Основные различия между плоским и трубчатым вакуумным коллекторами

Вакуумный трубчатый солнечный коллектор применяется в круглогодичных системах солнечного горячего водоснабжения, отопления, подогрева плавательного бассейна и абсорбционного кондиционирования

Плоский солнечный коллектор применяется в круглогодичных системах солнечного горячего водоснабжения и отопления, а так же для подогрева плавательного бассейна

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ: РАЗЛИЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

ПРОЦЕСС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

ОБЩАЯ И АПЕРТУРНАЯ ПЛОЩАДЬ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Сравнивая солнечные коллекторы, необходимо сопоставлять все данные к единице апертурной (полезной, активной) площади солнечного коллектора. Общая и апертурная площади вакуумного трубчатого и плоского солнечных коллекторов имеют различное соотношение. В некоторых случаях этот фактор может быть ключевым при выборе солнечного коллектора, особенно когда место установки солнечных коллекторов ограничено в габаритах.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

	Мощность солнечного излучения - 1000 Вт/м2
КПД, %
	Разность температуры теплоносителя в солнечном коллекторе и температуры окружающего воздуха, ºС

	Мощность солнечного излучения - 600 Вт/м2
КПД, %
	Разность температуры теплоносителя в солнечном коллекторе и температуры окружающего воздуха, ºС
	Зоны: 1) стандартное горячее водоснабжение (ГВС) и нагрев воды в бассейне; 2) высокая доля по ГВС, а также отопление; 3) абсорбционное кондиционирование.

Благодаря графикам, можно отметить, что выработка тепла вакуумным трубчатым солнечным коллектором будет выше при экстремально низких температурах окружающего воздуха и в пасмурную погоду. Это и есть основное преимущество использования вакуумной изоляции. Однако при средних температурах и/или при большей мощности излучения, выработка тепла плоским коллектором будет выше благодаря лучшим оптическим характеристикам.

Если анализировать общую площадь, то плоские коллекторы имеют однозначно лучшие показатели.

СРЕДНЕГОДОВАЯ ВЫРАБОТКА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

Только математическое моделирование позволяет спрогнозировать количество тепловой энергии, которое потенциально может быть выработанно солнечными коллекторами в течении года.

Одной из доступных и наглядных программ является немецкая разработка T*SOL basic. В бесплатном демо-режиме можно моделировать только один вариант системы (горячая вода) и для одной погодной точки (г. Вюрцбург, Германия), но остается доступным выбор огромного количества различных солнечных коллекторов, с просмотром их параметров, изменение режима работы и др. При формировании листа с результатами расчетов, предоставляются графики, по которым можно удобно сравнить работу различной техники.

Для расчета выбрем стандартные солнечные коллекторы (см. рисунок)

Параметры плоского солнечного коллектора:

Оптический КПД - 0,8

Коэффициент тепловых потерь a1 - 3,8 Вт/(м²·ºС)

Коэффициент тепловых потерь a2 - 0,03 Вт/(м²·ºС²)

Угловой коэффициент продольный/поперечный (50^о) - 88%

Параметры вакуумного трубчатого солнечного коллектора:

Оптический КПД - 0,7

Коэффициент тепловых потерь a1 - 1,8 Вт/(м²·ºС)

Коэффициент тепловых потерь a2 - 0,02 Вт/(м²·ºС²)

Угловой коэффициент продольный (50^о) - 90%

Угловой коэффициент поперечный (50^о) - 130%

Количество тепловой энергии, необходимое для обеспечения потребления горячей

воды в объеме 400 л/сутки, температурой 50^оС на протяжении всего года, с учетом,

что входящая холодная вода имеет температуру 7..12^оС.

Выбран объем бака-аккумулятора - 400 л.

Климатические данные для г. Вюрцбург (Германия).

Угол наклона коллекторов - 30^о, отклонение от южного направления - 0^о

Если сравнить расчеты при одинаковой "Active solar surface"* обоих коллекторов ( 6 м² ), то, по данным моделирования, вакуумный коллектор вырабатывает за год на 14.6% больше тепловой энергии (годовая экономия 47% против 41% - от плоских коллекторов):
*Active solar surface - это анализируемая площадь Абсорбера или Апертурная площадь изделия, к которой приведены указанные теплотехнические параметры.

кВтч
	месяц

Если сравнить расчеты при одинаковой годовой выработке обоих коллекторов, то, по данным моделирования, видно, что вакуумный коллектор имеет на 18% меньшую активную площадь (цветом показано различие выработки в разные периоды года):

кВтч
	месяц

*при моделировании не учитывается возможное снижение выработки в зимний период из-за снега и изморози

Так или иначе, учитывая огромное количество вариантов техники, следует внимательно изучить размеры и параметрам конкретного изделия, т.к. «стандартные» солнечные коллекторы из примера выше имеют достаточно хорошие теплотехнические показатели относительно возможных реальных представителей!

Также смотрите тему на нашем форуме - Вакуумный или высокоселективний плоский... Какой коллектор лучше для Украины?