Новости

Новости в мире инженерии и электротехники

Солнечные коллекторы и их виды 22.08.2016

В основе многих солнечных энергетических систем лежит применение солнечных коллекторов. Коллектор поглощает световую энергию солнца и превращает ее в тепло, которое передается теплоносителю (жидкости или воздуху) и затем используется для обогрева зданий, нагрева воды, производства электричества, сушки сельскохозяйственной продукции или приготовления пищи. Солнечные коллекторы могут применяться практически во всех процессах, использующих тепло.

Технология изготовления солнечных коллекторов достигла практически современного уровня в 1908 году, когда Уильям Бейли из компании Carnegie Steel Company изобрел коллектор с теплоизолированным корпусом и медными трубками. Этот коллектор весьма похож на современную термосифонные систему. К концу первой мировой войны Бейли продал 4000 таких коллекторов, а бизнесмен из Флориды, который купил у него патент, к 1941 году продал почти 60 000 коллекторов.

Типичный солнечный коллектор накапливает солнечную энергию в установленных на крыше здания модулях трубок и металлических пластин, окрашенных в черный цвет для максимального поглощения радиации. Они заключены в стеклянный или пластмассовый корпус и наклонены на юг, чтобы улавливать максимум солнечного света. Таким образом, коллектор представляет собой миниатюрную теплицу, что накапливает тепло под стеклянной панелью. Поскольку солнечная радиация распределена по поверхности, коллектор должен иметь большую площадь.
Существуют солнечные коллекторы различных размеров и конструкций в зависимости от их применения. Они могут обеспечивать хозяйство горячей водой для стирки, мытья и приготовления пищи, или использоваться для предварительного нагрева воды для существующих водонагревателей. В настоящее время рынок предлагает множество различных моделей коллекторов.

 

Интегрированный коллектор

 

Самый простой вид солнечного коллектора - это "емкостной" или "термосифонный коллектор", получивший это название потому, что коллектор одновременно является и теплоаккумулирующие баком, в котором нагревается и хранится "одноразовая" порция воды.


Такие коллекторы используются для предварительного нагрева воды, которая затем нагревается до нужной температуры в традиционных установках, например, в газовых колонках. В условиях домашнего хозяйства предварительно подогретая вода поступает в бак-накопитель. Благодаря этому снижается потребление энергии на последующий ее нагрев. Такой коллектор - недорогая альтернатива активной солнечной водонагревательной системе, не использующая движущихся частей (насосов), что требует минимального техобслуживания, с нулевыми эксплуатационными расходами.

 

Плоские солнечные коллекторы

  


Плоские коллекторы - самый распространенный вид солнечных коллекторов, используемых в бытовых водонагревательных и отопительных системах. Обычно этот коллектор представляет собой теплоизолированный металлический ящик со стеклянной или пластмассовой крышкой, в который помещена окрашенная в черный цвет пластина абсорбера (поглотителя).

Остекление может быть прозрачным или матовым. В плоских коллекторах обычно используется матовое, пропускающее только свет, стекло с низким содержанием железа (оно пропускает значительную часть солнечного света и, поступающего на коллектор). Солнечный свет попадает на тепловоспринимающей пластину, а благодаря остеклению снижаются потери тепла. Дно и боковые стенки коллектора покрывают теплоизолирующим материалом, что еще больше сокращает тепловые потери.

Плоские коллекторы делятся на жидкостные и воздушные. Оба вида коллекторов бывают остекленными и незастекленными.

 

Солнечные трубчатые вакуумированные коллекторы

 

Традиционные простые плоские солнечные коллекторы были спроектированы для применения в регионах с теплым солнечным климатом. Они резко теряют в эффективности в неблагоприятные дни - в холодную, пасмурную и ветреную погоду. Более того, вызванные погодными условиями конденсация и влажность приводят к преждевременному износу внутренних материалов, а это, в свою очередь, - к ухудшению эксплуатационных качеств системы и ее поломкам. Эти недостатки устраняются путем использования вакуумированных коллекторов.

Вакуумированные коллекторы нагревают воду для бытового применения там, где требуется вода более высокой температуры. Солнечная радиация проходит сквозь внешнюю стеклянную трубку, попадает на трубку-поглотитель и превращается в тепло. Оно передается жидкости, протекающей по трубке. Коллектор состоит из нескольких рядов параллельных стеклянных трубок, к каждой из которых прикреплен трубчатый поглотитель (вместо пластины-поглотителя в плоских коллекторах) с селективным покрытием.

Нагретая жидкость циркулирует через теплообменник и отдает тепло воде, содержащейся в баке-накопителе.

Вакуум в стеклянной трубке - лучшая из возможных теплоизоляции для коллектора - снижает потери тепла и защищает поглотитель и теплоотводящими трубку от неблагоприятных внешних воздействий. Результат - отличные рабочие характеристики, превосходящие любой другой вид солнечного коллектора.

 

Фокусирующие коллекторы

 

Фокусирующие коллекторы (концентраторы) используют зеркальные поверхности для концентрации солнечной энергии на поглотитель, который также называется "теплоприемником". Температура, которая ими достигается значительно выше, чем на плоских коллекторах, но они могут концентрировать только прямое солнечное излучение, негативно повлияет на доступность показателей в тусклую или облачную погоду. Зеркальная поверхность фокусирует солнечный свет, отраженный с большой поверхности, на меньшую поверхность абсорбера, благодаря чему достигается высокая температура. В некоторых моделях солнечное излучение концентрируется в фокусном точки, тогда как в других - лучи солнца концентрируются вдоль тонкой фокальной линии. Приемник расположен в фокусной точке или вдоль фокальной линии. Жидкость-теплоноситель проходит через приемник и поглощает тепло. Такие коллекторы-концентраторы наиболее пригодны для регионов с высокой инсоляцией - близко к экватору и в пустынных районах.

Существуют и другие недорогие технологически несложные солнечные коллекторы узкого назначения - солнечные печи (для приготовления пищи) и солнечные дистилляторы, которые позволяют дешево получить дистиллированную воду практически из любого источника.

 

Солнечные печи


Печи дешевые и простые в изготовлении. Они состоят из просторной хорошо теплоизолированной коробки, застланной отражающим свет материалом (например, фольгой), накрытой стеклом и оборудованной внешним отражателем. Кастрюля черного цвета служит поглотителем, нагреваясь быстрее, чем обычная посуда из алюминия или нержавеющей стали. Солнечные печи можно использовать для обеззараживания воды, если доводить ее до кипения.

Бывают ящику и зеркальные (с отражателем) солнечные печи.

Правда бывают исключения, на фото ниже: Большая Солнечная Печь (БСП) мощностью 700 киловатт, расположенная в Узбекистане. Всего в мире две таких печи, вторая находится во Франции.

 

Большая Солнечная Печь представляет собой сложный оптико-механический комплекс с автоматическими системами управления, состоящий из гелиостатного поля и параболоидного концентратора, формирующих в фокальной зоне концентратора стационарный поток энергии высокой плотности. Площадь отражающей поверхности гелиостатного поля - 3020 м2, концентратора - 1840 м2. Температура в фокусе лучей концентратора превышает 3000 градусов Цельсия. Это самая солнечная печь в мире.

 

Солнечные дистилляторы

 

Солнечные дестиляторы обеспечивают дешевую дистиллированную воду, причем источником может служить даже соленая или сильно загрязненная вода. В их основе лежит принцип испарения воды из открытого контейнера. Солнечный дистиллятор использует энергию солнца для ускорения этого процесса. Состоит он из теплоизолированного контейнера темного цвета с остеклением, которое наклонено с таким расчетом, чтобы конденсат с пресной воды стекал в специальную емкость. Небольшой солнечный дистиллятор - размером с кухонную плиту - в солнечный день может производить до десяти литров дистиллированной воды.

Все еще есть вопросы?

Отправьте их нам, заполнив форму обратной связи

Как к Вам обращаться?

Ваш номер телефона

Текст сообщения

Позвоните нам по указанным номерам телефонов:

Или посетите наш офис по адресу:

Реквизиты банковского счета для расчета:

Приват Банк

ЕГРПОУ 40071810 МФО 325321 p/p 26000053703508

Контакты

Где нас найти, куда звонить?