Энергия солнца является экологически чистым, универсальным и дешевым источником энергии, по сравнению с традиционными источниками. Рост интереса к этому виду энергии обусловлен, с одной стороны, постоянным ростом цен на топливо ( природный газ и нефть), с другой стороны -ужесточением контроля и норм по выбросу вредных веществ в окружающую среду.

Солнечные коллекторы, это, безусловно, самый зеленый способ производства горячей воды. Солнечные водонагреватели, как правило, используется в сочетании с традиционными нагревателями, так как погода влияет на эффективность нагрева воды. Традиционные нагреватели лишь подстраховывают солнечные водонагреватели, в зимние и пасмурные дни.

Вакуумный солнечный коллектор (солнечный водонагреватель) используется с целью сбора солнечной энергии и преобразованием её в тепловую энергию. Солнечный коллектор состоит из отдельных вакуумных трубок, которые располагаются параллельно друг другу. Вместе с теплосборником, креплением и рамой они формируют солнечный вакуумный коллектор.

Конструкция вакуумных трубок похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Внутренняя трубка покрыта специальным селективным слоем, который хорошо абсорбирует (поглощает) солнечную энергию а вакуум препятствует потерям тепла. Медная трубка запаяна и содержит небольшой объем легкокипящей жидкости.

Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура (незамерзающей жидкости). Конденсат стекает вниз, и процесс «испарения–конденсации» повторяется.

Вакуумные трубки сделаны из высококачественного, сверхпрочного боросиликатного стекла, что обеспечивает защиту их от града и механических повреждений. Данная трубка устойчива к замораживанию и работоспособна без повреждений до -50°С. Испарение жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки +30°С.

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками в зависимости от давления и использования делятся на :

- Солнечный коллектор система без давления;

- Солнечный коллектор система под давлением;

- Солнечный коллектор одноконтурный;

- Солнечный коллектор двухконтурный;

- Солнечный водонагреватель, сплит-система;

- Солнечный коллектор всесезонный.

Солнечный водонагреватель система без давления

За счёт солнечной энергии такая система способна обеспечивать до 100 % ежедневной потребности в ГВС в летний период. За счёт вакуума потери тепла в атмосферу минимальные.

Солнечный коллектор системы без давления является самой простой системой ГСВ , не нуждается в постоянной подкачке воды (заправляется периодически), так как расположен выше точки разбора воды.

Внимание: солнечный коллектор с вакуумными трубками системы без давления эксплуатируется только в теплое время года (при положительной температуре окружающей среды), на зимний период воду из системы необходимо сливать.

Такие коллекторы используются для обеспечения горячего водоснабжения в загородных домах и дачах и пансионатах при условии потребления воды только при положительных температурах наружного воздуха.

Место установки солнечного коллектора -крыша дома и других строений (плоская / скатная)

Емкостной бак для воды двухслойный. Внешний слой сделан из нержавеющей или окрашенной стали, диаметр 460 мм. Внутренний слой - из нержавеющей стали 0,41 мм толщиной, диаметром 360 мм. Между стенками бака в качестве утеплителя используется полиуретан 50 мм толщиной. Подпорная рама металлическая с гальваническим покрытием. Электронагреватель установлен в баке для воды и включается, когда для подогрева воды недостаточно солнечной энергии. Контроллер осуществляет интеллектуальный контроль и автоматическую работу системы: регулирует уровень воды в баке (открывает клапан подачи воды из водопровода), обеспечивает поддержание заданных параметров температуры нагрева жидкости в баке (включает электронагреватель при недостаточности нагрева воды).

Солнечный водонагреватель система под давлением

Данная система отличается от рассмотренной выше конструкцией бака солнечного проточного водонагревателя.

Бак проточного водонагревателя на солнечном коллекторе двухконтурный, и является конструкцией бак в баке. Между стенками внутреннего и внешнего баков находиться теплоизолятор. В середине внутреннего бака находится медный змеевик, через который проходит подогреваемая вода из водопроводной сети. Концы этого змеевика выведены наружу с разных сторон бака. Внутренний бак заполняется водой или антифризом, который подогревается всё теми же вакуумными трубками с тепловыми стержнями. Уровень воды или теплоносителя в баке поддерживается автоматически контроллером.

Принцип работы проточного водонагревателя:

Вакуумные трубки с тепловыми стержнями нагревают теплоноситель внутри бака, вокруг змеевика. Эта вода используется только, как внешний теплоноситель для змеевика. Когда потребитель открывает кран горячей воды, то она, под давлением водопроводной сети, проходит через множество витков змеевика и разогревается.

Преимущества водонагревателя:

1) При нагреве воды внутри бака - система готова к работе

2) Горячая вода из бака не расходуется и постоянно подогревается трубками коллектора (расходуется вода внутри змеевика), нет перерывов в работе нагревателя

3) Не требуется располагать водонагреватель выше точек потребления горячей воды

4) При использовании антифризов для заполнения внутреннего бака, водонагреватель становится все сезонным.

Солнечный водонагреватель, сплит-система (всесизонная)

Сплит-система состоит из:

-солнечного коллектора с вакуумными трубками, внутри которых находится медный нагревательный элемент,

-насосной станции,

-контроллера,

-расширительного бачка,

-датчиков,

-бака для воды с двумя теплообменниками, ТЭНом.

Характеристика Солнечной водонагревательной Сплит- системы :

1. Солнечный коллектор отделен от водяного бака, бак может быть установлен в любом месте;

2. Солнечный коллектор может быть установлен на зданиях различными способами и стилями;

3. Применяет U-образные вакуумные трубы солнечного коллектора, использует антифриз для преобразования тепла с высоким антифризным эффектом;

4. Интеллектуальная система контроля, надежная и удобная;

5. Хранение большого объема воды, достаточный поток воды;

6. Многофункциональный интерфейс отопительной системы может быть соединен с дополнительным ресурсом отопления, работающий не на солнечной энергии.

7. Возможность эксплуатации в любое время года;

8. Возможность работы в регионах с умеренным климатом, в том числе в зимний период, при низких температурах;

Внимание: сплит-система не является полной заменой традиционно применяемым системам отопления, а используется для предварительного нагрева теплоносителя в системе отопления.

Монтаж солнечного коллектора

Количество вырабатываемой солнечным коллектором тепловой энергии зависит в основном от угла наклона и ориентации установки. Критерием ориентации является азимут.

Угол наклона – это угол между горизонталью и батареей. При установке на скатной крыше угол наклона задается скатом кровли. Наибольшее количество энергии воспринимается панелью коллектора при расположении его плоскости под прямым углом к направлению инсоляции. Поскольку угол инсоляции зависит от времени суток и года, ориентацию плоскости коллектора следует выполнять в соответствии с высотой Солнца в период поступления наибольшего количества солнечной энергии.

На практике углы наклона принимаются между 30 и 45?.

Азимут описывает отклонение плоскости коллектора от направления на юг; если плоскость коллектора ориентирована на юг, то азимут = 0?.

Самого высокого коэффициента энергоотдачи (КПД) солнечной установки в Санкт-Петербурге и Ленинградской области можно добиться при ее расположении в южном направлении с наклоном 30-35? к горизонтали.

Важной частью гелиоустановки является поддерживающая конструкция для солнечных коллекторов. Она обеспечивает правильный угол наклона, а также необходимую жесткость конструкции. Поддерживающие конструкции с солнечными модулями должны выдерживать порывы ветра и другие неблагоприятные воздействия окружающей среды.