Преобразование солнечной энергии в тепловую

При поглощении телом солнечной энергии его температура повышается. На этом явлении основано использование солнечной энергии для отопления, горячего водоснабжения и т.д. Устройства, предназначенные для получения тепла, применяют более широко, чем преобразователи солнечной энергии в другие виды энергии, в частности, в электрическую. Наиболее известным и освоенным способом преобразования солнечной энергии в тепловую является применение плоского коллектора. Термин «плоский» несколько условен: с одной стороны, он относится к различным коллекторам, у которых поглощающая поверхность может быть в виде плоских, желобообразных и гофрированных элементов, с другой - к различным способам переноса поглощенного солнечного излучения от поверхности коллектора к нагреваемому телу.

Большинство плоских коллекторов состоит из следующих основных элементов (рис.3.3):

§ корпуса, как правило, в виде ящика;

§ прозрачного покрытия из одного или более слоев стекла или пластмассовой пленки;

§ труб или каналов, изготовленных как одно целое вместе с поглощающей пластиной и служащих для содержания различных теплоносителей (воды, воздуха);

§ изоляции, выполняемой на теневой и боковых сторонах для предотвращения потерь тепла.

Такие элементы, как корпус и поглощающая пластина, можно исключить из устройств, предназначенных для незначительного повышения температуры, например, при нагреве воды в плавательных бассейнах.

Рис.3.3.Поперечный разрез солнечного коллектора

Поглощающая пластина (приемник солнечной энергии) собирает как прямое, так и диффузное излучение, значит, действует и в облачную погоду. Приемники солнечной энергии могут содержать весь объем жидкости, которую необходимо нагреть, или только часть ее, которая затем накапливается в отдельной емкости. Это позволяет повысить эффективность коллектора.

Прозрачное покрытие, совмещенное с корпусом, служит для создания «парникового эффекта» и снижает тепловые потери. Принцип действия солнечного коллектора основан на следующем. Солнечные лучи проходят через прозрачное покрытие, падают на зачерненную поверхность поглощающего элемента и нагревают находящийся в нем теплоноситель, которым может быть воздух, вода или другая жидкость с низкой температурой замерзания.

Воздушный коллектор удобен тем, что при его использовании не возникают проблемы, связанные с замерзанием и коррозией. Подогретый воздух можно сразу направлять потребителю. Однако в этом случае происходят значительные потери тепла, требуются относительно большое сечение каналов и механические побуждения для передачи воздуха от коллектора к потребителю и аккумулятору.

Водяной коллектор - традиционный тип солнцеприемника, широко применяемый в системе отопления и горячего водоснабжения. При использовании солнечных коллекторов в периоды с отрицательной температурой наружного воздуха в них необходимо использовать антифриз.