Какой солнечный коллектор лучше — вакуумный или плоский?

Тепловые солнечные коллекторы бывают двух основных типов — плоские и вакуумные. В свою очередь, каждый из этих типов солнечных коллекторов может быть выполнен из разных материалов и по разным технологиям. В статье описаны основные параметры и популярные конструкции солнечных тепловых коллекторов, даны рекомендации по выбору типа в зависимости от области и условий применения. Описаны преимущества и недостатки плоских и вакуумных солнечных коллектров. 

Вакуумные коллекторы

1. Tрубчатый коллектор работает при рассеянном излучении, в том числе в зимний период и в пасмурную погоду, так как он способен абсорбировать диффузионную радиацию благодаря высокоселективной абсорбционной поверхности.

2. При равенстве площади воспринимающей поверхности (для плоского это площадь абсорбера, для вакуумного — апертурная площадь), вакуумный коллектор имеет мощность почти в 2 раза больше, чем плоский, так как он поглощает полное излучение даже с задней поверхности вакуумной трубки. Этот эффект можно усилить, если располагать за коллектором отражающую поверхность. Отражение от снега также увеличивает выработку тепла вакуумным коллектором.

3. Высокая мощность коллектора позволяет достичь 70% экономии электроэнергии, необходимой для обогрева технологической воды.

4. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно механического повреждения, так как они изготовлены из упрочненного боросиликатного стекла с толщиной стенки 2,5 мм.

5. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно внешнего загрязнения благодаря их цилиндрической форме и расстоянию между ними – это позволяет снегу, листьям, веткам, пыли и т. п. проходить между трубками под коллектор и таким образом дать коллектору возможность работать максимально эффективно без необходимости технического ухода.

6. Вакуумный коллектор обладает меньшей парусностью (препятствие ветру), так как вакуумные трубки находятся на расстоянии друг относительно друга и дают возможность продува ветра между ними. Плоский коллектор, наоборот, должен противостоять ветру всей своей поверхностью – этим самым прочность конструкции плоского коллектора должна быть существенно выше, чем вакуумного.

Термоснимок коллекторов

7. Вакуумный коллектор с тепловыми трубками очень просто устанавливается. Подсоединение трубок реализуется сухим путем, т. е. без прямого контакта с рабочей жидкостью солнечного контура – в результате этого возникает надежное подсоединение трубок, которое позволяет также производить замену отдельных трубок в ходе эксплуатации коллектора под давлением. В случае повреждения плоского коллектора необходимо сначала осуществить отключение всей системы и лишь тогда производить ремонт или замену.

8. Трубчатый коллектор обладает незначительными тепловыми потерями, так как внутри вакуумных трубок имеется вакуум 5×10^-3 Па. Поэтому температура окружающей среды оказывает на мощность вакуумного коллектора влияние лишь в очень незначительной степени. По этой причине вакуумная трубка не нагревается даже несмотря на то, что теплоноситель в контуре солнечного коллектора нагрелся, например, до 150 °С. В случае плоских коллекторов внутри коллектора не находится вакуум, а теплоизоляция и воздух, которые не обладают такими термо-изоляционными характеристиками, как вакуум. Поэтому при низких температурах плоский коллектор должен сначала подогреть “самого себя“ и лишь затем он способен передавать тепло теплонесущей жидкости в системе солнечного нагрева.

Плоские коллекторы

1. Плоский солнечный коллектор производится современным промышленным методом пайки, без заклепочных соединений, винтов или классических уплотняющих материалов, которые со временем оказываются неплотными.
2. Высокоэффективный плоский коллектор обеспечивает высокую степень абсорбции тепла прежде всего летом и в переходные сезоны года.
3. В качественных коллекторах селективный абсорбционный слой наносится специальным методом в вакууме. Простые плоские коллекторы используют черную термостойкую краску. Они дешевле, но их эффективность может быть на 20-30% меньше, чем у коллекторов с селективным покрытием.
4. Простой монтаж с возможностью последовательного или параллельного подсоединения в целях увеличения мощности.
5. Высококачественные материалы, обеспечивающие срок службы 20 и более лет.
6. Высокая мощность плоского коллектора позволяет летом при оптимальных условиях достичь до 70% экономии энергии для обогрева технологической воды.

Заметьте, что разница между общей и апертурной площадью плоского коллектора около 0,18 м². Это площадь металлической рамы вокруг остекления.

Категория С — это условия умеренно тёплого климата. При испытаниях в более суровых условиях Категории D преимущества вакуумного коллектора намного ощутимее.

Можно видеть, что данные могут быть использованы для обоснования преимуществ как одного, так и другого типа коллекторов. Выбор нужно делать для конкретного климата и температуры окружающего воздуха. Этот выбор делается на основе решения проектировщика, решения владельца или на основе общего бюджета солнечного системы теплоснабжения. Также, могут быть другие факторы, которые влияют на выбор типа солнечного коллектора для системы солнечного горячего водоснабжения. К таким факторам могут относиться: термосифонное самоохлаждение, укрываемость снегом, способность противостоять граду, эктремальные погодные и климатические условия в месте установки, или наоборот, высокие температуры во время работы системы.

Но, очень часть окончательное решение определяется ценой системы. После анализа всех параметров и доводов за и против, решение может быть принято после ответа на простой вопрос. Например, если один коллектор стоит на 30% дороже, чем другой, будет ли он экономить на 30% больше денег на водоподготовку в реальных условиях эксплуатации? Вдумчивый анализ технических характеристик и каталожных данных для оборудования должен быть отправной точкой, но окончательное решение принимается на основе технико-экономической эффективности разных вариантов.

Эта статья прочитана 21350 раз(а)!

Продолжить чтение