Search in:

Подогрев воды при помощи солнца

Сегодня существует 2 основных типа солнечных коллекторов: плоские и вакуумные, как их еще называют — трубчатые.

Основа конструкции плоских коллекторов — абсорбер (поглотитель) и медные трубки с жидкостью с низкими показателями точки кипения, около 200°С. Теплоноситель забирает тепло у поглотителя через медную трубку. Поглотитель защищён корпусом коллектора и имеет эффективную тепловую защиту, что обеспечивает минимальные тепловые потери. Сверху коллектор покрывается стеклом с низким содержанием железа

Вакуумный коллектор состоит из трубок и основного корпуса. В трубке вакуумного коллектора находится медный поглотитель с  трубчатым теплообменником, который заполнен испаряющейся жидкостью. Теплоноситель через трубчатый теплообменник забирает тепло. Вакуум в стеклянных трубках обеспечивает оптимальную теплоизоляцию, и почти полностью исключаются потери на конвекцию между стеклянной трубкой и поглотителем. Все трубки подсоединяются к сборному коллектору.

Для плоских коллекторов в зависимости от типа и производителя, оптических КПД находится в диапазоне 75-85%. Для вакуумных коллекторов этот показатель составляет 80-83%. Т.е. по значениям оптического КПД два типа коллекторов приблизительно равны.

Для сравнения работы современного вакуумного трубчатого и плоского солнечного коллектора для нужд нагрева воды и отопления здания, центр повышения уровня разработок в солнечной энергетике (The centre of excellence for solar engineering) при Ингольстадком университете прикладной науки (Ingolstadt University of Applied Sciences) провел исследование системы солнечного теплоснабжения частного дома. Для исследования был выбран обычный частный дом на две семьи, расположенный в Баварии. Лаборатория для исследования расположена в самом доме. obektЗатенение коллекторов минимально, коллекторы ориентированы на юг. Вакуумные трубчатые коллекторы установлены выше, чем плоские и поэтому меньше затеняются обзорным окном.

График выработки тепловой энергии плоского и трубчатого вакуумного коллекторов в период осень-весна

gistogram

 

 

 

 

page1

 

 

А – общая площадь (габаритные размеры)
В – площадь поглотителя (металлическая поверхность с покрытием, встроенная в коллектор)
С – апертурная площадь

Несмотря на более низкую номинальную эффективность, за весь период испытаний, плоский солнечный коллектор выработал больше тепловой энергии для общей площади. Правильно сравнивать именно общую площадь коллектора, т.к. величина общей площади коллектора занимает пространство на крыше для выработки тепла, следовательно, стоит учитывать и представленную стоимость для владельца здания. Кроме этого, доступная область крыши часто ограничивает число коллекторов, особенно в системах солнечного отопления, где зачастую необходимы большие площади коллекторов.

Выработка тепловой энергии для апертурной площади коллектора выше для вакуумного трубчатого коллектора осенью и весной. Хотя ожидалось, что в зимний период, когда температура окружающей среды ниже, вакуумный трубчатый коллектор выработает большее количество тепловой энергии, чем плоский коллектор. Несмотря на это, показатели выработки тепловой энергии зимой у плоского и у вакуумного трубчатого коллекторов приблизительно равны.

Работа коллекторов зимой

truba1 kolekt1Была исследована работа вакуумного и плоского коллектора в зимний период. Выбран зимний январский день с наиболее идеальными условиями для работы вакуумного трубчатого коллектора: хорошее солнечное излучение при низкой температуре окружающей среды.

Вакуумный трубчатый коллектор вошел в рабочее состояние только в небольшой промежуток времени во второй половине дня, когда солнечная интенсивность начинала падать. Причина этому то, что вакуумный трубчатый коллектор был покрыт изморозью и снегом в данный период, и размораживался очень долго из-за эффективной вакуумной изоляции. А сход снежного слоя на вакуумном трубчатом коллекторе был затруднен, из-за того, что снег задерживается между стеклянными трубками коллектора даже при угле наклона 33°.

truba2-trubleВероятность механического повреждения трубчатого коллектора выше, хотя замена вышедшей из строя трубки дешевле и быстрее, чем всего плоского коллектора.

 

Стоимость вакуумных коллекторов практически в 2 раза выше стоимости плоских. Плюсы и минусы есть у обоих типов коллекторов.

Оба типа коллекторов подходят для выработки тепла для систем водоснабжения и отопления в климате центральной Европы.