- Нагрівання води і сонце
- Принцип роботи термічних сонячних установок
- З чого складається сонячна установка
- ефективні абсорбери
- плоскі колектори
- Трубні вакуумні колектори
- Як щодо ціни і вибору?
- Про що говорять відгуки
Кожен день сонце постачає людині необмежений енергетичний потенціал. При цьому він буде доступний для людства ще протягом багатьох років. Це штовхає людину вигадувати і втілювати в реальність нові пристрої, здатні трансформувати сонячне випромінювання в корисну для людини енергію. Остання може і електричну лампочку живити, а може обігрівати приміщення.
Прикладом пристрою, який здатний перетворювати сонячну енергію в тепло, є сонячний колектор - відгуки про нього доводять ефективність системи. Після того, як енергія, отримана від сонця, перетворюється в теплову енергію, вона передається теплоносію. Все це робить можливим використання сонця для обігріву приміщення, підігріву води, а також підігріву басейнів і інших конструкцій.
Нагрівання води і сонце
Для того щоб сонце могло нагріти воду, є деякі передумови. Протягом року витрата залишається практично на одному і тому ж рівні. Тому саме енергію сонця найефективніше використовувати як джерело енергії для нагріву води. Якщо встановити сонячні колектори правильно, то вони здатні піднімати температуру води відсотків на 50, а то і 65. Якщо ж заводити мову про літніх місяцях, тоді показники підігріву можуть досягати 100 відсотків.
Це все говорить про те, що традиційні системи, які використовують електрику або газ, можна буде зовсім не включати. Це, природно, буде плюсом, адже в літні місяці обігрів приміщень не потрібен, а тому традиційні системи матимуть низький ККД. Це ще один доказ ефективності використання сонячних колекторів. Крім усього іншого, від такої системи може харчуватися посудомийна машина, яка працює на теплій воді.
Сучасні сонячні водонагрівальні установки відрізняються своєю простотою і технологічним нововведенням, які дозволяють жити комфортно, не приносячи шкоди навколишньому середовищу.
Принцип роботи термічних сонячних установок
Як серця термічних сонячних установок виступає колектор. Найбільш поширена його плоска форма. Складається колектор з покритого виборчого абсорбера, який в свою чергу поглинає сонячні промені, трансформуючи їх в теплову енергію. Для того щоб звести до мінімуму термічні втрати, такий колектор поміщається в Термоізольований ящик з прозорими стінками.
Принципова схема роботи сонячної енергії
Теплоносій, роль якого в основному виконує суміш води і антифризу, протікає через абсорбер. Циркуляція проводиться між резервуаром з гарячою водою і колектором. Запуск в дію термічної сонячної установки проводиться за допомогою спеціального регулятора. Коли в колекторі температура перевищує температуру рідини в резервуарі, включається насос, і теплоносій переносить теплову енергію в резервуар з колектора.
Найчастіше абсорбери створюють з великої кількості металевих пластинок. Теплоносій передається по трубках до цих пластинках, де і відбувається процес теплообміну. Якщо заводити мову про листовому абсорбере, то тут два металевих листа зварюють між собою таким чином, щоб між ними міг циркулювати теплоносій. Зазвичай в такому випадку в якості вихідного матеріалу використовують алюміній і мідь.
Якщо потрібні сонячні колектори для басейнів, то застосовують штучні матеріали, адже параметри термостойкости тут трохи нижче. Існують і комбіновані апарати, які не потребують циркуляційних насосах. У такому випадку вода нагрівається прямо в колекторі.
З чого складається сонячна установка
Взагалі конструкція сонячної установки, що використовується для нагріву води, є досить складною. Сюди входять:
- датчики температури в накопичувачі і колекторі;
- підключення системи до холодної води;
- розширювальний бак;
- сонячний регулятор;
- циркуляційний насос;
- водостік гарячих вод;
- датчики температури для підігріву води.
Конструкція сонячного колектора
Звичайне опалення здатне таким чином забезпечити первинну мету, що людина отримає в своє розпорядження достатні обсяги гарячої води. Що стосується сонячних установок, то вони або зовсім не виробляють ніякої корисної енергії, або її кількість недостатня для задоволення потреб. Але таку установку, що працює від сонця, без проблем можна інтегрувати в технічне оснащення практично будь-якої будівлі. Це дозволить доповнити традиційну систему опалення резервним джерелом як мінімум на 20 років.
З точки зору біології оптимальними прийнято вважати технології, в яких комбіновано споживання сучасних котлів і сонячної енергії. Період енергетичної амортизації в такому випадку, буде складати близько двох років.
Це істотно відрізняє таку технологію від традиційних методів опалення, в якій для роботи всієї системи потрібно живити її певною кількістю енергії. При цьому, якщо говорити про традиційному опалюванні, то період амортизації можна і не чекати, оскільки він не настане ніколи.
ефективні абсорбери
Абсорбери в основному роблять чорного кольору, адже саме цей колір має найбільшим коефіцієнтом поглинання сонячних променів. Останній показник відображає, скільки короткохвильових променів абсорбер поглинає, а яке відображає. Оскільки при цьому пристрій нагрівається, то це є ознакою віддачі абсорбером у вигляді довгохвильових променів великої частини прийнятої енергії. Всі дані про це можна знайти в коефіцієнті випромінювання.
Серцем всієї системи є абсорбери, які поглинають тепло сонця
Для мінімізації втрат теплової енергії використовують абсорбери, конструкція яких має органічне покриття. Таке обладнання дозволяє отримати найбільшу кількість енергії з променів сонця, після чого трансформувати його в тепло. До того ж в процесі роботи скорочується емісія теплового випромінювання. Як правило, у звичайного покриття коефіцієнт абсорбції становить 90 відсотків.
В процесі виробництва абсорбери покривають спеціальним лаком, який наноситься не на всю поверхню через високого рівня емісії. Елементи, виконані з оксиду алюмінію, пофарбованого нікелем, чорного нікелю або хрому, вказують на часткове покриття. Досить новим прийнято вважати технологію з використанням шару, що складається з титану-оксиду-нітриду, напилюваного в вакуумному колекторі. Даний шар дозволяє не тільки скоротити рівень емісії, а в деяких випадках зовсім її ліквідувати.
плоскі колектори
Конструкція плоского колектора передбачає наявність абсорбера, корпусу, прозорого покриття і теплоізоляції. Для прозорого покриття найчастіше використовують безосколкове скло, що володіє високим коефіцієнтом пропуску короткохвильових сонячних променів. Одночасно з цим знижується відображення з поверхні скляного шару. До всього прозоре покриття колектора сприяє відводу тепла через процес конвекцію.
Типовий газова плита
Таким чином, прозоре покриття разом з корпусом здатне захистити абсорбер від несприятливих погодних та природних умов. Досить часто у виробництві корпусів застосовують оцинковану сталь або алюміній, а в деяких випадках - навіть синтетичні матеріали. За рахунок наявності на зворотному боці і стінках абсорбера теплоізоляційного шару істотно скорочуються втрати тепла. В основному роль ізоляційного матеріалу грає мінеральна вата або піна з поліуретану, зрідка можна зустріти мінеральне волокно, куди відносять склопластик, скловату, скловолокно і т.д.
Плоскі сонячні колектори для опалення будинку завжди відрізнялися прекрасними показниками співвідношення потужності і ціни. Крім цього, вони пропонують великий вибір способу установки, адже можна замовити собі окремо стоять колектори, можна вбудовані в дах, а можна і розташовані над покрівлею.
Для скорочення втрат від процесу конвекції всередині корпусу колектора використовується безліч способів, один з яких передбачає відкачування теплого повітря з колектора в приміщення. Такий колектор називається вакуумним, і особливістю його є те, що процедуру вакуумування він повинен проходити регулярно кожні 1-3 роки.
Трубні вакуумні колектори
Даний вид вакуумних колекторів передбачає розташування смуг абсорбера в скляних вакуумних ударопрочних трубках. Теплоносій в такому випадку проходить через абсорбер за принципом труба в трубі, або ж по трубі U-подібної форми. В такому випадку сонячний колектор буде складатися з безлічі невеликих труб, з'єднаних між собою в єдину систему. В такому колекторі рідина починає випаровуватися при досить низьких температурах, коли вона знаходиться в тепловій трубі.
Так виглядає трубний вакуумний колектор
В процесі нагрівання рідина випаровується. Одержаний пар, піднімаючись по тепловим трубах, подає в збірну трубу через теплообмінник велику кількість тепла, в результаті, теплоносій стікає вниз. Та рідина, яка утворилася в результаті конденсату, назад потрапляє в теплову трубу. Щоб відбувалося випаровування і конденсація, трубки повинні розташовуватися під невеликим кутом.
Розрізняють два види з'єднання колектора з сонячним циклом. Або процес протікає в теплообміннику, до якого підходять всі труби, або все зосереджується в збірній трубі. У першому випадку з'єднання називають сирим, а в останньому - сухим. Сухе з'єднання дає можливість здійснення процесу тільки в частині труб, не використовуючи на повну потужність сонячний цикл. Перевагою такого вакуумного колектора вважається можливість роботи системи з високим коефіцієнтом корисної дії, низьким випромінюванням і при високих температурах абсорбера.
Як щодо ціни і вибору?
Досить часто недоліком використання подібних систем прийнято вважати низький рівень рентабельності, або повна її відсутність. Це ж є причиною відмови від використання в процесі життєдіяльності людини поновлюваного джерела енергії. Але ж і робота котла, технологія якого була розроблена в 70-і роки минулого століття, піддається деяким сумнівам з боку економічної вигоди.
Крім усього іншого, потрібно пам'ятати величезний внесок сонячних установок в стан навколишнього середовища всієї планети. Прийнятна вартість використання традиційних джерел енергії тільки приховує реальну картину. В ціну такого обладнання також можна вносити відсутність шкоди для людини і навколишнього середовища. А до того ж, традиційна енергія з часом буде дорожчати, оскільки вона має в своєму розпорядженні таку властивість, як вичерпність.
Що стосується сонячної енергії, то її поставки відбуваються абсолютно безкоштовно. Але людина при першому знайомстві з даними технологіями може порахувати, що первинні витрати на установку такого обладнання можуть бути надмірно високими. Після установки все, що потрібно буде від споживача, - це мізерні витрати на роботу і обслуговування насоса.
Можна з упевненістю говорити, що люди, які вкладають сьогодні свої кошти в сонячні установки, є інвесторами в майбутнє.
Для правильного вибору колектора головне - орієнтуватися на температурну зону. Таким чином, для виробництва тепла не підійде незакритий колектор. Іноді важливо і розташування будівлі, що істотно позначатиметься на виборі типу колектора. Напевно, найважливішим фактором є вартість установок.
Ціна вакуумного сонячного колектора є найбільш високою серед представлених на ринку. Після вакуумного слід плоский, ціна якого нижче попереднього типу в три рази. Тому кожен вибирає для себе щось найбільш відповідне. Навіть з хорошим колектором система може працювати неефективно. Головним критерієм є якість всіх складових частин системи і правильний її монтаж.
Про що говорять відгуки
«Рік тому придбав собі таке обладнання з монтажем у хорошій компанії. Результатами цілком задоволений. Заплатити, правда, довелося чималу суму, зате гордий за збереження навколишнього середовища ».
«Оскільки коштів на установку подібної системи не було, було прийнято рішення зробити все своїми руками. Результатами цілком задоволений. У порівнянні з послугами професійної компанії витрати були нижче як мінімум в два рази ».
Як щодо ціни і вибору?