Плоский солнечный коллектор представляет собой устройство, которое поглощает электромагнитное излучения с дальнейшим его преобразованием в тепловую энергию, применяемую для подогрева воды, необходимую для горячего водоснабжения сооружений.
В основе действия этого оборудования
лежит принцип парникового эффекта. Его сущность заключается в том, что солнечные
лучи, падающие на поверхность плоского солнечного коллектора, почти полностью
пропускаются стеклом. Поскольку преимущественная интенсивность излучения в
обычных условиях расположена в спектральном интервале 0.4 мкм -1.8мкм, то для верхнего
слоя применяется простое или закаленное стекло. Следует заметить, что его коэффициент
пропускания должен составлять приблизительно 95% (для конкретного спектрального
диапазона). Теплопоглощающее покрытие, находящееся в нижней части коллектора,
характеризуется коэффициентом поглощения излучения до 92%. В результате
нагревания покрытие начинает постепенно излучать тепловую энергию. Её
преимущественная мощность расположена в инфракрасном диапазоне. Этот спектр
излучения уже почти не пропускается стеклом, соответственно, можно добиться аккумулирования
внутри коллектора солнечной энергии. Передача к теплоносителю теплоты производится
с помощью конструктивных элементов, изготовленных, в большинстве случаев, из
меди или алюминия. Процесс отвода теплоты выполняется благодаря теплоносителю –
воде или раствору незамерзающей жидкости.
Схематичное стройство солнечного коллектора
С точки зрения конструкции солнечный плоский коллектор является панелью, имеющей прямоугольную форму. Корпус этого инновационного оборудования создается из алюминия и обладает двумя патрубками, которые предназначаются для вывода и подвода теплового жидкого носителя. Боковые стенки и дно корпуса солнечного плоского коллектора покрыты слоем теплоизоляционного материала (в большинстве случаев его толщина составляет не более пяти сантиметров.), что отвечает за существенное уменьшение теплопотерь. В качестве элемента, непосредственно поглощающего энергию излучения Солнца (абсорбера), выступает обыкновенная пластина, созданная из металла с повышенными показателями теплопроводимости. Зачастую, светопоглощающие пластины создаются из меди (намного реже из стали или алюминия). С целью повышения поглощающей способности, эти изделия дополнительно покрывают аморфным полупроводником – высокоселективным покрытием, характеризующимся относительно низким коэффициентом излучения (для инфракрасного диапазона спектра). Поглощающие элементы спаяны с теплопроводящей системой – медными параллельными трубками, где осуществляется циркуляция жидкого теплоносителя. Абсорбер, нагреваясь, отдает трубкам тепло. Элемент, поглощающий энергию, сверху покрывается листами матового стекла, которое пропускает внутрь коллектора солнечное излучение и почти не выпускает его обратно. Следует заметить, что это дополнительно увеличивает эффективность плоского солнечного коллектора, уменьшая уровень теплопотерь.
За исключением обыкновенного стекла, в этих солнечных установках применяется стекло с пониженным содержание железа, которое отлично пропускает солнечные лучи, а также ударопрочное стекло.
Достоинства плоских солнечных коллекторов:
- высокий уровень эффективности;
- надежность;
- относительная простота оборудования;
- продолжительный период эксплуатации;
- возможность эффективной работы в течение целого года.
