Отопление домов солнечными батареями

Правильное использование солнечной энергии помогает в полной мере обеспечить людей всеми коммуникациями вплоть до отопления, водоснабжения и электроэнергии. Развитие инновационных технологий позволило создать немало вариантов солнечных коллекторов, направленных на переработку солнечной энергии в электричество.

Основными принципами работы коллекторов стали: интегрированный, плоский, жидкостный и воздушный. Выбор какого-либо из них во многом зависит от индивидуальных конструктивных особенностей и бюджета.

Классическая система солнечного коллектора устанавливается на крыше. Она представляет собой конструкцию металлических пластин и трубок черного цвета, для поглощения максимального объема радиации, которая распределяется по всей площади коллектора. Систему заключают в стеклянный корпус и наклоняют к югу, для наибольшего улавливания солнечного света.

Разновидности коллекторов солнечной энергии

В зависимости от интенсивности применения коллекторы могут быть низкотемпературными, среднетемпературными и высокотемпературными. Системы, вырабатывающие низкое количество температуры, применяются для легкого подогрева воды в бассейнах. Как правило, коллекторы такого типа способны прогреть воду не выше 50 градусов по Цельсию.

• Среднетемпературные системы прогревают воду до 80 градусов по Цельсию. Они обычно имеют плоскую стеклянную конструкцию, осуществляющую теплопередачу при помощи жидкости. Один из самых распространенных среднетемпературных коллекторов является вакуумированный трубчатый, он не редко применяется для нагрева воды в жилых помещениях.
 
• Высокотемпературные системы применяются на производственных предприятиях и имеют вид параболической тарелки.
 
• Самый простой и распространенный вид коллектора – интегрированный. Он получил свое название за счет емкостной системы, которая концентрирует в себе тепло и одновременно служит хранилищем для воды.

Интегрированный коллектор

 Такой коллектор относится к низкотемпературным системам и служит для предварительного нагрева воды и последующей ее передачи в другие системы. Благодаря такой системе значительно снижается уровень потребляемой энергии на следующих стадиях нагрева воды.

Коллектор может содержать в себе как один нагревательный бак, так и несколько, дополнительно оснащенных слоем теплоизоляции. Иногда такая система содержит рефлектор, усиливающий действие солнечного излучения. Его принцип основан на проходящем через стекло излучении, которое нагревает воду. Главным преимуществом интегрированного коллектора стала его простота в эксплуатации и экономичность. Однако в холодное время года вода в коллекторе нуждается в дополнительной защите от замерзания.

Другая, не менее распространенная коллекторная система, – плоская. Это классический тип коллекторов установленных практически во всех бытовых отопительных системах. Конструкция содержит теплоизолированный металлический резервуар со стеклянной матовой крышкой. Внутрь резервуара помещается черная поглощающая пластина на основе меди или алюминия.

Медь – более дорогой металл, чем алюминий, зато обладает лучшей теплопроводностью, а также не подвержена коррозии и гниению. При этом пластины покрываются дополнительным слоем селективного раствора, который обладает высокой способностью поглощения и низким процентом излучения. Благодаря такому покрытию происходит максимальное поглощение энергии с минимальными теплопотерями. Боковые стенки и дно коллектора оснащают дополнительной изоляцией, для лучшего сохранения тепла.

 

Жидкосные и воздушные коллекторы

 

Плоские коллекторы по принципу действия делятся между собой на жидкостные и воздушные.

Жидкостные коллекторы направляют солнечную энергию на нагрев текущую по трубам жидкости. Конструкция труб идет параллельно и соединяется с поглощающей пластиной, которая передает все поглощенное тепло жидкости.

Не редко трубы имеют змеевидную форму, что устраняет возможность их протекания, обеспечивая равномерный поток жидкости. Однако в холодное время года в изгибах труб может оставаться вода, что приводит к ее замерзанию и дальнейшему затруднению работы всей системы.

В простых жидкостных коллекторах в качестве жидкости используют преимущественно обычную воду, которая нагревается прямо в системе и оттуда поступает в места доступа человека. В местах, где климат преимущественно холодный, используют незамерзающую жидкость. Тогда нагретая жидкость передает тепло в бак с водой.

Остекленные системы применяются в процессе бытового нагрева и отопления построек. Неостекленные системы нагревают резервуары бассейнов. Так как подобные коллекторы не нуждаются в выдерживании высоких температур, их конструкция оснащена более дешевыми материалами: резиной и пластмассой. Основной их недостаток заключается в возможности использования только в жаркое время года.

Такие коллекторы имеют несравненное преимущество перед жидкостными, где не редко возникают проблемы с теплоносителем. Воздушные системы обогрева конструируются из более дешевых материалов, так как их рабочая температура гораздо ниже.

Конструкция состоит из простого плоского коллектора, которая применяется в основном для отопления зданий и сельскохозяйственной сушки. Система имеет несколько металлических панелей, которые служат поглотителями. Под действием вентилятора воздух проходит сквозь поглотитель, отдавая ему тепло. Существенным недостатком такой системы является излишняя трата энергии на работу вентиляторов, что увеличивает расходы на содержание системы в целом.

Однако такие системы позволяют использовать коллектор в любое время года без потерь тепла. Это осуществляется благодаря специальному дополнительному утеплению одной из стенок.

Система коллектора настроена так, что при подаче очень холодного воздуха перенаправляет его между утепленной стеной и поглотителем, увеличивая свою эффективность. Конструкция системы довольно надежная, простая в эксплуатации и управлении, не требует к себе тщательного ухода и способна прослужить более 20 лет.

Единственной и самой основной сложностью в использовании солнечных батарей в Уфе, является отсутствие в Уфе авторизованных сервисов установки и их обслуживания.