К.е.н., доцент Плотніченко С.Р., Радулова Л.М., Клименко О.А.

Таврійський Державний Агротехнологічний Університет, Україна

СОНЯЧНІ КОЛЕКТОРИ

В наш час в зв’язку з розвитком альтернативних джерел електроенергії, існують проблеми розробки установок для нового виду енергії, проблема забруднення навколишнього середовища, а також інші проблеми пов’язані з подачею цієї енергії до споживачів. Спорудження сонячних колекторів для гарячої води — це досить вигідний варіант отримання сонячної енергії, які в першу чергу люди почали використовувати через велику забрудненість навколишнього середовища.

Основним критерієм, який визначає ефективність сонячного колектора, є коефіцієнт його оптичної ефективності або оптичний ККД. Чим вище цей коефіцієнт, тим ефективнішим є сонячний колектор – більше сонячної енергії перетворюється в теплову енергію.

Сонячну енергію можна використовувати навіть в країнах з малою інсоляцією. Сонячні водонагрівачі, їх також називають сонячними колекторами, використовують енергію сонця для нагрівання води. Вони працюють без джерела електроенергії. Сонячні установки практично не вимагають експлуатаційних витрат, не мають потреби ремонту і вимагають витрат лише на їх спорудження і підтримку в чистоті.

Існують різні типи сонячних водонагрівачів, але усі вони ґрунтуються на простому принципі: чорна поверхня поглинає сонячне тепло, потім це тепло передається воді. Найпростіші моделі можуть бути споруджені із простих матеріалів і не потребують насосів чи іншого електричного обладнання. Ефективний сонячний колектор може використовуватись навіть в зимовий час завдяки застосуванню незамерзаючих рідин – антифризів.

Існують такі типи сонячних колекторів:

Ø Плоский сонячний колектор - це спеціальний теплообмінник, в якому енергія сонячного випромінювання перетворюється в тепло. Зазвичай це плоска металева панель (по закордонній термінології - абсорбер) площею 1-2 м2 , я якій є канали для рідини. Поверхня цій панелі, звернена до Сонця - чорна, для кращого нагріву випромінюванням. Для зниження теплових втрат ця панель встановлюється в корпус, виконаний у вигляді плоскої рами, під панеллю встановлюється теплоізоляція, а зверху вона захищена так званою прозорою ізоляцією - спеціальним склом.

Ø Основу вакуумних колекторів складають вакуумні скляні трубки коаксіальної конструкції. Зовнішня скляна трубка захищає абсорбер від конвективних втрат, а внутрішня трубка покрита селективним шаром і служить абсорбером сонячної енергії. Отримана теплота відводиться від її внутрішньої поверхні трьома способами: природної конвекцією води, теплової трубою і U-подібної трубою. Висока ефективність абсорбуючого покриття (до 93 %) і низькі теплові втрати через вакуумну оболонку (< 8 %) дозволяють отримати кращі характеристики сонячних колекторів. Абсорбуюче покриття засноване на наномолекулярних розробках, виконаних за технологією тонкоплівкових покриттів, що збільшує поглинальну здатність на 20 %. Висока ефективність перетворення енергії сонця дозволяє навіть у хмарний і дощовий день отримати теплову енергію. Вакуумні трубки з боросилікатного скла витримують вплив 25-мм граду

Ø Сонячні колектори з U-трубками (скорочено UPSC) можуть працювати в холодних кліматичних умовах, де можливо заморожування циркулюючої води. Усередині скляних вакуумних трубок встановлені мідні U-подібні труби з алюмінієвими ребрами, контактуючими з внутрішньою стінкою вакуумної трубки. Теплоносій - вода або антифриз циркулює всередині труб і розподіляється по трубках в проточному колекторі. Цей тип колектора призначений для роботи при підвищеному тиску. [1].

Більш ефективними (велика температура нагріву), відповідно, більш складними і дорогими, є пристрої з вакуумними сонячними колекторами. Однак у таких колекторах відсутня проблема розмноження бактерій та інших мікроорганізмів, наявна в системах з плоскими колекторами.

Системи сонячного теплопостачання бувають наступних типів:

· одноконтурні для використання сезонно або в місцевостях, де немає негативних температур протягом усього року, вода повинна бути нежорсткою і чистою;

· двоконтурні для цілорічного використання, а також у місцевостях з жорсткою і / або забрудненою механічними домішками водою [2].

Кожна з систем може мати природну (пасивну) або примусову (активну) циркуляцію теплоносія. При природної циркуляції теплоносія в системі (термосифонна система) гарячий теплоносій піднімається вгору, тому бак-накопичувач повинен розташовуватися вище колектора. Якщо таке розташування неможливо або недоцільно, повинна застосовуватися система з активною циркуляцією теплоносія. При малій продуктивності по гарячій воді (до 2 м3 на добу) переважні системи з природною циркуляцією теплоносія. При більшій - в активній системі встановлюється циркуляційний насос з розрахунку 25-40 л/год на один квадратний метр поверхні СК.

Література:

1. Маляренко В.А. Енергoзбереження та енергетичний аудит : навч. посіб. / В.А. Маляренко , І.А. Немировський. – 2–е вид., перероб. і доп. – Харків : НТУ «ХПІ», 2010. – 344 с.

2. Корчемний М. Енергозбереження в агропромисловому комплексі / М. Корчемний, В. Федорейко, В. Щербань. – Тернопіль : Підручники і посібники, 2001. – 984 с. \