Идея солнечного коллектора очень простая — солнечные лучи нагревают жидкость, протекающую по трубкам, которые сделаны из материала, хорошо поглощающего тепло. Таким способом можно достаточно эффективно получать горячую воду для бытовых дачных нужд. Особенно успешно подобные гелиосистемы работают летом. В это время с ролью гелиосистемы для получения горячей воды может справиться и обычный пластиковый бак чёрного цвета, чем многие дачники и пользуются, сооружая, например, из таких баков импровизированный душ. Но солнечная энергия может использоваться и более эффективно.
Как устроена коллекторная гелиосистема?
Современная коллекторная гелиосистема устроена следующим образом. Солнечные лучи нагревают в коллекторе жидкость-теплоноситель. Эта жидкость циркулирует от коллектора к теплообменнику в нагревательном устройстве — бойлере с водой. Циркуляция осуществляется с помощью насоса. Также в состав гелиосистемы входит блок управления (контроллер), регулирующий работу насоса, включающий защиту от перегрева и выполняющий некоторые другие задачи.
Типы коллекторов-гелиопанелей
Наиболее важным узлом являются коллекторы-гелиопанели. На них приходится большая часть стоимости системы. Существует несколько вариантов устройства гелиопанелей, которые можно свести к двум типам. У каждого из этих типов есть свои преимущества и недостатки, определяющие их сферу применения.
Плоские
В них трубки с жидкостью-теплоносителем помещены под пластину-абсорбер из меди и заключены в общий корпус. Сверху пластина-абсорбер закрыта защитным стеклом, снизу под трубками расположен слой теплоизоляции.
Плоские коллекторы на 20-30 % дешевле и менее эффективны, так как у трубок с теплоносителем хуже теплоизоляция (часть тепла уходит в атмосферу). Парадоксально, но этот недостаток оборачивается достоинством, например, при снегопаде.
Трубчатые
В них каждая трубка с теплоносителем смонтирована в отдельном цилиндрическом стеклянном корпусе с отражающим покрытием. Воздух из корпуса откачан, отсюда и название — «вакуумные коллекторы».
Трубчатые коллекторы за счёт вакуума практически не нагреваются, и снег на них не тает. Хуже трубки переносят и град, они более хрупкие. В общем, трубчатые коллекторы хороши в условиях идеального климата, там, где редко бывает град и не случаются снегопады. Трубчатые коллекторы обеспечивают почти постоянный приток тепла в течение дня, это связано с тем, что солнечные лучи одинаково освещают поверхность стеклянного цилиндра вне зависимости от расположения солнца на небе.
Критерии выбора коллектора
При выборе коллектора обращайте внимание на качество гелиопанелей, комплектующие системы и срок эксплуатации абсорбера (поверхности, находящейся под воздействием солнечных лучей).
Стоимость гелиосистемы зависит от её производительности, которая определяется площадью коллектора, географической широтой, временем года и рядом других характеристик. Наиболее дешёвые — китайские, немецкие панели дороже, но и срок службы у них, как правило, выше, и их можно рекомендовать для ответственных задач, например круглогодичного горячего водоснабжения.
Точный расчёт системы должен делать опытный специалист. Упрощённо можно считать, например, что система с коллектором с полезной площадью 3 м² в условиях средней полосы и в зимнее время за 2-3 ч может обеспечить приготовление примерно 150 л горячей воды (с температурой около 50 °С). Практика показывает, что для небольшой семьи (два-три человека) хватает гелиосистемы с коллектором площадью 2–4 м² и бойлером вместительностью 200-300 л. Такая система обойдётся примерно в 100-300 тыс. руб. Стоимость одного модуля (площадью примерно 2 м²) коллектора составляет от 20-25 тыс. руб. (китайские производители) до 50-60 тыс. руб. (Ariston, Buderus, Viessmann и другие европейские производители); ещё 40-60 тыс. руб. придётся отдать за бойлер и 10-20 тыс. руб. за контроллер, насос и материалы, необходимые для монтажа.
В небольшом доме солнечная энергия даёт возможность обеспечения до 60 % энергии, необходимой для получения горячей воды.
Как правильно установить коллектор
Гелиополе должно располагаться на незатенённой стороне: выходить на южную сторону или с расположением запад — восток. В случае, если такое расположение невозможно, в расчёты вносится поправочный коэффициент. Желательно также, чтобы поблизости от него не было высоких деревьев. Угол наклона коллекторов относительно горизонтальной поверхности выбирается согласно географической широте и климатическим условиям, оптимальный угол — в зависимости от сезона пикового использования. Если, например, проектировать гелиосистему для приготовления горячей воды в коттедже на побережье Чёрного моря с сезонностью май-сентябрь, данный угол будет составлять 20-25°. Но если возникает необходимость в поддержке отопления с помощью данной гелиосистемы, угол должен быть 40–45°.
Панели солнечных коллекторов размещаются в наклонной плоскости так, чтобы в течение дня на них обеспечивался угол падения лучей солнца, максимально близкий к прямому. Оптимальный наклон плоскости коллектора соответствует географической широте местности и составляет, например, для Москвы 57°. Направление, куда смотрит панель, в Северном полушарии должно быть южное. И конечно, солнечный коллектор не должен загораживаться от солнца другими предметами. Выдержать все условия удаётся не всегда, поэтому при монтаже коллекторов широко используются сборные или сварные металлические конструкции, которые могут крепиться как на крыше, так и на отдельно стоящих стендах.
