Что такое плоский солнечный коллектор
Плоский солнечный коллектор — это теплоизолированный застеклённый корпус с тёмной пластиной абсорбера и каналами для теплоносителя; солнечный свет нагревает абсорбер, а насос или естественная конвекция переносит тепло в накопительный бак. Это самая распространённая в мире технология солнечного теплоснабжения с пиковым КПД 75–82 % при температурах ГВС; она доминирует на таких рынках, как Турция, Греция, Бразилия и Центральная Европа.
Абсорбер и его селективное покрытие
Абсорбер — это лист меди или алюминия, соединённый с медными трубками в виде арфы (параллельные подъёмные трубки) или меандра лазерной или ультразвуковой сваркой. Селективное покрытие, нанесённое вакуумным напылением (PVD), обеспечивает поглощение солнечного излучения около 95 % и тепловую излучательную способность 5 % и менее, поэтому абсорбер эффективно улавливает солнечный свет, но излучает обратно мало тепла. Старые покрытия из чёрной краски хорошо поглощают, но излучают гораздо больше; хороший селективный абсорбер заметно повышает выработку при высоких температурах и зимой.
Полноразмерные абсорберы, приваренные к меандровым трубкам, дают равномерный поток и низкое гидравлическое сопротивление, что важно для больших полей; арфовые конструкции подходят для термосифонных систем, где естественная циркуляция требует минимального сопротивления.
Остекление, изоляция и корпус
Покрытие — закалённое солнечное стекло с низким содержанием железа толщиной 3.2–4 mm с пропусканием около 91 % или 95–96 % с антибликовым покрытием; оно должно выдерживать град (испытание ледяными шарами 25 mm по ISO 9806) и термоудар. За абсорбером 40–60 mm минеральной ваты ограничивают потери через заднюю стенку; рама алюминиевая с уплотнением из EPDM и прочной задней панелью. При отсутствии отбора тепла возникают температуры стагнации 180–220 °C, поэтому все материалы и теплоноситель должны их выдерживать.
Как читать показатели эффективности
В техпаспортах коллекторов и сертификатах Solar Keymark приводятся три коэффициента по результатам испытаний ISO 9806: пиковый (оптический) КПД η0 и коэффициенты тепловых потерь a1 (W/m²K) и a2 (W/m²K²). Хорошие плоские коллекторы достигают η0 0.75–0.82 при a1 около 3–4 W/m²K. Эффективность падает с ростом разницы между температурой теплоносителя и окружающей среды, поэтому один и тот же коллектор работает лучше для бассейна или предварительного подогрева, чем для ГВС при 60 °C.
Проверяйте, к чему относятся показатели — к апертурной площади (прозрачному проёму) или к габаритной площади (наружным размерам); сертификаты Solar Keymark теперь используют габаритную площадь, что даёт более низкие коэффициенты для того же коллектора. В сертификатах также указывается годовая выработка одного коллектора для эталонных локаций — Афины, Вюрцбург, Давос и Стокгольм — при средних температурах теплоносителя 25 °C, 50 °C и 75 °C; это самый полезный единичный показатель для сравнения продуктов.
Что сертифицирует Solar Keymark
Solar Keymark — добровольный европейский знак качества для солнечных тепловых коллекторов и систем заводского изготовления, принадлежащий CEN и администрируемый сетью Solar Keymark Network. Он требует испытаний в аккредитованной лаборатории по EN 12975 / ISO 9806 (коллекторы) или EN 12976 (системы), охватывающих производительность, долговечность, давление, экспозицию, проникновение дождя, град и механическую нагрузку, а также ежегодных заводских инспекций уполномоченным органом по сертификации. Большинство европейских программ субсидирования и многие тендеры на Ближнем Востоке и в Африке принимают только продукты из реестра Keymark, а публичная база данных на solarkeymark.eu содержит все действующие сертификаты.
Мороз, перегрев и drainback
В климате с морозами контур коллектора заполняется смесью пропиленгликоля (обычно 30–45 %) и защищается расширительным баком, рассчитанным на приём всего объёма коллекторов при стагнации. Система drainback (с самосливом) идёт другим путём: при остановке насоса теплоноситель самотёком сливается из коллекторов в резервуар, оставляя коллекторы пустыми. Это исключает замерзание и нагрузку от стагнации, позволяет использовать обычную воду вместо гликоля и просто прекращает сбор тепла, когда бак заполнен, — серьёзное преимущество в жарком климате и для домов сезонного проживания. Для drainback нужны трубопроводы с непрерывным уклоном к резервуару и насос, способный при пуске поднять жидкость до верхней точки коллектора.
Плоский коллектор или вакуумные трубки?
Вакуумные трубчатые коллекторы теряют меньше тепла при высоких температурах и в холодную ветреную погоду, но плоские коллекторы дешевле в расчёте на kWh в большинстве систем ГВС, прочнее, проще интегрируются на кровле и доступны в виде термосифонных комплектов. Для технологического тепла выше 80 °C или очень холодного климата трубки набирают очки; для бытового и коммерческого ГВС от Центральной Европы до стран Персидского залива плоский коллектор остаётся рабочей лошадкой.
Часто задаваемые вопросы
Какой температуры достигает плоский коллектор?
В нормальном режиме плоский коллектор подаёт в накопительный бак воду с температурой 40–80 °C. Если тепло не отбирается, абсорбер может достичь температуры стагнации 180–220 °C, поэтому теплоноситель, уплотнения и расширительный бак должны быть на неё рассчитаны.
Обязателен ли Solar Keymark для продажи коллекторов в Европе?
Это не законодательное требование для маркировки CE, но большинство европейских программ субсидирования и многие государственные тендеры его требуют, и он является признанным подтверждением данных по ISO 9806. Покупателям следует проверять сертификат в публичной базе данных Solar Keymark.
Что такое солнечная система drainback?
В системе drainback теплоноситель сливается в резервуар всякий раз, когда насос останавливается, поэтому в режиме простоя коллекторы пусты. Она защищает от замерзания и перегрева без гликоля при условии, что трубопроводы имеют непрерывный уклон обратно к резервуару.
Какая площадь коллекторов нужна семье?
Примерно 1–1.5 m² апертурной площади на человека в Южной Европе и на Ближнем Востоке и 1.5–2 m² в Центральной Европе при 50–70 L объёма бака на m². Два коллектора примерно по 2 m² с баком 300 L обычно покрывают 60–70 % потребности в горячей воде семьи из четырёх человек в Центральной Европе и больше — на юге.
