Водонагреватели

 Многообразие водонагревателей.

Солнечные водонагреватели в основном используются в бытовых условиях для горячего водоснабжения.

 Солнечные водонагреватели могут быть активного или пассивного типов. Активная система использует электрический насос для циркуляции жидкости через вакуумные трубки собранные в так называемые коллектор; пассивная система не имеет электрического насоса и полагается только на естественную циркуляцию.

Пассивные системы.

 Пассивные (Термосифонные) системы перемещают горячую воду или теплоноситель через систему за счёт естественной гравитации, возникающей при разности плотностей нагретого и охлажденного теплоносителя. Пассивные системы с конвекцией дешевле, чем активные системы, но и менее эффективны из-за медленной циркуляции в системе. Системы с тепловыми трубами более дорогие, чем конвективные, но имеют меньшие эксплуатационные затраты. Кроме того, системы с тепловыми трубами позволяют перекачивать тепло вниз, то есть против сил конвекции. Характеристики сильно зависят от конкретного типа труб.

Активные системы.

 Активные системы используют электрические насосы, клапаны и контроллеры для циркуляции теплоносителя через коллектор. Они обычно более дорогие, чем пассивные системы, но и более эффективны.

Активные системы с открытым контуром

 Активные системы с открытым контуром используют насосы для циркуляции воды через коллекторы. Активные системы с открытым контуром являются популярными в регионах с положительными температурами или при сезонном использовании. Могут эксплуатироваться при температурах воздуха до −20 °C или −25 °C.

Активные системы с закрытым контуром

 В этих системах теплоносителем коллектора является обычно водно - гликолиевый антифриз. Теплообменники передают высокую температуру от теплоносителя первого контура воде, которая запасена в баках (аккумуляторах). Системы с закрытым контуром популярны в областях, подвергающихся продолжительно действующим отрицательными температурам, так как они имеют хорошую защиту от замораживания. В связи с высокими значениями температуры при застое теплоносителя в периоды максимальной облученности, не все антифризы пригодны для использования в солнечных системах.

 Активные системы используют электрические насосы, клапаны и контроллеры для циркуляции теплоносителя через коллектор. Они обычно более дорогие, чем пассивные системы, но и более эффективны.

 Наибольшую популярность в солнцеизбыточных регионах, южных странах, получили нагреватели с плоским коллектором, или панельные. В качестве абсорбера в таких коллекторах используется пластина из алюминия или стали. Значения КПД таких коллекторов невелико, что компенсируется высокими (избыточными) величинами солнечной облученности поверхности в этих регионах.

 Для величин солнечной облученности (инсоляции) даже южных регионов России требуются коллекторы с пластиной из меди со специальным покрытием. Из-за высокой теплопроводности меди удельные значения теплопередачи энергии теплоносителю и общий КПД значительно выше.

Коллекторы вакуумного типа:

 За счет использования тепловых трубок в конструкции вакуумных коллекторов достигается больший КПД при работе в условиях низких температур и слабой освещенности. В то же время использование дополнительного теплового контура приводит к неизбежным потерям, связанным с передачей тепла между средами, поэтому при температурах выше +15 градусов эффективность вакуумных коллекторов практически совпадает, а иногда и ниже чем у плоских коллекторов. За счет качественных многослойных высокоселективных покрытий и вакумирования, современный солнечный коллектор способен улавливать солнечную энергию в очень широком спектре. Существует несколько основных типов вакуумных солнечных коллекторов:

1. Колба в колбе.

2. Колба в колбе с тепловой трубкой.

3. Вакуумированная колба.

Колба в колбе

 В коллекторах первого типа нагрев теплоносителя происходит при контакте с селективным покрытием стеклянной колбы. В качестве теплоносителя может выступать как вода, так и антифриз (или его смесь с водой). Такие системы работают при отсутствии избыточного давления со стороны теплоносителя, так как не могут быть эффективно гидроизолированы. Чаще всего это системы с пассивной циркуляцией теплоносителя.

 Колба в колбе с тепловой трубкой

 В коллекторах с использованием колб второго типа применяются медные тепловые трубки. Передача тепла с абсорбера к трубке осуществляется с помощью ребер. Тепловая трубка передает тепло в конденсатор тепловой трубки, который присоединен к коллектору, в котором происходит циркуляция теплоносителя.

Вакуумированная колба

 Главным отличием колб третьего типа является вакуумная теплоизоляция медной тепловой трубки. Если в колбах первого и второго типа вакуумная прослойка находится между стеклянными стенками колб, то в вакуумированных колбах и абсорбер и тепловая трубка находятся при пониженном давлении воздуха. Кроме того, наличие лишь одного слоя стекла вместо двух увеличивает КПД установки.

 Солнечные водонагреватели применяются для домашнего и коммерческого горячего водоснабжения, обеспечения индустриальным теплом, нагрева воды для плавательных бассейнов и т. д.

Экология

 Эксплуатация бытового солнечного водонагревателя позволяет сократить выбросы CO₂ пропорционально количеству сэкономленного топлива. Кроме того, в этом случае сокращается парниковый эффект от выбросов углекислого газа.

 Как выглядят водонагреватели в разрезе. Предлагаем вашему вниманию фотографии.