Як використовувати енергію сонця

Постійне зростання вартості енергоносіїв і боротьба із забрудненням навколишнього середовища змушує людей все більше замислюватися про застосування більш екологічно чистих і дешевих видів енергоносіїв. І, мабуть, першою в цьому списку стоїть сонячна енергія.

Сонячні колектори - це пристрої, які поглинають сонячне випромінювання і перетворюють його в теплову енергію, передаючи її теплоносію. Тепло можна використовувати для отримання гарячої води або теплопостачання. Сучасні високоселективні покриття поглинають більше сонячної енергії, ніж звичайні предмети, пофарбовані в чорний колір.

Нюансів при отриманні тепла таким способом кілька. По-перше, колектори ефективно генерують тільки так зване низькопотенційне тепло. Ці пристрої зазвичай розраховані на нагрів теплоносія до +50 ° С, при більш високих показниках знижується ККД колектора. По-друге, кількість виробленого тепла залежить від температури повітря, погодних умов (ясно-похмуро), від того, з якого боку світла буде встановлено апарат і під яким кутом нахилу.

Тому в Україні в якості самостійних джерел тепла для гарячого водопостачання (ГВП) або опалення геліоколектори практично не використовують. Найбільш ефективні сонячні колектори в південних регіонах України, особливо на Південному березі Криму, де в році 250-280 сонячних днів. В інших регіонах при їх застосуванні для забезпечення ГВП та опалення заощаджуватиметься менше коштів.

Відкриті колектори представляють собою поглинає панель, яку зазвичай виготовляють зі стійких до УФ-променів матеріалів - пластику або гуми. Їх переваги - в простоті, дешевизні, легкості монтажу і високому ККД. Однак ефективність роботи таких колекторів залежить від температури повітря і погодних умов, і вони мають невеликий термін служби. Як правило, їх використовують в одноконтурних системах для нагріву води в басейнах в країнах з теплим кліматом.

Вакуумні трубчасті колектори - оснащені високоселективним поглинаючим покриттям, що забезпечує менші втрати тепла, ніж при використанні плоских колекторів. Однак такі системи найчастіше піддаються поломок, чутливі до механічних пошкоджень, наприклад, від падіння граду або каменів, і не функціонують, якщо покриті снігом або інеєм.

Типи колекторних систем

Геліосистеми бувають одноконтурні або двоконтурні, з природною або з примусовою циркуляцією теплоносія. Для цілорічного використання в системі ГВП та опалення підходять тільки двоконтурні системи з примусовою циркуляцією.

Одноконтурні системи: в них нагрівається та вода, яка потім витрачається. Вони дозволяють отримати найвищий ККД, оскільки відсутні втрати при передачі тепла в теплообміннику. Для збільшення терміну роботи системи бажано, щоб вода проходила попередню очистку (пом'якшення), інакше на стінках каналів сонячного колектора будуть осідати солі, що призведе до значного зменшення ефективності або повного виходу апарату з ладу. На практиці, якщо приймають рішення про встановлення одноконтурной системи, наприклад, для нагріву басейну, зазвичай розраховують, що через кілька років її доведеться ремонтувати або міняти.

Двоконтурні системи: в них контур замкнутий, в ньому знаходиться теплоносій - незамерзаюча нетоксична рідина з антикорозійними і антівспенівающимі присадками або обезсолена вода. Теплова енергія передається в контур ГВП та опалення за допомогою теплообмінника.

У двоконтурної системі не осідають солі, а антифриз забезпечує безпечну роботу при низьких температурах. Такі сонячні колектори, як правило, мають термін експлуатації 20-50 років. Недоліками є зниження ефективності роботи системи через наявність додаткових теплових втрат в колекторах і трубопроводі, а також через необхідність застосування теплообмінника. До того ж через 5-10 років експлуатації може виникнути потреба в періодичній заміні теплоносія. Проте саме двоконтурні системи можуть довго і надійно працювати на всій території України в якості допоміжного джерела тепла.

В цьому випадку для потреб ГВП та опалення застосовують так звані комбіновані баки-акумулятори з окремою ємністю, призначеної для нагріву води. Дублюючий джерело теплової енергії (котел) підключають до верхньої частини бака, звідти ж здійснюється забір води для опалення.

Щоб забезпечити достатню кількість тепла для опалення та ГВП, потужність дублюючого джерела теплової енергії вибирають без урахування потужності геліоколекторів. Система орієнтована на максимальне використання енергії сонця, теплова потужність регулюється частотою і часом роботи котла на традиційному паливі.

Трубопроводи геліосистеми виготовляють з металу, оскільки теплоносій може нагріватися до +110 ° С, а температура пара досягає більш високих показників. Тому ж рекомендують використовувати спеціальну термостійку ізоляцію на каучуковій основі.