Модели трубчатых коллекторов также подразделяются на различные конструкции. К ним относятся прямоточные и ненаправленные трубчатые коллекторы — их также называют тепловыми трубами. Другая форма — CPC — вакуумные ламповые коллекторы.

• Прямоточные трубчатые коллекторы — в этой конструкции теплоноситель поступает непосредственно через медные трубки в стеклянные трубки. Здесь он нагревается и, выходя, сливается с другими трубками в коллекторе. Затем они транспортируются к теплообменнику через солнечный контур. В случае неисправного вакуума несложно заменить одну из трубок независимо от других.
• Тепловая труба (не прямой поток) — тепловая труба использует термодинамический процесс для передачи тепла, при котором тепловая труба (головная труба) проходит через стеклянную трубку, в которой находится легко испаряющаяся жидкость, например, вода или спирт. При нагревании эта жидкость испаряется и поднимается к головке стеклянной трубки, где тепло передается путем конденсации паров теплоносителю, проходящему снаружи головки. Остальная жидкость стекает обратно на дно пробирок, и процесс повторяется после достижения комнатной температуры. Этого достаточно, чтобы жидкость сконденсировалась, так как в трубках существует отрицательное давление — вакуум.
• Эвакуированный трубчатый коллектор CPC — Эта конструкция является разновидностью прямоточных трубчатых коллекторов. Здесь также медные трубки проходят через стеклянные трубки, но особенность заключается в том, что две стеклянные трубки расположены концентрически и лежат перед параболическим зеркалом. Абсорбирующее покрытие наносится на внутреннюю поверхность стеклянных трубок. Параболическое зеркало помогает сделать коллектор еще более эффективным, особенно при низком уровне облучения. Поэтому урожайность сравнительно выше, а коллектор работает более эффективно.

Теплоноситель — что необходимо учитывать

Теплоноситель аккумулирует тепло и транспортирует его по солнечному контуру в бак-накопитель. Затем тепло выделяется из жидкости и используется для нагрева водопроводной или отопительной воды. Затем охлажденная жидкость поступает обратно и начинает свой путь заново. Однако возникает вопрос, что подходит в качестве теплоносителя. Здесь ответ относительно прост, поскольку обычная вода уже прекрасно подходит для этой задачи. Однако, поскольку существует риск замерзания, особенно в холодные месяцы, что может нанести непоправимый ущерб коллектору или трубе абсорбера, воду необходимо смешивать с антифризом. Но теплоноситель также должен выдерживать высокие температуры. Особенно в вакуумных трубчатых коллекторах CPC температура может достигать 350 °C. Чтобы вязкость не страдала из-за антифриза и таких высоких температур, что снижает теплоемкость, обычно стремятся к соотношению смешивания 40% пропиленгликоля и 60% воды. Эта смесь не только выдерживает холод до -25°C, но и подходит для высоких температур. При покупке теплоносителя обратите особое внимание на высокую температурную стабильность, хорошую защиту от коррозии, минимально возможную вязкость, высокую экологическую совместимость и высокую теплоемкость.