С древних времен пользуемся солнечной энергией, даже не задумываясь об этом. Мы привыкли, что летом солнце согревает нас и наши дома, а зимой пользуемся дровами, твердым и жидким топливом, которые, по сути, тоже являются накопленной солнечной энергией, для поддержания тепла и уюта наших домов. На протяжении многих лет ученые, шаг за шагом, преодолевали препятствия, которые вставали на пути к созданию источников энергии без использования природного топлива, которое копилось в недрах планеты миллионы лет. Благодаря солнечным коллекторам мы имеем возможность экономить эти ресурсы, получая необходимое нам тепло непосредственно от Солнца. Применяя высококачественные солнечные коллекторы, мы можем обеспечить свой дом теплом и горячей водой при помощи солнечной энергии. И это не слова, это реальные факты, проверенные на практике во всех странах мира. Итак, что же такое солнечный коллектор? Солнечный коллектор – это устройство нагревающее воду, с помощью энергии солнца, которая поступает на землю в огромных количествах и практически не использовалась до недавнего времени. Исследования доказали что количество солнечной энергии поступающей на Землю больше чем потребляется населением планеты на данный момент примерно на десять порядков. В Крыму средняя мощность солнечного излучения поступающего на землю в безоблачный день составляет примерно 1350 КВт/ч. Благодаря своей конструкции солнечные коллекторы поглощают до 95% излучения, однако на практике коэффициент полезного действия бывает не выше 75%. В настоящее время, основываясь на конструкционных особенностях и принципах работы, мы можем выделить несколько наиболее эффективных типов коллекторов: вакуумные коллекторы типа heat pipe, плоские коллекторы и простые вакуумные коллекторы (simple или мокрая трубка). Рассмотрим принцип действия каждого из них.
Плоский солнечный коллектор Плоский солнечный коллектор внешне похож на оконную раму с толстым черным стеклом. Основой для коллектора является алюминиевая рама, на которой и собирается коллектор. На задней стенке коллектора размещается стекловата (или любой другой подходящий теплоизолятор) которая препятствует утечке поглощенного тепла в окружающую среду. Поверх стекловаты прокладываются медные трубки, которые припаиваются к абсорбирующему слою. Слой абсорбирующего покрытия расположен на самом верху конструкции и закрыт закаленным ударостойким стеклом, которое имеет высокий коэффициент пропускания солнечного света. Верхнее стекло должно иметь наивысший коэффициент пропускания солнечного света, а это около 95%. На рисунке вы можете увидеть графики спектров излучения(1 график), поглощения-пропускания(2 график), и поглощения абсорбентом (3 график). Исходя из показанных графиков, мы видим, что солнечная энергия беспрепятственно проходит сквозь стекло и нагревает абсорбирующее покрытие. Однако спектр тепла излучаемого нагретым под лучами солнца абсорбирующим покрытием стеклом не пропускается. Таким образом, вместо того чтобы рассеяться в пространстве поглощенная энергия передается медным трубкам, по которым циркулирует жидкость-теплоноситель. Плоские коллекторы делятся на два типа: всесезонные, и сезонные. Тип коллектора зависти от типа его системы (открытая или закрытая) и типа теплоносителя циркулирующего в трубках (вода или антифриз).
Вакуумные солнечные коллекторы (на основе трубок Heat Pipe) На сегодняшний день самые эффективные коллекторы. Конструкция коллектора предельно проста, коллектор состоит из рамы, к которой крепятся вакуумные трубки. Сами трубки сделаны из ударопрочного боросиликатного стекла. Каждая трубка состоит из 2х трубок, наружной и внутренней, между которыми создан вакуум, который играет роль теплоизолятора. Наружная трубка сделана из полностью прозрачного стекла обеспечивающего беспрепятственное проникание солнечного света на внутреннюю трубку, на которую нанесено специальное абсорбирующее покрытие. Для того чтобы поддерживать высокую степень вакуума в трубке присутствует специальная прослойка газопоглотителя на основе бария. Газопоглотитель поглощает газы, выделяемые при эксплуатации, и так же является показателем работоспособности трубки. Пока трубка герметична, слой бария имеет серебристый цвет, а когда происходит разгерметизация, барий становится белым.  Внутри вакуумной трубки находится запаянная медная трубка, по которой циркулирует теплоноситель. Тепло от абсорбирующего покрытия передается по медным теплопроводящем ребрам. Конец медной трубки, помещенный в теплообменник с жидкостью, называемый корпусом коллектора, имеет расширение для большей площади отдачи тепла и называется конденсатором тепловой трубки. Теплоносителем служит вода или антифриз. Принцип работы коллектора состоит в том, что тепло с абсорбента передается по ребрам медной трубке. Жидкость внутри нее закипает и в газообразном состоянии поднимается в конденсатор. В конденсаторе пар отдает тепло, стенкам трубки, конденсируясь на них, охлаждается до состояния жидкости и стекает назад нижнюю часть медной трубки, где происходит нагрев, уступая место новой порции пара. Стенки конденсатора нагреваются и отдают тепло жидкости протекающей через коллектор.
Солнечные коллекторы типа "мокрая трубка"(Simple) Самые простые солнечные коллекторы. Данные коллекторы пассивны и могут использоваться только сезонно, если температура окружающей среды ниже 0 то коллектор замерзает. Сам коллектор состоит из рамы, к которой крепятся вакуумные трубки и бак для горячей воды. Вакуумная "мокрая" трубка состоит и внешней и внутренней стеклянных трубок, между которыми создан вакуум. Внутренняя трубка покрыта абсорбирующим покрытием. Теплоносителем в данном случае является вода, которая, разогреваясь непосредственно в трубках, поднимается в бак, откуда идет конечному потребителю. Холодная вода, поступающая в бак, опускается в трубки, где происходит ее нагрев.
| 
