На тлі постійно зростаючих цін на традиційні енергоносії все більшою популярністю у власників приватних малоповерхових будинків стали користуватися альтернативні енергетичні системи. Найбільше затребувані вітроелектричні генератори і водонагрівальні установки, що використовують енергію сонця.
Сонячна енергія невичерпна, і гелиосистема при грамотному застосуванні може заощадити до 80% звичайного палива.
Як це працює
Сонячне світло містить в своєму спектрі ультрафіолетову і інфрачервону складові. Потрапляючи на контур з тонкостінної мідної трубки, в якому знаходиться вода, енергія Сонця нагріває її до температури, що дозволяє використовувати цю воду для побутових потреб і опалення будинку. Гаряча вода поступає в накопичувальний бак, який виконаний за принципом термоса і має багатошарову термоізоляцію, що дозволяє зберігати високу температуру тривалий час.
Такі геліоустановки вже багато років з успіхом експлуатуються в південних країнах з теплим кліматом і високою соляризацію. Ефективність застосування сонячних опалювальних систем в умовах Росії буде трохи нижче, але не дивлячись ні на що, все більше домовласників монтують на своїх будинках сонячні водонагрівальні установки.
Водяний сонячний колектор має низку незаперечних переваг:
- повна екологічність;
- енергія практично безкоштовна;
- низька собівартість обладнання.
Принцип дії найпростіших геліоустановок заснований на різної щільності гарячої та холодної води. Використовується природна циркуляція теплоносія. Нагріта вода витісняє з бака накопичувача холодну воду, тому такі системи обходяться без використання циркуляційного насоса, що здешевлює вартість водонагрівальної установки.
Як це влаштовано
Установка, призначена для нагріву води за допомогою сонячного випромінювання, влаштована досить просто. Вона складається всього з двох основних частин:
- бак накопичувач (призначений для зберігання гарячої води);
- сонячний колектор (здійснює нагрів рідкого теплоносія).
Конструктивно сонячний колектор-концентратор повинен розташовуватися перпендикулярно потоку сонячного випромінювання, а бак, який акумулює гарячу воду, монтується вище колектора.
В сучасних геліоустановках використовуються два типи сонячних колекторів:
- плоский,
- вакуумний.
У плоскому концентраторе тонкостінна мідна трубка, виконана у вигляді змійовика, напоює на мідну пластину, на яку нанесено спеціальне покриття, що поглинає сонячну енергію.
В результаті впливу сонячного випромінювання пластина нагрівається до високої температури. Від пластини нагрівається змійовик і знаходиться всередині нього вода. Зверху газова плита закривається спеціальним склом з низьким вмістом заліза, а вся конструкція ретельно герметизується.
Вакуумний концентратор складається з мідних трубок, кожна з яких поміщена в скляний циліндр. Між стінками трубки і скляною колбою знаходиться вакуум, який є унікальним утеплювачем.
Вакуумні колектори дозволяють нагрівати теплоносій до 120-1600 С. Крім того, тільки вакуумні колектори можна експлуатувати в умовах негативних температур навколишнього середовища.
Підвищення ККД геліоустановки
З метою збільшення ефективності водяного сонячного колектора використовуються різні технічні рішення. Перш за все, це підвищення концентрації сонячного випромінювання. Це здійснюється за допомогою параболічних і Параболоциліндричні відбивачів, в фокусі яких встановлюється сонячний колектор. Простим рішенням для збільшення ефективності геліоустановки може бути використання циркуляційного насоса.
У складних і дорогих геліосистемах використовуються датчики стеження за сонцем, а сам концентратор за допомогою сервоприводів може переміщатися по чотирьом координатам слідом за світилом.
Застосування водяних сонячних колекторів в Росії економічно виправдано і дає прекрасні результати при використанні вакуумних концентраторів, оскільки саме вони відмінно працюють в зимових умовах.
