Гелиоколлекторы: как солнечное излучение преобразуется в тепло.

Рост цен на энергоносители стал причиной, по которой владельцы домохозяйств всё чаще обращают свой взор на альтернативные источники энергии. Уже никого не удивишь домом, крыша которого устлана солнечными панелями. Энергия солнца, как самая доступная и распространенная на земле всегда привлекала внимание ученых, работающих в сфере энергетики и изобретателей. Солнце светит всюду. В отличие от полезных ископаемых, которыми природа по своему усмотрению щедро наделила или, наоборот, обделила отдельные страны, солнечная энергия принадлежит всем. Это практически единственный природный ресурс, который доступен людям, независимо от места их проживания. В сегодняшней статье мы поговорим о геоколлекторах или как их ещё называют «солнечные коллекторы».

Геоколлектор- это устройство, в котором за счет солнечной энергии нагревается теплоноситель, в качестве которого чаще всего выступает вода. В дальнейшем она может использоваться для бытовых нужд, обогрева помещения или в технологических процессах. Также солнечный коллектор для бассейна может подогревать воду до комфортной температуры. Недавно были разработаны и запущены в производство гибридные гелиоколлекторы, которые вместе с тепловой способны вырабатывать и электрическую энергию.

Средний КПД гелиоколлекторов составляет 70-85% . Количество теплоэнергии, которое можно получить в южных регионах Росси, находится на уровне 1000 кВт*ч/год. Однако точный расчет потребует учета множества факторов, в частности, географической широты, количества солнечных дней в году, направление по сторонам света и прочее.

Простейший солнечный водонагреватель состоит из таких элементов:

• плита-абсорбер, поглощающая солнечную энергию;

• теплопроводящая система, в которой циркулирует теплоноситель;

• бак-накопитель.

Учитывая, что такое устройство намного проще, чем солнечная батарея, цена солнечного коллектора значительно ниже.

В качестве теплоносителя могут использоваться:

• вода;

• воздух;

• масло;

• антифриз.

Средняя температура нагрева теплоносителя составляет 180-300 °C, в зависимости от режима работы.

Солнечные коллекторы бывают нескольких типов:

Плоские солнечные коллекторы- самый распространенный тип. Они состоят из теплоизолированного алюминиевого корпуса, внутри которого расположена медная или алюминиевая панель с селективным поглощающим покрытием и теплоотводящими трубками, по которым циркулирует жидкий теплоноситель. Сверху поглощающая панель закрыта стеклом с пониженным содержанием железа, а между ними находится воздух. Высокоселективное покрытие обеспечивает самый высокий коэффициент поглощения солнечной энергии- 93-95 %.

Вакуумные трубчатые коллекторы  оснащены высокоселективным поглощающим покрытием. Они наиболее эффективны с точки зрения термодинамики, поскольку вакуум является плохим проводником тепла, а высокоселективное покрытие нанесено непосредственно на трубку, по которой циркулирует теплоноситель. Таким образом, потери тепла оказываются меньше, чем при использовании плоских коллекторов. При эксплуатации вакуумные трубки часто подвергаются поломкам, чувствительны к механическим повреждениям, например от падения града, и не функционируют, если покрыты снегом или инеем.

Неоспоримыми преимуществами использования солнечного коллектора любого типа являются:

• автономность снабжения теплом и горячей водой независимо от централизованных поставщиков;

• сокращение затрат на оплату коммунальных услуг;

• экологичность;

• использование возобновляемого энергоносителя;

• удобство эксплуатации;

• минимальная потребность в сервисном обслуживании;

• высокая долговечность.

• солнечные коллекторы позволят сэкономить семейный бюджет и обеспечат теплом и горячей водой даже в тех районах, где отсутствуют магистральные коммуникации.

Вид коллектора и правильность его расположения во многом определяет эффективность системы в целом. Самая выгодная ориентировка- южная. Для плоских коллекторов допускается отклонение в сторону запада или востока максимум на 15°. Если по какой-то причине потребуется большее отклонение, то его нужно компенсировать увеличением площади коллектора. Трубчатые коллекторы допускают больший диапазон отклонений от оси север-юг.

Что касается экономической стороны вопроса, то из опыта эксплуатации гелиоколлекторов в южных регионах России известно, что они экономят 60-70% затрат на горячее водоснабжение и до 15% на отопление. Неудивительно, что такая статистика делает солнечные коллекторы наиболее популярными в контурах ГВС, нежели отопительных.

Цена на гелиоколлектор зависит от его типа и источника теплоносителя.

1. Наиболее дешевые- воздушные. Если Вы собрали его своими руками, то его стоимость может приблизиться к нулю.

2. Цена солнечного коллектора для дома плоского типа находится в интервале 10000-15 000 рублей.

3. Стоимость вакуумного коллектора составляет 15 000-50 000 рублей в зависимости от конструкции и фирмы производителя.

С финансовой точки зрения солнечные коллекторы необходимо считать инвестициями. Срок окупаемости может быть разным – от нескольких месяцев до нескольких лет. Зависит он от того, когда и сколько раз будет использоваться система. Срок службы солнечных гелиоколлекторов может быть более 30 лет. Но они в любом случае окупятся, учитывая, что они практически не требуют обслуживания.

Работоспособность всей системы полностью зависит от качества каждого элемента и правильности монтажа. Солнечные коллекторы не смогут работать в полную силу, если будет неправильно подобрано остальное оборудование. Установку и проектирование лучше доверить профессионалам.

Гелиоколлеторы