Альтернативная энергетика и Энергосбережение: Принцип работы солнечного коллектора

Принцип работы солнечного коллектора заключается в накапливании и преобразовании солнечной энергии в тепловую, которая впоследствии подается в систему отопления или горячего водоснабжения для нагрева теплоносителя. Сбор тепловой энергии происходит не только от прямого солнечного излучения, но и за счет отражения лучей от земли и соседних строений. При установке солнечного коллектора под определенным углом к поверхности земли, солнечные лучи, будут в первую очередь падать на землю, а затем отражаясь направляться на стеклянную панель солнечного коллектора. Таким образом в часы, когда Солнце будет занимать определенное место на небосклоне, солнечные панели будут одновременно прямым и косвенным методом поглощать тепловые лучи.

Т.е коллектор будет принимать часть солнечного света непосредственно от Солнца, а другую часть - при отражении от поверхности земли. При выборе такого решения монтажа, значительно повысится энергоэффективность солнечных модулей.
Принцип работы отопительных коллекторов зависит от их видов, типа производителя, номинальной мощности и общего назначения. В целом, работу солнечных модулей можно разделить на четыре этапа. На первом этапе солнечное тепло нагревает верхнюю часть коллектора, называемую абсорбером. В качестве абсорбера выступает стеклянная панель или другой материал, способный максимально поглотить солнечную энергию. Для повышения поглощающего эффекта применяют различные селективные сорбенты, которые имеют темную окраску. При выборе сочетания цветов солнечных модулей, не стоит забывать, что чем светлее будет наружная панель, обращенная к Солнцу, тем менее эффективный будет коллектор. Ведь из законов физики известно, что все темное поглощает свет, а светлое наоборот его отталкивает, отражает.

Затем, на внутренней части абсорбента происходит преобразование солнечного излучения в тепловую энергию, которая нагревает теплоноситель. В качестве теплоносителя выступают различные низкозамерзающие жидкости, способные сохранять жидкое состояние в холодное зимнее время, обеспечивая постоянную циркуляцию. Изредка, в солнечный коллектор заливается обычная вода. Такая система предназначена только для весеннего, летнего и осеннего время работы, поскольку при отрицательной температуре вода застынет, а это может привести к деформации и разрушению внутренних трубок. Поэтому зимой обязательно необходимо слить всю воду из коллектора.

Внутри каждой солнечной панели находятся маленькие трубки, расположенные змеевиком по всей площади. Как раз по ним и течет теплоноситель, который нагревается и поступает в расширительный бак или в теплообменник. Расширительный бак предназначен для аккумулирования и сброса избытка тепловой энергии из отопительной системы. В случае использования, в качестве теплоносителя обычную воду, из расширительного бака она может поступать, как в теплообменник, так и сразу же в отопительную систему. Если вместо воды нагревается низкозамерзающая жидкость, то она через теплообменник нагревает теплоноситель, который направляется в отопительную систему. Сама жидкость, двигаясь по замкнутому контуру возвращается обратно в коллектор.

Подобная схема работы нашла свое применения в большинстве отопительных систем, работающих на солнечной энергии. Главное отличие солнечных коллекторов заключается в использовании различных материалов, из которых изготовлен тот или иной элемент, что в свою очередь напрямую влияет на мощность и коэффициент полезного действия солнечных коллекторов. Используя такую простейшую схему, народные умельцы научились самостоятельно изготавливать водонагревающие баки для отопления дома, теплицы и прочих сооружений. Некоторые просто умудряются уложить сеть трубопроводов прямо на крышу, которые нагреваясь от Солнца и двигаясь по замкнутому контуру за счет разности температур, снабжают дом автономным, а главное бесплатным отоплением и горячим водоснабжением.