Принцип действия солнечного коллектора (далее – СК) очень прост:

1. Поглощение солнечного излучения. Солнечное излучение поглощается солнечными трубами и преобразуется в тепло.

2. Передача тепла. Тепловые трубки, расположенные в середине солнечной трубы, передают тепло вверх, в трубку теплосборника.
3. Хранение солнечной энергии. Вода циркулирует по трубке теплосборника при помощи насоса повторно-кратковременного режима. Каждый раз, когда вода проходит через теплосборник, её температура поднимается на 5 - 10С. В течение дня вода в баке-накопителе постепенно нагревается. 

Описание работы коллектора

1. Давление теплоносителя . 
СК приспособлен для работы с давлением теплоносителя до 0.6 МРа. 

2. Замкнутый и незамкнутый контуры.
В системах с замкнутым контуром, как правило, используется теплообменник, который может располагаться как внутри, так и снаружи бака-накопителя горячей воды. Системы с незамкнутым контуром часто используются в теплых климатических зонах, где нет опасности замерзания. Наш СК подходит как для закрытых, так и для открытых систем, так как имеет функции контроля давления, температуры и защиты от замерзания.

3. Насос
СК не имеет встроенного бака, и теплопровод СК на 20 труб может вместить только 510 мл воды. Чтобы заставить теплоноситель циркулировать по теплопроводу и обратно в солнечный бак-накопитель, нужен насос. Насосом, как правило, управляет контролер с двумя датчиками. Скорость потока, необходимая для работы большинства систем, не превышает 2л/мин, поэтому здесь достаточно насоса с малой мощностью. Более мощные насосы нужны только в случае объединения нескольких СК в один контур, либо когда насос должен компенсировать напор теплоносителя. Перепад давления при малой скорости потока незначителен, всего 700 Ра при скорости 3.3 л/мин для теплопровода на 20 труб, поэтому это не является весомым критерием при выборе мощности насоса.

4. Эффективность.
Преимущество солнечной трубы состоит в том, что её внутренняя труба надежно защищена от потерь тепла. Это означает, что тепло сразу же после поглощения отдается воде теплосборника и не уходит в окружающую среду. Такие теплоизоляционные свойства составляют ключевое различие между солнечными трубами и плоскими СК. А поскольку эффективность передачи тепла тепловыми трубками очень высока, наш СК имеет высокую тепло производительность круглый год.

5. Эстетика
Если вы хотите установить солнечный коллектор у себя на крыше, то для вас, конечно, важно, как он будет выглядеть. СК имеет низкопрофильный дизайн и размещается близко к поверхности крыши. Трубы черного цвета и прекрасно сочетаются с крышей любого цвета. Теплопровод изготовлен из нержавеющей стали, и может иметь соединительные выходы сзади или сбоку. Теплопровод с задним выходом позволяет спрятать водопроводные трубы за теплопроводом СК. Кроме того, соединение сзади позволяет поставить рядом вплотную два и более СК. Боковое соединение чаще применяется в масштабных проектах с целью облегчить объединение СК в ряды и снизить перепад давления в трубопроводе.

6. Стоимость
Высокая стоимость СК с трубами, а фактически и всех СК, до недавнего времени была главным препятствием к началу их широкого употребления. СК - это высококачественная, надежная в эксплуатации система, обладающая высокой тепло производительностью. Рациональная схема наших СК и низкие затраты на их производство сделали их широкодоступными и быстро окупающимися.

7. Образование накипи
Образование накипи является предметом для беспокойства во многих регионах, так как это постепенно приводит к блокированию водопровода, особенно в системах с горячей водой. Поскольку наш СК работает при высоких температурах, в теплопроводе может образоваться накипь. Если вода в трубопроводе очень жесткая, можно предупредить образование накипи следующим образом:

1. Использовать электрический или магнитный умягчитель воды для водопроводной сети.
2. Использовать систему с замкнутым контуром.

8. Применение в широких масштабах 
СК идеальны для солнечного подогрева большого количества воды и могут использоваться в отелях, аэропортах, жилых домах или других местах, где нужна горячая вода. Экономичность таких систем выше, чем домашних, так как вместо насоса и бака для каждых одного-двух коллекторов используются один бак и один насос на 50 СК. СК выдерживают гидростатическое давление, обладают антикоррозийной стойкостью и могут устанавливаться рядами и/или параллельно, вследствие чего они подходят как для масштабных, так и для малых проектов.

Технические данные.

Основные технические характеристики СК
Материал покрытия теплопровода	Нержавеющая сталь SUS304
Материал рамы	Нержавеющая сталь SUS304
Материал трубы теплосборника	Медь С12200
Изоляция	Пенополиуретан
Резиновые уплотнители и кольца	Стабилизированная термостойкая силиконовая резина
Оптимальный угол установки	30° – 70° вертикально, 0° горизонтально
Максимальное рабочее давление	0.6 0.8 МРа
Оптимальная скорость потока	0.1 л/труба – 0.026 G/мин/труба

Модель	Тепловая труба			Полезная площадь абсорбера, м2
	Диаметр, мм	Длина, мм	Кол-во
IM-III-A-A-O58-1800-12	58	1800	12	1,2528
IM-III-A-A-O58-1800-18	58	1800	18	1,8792
IM-III-A-A-O58-1800-24	58	1800	24	2,5056
IM-III-A-A-O58-1800-30	58	1800	30	3,132

1. В измерения длины и ширины не входят выступы входа и выхода, расположенные сзади либо сбоку теплопровода
2. Площадь абсорбера вычисляется по формуле D х L х N где

D – диаметр трубы абсорбера, здесь 0.058 м.
L – длина открытой части трубы: 1.8 м
N – кол-во труб 

Основные компоненты СК

СК состоит из трех основных компонентов:
1. Вакуумная труба и медная тепловая трубка
2. Теплопровод
3. Монтажная рама


Вакуумная труба и тепловая трубка

Основным компонентом солнечных водонагревателей и СК являются стеклянные вакуумные трубы. Каждая вакуумная труба состоит из двух стеклянных труб. Внешняя труба сделана из прозрачного сверхпрочного боросиликатного стекла, которое выдерживает воздействие града диаметром 25мм. Внутренняя труба также сделана из прозрачного боросиликатного стекла, покрытого специальным селективным покрытием (Al-N/Al), которое обеспечивает прекрасное поглощение тепла с минимальным отражением. Во избежание кондуктивных и конвективных теплопотерь из пространства между двумя трубами выкачан воздух и создан вакуум. Для поддержания вакуума между двумя стеклянными трубами используется бариевый газопоглотитель (такой же, как в телевизионных трубках). При производстве газопоглотитель подвергается воздействию высоких температур, вследствие чего нижний конец вакуумной трубы покрывается слоем чистого бария. Этот слой бария поглощает CO, CO2, N2, O2, H2O и H2, которые выделяются из трубы в процессе хранения и эксплуатации, поддерживая таким образом состояние вакуума. Слой бария также является четким визуальным индикатором состояния вакуума. Когда вакуум исчезает, бариевый слой из серебряного становится белым. Это дает возможность легко определить, исправна ли труба. См. рисунок ниже.

Солнечный водонагреватель с вакуумными трубами и СК показывают превосходные результаты и в облачные дни, потому что трубы способны поглощать энергию инфракрасных лучей, которые проходят через облака. Благодаря изоляционным свойствам вакуума воздействие ветра и низких температур на работу вакуумированных труб также незначительно по сравнению с воздействием на плоский СК. Стеклянные вакуумные трубы уложены параллельно; угол наклона зависит от географической широты данного места. Ориентированные с Севера на Юг трубы пассивно «следуют за солнцем» в течение всего дня. Форма труб обеспечивает превосходную степень поглощения по сравнению с плоскими коллекторами по целому ряду причин, а именно:

1. Труба круглая, поэтому солнечные лучи всегда падают на поверхность трубы под прямым углом, сводя отражение к минимуму.

2. Если поверхность коллектора плоская, количество солнечного излучения, которое на него попадает, достигает своего максимума только в полдень, когда солнце находится прямо над коллектором. Утром и вечером солнечные лучи падают на поверхность коллектора под углом, и количество поглощаемого солнечного излучения уменьшается.
Вакуумированные трубы круглые, следовательно, количество солнечного излучения, попадающего на коллектор, остается довольно постоянным. Благодаря этому общее количество поглощаемого солнечного излучения возрастает. Более того, угол падения солнечных лучей всегда перпендикулярен поверхности труб, и отражение, таким образом, уменьшается.
Обычная тепловая труба из неорганического стекла состоит из описанной выше стеклянной вакуумной трубы, в которую вставлена медная тепловая трубка. Медная тепловая трубка передает тепло из вакуумной трубы в наконечник (конденсатор), который вставляется в трубу теплосборника, расположенную внутри теплопровода. Дальше тепло от медной тепловой трубки передается воде, которая течет через трубу теплосборника.
Тепловая трубка вставляется в стеклянную трубу и фиксируется между двумя алюминиевыми ребрами. Форма ребер такова, что площадь их контакта с тепловой трубкой и внутренней поверхностью вакуумной трубы максимальна. Такая модель ребер обеспечивает максимальную передачу тепла к медной тепловой трубке, а потом воде теплопровода. Способ передачи тепла от тепловой трубки теплопроводу очень прост. Медная тепловая трубка внутри полая и содержит запатентованную неорганическую нетоксичную жидкость- теплоноситель. Полая внутренность тепловой трубки – это вакуум, поэтому эта жидкость испаряется даже при температуре около 25-30? С. При нагревании пар поднимается к наконечнику (конденсатору) тепловой трубки, где тепло отдается воде, которая течет по теплопроводу. Отдав тепло, пар конденсируется и течет обратно, вниз по тепловой трубке, где процесс повторяется сначала. Тепловые трубки с использованием неорганических теплоносителей демонстрируют эффективность теплопередачи в 30 000 раз большую, чем у серебра.
В тепловых трубках с неорганическими теплоносителями тепло быстро передается от стеклянной вакуумированной трубы к воде. Бблагодаря своей надежности и длительному сроку эксплуатации тепловые трубки широко используются во многих целях, среди которых - кондиционирование воздуха и охлаждение компьютеров. 
Мы используем тепловые трубки известного производителя, в которых применяется неорганический теплоноситель. Эта смесь нетоксична и в случае попадания на слизистую кожи и глаз не вызывает раздражения. Однако, как правило, тепловая трубка никогда не контактирует с жидкостью, циркулирующей по трубе теплопровода.
Уровень вакуума неорганических тепловых трубок 4 х 10 –6 Ра, вследствие чего теплоноситель испаряется уже при температуре 25 – 30 ?С.
Каждая тепловая трубка проходит индивидуальное тестирование на теплопроизводительность и качество сварки перед её использованием.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ

Изолированный теплопровод.

Изолированный теплопровод состоит из медной трубы теплосборника, слоя пенополиуретана и кожуха теплопровода. Теплосборник СК предназначен для обеспечения эффективной передачи тепла и предотвращения коррозии. Его установка осуществляется простым модульным способом. 

Характеристики:

1. Соединения тепловой трубы позволяют применять удобный модульный способ установки, при которой обеспечивается тесный контакт с тепловыми трубами для максимальной передачи тепла. Перед установкой тепловой трубы её конденсатор смазывают термостойкой теплопроводящей смазкой с целью повышения теплопроводности. При высоких температурах в теплопроводе происходит тепловое расширение конденсатора тепловой трубы, в результате чего она оказывается надежно зафиксированной на своем месте (этому способствует и теплопроводящая смазка). Это обеспечивает прекрасную теплопередачу в течение всего срока эксплуатации СК.

 
2. Форма двойных трубок теплосборника точно соответствует форме соединений тепловой трубки, что позволяет максимально увеличить площадь соприкосновения. Кроме того, соединения тепловых трубок припаяны к двойным трубкам теплосборника, образуя таким образом металлическое соединение.

3. Контурная схема трубки теплосборника создает турбулентный поток воды, что увеличивает эффективность теплопередачи.

4. Существуют конфигурации с задним или боковым соединениями входа-выхода.

5. Медные соединения температурного датчика (внутр. разм 8 мм) на входе и выходе припаяны непосредственно к трубке теплосборника с целью обеспечить точность измерения температуры.

Крепежная рама

Крепежная рама СК изготовлена из нержавеющей стали SUS304. СК можно установить на большинстве крыш, расположенных под любым углом. Со всеми видами коллекторов поставляется стандартная рама, также имеются дополнительные комплекты рам для наиболее распространенных типов установки. Различные компоненты рамы можно также использовать для установки на других нестандартных поверхностях.
Рамы выдерживают скорость ветра до 180 км/ч (112 м/ч), однако место, куда крепится рама, должны быть достаточно прочным, чтобы выдержать нагрузку, возникающую во время сильного ветра.