Сонячний колектор взимку: види та доцільність використання для обігріву

Сонячний колектор взимку: види та доцільність використання для обігріву

Останнім часом альтернативні джерела енергії викликають все більш жвавий інтерес з боку наших співвітчизників.

Найбільш простими з них у пристрої є сонячні колектори, завдяки чому їх частка в нетрадиційній енергетиці, особливо побутової, надзвичайно велика.

Дана стаття познайомить читача з їх різновидами, а також допоможе знайти відповідь на запитання: наскільки ефективним є сонячний колектор взимку?

Зміст

  • 1 Працює взимку сонячний колектор?
  • 2 Пристрій і область застосування в побуті
    • 2.1 Плоскопластинчатые
    • 2.2 Вакуумні
    • 2.3 Інші елементи системи
    • 2.4 Застосування
  • 3 Ефективність взимку
  • 4 Плюси і мінуси геліосистеми
  • 5 Відгуки
  • 6 Відео на тему

Працює взимку сонячний колектор?

Як свідчить статистика (дані наведені в Вікіпедії), на 1 тис. росіян припадає приблизно 0,2 кв. м застосовуваних у нас сонячних колекторів, тоді як у Німеччині цей показник становить 140 кв. м, а в Австрії – цілих 450 кв. м. на 1 тис. жителів.

Настільки значну різницю не можна пояснити одними лише кліматичними умовами.

Адже на більшій частині Росії за день поверхні землі досягає таку ж кількість сонячної енергії, як і на півдні Німеччини – в теплу пору ця величина становить від 4 до 5 кВт*год/кв. м.

Чим же викликане наше відставання? Частково воно обумовлено порівняно низькими доходами росіян (геліоустановки є поки що досить дорогим задоволенням), почасти – наявністю власних великих газових родовищ і, як наслідок, доступністю блакитного палива.

Але чималу роль зіграло й упереджене ставлення з боку багатьох потенційних користувачів, які вважають встановлення сонячного колектора недоцільною. Мовляв, влітку і так тепло, а взимку від подібної системи мало пуття.

Ось які аргументи висувають скептики щодо експлуатації геліоустановок взимку:

  • Установку постійно засипає снігом, так що сонячне випромінювання досягає її не так вже часто. Якщо, звичайно, власник не постійно чергує на даху з віником або щіткою.
  • Холодне морозне повітря відбирає майже все тепло, накапливаемое колектором.
  • Часто згадують і всесезонний вражаючий фактор – град, який може рознести геліоустановки вщент.

    Щоб зрозуміти, наскільки справедливі ці доводи, розглянемо пристрій різних видів сонячних колекторів.

    Пристрій і область застосування в побуті

    На сьогоднішній день застосовуються такі типи геліоустановок: плоскопластинчатые і вакуумні

    Плоскопластинчатые

    Це найбільш прості і дешеві пристрої. Вони складаються з уловлює сонячне випромінювання пластини (абсорбера), прозорого покриття і закриває нижню поверхню теплоізоляції. На звернену до сонця поверхню пластини наносять чорну фарбу або особливе покриття, наприклад, з оксиду титану або чорного нікелю. Воно називається селективним. Найбільш ефективними є абсорбери, виготовлені з міді.

    Светопропускающее покриття виконують із спеціального профільного полікарбонатного листа (з рифленням) або загартованого скла, майже повністю очищеного від металевих домішок.

    Всі зазори між корпусом колектора і прозорою кришкою герметизуються, що сприяє зменшенню тепловтрат внаслідок конвекції.

    Сонячний колектор взимку: види та доцільність використання для обігріву

    Плоский колектор пластинчастий

    У повітряних колекторах використовується в якості теплоносія повітря обдуває безпосередньо абсорбер – з однією або з двох сторін. У пристроях, орієнтованих на застосування рідинного теплоносія (вода, масло або антифриз), до абсорберу можуть бути прикріплені мідні або алюмінієві трубки, в які цей теплоносій подається.

    Якщо не відбирати накапливаемое плоско-пластинчастим колектором тепло, він зможе нагріти воду до температури 190 – 210 градусів.

    Для підвищення ефективності таких установок застосовують покриття з особливих матеріалів, не випромінюючих тепло у вигляді інфрачервоних хвиль.

    Вакуумні

    Роль абсорбера в такому колекторі грає поверхню трубки, по якій протікає теплоносій. При цьому сама вона укладена в круглий прозорий кожух, з якого викачано повітря. Таким чином, кожна трубка з теплоносієм оточена, подібно колбі термоса, вакуумом.

    Вакуумний колектор коштує дорожче, але зате є більш ефективним: з його допомогою можна нагріти воду вже до 250 – 300 градусів.

    Сонячний колектор взимку: види та доцільність використання для обігріву

    Вакуумні колектори

    Значно підвищити продуктивність вакуумного колектора можна за допомогою параболоциліндричні відбивачів. Це довгасті елементи з увігнутою дзеркальною поверхнею, яка у поперечному перерізі утворює параболу. Такі відбивачі встановлюються в колекторі за трубками, фокусуючи на них весь незасвоєний сонячне світло.

    Оснащена такими елементами установка може нагрівати теплоносій (застосовується масло) до температури 300 – 390 градусів. Щоб ще більше збільшити продуктивність колектора, його оснащують системою стеження за сонцем.

    Інші елементи системи

    Крім власне колектора в геліоустановки є накопичувальний бак з водою, якої за допомогою вбудованого теплообмінника передається накопичена теплоносієм енергія.

    Існують системи як з природною циркуляцією теплоносія (накопичувальний бак встановлюється вище колектора), так і з примусовою – за допомогою насоса (бак можна встановлювати на будь-якому рівні).

    Сонячний колектор взимку: види та доцільність використання для обігріву

    Геліоколектори в системі опалення

    Застосування

    У побуті геліоустановки застосовуються для приготування гарячої води, в тому числі для лазень, підігріву басейну або в якості додаткового джерела тепла для системи опалення. У промисловості сфера застосування таких систем є більш широкою: на їх основі споруджують опріснювачі води, парогенератори (пар приводить в рух різноманітні машини) і навіть електростанції.

    Ефективність взимку

    Ефективно опалення будинку сонячними колекторами взимку?

    Ну що ж, тепер подивимося, як різні види сонячних колекторів працюють в умовах зими. Нагадаємо, що противники впровадження таких установок висувають наступні аргументи:

  • Засипка панелі снігом: дана проблема актуальна лише для плоско-пластинчастих колекторів. На трубках вакуумних установок, як показала практика, сніг затримується лише в тих рідкісних випадках, коли в силу особливих погодних умов на їх поверхні утворюється паморозь. Якщо ж під час снігопаду дме хоча б слабкий вітер (від 3 м/с), панель точно залишиться чистою.
  • З-за того, що колектор оточений холодним повітрям, все тепло з колектора випаровується: цей аргумент знову ж справедлива тільки щодо плоско-пластинчастих колекторів. Дійсно, взимку продуктивність такої установки в порівнянні з літньою зменшується п’ятикратно. У більш досконалих вакуумних моделях прошарок вакууму дозволяє зберегти до 95% засвоєного тепла. Найсучасніші моделі навіть в сильний мороз здатні довести воду до кипіння.
  • Колектор легко може бути пошкоджений градом: в заводських умовах колектори виготовляються з високоміцних матеріалів. У Мережі можна знайти відеоролики, зняті під час випробувань панелей на ударну міцність. Колектори обстрілюють сталевими кульками і неважко помітити, що удар вони тримають дуже добре.
  • Як видно, сонячні колектори взимку цілком працездатні. Хоча, звичайно, їх продуктивність у порівнянні з літнім періодом відчутно знижується.

    Плюси і мінуси геліосистеми

    Говорячи про сонячних колекторах в цілому, можна виділити такі їх переваги:

  • Їм властивий більш високий ККД у порівнянні з фотоелектричними елементами і вітрогенераторами.
  • Засвоювана з їх допомогою енергія є абсолютно безкоштовною.
  • Робота сонячного колектора повністю нешкідлива для екології: використовуваний ресурс – сонячне тепло — є невичерпним і засвоюється безпосередньо, без спалювання чого-небудь і забруднення навколишнього середовища.
  • Тепер вкажемо слабкі місця геліоустановок:

  • Колектори заводського виготовлення стоять поки порівняно дорого – від 500 до 1000 дол. Таким чином, вартість системи з 2-х колекторів з монтажем може досягати 2,5 тис. дол.
  • Через мінливості погодних умов продуктивність колектора не є стабільною.
  • З тієї ж причини систему доводиться встановлювати досить містким баком – накопичувачем з хорошою теплоізоляцією.

    Відгуки

    За свідченнями власників геліосистем, подібна установка окупається приблизно за 7 – 10 років. У одного з користувачів, проживає в Московській області, 3 вакуумних сонячних колектора (в кожній по 15 трубок) забезпечують підігрів води для лазні.

    Система оснащена баком накопичувачем об’ємом 300 л, в якому вода влітку навіть при мінливій хмарності закипає за 2 – 3 години (без відбору тепла). Під час простою лазні вироблене колекторами тепло спрямовується на підігрів басейну.

    Ті, хто поки не готовий витрачати значну суму на придбання фірмового колектора, виготовляють такі пристрої своїми руками. Одному з користувачів, який проживає в Підмосков’ї, вдається влітку знімати з 1 кв. м саморобного колектора до 500 Вт енергії. Взимку цей показник падає до 100 Вт.

    Відео на тему

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: