Порівняння ALTEK SC-LH1-30 vs Atmosfera CBK-A-30

Основне застосування, на яке розрахований сонячний колектор. Відхилятися від цих рекомендацій вкрай небажано: від призначення залежать специфічні особливості конструкції і функціонування, і в «нерідною» режимі пристрій в кращому випадку виявиться неефективним, а в гіршому — може вийти з ладу і навіть призвести до аварій.

— ГВП. Застосування в системах гарячого водопостачання — класичний варіант, під який робиться абсолютна більшість сучасних сонячних колекторів. Конкретний спосіб вбудовування в систему ГВП може бути різним: зокрема, відкриті моделі використовують прямий нагрів води, закриті — непрямий (докладніше див. «Вид»). Однак хай там що, сонячний нагрів може виявитися дуже зручним для забезпечення гарячої води. Він може грати як допоміжну роль (для економії енергії при основному нагріванні або як запасний варіант на випадок відключення гарячої води), так і основну (наприклад, на заміській дачі або іншому аналогічному місці, де гарячої води немає першопочатково).

— Опалення та ГВП. Пристрої, розраховані на застосування і для гарячого водопостачання, для опалення. Про ГВП докладніше див. відповідний пункт; однак не все, описане там, справедливо для даної категорії. Для того, щоб колектор можна було ефективно вбудувати в систему опалення, він повинен відповідати певним додатковим вимогам. Насамперед, таке застосування допускається тільки для закритих пристроїв (див. «Вид») — опалю...вальний контур працює під досить високим тиском і примусовою циркуляцією, відкрита схема роботи тут непридатна. По-друге, «опалювальний» колектор повинен допускати використання цілий рік (див. «Додатково») — адже найбільш гостро питання опалення стоїть саме в холодний сезон, а працювати при низькій зовнішній температурі можуть далеко не всі моделі.

— Підігрів басейну. У цю категорію включені сонячні колектори високої продуктивності, що допускають застосування для обігріву води в басейні, а також для інших цілей, що вимагають постійного надходження великої кількості гарячої води — наприклад, роботи систем «тепла підлога» або набору ванни. Зрозуміло, вони можуть застосовуватися і в більш традиційному форматі — наприклад, для систем ГВП; проте основною спеціалізацією залишаються все ж описані завдання, пов'язані з великим споживанням нагрітої води.

У цю категорію включені сонячні колектори, які допускають використання протягом всього року — у тому числі і в зимовий час, при мінусовій температурі повітря. По суті, єдиною умовою для ефективної роботи такого пристрою є наявність сонячного світла.

Головною відмінною особливістю подібних моделей є високий ступінь термоізоляції, покликана не тільки знизити втрати тепла, але й захистити циркулює всередині теплоносій від замерзання. У більшості таких пристроїв теплоізоляція забезпечується за рахунок вакууму (відзначимо, що це можуть бути не тільки власне вакуумні, але і поліпшені плоскі колектори — докладніше див. «Тип»). Крім того, в «цілорічних» колекторах нерідко застосовується принцип непрямого нагріву: роль теплоносія грає антифриз з температурою замерзання значно нижче нуля, а нагрівається вода отримує тепло через стінку теплообмінника. Втім, сучасні технології дають змогу робити «морозостійкими» і пристрої з прямим нагрівом.

Зручність колекторів даного типу очевидно, однак і коштують вони недешево. Тому купувати модель з можливістю використання цілий рік стоїть лише в тому випадку, якщо така можливість має критичне значення; навряд чи «всесезонний» колектор має сенс ставити, наприклад, на дачі, де взимку нікого не буває.

Загальна площа поглинаючої поверхні колектора. Для комплектів з декількома колекторами (див. «Кількість колекторів») указується площа для одного пристрою.

Зазначимо, що сенс цього показника залежить від типу колектора (див. відповідний пункт). У плоских пристроях мова йде саме про робочої площі — в розмірі поверхні, яка піддається сонячному світлу. В трубчастих моделях (вакуумних, термосифонних), де роль абсорбера грають трубки, враховується загальна площа поверхні трубок — у тому числі та, яка під час роботи знаходиться «в тіні» і не нагрівається сонцем. Для того, щоб задіяти і цю поверхню роботу, можуть застосовуватися спеціальні рефлектори, однак вони є далеко не у всіх трубчастих колекторів.

Все вищевикладене означає, що порівнювати між собою по площі абсорбера можна тільки колектори одного типу і схожої конструкції. Якщо ж говорити про такому порівнянні, то велика площа, з одного боку, забезпечує велику ефективність і швидкість нагріву, а з іншого — відповідним чином позначається на габаритах пристрою і розмірі простору, необхідному для його установки. Тут, знову ж таки, є своя специфіка, залежно від типу. Так, загальна площа плоского колектора приблизно відповідає площі робочої поверхні; вона трохи більше, але ця різниця невелика. А ось в трубчастих моделях зустрічається парадокс, коли загальна площа виходить менше площі абсорбера. Втім, в цьому немає нічого сверхьестественного, якщо врахувати особливості конструкції і виміру тієї та іншої площі.

Апертурна площа колектора; в комплектах з декількох пристроїв (див. «Кількість колекторів») вказується для одного колектора.

Апертурна площа — це, фактично, робоча площа пристрою: розмір простору, безпосередньо освітлюється сонцем. У плоских моделях (див. «Тип») цей розмір відповідає розміру скляного «вікна» на передній стороні колектора; при цьому апертурна площа зазвичай або дорівнює площі абсорбера (див. відповідний пункт), або трохи менше (через те, що краю «вікна» можуть прикривати краю поглинаючої поверхні. А ось в трубчастих колекторів (вакуумні, термосифонних) апертурна площа може вимірюватися по-різному, залежно від наявності рефлектора. Якщо він є, робоча площа дорівнює площі абсорбера, так як трубки опромінюються з усіх боків. Якщо ж рефлектор не передбачений, то апертурна площа береться як сума площ проєкцій всіх трубок; довжина проєкції при цьому відповідає довжині трубки, ширина — внутрішньому діаметру скляної колби або зовнішньому діаметру внутрішньої трубки, залежно від конструкції.

Апертурна площа — один з найбільш важливих параметрів для сучасних сонячних колекторів, саме до нього прив'язуються багато робочі характеристики. При цьому, перераховуючи ці характеристики на 1 м2 апертурної площі, можна порівнювати між собою різні моделі (в тому числі і що належать до різних типів).

Тип трубок, що використовуються в конструкції відповідного сонячного колектора — вакуумного або термосифонного (див. «Тип»).

— Коаксіальні вакуумні прямого нагріву. Найпростіший різновид вакуумних трубок: порожниста трубка з абсорбера, поміщена в вакуумну скляну колбу. Така колба має подвійні стінки, між якими знаходиться вакуум, що забезпечує необхідний ступінь теплоізоляції. А термін «прямий нагрів» означає, що теплоносій (вода) циркулює безпосередньо у внутрішній трубці, отримуючи тепло за рахунок контакту зі стінками з абсорбера.

Головними перевагами трубок прямого нагріву є простота і невисока вартість. Вважається, що вони слабо підходять для «цілорічних» колекторів, проте сучасні технології дають змогу забезпечувати дуже високий ступінь теплоізоляції, завдяки чому на сучасному ринку є і всесезонні системи цього типу. Аналогічна ситуація і з застосуванням в закритих системах (див. «Вид»): елементи прямого нагріву дещо гірше підходять для такого застосування, ніж більш прогресивні вакуумні трубки (на зразок heat pipe), однак, крім відкритих, існують і закриті колектори з прямим нагрівом. Однак недоліком даного варіанта в будь-якому разі є порівняно невисока ефективність.

— Коаксіальні вакуумні heat pipe. Вакуумні трубки, що використовують передачу енергії за рахунок системи т.зв. теплових трубок — heat pipe. Зовнішня оболонка в такому елементі скляна, з подвійними стінками і вакуумом між н...ими (за принципом термоса) а ось внутрішня частина якраз і являє собою теплову трубку — герметичну колбу (зазвичай мідну), заповнену спеціальною рідиною-теплоносієм з низькою температурою випаровування. Верхня частина цієї трубки виведена в маніфолд (корпус-теплообмінник), вона має збільшені розміри і відіграє роль радіатора. Працює вся система наступним чином: сонячне світло нагріває теплову трубку, пари теплоносія піднімаються в її верхню частину, де конденсуються і через стінки радіатора передають тепло воді, що рухається по маніфолду. Конденсат стікає назад в нижню частину теплової трубки, після чого процес повторюється.

Коаксіальні трубки з heat pipe складніше за конструкцією, ніж системи прямого нагріву, і, закономірно, обходяться дорожче. З іншого боку, вони більш ефективні, можуть без обмежень застосовуватися у високонапірних закритих колекторах, а також всесезонних системах. Крім того, пристрої з таким принципом роботи прості в ремонті: при поломці однієї із трубок не потрібно міняти весь колектор — досить замінити саму трубку. Це не викликає особливих труднощів і може здійснюватися прямо на місці установки, без демонтажу всієї конструкції.

— Коаксіальні вакуумні U-type. Вакуумні трубки, оснащені U-подібними теплообмінниками. Такий теплообмінник має вигляд тонкого трубопроводу, що проходить від корпусу-маніфолда по всій довжині трубки і назад; трубопровід по формі зазвичай нагадує букву U, звідси і назва. Сам маніфолд, зазвичай, робиться двотрубним: по одній трубі в колектор надходить холодна вода (до неї підключені входи U-подібних теплообмінників), з іншого — відводиться нагріта (до неї підключені виходи теплообмінників).

Подібна конструкція дозволяє досягти досить високих показників ефективності у поєднанні з відмінною теплоізоляцією: вода не контактує безпосередньо зі стінками абсорбера, що особливо важливо при використанні в холодну погоду. Та й з застосуванням трубок U-type в закритих колекторах (див. «Вид») теж не виникає жодних проблем. З недоліків, крім досить високої вартості, можна назвати високий гідродинамічний опір і чутливість до забруднень, що висуває підвищені вимоги до характеристик насоса і чистоти теплоносія. Крім того, подібні колектори складні в ремонті: трубки і маніфолд являють собою єдине ціле, і для виправлення неполадок нерідко доводиться знімати з даху всю конструкцію, тай й замінити окрему трубку неможливо. — Пір'яні вакуумні. Пір'яні вакуумні трубки являють собою своєрідну модифікацію систем heat-pipe (див. відповідний пункт). У них heat-pipe розміщується не у внутрішній трубці, а на плоскому абсорбері, і вся ця конструкція встановлена всередині скляної колби, з якої відкачано повітря. Пір'яні системи відрізняються високою ефективністю завдяки тому, що абсорбер не гріє повітря всередині колби, а передає практично всю енергію на теплоносій; однак і коштують вони недешево. Крім того, такі системи досить складні в монтажі, а при виході трубки з ладу її неминуче доведеться міняти цілком (хоча з самої заміною проблем зазвичай не виникає). Також варто відзначити, що пір'яні трубки сильніше залежать від кута падіння світла, ніж рішення з традиційним круглим абсорбером.

Загальна кількість трубок, передбачене в конструкції відповідного колектора (вакуумного або термосифонного, див. «Тип»).

Цей параметр багато в чому залежить від площі пристрої: для великого колектора і трубок потрібно більше. Втім, жорсткої залежності тут немає, пристрої схожого розміру можуть розрізнятися за кількістю трубок. Загалом даний параметр є досить специфічним, він використовується в деяких формулах розрахунку необхідної потужності колектора.

Максимальний робочий тиск теплоносія, на яке розрахований колектор. Даний параметр вказується тільки для закритих моделей (див. «Вид») — відкриті за визначенням працюють при атмосферному тиску.

Максимальний тиск, допустимий для вибраного колектора, повинно бути не нижче, ніж робочий тиск в системі нагріву (ГВП, опалення і т. ін.), до якої його планується підключити. А в ідеалі варто вибрати пристрій з запасом по тиску хоча б в 15 – 20 % — це дасть додаткову гарантію на випадок різних збоїв і неполадок, та й загальна надійність у такого колектора буде вище, ніж у підібраного «впритул» (за інших рівних умов, зрозуміло).

Коефіцієнт корисної дії сонячного колектора.

Першопочатково термін «ККД» позначає характеристику, що описує загальну ефективність роботи пристрою — простіше кажучи, цей коефіцієнт вказує, яка частина від надходить на пристрій енергії (в даному разі — сонячної) йде на корисну роботу (в даному випадку — нагрівання теплоносія). Однак варто зазначити, що у випадку сонячних колекторів фактичний ККД залежить не тільки від властивостей самого пристрою, але і від оточуючих умов і деяких особливостей роботи. Тому в характеристиках зазвичай вказують максимальне значення цього параметра — т. зв. оптичний коефіцієнт корисної дії, або «ККД при нульових теплових втратах». Він позначається символом η₀ і залежить виключно від властивостей самого приладу — а саме коефіцієнта поглинання абсорбера α, коефіцієнта прозорості скла t і ефективність передачі тепла від абсорбера до теплоносія Fr. Зі свого боку, реальний ККД (η) обчислюється для кожної конкретної ситуації за спеціальною формулою, яка враховує різницю температур всередині і зовні колектора, щільність надходить на пристрій сонячного випромінювання, а також спеціальні коефіцієнти тепловтрат k1 і k2. Цей показник в будь-якому разі буде нижче максимального — як мінімум тому, що температури всередині і зовні пристрої неминуче будуть різними (а чим вище ця різниця — тим вище тепловтрати).

Тим не менш, оцінювати характеристики сонячного колектора і порівнювати його з іншими моделями найзручніше саме по максимальному ККД: у...тих же практичних умовах (і при однакових значеннях коефіцієнтів k1 і k2) пристрій з більш високим ККД буде більш ефективним, ніж пристрій з більш низьким.

Загалом більш високі значення ККД дають змогу добитися відповідної ефективності, притому що площа колектора може бути порівняно невеликою (що, відповідно, позитивно позначається також на габаритах і ціною). Особливо цей параметр важливий у тому випадку, якщо пристрій планується використати в холодну пору року, в місцевості з «похмурим» кліматом і порівняно невеликою кількістю сонячного світла, або якщо місця під колектор трохи і використовувати пристрій великої площі не можна. З іншого боку, для підвищення ККД потрібні специфічні конструктивні рішення — а вони як раз ускладнюють і здорожують конструкцію. Тому при виборі за цим показником варто враховувати особливості застосування колектора. Наприклад, якщо пристрій купується для дачі в південному регіоні, де планується бувати тільки влітку, води потрібно відносно небагато і з сонячною погодою проблем немає — на ККД можна не звертати особливої уваги.

Коефіцієнт поглинання абсорбера, що використовується в конструкції колектора.

Від цього параметра залежить загальна ефективність роботи поглинаючого покриття і, як наслідок, ККД пристрою загалом. Коефіцієнт поглинання описує, яка частина сонячної енергії, що досягає абсорбера, поглинається ним і передається на теплоносій (звичайно з деякими втратами, проте в даному випадку ними можна знехтувати). В ідеалі цей показник повинен досягати 100 %, однак досягти цього, якщо і можливо, то надзвичайно складно і невиправдано дорого. Тому коефіцієнт поглинання зазвичай трохи нижче — близько 95 %; цього більш ніж достатньо для ефективної роботи колектора. Інша частина енергії відбивається у вигляді випромінювання; докладніше про це див. «Коеф. випромінювання абсорбера ε». Тут же відзначимо, що в конструкції трубчастих колекторів нерідко застосовуються колби зі спеціальним внутрішнім покриттям, яке повертає відбиті промені на абсорбер і підвищує фактичний коефіцієнт поглинання.