Как в южных, так и северных странах на крышах частных домов нередко можно увидеть панели, которые традиционно называют солнечными батареями. Это не всегда верно. Часто за них принимают солнечные коллекторы — устройства для преобразования инфракрасного излучения солнца в тепловую энергию. Их используют для автономного снабжения жилья горячей водой, а в некоторых случаях для отопления домов и даже подогрева бассейнов.
Если говорить об эффективности солнечных коллекторов в России, то летом в умеренном климате они вполне способны автономно обеспечить загородный дом горячей водой. Весной и осенью коэффициент полезного действия (КПД) падает, поэтому для тех, кто живет в загородном доме круглый год, рассчитывать площадь панелей лучше с учетом этого снижения мощности. Зимой же солнечный коллектор может работать только как вспомогательный источник тепла. Стоимость солнечного коллектора «под ключ» начинается от 100 тыс. рублей. По разным подсчетам, окупаются солнечные коллекторы в срок от 8 лет, что, учитывая заявленное время службы и гарантию в 25 лет, совсем неплохо. К началу 2019 года общая площадь всех действующих в мире солнечных коллекторов превышала 600 млн квадратных метров, а мощность — 480 ГВт. В России цифры скромные — 85 тыс. квадратных метров и 85 МВт.
В отличие от солнечных батарей коллекторы не вырабатывают электрическую энергию, только тепло. И в этом их преимущество. КПД в оптимальных условиях обычной солнечной батареи — около 15%. Дорогие экспериментальные модели могут увеличить его почти в два раза. Ориентировочный КПД солнечных коллекторов значительно выше и составляет порядка 70-90%. Проще говоря, получать тепло из энергии солнца пока у нас получается значительно лучше, чем электричество. Именно по этой причине, чтобы с помощью коллектора нагреть воду в загородном доме для семьи из четырех человек даже в нашем весьма умеренном климате, не придется превращать земельный участок в солнечную ферму. В среднем понадобится полезная площадь коллекторов 4-6 квадратных метров (1-2 квадратных метра на человека) в зависимости от климатических условий и типа коллектора, которых достаточно много, но можно их объединить в три вида.Летом в средней полосе России хватит и небольшого солнечного коллектора, но для жизни зимой нужен коллектор большей площади
Плоский коллектор больше всего напоминает солнечные батареи. Верхняя часть его закрыта высокопрочным стеклом. Металлический корпус покрыт теплоизоляцией, а изнутри обработан высокоэффективным материалом для поглощения тепла. Внутри расположены медные трубки. По ним циркулирует теплоноситель (вода или антифриз), который поглощает тепло. Он проходит через теплообменник в накопительном баке, где передает тепло той воде, которая используется для бытовых нужд.
Другой вид солнечных коллекторов — вакуумные, или, как их еще называют, трубчатые. Панель состоит из двойных трубок. Наружная трубка из высокопрочного стекла играет защитную роль. Внутренняя труба имеет меньший диаметр и покрыта абсорбером, который аккумулирует солнечное тепло. Между трубками вакуум, что сводит к нулю теплопотери и повышает эффективность системы. Далее это тепло передается стержням, изготовленным из меди, а они отдают его с помощью теплоносителя в аккумулирующий бак.8 лет окупается солнечный коллектор — и это минимум. Стоимость коллектора «под ключ» начинается от 100 тысяч рублей
И, наконец, есть системы с проточными нагревателями. Они могут быть как плоские, так и вакуумные, но могут работать без дополнительного резервного аккумулирующего бака и насосной группы. Нагретый теплоноситель аккумулируется в базовом баке, который расположен в верхней части системы. Его объем может быть разным, но чаще 250-400 литров. Через него проходит змеевик, по которому под давлением обычной водопроводной системы циркулирует вода. Она прогревается и поступает потребителю. Это самый простой и дешевый вид солнечного коллектора, но с самым низким КПД.
Инфографика «РГ»/ Александр Чистов/ Сергей Тихонов
Текст: Сергей Тихонов
