1.2. Солнечный коллектор
Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца, переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя. Бывают плоские и вакуумные солнечные коллекторы. Плоские солнечные коллекторы (рис.1.2.1) работают на основе парникового эффекта.
Рис.1.2.1. Конструкция плоского солнечного коллектора
Данный эффект основан на том, что солнечное излучение, падающее на поверхность солнечного коллектора, практически полностью пропускается стеклом. В качестве прозрачного верхнего слоя используется обычное или закаленное стекло, имеющее коэффициент пропускания в этом спектральном диапазоне до 95% . Расположенное в нижней части коллектора теплопоглощающее покрытие имеет коэффициент поглощения солнечного излучения до 90%. Нагреваясь, покрытие излучает тепловую энергию, основная мощность которого находится в инфракрасном диапазоне. Как видно из рисунка, данный спектр излучения уже практически не пропускается стеклом. Вакуумный солнечный коллектор, также как плоский коллектор, собирает солнечные лучи и превращает их в тепло. В коллекторе, состоящем из вакуумных труб, множество труб соединено в один коллектор. Трубы сделаны из стекла и эвакуированы, чтобы предотвратить потерю тепла, то есть, в них содержится вакуум. Поглотитель в виде полосы стального листа вставляется в каждую трубу. Принцип действия вакуумного солнечного коллектора (рис.1.2.2.):
Рис.
1.2.2. Схема вакуумного солнечного
коллектора
1. Поглощение солнечного излучения. Солнечный луч попадает на абсорбер гелио коллектора (специальное покрытие, которое характеризуется повышенной способностью поглощать тепловую энергию) превращается в тепло и передается во внутреннюю часть трубки, откуда тепло передается в систему отопления. 2. Передача тепла. Тепловые медные трубки вакуумного трубчатого солнечного коллектора, которые размещены внутри стеклянной трубки получают тепловую энергию от абсорбера. Низкокипящая жидкость начинает кипеть, пар этой жидкости поднимается вверх. Происходит процесс передачи тепла от всей трубки по длине к верхней колбе (конденсатор). 3. Теплообмен между колбой (конденсатором) и теплосборником. Пар низкокипящей жидкости собран в верхней части трубки под воздействием теплообмена с теплосборником, через который прокачивается антифриз и который имеет температуру значительно ниже, конденсируется. При конденсации происходит передача тепла от низкокипящей жидкости к антифризу, сконденсированная жидкость по медным стенкам тепловой трубы стекает в низ и процесс поглощения солнечного луча начинается опять. Нагретый антифриз попадает в от гелиоколлектора в бак-аккумулятор. 4. Сбережение солнечной энергии. Антифриз (незамерзающая жидкость) забрав тепло от солнечного коллектора передает его через теплообменник в бак-аккумулятор, вследствие этого температура антифриза снижается и он направляется к солнечному водонагревателю за новой порцией тепловой энергии. Температура воды в баке-аккумуляторе постепенно повышается, а определенный объем бака позволяет обеспечить достаточное аккумулирование солнечной тепловой энергии для Ваших потребностей. Заводы производящие солнечные коллекторы: ООО «Хевел» (Новочебоксарск), «Телеком-СТВ» (Зеленоград), «Солнечный ветер» (Краснодар), «Квант» (Москва), ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», ЗАО "Термотрон-завод" (Брянск). Сооружение солнечных коллекторов осуществляется, в основном, в трех регионах России: Краснодарском крае, Республике Бурятия и на Дальнем Востоке (Приморский край, Хабаровская обл.). В Краснодарском крае построено 102 гелиоустановки общей площадью 5000 м2 . В Республике Бурятия в настоящее время построено 86 гелиоустановок общей площадью 3660 м2 (рис. 3). Площадь солнечных коллекторов гостиницы «Байкал» в Улан-Удэ составляет 150 м2.