Солнечный вакуумный коллектор СВК — это преобразователь тепловой энергии солнца.

Обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии таких коллекторов составляет 97%. Солнечные коллекторы устанавливают на крыше зданий с ориентацией на юг. Угол наклона относительно горизонта должен быть равен градусу широты местности. Для Северо-Запада России это значение равно 60°. При эксплуатации системы в зимний период рекомендуется угол наклона увеличить до 70º.

Типы солнечных водонагревателей

Солнечные вакуумные коллекторы подразделяются по способу нагрева воды на СВК прямого нагрева воды (сезонные) и косвенного (всесезонные)
Вакуумные коллекторы с прямой теплопередачей солнечной энергии воде.

В таких системах стеклянные вакуумные трубки и бак накопитель монтируются на одну раму под углом 40-60 градусов. Трубки входят непосредственно в накопительный бак через уплотнительное резиновое кольцо. Вода нагревается в вакуумных трубках и, в следствие естественной циркуляции, более горячие слои жидкости поднимаются в бак. Горячая вода из бака используется на бытовые нужды. Такие системы работают без давления. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает уровень воды в баке, по такому же принципу, как и в бачке унитаза. Т. к. в качестве теплоносителя используется вода, такие коллекторы называют сезонными. В европейской части России их можно использовать в период с апреля по сентябрь, т. е. до наступления ночных заморозков.
Преимуществами коллекторов данного типа являются простота, высокий КПД (до 95%), низкая стоимость и полная энергонезависимость.
Вакуумные коллекторы с косвенной теплопередачей солнечной энергии воде. Также такие системы называют всесезонными или раздельными. Принцип действия таких коллекторов напоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, которая может работать под давлением водопровода. Основные параметры таких установок:
o Применяются вакуумные тепловые трубки (HP — Heate Pipe) Это более продвинутый тип трубки, который может работать при низких температурах до —50°С и давлении водопровода.
o Коллектор и бак-накопитель расположены раздельно и соединены трубопроводом. Коллектор обычно монтируется на крыше, а бак накопитель внутри здания. Именно поэтому такие системы называют сплит-системами (от англ. Split — делить или раздельный).
o Работа системы автоматизирована специализированным контроллером
o Теплоноситель циркулирует в системе принудительно. Для этого применяется циркуляционный насос.
Вакуумная тепловая трубка — это двойная стеклянная вакуумная трубка с закрытой медной трубкой внутри.
Конструкция вакуумных труб похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Внутренняя труба покрыта специальным селективным слоем, который хорошо абсорбирует (поглощает) солнечную энергию а вакуум препятствует потерям тепла. Медная трубка запаяна и содержит небольшой объем легкокипящей жидкости. Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть — наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура (незамерзающей жидкости). Конденсат стекает вниз, и процесс «испарения-конденсации» повторяется. Данная трубка устойчива к замораживанию и работоспособна без повреждений до —50°С. Испарение жидкости начинается при достижении температуры внутри трубки +30°С. При меньшей температуре трубка «запирается» и дополнительно сохраняет тепло. Такие трубы функционируют и в пасмурную погоду, и при отрицательной температуре, они преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло.

Коллектор.

Через верхнюю часть коллектора и змеевик протекает, незамерзающая жидкость. Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников, а при перекачке отдает через змеевик (теплообменник) бака-аккумулятора и таким образом нагревает воду в баке. Цикл передачи тепла из коллектора к баку-аккумулятору длится до тех пор, пока длится световой день и температура на выходе коллектора выше температуры воды в баке. Приемник солнечного коллектора выполнен из меди с полиуретановой изоляцией, закрыт листом анодированного алюминия. Передача тепла происходит через медную «гильзу» приемника. Благодаря этому «солнечный» контур отделен от трубок, поэтому при повреждении одной трубки коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста и нет необходимости сливать незамерзающую смесь из контура теплообменника.
Включение и выключение насоса производит контроллер на основании показаний датчиков температуры. Датчики температуры находятся на выходе коллектора, в баке-накопителе и «обратке» системы отопления. Кроме того, расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при чрезмерном разогреве теплоносителя.
Таким образом, раздельная система с принудительной циркуляцией представляет собой автоматизированную систему преобразования, поддержания и сохранения тепла, полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например, традиционный водонагреватель, работающий на электричестве, газе или дизтопливе), которые страхуют систему при недостаточном количестве солнечной энергии. Нагретая вода используется для горячего водоснабжения и отопления.
Блок управления предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе и резервуаре-теплообменнике, а также для выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток. При этом контроллер регулирует поток теплоносителя через теплообменник, определяет направление подачи тепла (на ГВС или на отопление). В ночное время автоматика системы обеспечивает минимально необходимое привлечение дополнительной энергии для поддержания заданной температуры внутри помещения. Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить:
o Круглогодично— горячее водоснабжение;
o Сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 70% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

Резервуар-теплообменник (Бак-Аккумулятор)

Иначе — бак косвенного нагрева «водо-водогрейный». Конструктивно выполнен в виде бака из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции и обернут эмалированным стальным листом. Предназначен для накопления и сохранения тепла, и обычно включает в себя одну или две внутренние теплообменные спирали. Бак может быть оснащен электронагревателем мощностью от 1 до 2,5 кВт.
При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом главного котла и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур. Такая последовательность работы системы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что к ней легко могут подсоединяться другие нагревательные системы.
Блок управления (контроллер) и насосная станция для солнечных водонагревательных систем.

Контроллер

Предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе, в резервуаре-теплообменнике и выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток.
Контроллер выполняет следующие основные функции:
o Индикацию температуры коллектора;
o Индикацию температуры в резервуаре;
o Индикацию температуры обратного потока теплоносителя;
o Установка температуры включения принудительной циркуляции теплоносителя;
o Установка времени включения и выключения системы отопления;
o Установка температуры и времени дополнительного подогрева;
o Установка температуры «антизамерзания»;
o Индикацию повреждения датчиков температуры.
Область применения
Обеспечение горячим водоснабжением коттеджей, дачных домиков, теплиц, бассейнов и других автономных объектов.
Отопление помещений в весенне-осенний период и экономия энергоносителей системы отопления в зимний период до 40%.
Поддерживающее отопление помещений при применении технологии «теплый пол».

Срок службы вакуумных коллекторов — не менее 25 лет.