У європейських країнах вже давно для опалення застосовують геліосистеми, що дозволяє економити на обігріві житлового сектора. Проблеми з енергозбереженням стають все гостріше, тому багато наших співвітчизників теж замислюються про сонячне колекторі для опалення як про альтернативне джерело тепла. На сьогоднішній день це самий чистий і екологічно вигідний біоресурс.

Геліосистемою називають установку, перетворюючу сонячне тепло в будь-який вид енергії. Сьогодні все частіше можна побачити і великі сонячні електростанції, і спеціальні сонячні колектори для опалення, що поглинають сонячну енергію і перетворюють її в тепло.

Пристрій і принцип роботи
Ще якихось 50 років тому у кожного на даху заміського будинку стояв великий бак, в який влітку заливалася вода. За день вона добре прогрівалася, тому ввечері можна було приймати теплий душ.

Подібна система і стала прототипом сонячного колектора.
Принцип дії залишився тим же, перетворилася тільки установка. Вона піддалася модернізації і повного технічного переоснащення. Вчені запропонували модель, що дозволяє користуватися сонячною енергією для обігріву води цілий рік. Влітку за допомогою установки можна повністю перейти на нагрів води для потреб будинку, а в інші дні, опалюючи приміщення, знизити витрати енергії рівно наполовину.

Опалення сонячними колекторами працює і в похмуру погоду. Адже система здатна поглинати енергію сонця навіть через хмари. А автоматичне керування дозволяє при необхідності перемикатися на інші джерела енергії, коли це необхідно.
На відміну від сонячних батарей, колектори не виробляють електрику. Вони лише нагрівають теплоносій, тому застосовуються для гарячого водопостачання та опалення житлового приміщення.

Види колекторів
Існує кілька модифікацій сонячних колекторів. Вони бувають:
1. Плоскими.
2. Вакуумними.
3. Колекторно- КОНЦЕНТРАТНО.
4. Повітряними.

Відрізняються вони один від одного пристроєм і принципом дії.

Плоскі установки
Плоскі моделі являють собою панелі, які поглинають сонячне тепло. Вони мають прозоре покриття із загартованого скла або рифленого полікарбонату. Задня його частина покрита спеціальним теплоізоляційним матеріалом. Панель пов'язана з теплопроводящей системою трубками із зшитого поліетилену.

Збільшити ККД установки допомагають спеціальні оптичні покриття. Вони забезпечують повну передачу інфрачервоного випромінювання теплоносію, який завдяки інноваційним розробкам може прогріватися до 200 градусів за Цельсієм.

Є у плоских колекторів і достоїнства, і недоліки. Плюси їх у тому, що:
• По-перше, конструкція влаштована таким чином, що сама може очищатися від снігу. Тому в зимовий час не доведеться щоразу лазити на дах, щоб витягти її з-під замету.
• По-друге, влітку установка демонструє високу продуктивність.
• По-третє, плоский колектор можна встановлювати під будь-яким кутом. Він має найменшу початкову вартість і показує гарне співвідношення ціни і якості. Але фахівці рекомендують ставити плоскі колектори тільки в південних широтах з переважно теплим кліматом.

До недоліків пристрою можна віднести таку обставину. Конструкція плоских колекторів не може запобігти великі тепловтрати, тому в холодну пору року вона демонструє низьку працездатність.
Зверніть увагу! Встановлювати плоский колектор на дах можна тільки в зібраному вигляді, а це помітно ускладнює процес монтажу. Ефективно експлуатувати установку також заважає висока парусність.
Виробникам вдалося створити геліосистеми, позбавлені практично всіх цих недоліків. Це вакуумні колектори.

Вакуумні прилади
Вакуумні сонячні колектори працюють за таким же принципом, як і панельні. Однак вони ще більше прогрівають теплоносій, доводячи його до температури 300 градусів. У даному випадку теплові втрати практично відсутні. Вакуумним колектор називають тому, що скляне покриття з декількох шарів створює усередині системи вакуум.

Конструкція схожа на звичний для нас термос. З однією лише різницею. Замість світлонепроникною колби у окремих елементів колектора поверхню прозора, що дозволяє забирати сонячне тепло. А на внутрішню секцію нанесено спеціальне покриття, що збільшує поглинаючі здібності. Вакуум створюється між двома шарами трубки, всередині якої знаходиться мідний теплової стрижень. Саме він зберігає до 96% забраного у сонця тепла.

Вакуумна установка ефективно працює навіть при максимально низьких температурах. Теплова трубка не вимагає додаткового заповнення. Усередині кожної знаходиться рідина, яка після нагріву перетворюється в газ і переміщається в конденсатор, де і нагрівається теплоносій. Вода поглинає теплову енергію, температура знижується, і газ знову перетворюється на воду. По похилих трубках вона спускається вниз на дно теплової труби, і весь процес відновлюється. Так що передача сонячного тепла триває безперервно.

Так як рідина постійно знаходиться за стінками, захищеними вакуумом, вона не замерзає навіть при температурі мінус 30. Той же вакуум дозволяє «замикати» тепло в нічний час доби, тому будь-які тепловтрати виключені. Безперебійна циркуляція припиняється лише тоді, коли температура трубок всередині колектора падає до 22 градусів.
Переваги і недоліки вакуумних колекторів

Технічні особливості і гідності вакуумних колекторів такі:
1. Вони забезпечують високу ступінь нагрівання - температура в тепловій трубці може досягати 250-300 градусів.
2. Теплові трубки виконані з червоної міді, ефективно нагріваючої теплопровідну рідину.
3. Всередині трубок немає води, тому вони не замерзають при низьких температурах.
4. Основа колектора виконана з алюмінію, так що установка має привабливий дизайн, легко вписується в концепцію сучасного екстер'єру.
5. Конструкція здатна витримати високий робочий тиск.
6. Модульні секції легко встановити.

Однак у подібних пристроїв є і недоліки. При рясному снігопаді доведеться вручну розчищати прилад від снігу. Вакуумні колектори на відміну від плоских моделей мають відносно високу вартість. Встановлювати їх просто, але необхідно чітко виміряти кут нахилу. Він повинен бути не менше 20 градусів. А ще краще цей процес довірити професійним фахівцям.

Колекторно-концентратні прилади
Сонячні концентратори працюють трохи інакше, ніж плоскі і вакуумні колектори. Вони являють собою стаціонарні нерухомі установки, що вловлюють сонячні промені, що падають на поверхню приладу під різними кутами. Саме тому ефект нагрівання не завжди максимальний. Але виробники легко усунули подібну проблему, встановивши пристрої стеження за сонцем. Це допомогло значно збільшити ККД приладу.

Головний елемент цих установок - Параболоциліндричні відбивач. Він вмонтований під плоску прозору поверхню. Колекторно- концентратні прилади прогрівають НЕ теплоносій, а повітря в приміщенні.
Повітряно- сонячний колектор
Ще одна геліосистема - повітряний сонячний колектор. Його використовують тільки для опалення внутрішніх приміщень або для сушіння сільськогосподарської продукції. Конструкція приладу проста. Зовнішній блок схожий на великий ящик, дно якого покрито спеціальною чорної светопоглощающую фарбою.
Зверху ящик закритий скляною плитою або будь-яким іншим прозорим листом. Крізь таку кришку легко проходять промені сонця. При цьому чорне дно підсилює їх поглинання і прогріває повітря всередині скриньки. За допомогою вентилятора прогріте повітря подається в приміщення.

Перевага подібної установки в тому, що повітряна система опалення набагато практичніше водяний. Адже тут повністю відсутні трубопроводи, та й сама установка коштує набагато дешевше плоских та вакуумних колекторів.

Усередині повітряного сонячного колектора немає теплоносія, тому відсутній ризик його промерзання. Це виключає можливість протікання приладу. Монтується установка просто, швидко і навіть самостійно, без залучення фахівців. Тому все частіше споживачі звертають увагу саме на такі альтернативні джерела тепла.
Головний недолік описуваних систем - низький ККД. Тому поки установку використовують лише як додаткове джерело тепла.

Узагальнення по темі
Тепер ви знаєте основні види геліоустановок для промислового та побутового опалення приміщень, для гарячого водопостачання та підігріву басейнів. Переваги використання сонячних колекторів очевидні. Вони допомагають знизити комунальні витрати, заощадити на органічних видах палива і скоротити шкідливі викиди в атмосферу. Тому вони активно впроваджуються в наше життя.