Порівняння: плоских та вакумних сонячних колекторів

Виходячи з нашої практики, ми спробуємо об'єктивно порівняти характеристики плоских і вакуумних сонячних колекторів.

Часто можна почути, що вакуумні колектори ефективніше, так як в їх трубках міститься вакуум. І тому їх теплові втрати нижче.

В цьому є частка правди, тому що вакуум є хорошим теплоізолятором. Але на сьогоднішній день, наприклад, в плоских колекторах більшості Про між склом і абсорбером знаходиться інертний газ, який, запобігає теплові втрати, забезпечує швидкий прогрів колектора і виключає випадання конденсату в ранкові години.

Для більш детальної оцінки властивостей, розглянемо конструкцію плоского і вакуумного колекторів.

В основі конструкції плоских колекторів лежить абсорбер (поглинач) і мідні трубки з рідиною (суміш гліколю з водою з дуже низькими показниками точки кипіння — Максимальна температура близько 200°С). Теплоносій забирає тепло у поглинача через мідну трубку. Поглинач захищений корпусом колектора і має ефективний тепловий захист (мінеральна вата товщиною близько 50 мм), що забезпечує мінімальні теплові втрати. Зверху колектор покривається склом з низьким вмістом заліза.

Вакуумний колектор складається з трубок і основного корпусу. У трубці вакуумного колектора знаходиться мідний поглинач з тепловою трубкою (трубчастий теплообмінник), заповненої випаровується рідиною. Теплоносій через трубчастий теплообмінник забирає тепло. Максимальна температура в стані простою близько 270°С. Вакуум в скляних трубках забезпечує оптимальну теплоізоляцію, і майже повністю виключаються втрати на конвекцію між скляною трубкою і поглиначем. Всі трубки приєднуються до збірного колектора.

Одним з найважливіших показниківефективності роботи сонячного колектора є коефіцієнт корисної дії, який показує, яка частка сонячного випромінювання, яке потрапляє на колектор, може бути перетворена в корисну теплову енергію.

Частина сонячного випромінювання, яке потрапляє на колектор, відбивається і поглинається на склі, а також відбивається на поглиначі. За співвідношенням надходить на колектор сонячного випромінювання і потужності випромінювання, що перетворюється на поглиначі в тепло, визначають оптичний ККД.

Для плоских колекторів в залежності від типу і виробника, оптичних ККД знаходиться в діапазоні 75-85%. Для вакуумний колекторів цей показник становить 80-83%. Тобто за значеннями оптичного ККД два типи колекторів приблизно рівні. Для більш наочного порівняння роботи плоского і вакуумного колекторів наведемо наступні дані.

Центр підвищення рівня розробок в сонячній енергетиці (The centre of excellence for solar engineering) при Ингольстадком університеті прикладної науки (Ingolstadt University of Applied Sciences) провів дослідження системи сонячного теплопостачання двісемейного приватного будинку. Мета проекту-порівняння роботи сучасного вакуумного трубчастого і плоского сонячного колектора для потреб нагріву води та опалення будівлі.

Наведемо графік вироблення теплової енергії плоского і трубчастого вакуумного колекторів в період осінь-весна. картинка графік.

Незважаючи на більш низьку номінальну ефективність, за весь період випробувань, плоский сонячний колектор виробив більше теплової енергії для загальної площі. Правильно порівнювати саме загальну площу колектора, тому що величина загальної площі колектора займає простір на даху для вироблення тепла, отже, варто враховувати і представлену вартість для власника будівлі. Крім цього, доступна область даху часто обмежує число колекторів, особливо в системах сонячного опалення, де часто необхідні великі площі колекторів.

Вироблення теплової енергії для апертурної площі колектора вище для вакуумного трубчастого колектора восени і навесні. Хоча очікувалося, що в зимовий період, коли температура навколишнього середовища нижче, вакуумний трубчастий колектор виробить більшу кількість теплової енергії, ніж плоский колектор (як обіцяють виробники). Незважаючи на це, показники вироблення теплової енергії взимку у плоского і у вакуумного трубчастого колекторів приблизно рівні.

Була досліджена робота вакуумного і плоского колектора в зимовий період. Обраний зимовий січневий день з найбільш ідеальними умовами для роботи вакуумного трубчастого колектора: хороше сонячне випромінювання при низькій температурі навколишнього середовища.

Вакумний трубчастий колектор увійшов в робочий стан тільки в невеликий проміжок часу в другій половині дня, коли сонячна інтенсивність починала падати. Причина цього те, що вакуумний трубчастий колектор був покритий памороззю і снігом в даний період, і розморожувався дуже довго через ефективної вакуумної ізоляції. А схід снігового шару на вакуумному трубчастому колекторі був утруднений, через те, що сніг затримується між скляними трубками колектора навіть при куті нахилу 33°.

Важливою перевагою плоских колекторів є стійкість до механічних пошкоджень. Ризик пошкодження розжареного скла значно нижче, так як скло майже в три рази товще (3-4 мм), ніж у вакуумних трубках, які, в свою чергу, не завжди можуть витримати навіть град. І тому причина різниця тиску вакуум/повітря між скляними трубками.

Плоскі колектори виробляються сучасним промисловим методом пайки, виключені всякого роду Заклепувальні з'єднання, гвинти і ущільнюючі матеріали. Високоякісний матеріал забезпечує тривалий термін служби.

А у вакуумних необхідно проводити заміну деяких трубок, так як з часом вакуум зникає, і колектор тоді працює неефективно.

В залежності від типу і кількості трубок вага вакуумного колектора становить від 25 до 95 кг. Встановлювати його можна під будь-яким необхідним кутом, на плоскій покрівлі, на похилій покрівлі, на фасаді, на окремій конструкції.

Хоча конструкція плоского колектора каркасна, а не збирається з окремих трубок – монтувати йогоне складає труднощів , важить він трохи більше сорока кілограм. Плоский колектор, можливо, також монтувати під будь-яким необхідним кутом, всіма перерахованими способами, як і для вакуумного колектора, а також можливий монтаж плоского колектора, вбудованого в дах.

Наша компанія пропонує вам подивитися такі сонячні комплектори: