- Коллектор
- Накопитель
- Система управления
- Система трубопроводов
При этом система управления и система трубопроводов проектируются с учетом жестко заданных размеров, а размеры коллектора и объем накопителя должны выбираться с учетом потребностей, цен и различных аспектов использования.
Принцип функционирования термической гелиоустановки достаточно прост. Солнечный коллектор преобразует энергию солнечного излучения в тепловую, и это тепло по системе трубопроводов (подающих и обратных) переносится в теплообменник. Теплообменник проектируется таким образом, чтобы в полностью загруженном состоянии иметь возможность покрыть потребности в горячей воде в течение примерно 2—3 ненастных дней. В течение периодов плохой погоды или в зимнее время происходит догрев верхней части накопителя — это может делаться с помощью электрических нагревательных элементов или за счет поддержки со стороны отопительной системы.
Различают два типа солнечных коллекторов:
- Плоские коллекторы, которые представляют собой теплоизолированные остекленные панели, в которые помещены пластины поглотителя, обработанные селективным покрытием. В температурном диапазоне от 30 до 80 °С плоские коллекторы достигают коэффициента полезного действия от 50 до 80%. Они представляют собой стандартный и самый широко распространенный тип коллекторов для систем горячего водоснабжения. При сравнительно низких инвестиционных расходах они обеспечивают высокую выработку тепловой энергии и легко монтируются на крышах или фасадах зданий.
- Вакуумные коллекторы, которые, вследствие того, что в их конструкции используются вакуумированные стеклянные трубки, известные также под названием трубчатых коллекторов, позволяют достигать температур свыше 100 °С и при температурах горячей воды от 45 до 70 °С при меньшей инсоляции демонстрируют более высокий коэффициент полезного действия, чем плоские коллекторы. Они устанавливаются там, где установка плоского коллектора затруднительна вследствие их формы или ограничений по доступному пространству для установки. Вакуумные коллекторы требуют более высоких инвестиционных затрат, чем плоские коллекторы, потому что температура теплоносителя может превышать 200 °С.
Производительность плоского коллектора в расчете на единицу площади примерно на 30% ниже, чем для вакуумного коллектора, зато он прочнее и примерно вполовину дешевле. Вакуумный коллектор быстрее реагирует на рассеянный свет и позволяет добиться более высоких температур. Правда, оба этих преимущества не имеют большого значения для целей горячего водоснабжения. В принципе, установка вакуумных коллекторов рекомендуется тогда, когда для установки плоских коллекторов недостаточно свободного пространства на крыше.
По коллекторному контуру тепловая энергия, полученная от солнечного коллектора, переносится в накопитель и через теплообменник передается питьевой воде. В качестве теплоносителя в коллекторном контуре чаще всего используется водно-гликолевая смесь.
Накопитель должен быть как можно лучше теплоизолирован и поддерживать как можно лучшее зонирование по температурам воды (горячая зона сверху, зона смешивания в середине и холодная зона внизу). Тонкие резервуары-теплообменники позволяют избежать завихрений и перемешивания между зонами заполнения и забора воды из резервуара. Боковые подключения трубопроводов повышают тепловые потери, в новых резервуарах-теплообменниках для гелиоустановок все подключения производятся либо сверху, либо снизу. Все поставщики предлагают полные комплекты оборудования, в состав которых входят не только коллектор и резервуар-теплообменник, но и вся необходимая арматура, насосы, предохранительное, измерительное и управляющее оборудование, компактное и простое в установке.
