СВК складається з трьох обов’язкових елементів (вакуумний колектор, накопичувальний резервуар і центр управління), що забезпечують її ефективне функціонування.

Схема сонячного колектора:

  1. сонячні промені,
  2. вакуумний колектор,
  3. датчик температури № 1,
  4. бак скидання надлишкового тиску,
  5. центр управління,
  6. контролер,
  7. електронагрівач,
  8. датчик температури № 2,
  9. запобіжний клапан,
  10. вхідний отвір (холодна вода),
  11. вихідний отвір (гаряча вода),
  12. накопичувальний резервуар з двома теплообмінниками,
  13. основний контур опалення.

Вакуумний колектор – комплекс вакуумних трубок, що перетворюють потік сонячного випромінювання в теплову енергію, де здійснюється первинна передача отриманого тепла в накопичувальний резервуар через циркулюючий в системі теплоносій (незамерзаюча рідина).

Вакуумний колектор комплектується 10-30 вакуумними трубками, що розташовуються паралельно один одному. Кількість колекторів СВУ залежить від потреб, але зазвичай досить 1-2, в окремих випадках – 4-6 і більше (в залежності від напрямку використання тепла і навантаження).

Елементарною одиницею перетворення енергії сонячного випромінювання в тепло є вакуумні трубки, які вловлюють найбільш цінне з точки зору отримання тепла випромінювання, а отримане тепло – передають воді, яка безпосередньо використовується в побуті або теплоносія, за допомогою якого здійснюється нагрівання води для гарячого водопостачання або опалення.

Існує 4 основних типи вакуумних трубок, якими комплектуються колектори:

  • Glass simple vacuum tube
  • 3-Hi Solar core vacuum tube
  • Heatpipe tube
  • Super Heatpipe (SHCMV heatpipe tube)

 

Накопичувальний резервуар – бак заданого об’эму (як правило, 100-500 л) в якому накопичується тепла вода, отримана від вакуумних колекторів. Конструктивно виконаний у вигляді електричного бойлера з одним або двома внутрішніми теплообмінними спіралями. Опції накопичувального резервуара: 1) накопичення гарячої води, 2) збереження отриманого тепла, 3) додатковий підігрів води (за необхідності). За замовчуванням резервуар комплектується електронагрівачем, але додатковий підігрів (у разі необхідності) може здійснюватися за рахунок будь-якої системи енергогенерування (газ, дизель, вугілля, дрова і тд.).

Центр керування (робоча станція) – комплекс автоматичного контролю функціонування вакуумного колектора та накопичувального резервуара, що включає контролер, датчики температури і тиску, насос і запірні елементи. Дозволяє повністю автоматизувати процес і встановити найбільш ефективний режим роботи системи протягом доби в залежності від заданих Вами параметрів, що реалізується за допомогою мікропроцесорного контролера забезпечує наступні функції:

  • Індикація температури колектора, резервуару, зворотного потоку теплоносія
  • Вибір температури активації примусової циркуляції теплоносія та додаткового підігріву;
  • Вибір часових параметрів включення-виключення системи опалення та додаткового підігріву;
  • Вибір температури режиму антизамерзання;
  • Індикація пошкодження датчиків.

Принцип роботи

В основу функціонування СВК покладено чотири базових процесу: 1) вловлювання сонячного випромінювання; 2) теплообмін; 3) консервація отриманого тепла; 4) автоматизований контроль системи.

При цьому інженерне рішення по реалізації цих процесів чітко розподіляється згідно з елементами СВК. Так, сонячне випромінювання, потрапляючи на колектор, проходить через його вакуумну зону і досягає спеціального покриття, яке вловлює ті хвилі сонячного випромінювання, які несуть найбільшу енергію– в першу чергу інфрачервоний спектр. В результаті чого відбувається інтенсивний розігрів вакуумного колектора. Залежно від типу вакуумних трубок колектора, отримана енергія передається: воді (яку безпосередньо використовують), теплоносія (вода або антифриз) або металевій пластині. У першому випадку отримане тепло безпосередньо передається воді для її нагріву. У другому і третьому – використовується теплоносій або теплопередатчік. В якості теплоносія може використовуватися звичайна вода або антифриз (як правило, водний розчин гліколя), а в якості теплопередатчіка мідна трубка або алюмінієва пластина.

Далі теплоносій або теплопередатчик віддає отримане тепло воді, що використовується для побутових потреб (гаряча вода та/або опалення). Зазвичай, теплоносій або теплопередатчик просторово стикаються з мідною трубкою (спіральної, U-подібною чи головчастого типу), яка характеризується підвищеним коефіцієнтом теплообміну. Саме через мідну трубку і здійснюється процес теплообміну між теплоносієм (теплопередатчиком) і водою, що нагрівається. У найбільш простих системах мідні трубки відсутні, в такому випадку процес теплообміну відбувається безпосередньо між теплоносієм і водою, що нагрівається.

З метою збереження отриманого тепла у СВК використовуються баки-резервуари, що мають ізоляційний шар, який забезпечує як можна більш тривалу підтримку внутрішньої температури. Для більш ефективної координації функціонування найбільш складні (і одночасно найбільш продуктивні) СВК комплектуються системою автоматичного управління, де здійснюється контроль роботи всієї установки відповідно до заданих параметрів, включаючи вибір оптимального режиму роботи системи протягом доби, при цьому контролер регулює потік теплоносія і визначає напрямок подачі тепла (гаряче водопостачання та/або опалення). Для постійного функціонування СВК можуть комплектуватися додатковими джерелами енергії, наприклад: традиційний водонагрівач, що працює на електриці, газі, рідкому (дизель) або твердому (вугілля) виді палива, що забезпечує найбільш високу ефективність використання в зимовий час, коли навантаження найбільш високі, а також нічний час або хмарну погоду, при цьому альтернативне джерело енергії використовується лише для підтримки заданих параметрів.

Інсталяція

СВК можуть встановлюватися на будь-якому більш-менш освітленому просторі: як горизонтальному – дахи будинків, техмайданчику, так і вертикальному – балкони. При цьому експозиція (північ-південь) і кут нахилу (0-90°) надають значення на ефективність роботи всієї системи. Слід врахувати, що функціонування системи можливо в будь-який час року і погоду, проте найбільша продуктивність СВК припадає на період весна-осінь. Тому при комплектації СВК необхідно враховувати їх мінімальну продуктивність, розраховану на холодний період року, коли кількість сонячної енергії знижується, а потреба в тепловій енергії – збільшується.

СВК можуть працювати у відкритому автономному режимі (наприклад: прямий підігрів води для пасивного гарячого водопостачання), але найбільш поширені та ефективні типи установок – закриті, двоконтурні, що функціонують при магістральному тиску водопроводу і мають додаткове джерело енергозабезпечення. Перший варіант – так звані сезонні установки, що функціонують в теплий період року, вони популярні для застосування в дачних селищах. Другий варіант – всесезонні установки, що забезпечують цілорічне забезпечення теплом.

Класифікація СВК

СВК класифікуються на 2 типи (активні і пасивні) залежно від способу циркуляції рідини, яку нагрівають, і мають 2 варіанти виконання (прямі і непрямі) в залежності від наявності або відсутності теплоносія.

Comments are closed.