Alarm Energy природные технологии Solar
image Следите за нами:

Как это работает

 Пассивные системы 
 

Пассивные (термосифонные) системы перемещают готовую воду или теплоноситель через систему за счёт естественной гравитации, возникающей при разности плотностей нагретого и охлажденного теплоносителя. Пассивные системы с конвекцией дешевле, чем активные системы, но и менее эффективны из-за медленной циркуляции в системе. Системы с тепловыми трубами более дорогие, чем конвективные, но имеют меньшие эксплуатационные затраты. Кроме того, системы с тепловыми трубами позволяют перекачивать тепло вниз, то есть против сил конвекции. Характеристики сильно зависят от конкретного типа труб.

Безнапорная система с пассивной циркуляцией теплоносителя.

ASD-T2-shema

 

Система с пассивной циркуляцией теплоносителя (двухконтурная)

  

Активные системы 

 
sk2
  
     Активные системы используют электрические насосы, клапаны и контроллеры для циркуляции теплоносителя через коллектор. Они обычно более дорогие, чем пассивные системы, но и более эффективны.
 
 Активные системы с открытым контуром
 
 Активные системы с открытым контуром используют насосы для циркуляции воды через коллекторы. Активные системы с открытым контуром являются популярными в регионах с положительными температурами или при сезонном использовании. Могут эксплуатироваться при температурах воздуха до −20 °C или −25 °C.
 
Aктивные системы с закрытым контуром
 
  В этих системах теплоносителем коллектора является обычно водно-гликолиевый антифриз. Теплообменники передают высокую температуру от теплоносителя первого контура воде, которая запасена в баках (теплоаккумуляторах). Системы с закрытым контуром популярны в областях, подвергающихся продолжительно действующим отрицательными температурам, так как они имеют хорошую защиту от замораживания. В связи с высокими значениями температуры при застое теплоносителя в периоды максимальной облученности, не все антифризы пригодны для использования в солнечных системах. 
 
Коллектор панельного типа (плоский)
 
 Наибольшую популярность получили нагреватели с плоским коллектором, или панельные. В солнцеизбыточных регионах (Турция, Южные районы КНР, Саудовская Аравия и т. д.) в качестве абсорбера в таких коллекторах используется пластина из алюминия или стали. Значения КПД таких коллекторов невелико, что компенсируется высокими (избыточными) величинами солнечной облученности поверхности в этих регионах. 

Для величин солнечной облученности (инсоляции) даже южных регионов Украины требуются коллекторы с пластиной из меди со специальным покрытием. Из-за высокой теплопроводности меди удельные значения теплопередачи энергии теплоносителю и общий КПД значительно выше.

2pk 1360485484 ustroystvo-solnechnogo-kollektora
 
Коллектор вакуумного типа (вакуумный)  

За счет использования тепловых трубок в конструкции вакуумных коллекторов достигается больший КПД при работе в условиях низких температур и слабой освещенности. В то же время использование дополнительного теплового контура приводит к неизбежным потерям, связанным с передачей тепла между средами, поэтому при температурах выше +15 градусов эффективность вакуумных коллекторов практически совпадает, а иногда и ниже чем у плоских коллекторов. За счет качественных многослойных высокоселективных покрытий и вакуумирования, современный солнечный коллектор способен улавливать солнечную энергию в очень широком спектре излучения(значительно шире видимого спектра).   

 Существует несколько основных типов вакуумных солнечных коллекторов:
  • Колба в колбе.
  • Колба в колбе с тепловой трубкой.
  • Вакуумированная колба.  
 Колба в колбе   

В коллекторах первого типа нагрев теплоносителя происходит при контакте с селективным покрытием стеклянной колбы. В качестве теплоносителя может выступать как вода, так и антифриз (или его смесь с водой). Такие системы работают при отсутствии избыточного давления со стороны теплоносителя, так как не могут быть эффективно гидроизолированы. Чаще всего это системы с пассивной циркуляцией теплоносителя.

 Колба в колбе с тепловой трубкой  

В коллекторах с использованием колб второго типа применяются медные тепловые трубки. Передача тепла с абсорбера к трубке осуществляется с помощью ребер. Тепловая трубка передает тепло в конденсатор тепловой трубки, который присоединен к коллектору, в котором происходит циркуляция теплоносителя.

 
 
 Вакуумированная колба 

Главным отличием колб третьего типа является вакуумная теплоизоляция медной тепловой трубки. Если в колбах первого и второго типа вакуумная прослойка находится между стеклянными стенками колб, то в вакуумированных колбах и абсорбер и тепловая трубка находятся при пониженном давлении воздуха. Кроме того, наличие лишь одного слоя стекла вместо двух увеличивает КПД установки.

   

 Устройство солнечного коллектора

Солнечный водонагреватель с вакуумным коллектором, наиболее эффективный, хотя и самый дорогой, состоит из двух основных элементов:

  • наружного блока — солнечных вакуумных коллекторов;
  • внутреннего блока — резервуара-теплообменника.

Наружный блок состоит из вакуумных трубок, с нанесенным с внутренней стороны селективным покрытием в несколько слоев и отражающего слоя. Данное покрытие имеет самое важное значение в работе солнечных коллекторов. Эффективность селективной покрытия измеряется коэффициентом поглощения (α) солнечной энергии, относительной излучающей способностью (ε) длинноволновой тепловой радиации и отношением поглощательной способности к излучательной (α/ε). Основные виды селективные покрытия используемых для вакуумных коллекторов : Al-N-Al, Al-N/SS/CU

Солнечный вакуумный коллектор обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, ослабляя зависимость от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии коллекторов достигает 98 %, но из-за потерь, связанных с отражением света стеклянными трубками и их неполной светопроницаемостью, он ниже.

Принцип работы вакуумного коллектора

1290871264 02
1vk
  
Работа солнечной гелиосистемы
 
Солнечная водонагревательная установка СВУ состоит из солнечного коллектора, насосной группы, блока автоматики, расширительного бака и бака-аккумулятора. Через солнечный коллектор циркулирует теплоноситель (антифриз). Теплоноситель нагревается в солнечном коллекторе энергией солнца и отдает затем тепловую энергию воде через теплообменник, вмонтированный в бак-аккумулятор. В баке-аккумуляторе хранится горячая вода до момента ее использования, поэтому он должен иметь хорошую теплоизоляцию. В первом контуре, где расположен солнечный коллектор, используется принудительная циркуляция теплоносителя. В баке-аккумуляторе может устанавливаться электрический или какой-либо другой автоматический нагреватель-дублер. В случае снижения температуры в баке аккумуляторе ниже установленной (продолжительная пасмурная погода или малое количество часов солнечного сияния зимой) нагреватель-дублер автоматически включается и догревает воду до заданной температуры.
 Солнечные установки с использованием солнечных коллекторов могут непосредственно нагревать воду в баке-аккумуляторе до заданной температуры.
 
Преимущества и недостатки плоских и вакуумных коллекторов
 
 
Вакуумные трубчатые Плоские высокоселективные
+ +
Низкие теплопотери Способность очищаться от снега и инея
Работоспособность в холодное время года до -30С Высокая производительность летом
Способность генерировать высокие температуры Отличное соотношение цена/производительность для южных широт и тёплого климата
Длительный период работы в течение суток Возможность установки под любым углом
Удобство монтажа Меньшая начальная стоимость
Низкая парусность  
Отличное соотношение цена/производительность для умеренных широт и холодного климата  
- -
Неспособность к самоочистке от снега Низкая работоспособность в холодное время года
Относительно высокая начальная стоимость проекта Сложность монтажа связанная с необходимостью доставки на крышу собранного коллектора
Рабочий угол наклона не менее 20° Высокая парусность
  Высокие теплопотери