Солнечные коллекторы: характеристики, типы, виды

— Вакуумный. В широком смысле вакуумными называют все солнечные коллекторы, в которых используется теплоизоляция на основе вакуума — в том числе и плоские модели (см. соответствующий пункт). Однако в нашем каталоге в данную категорию отнесены только устройства трубчатой конструкции, не относящиеся к термосифонным (см. соответствующий пункт) и способные, соответственно, работать круглый год.

Во всех трубчатых моделях, в соответствии с названием, роль поглощающих элементов играют вакуумные трубки особой конструкции, передающие солнечную энергию находящейся внутри воде и в то же время почти не выпускающие тепло наружу. Это обеспечивает высокий КПД и минимум теплопотерь. Ещё одно немаловажное преимущество таких устройств перед плоскими коллекторами состоит в повышенной эффективности в плане «приёма» энергии: трубки хорошо работают практически при любом угле падения солнечных лучей и даже в пасмурную погоду. При этом трубчатые вакуумные коллекторы ещё и заметно проще в монтаже, конструкция устанавливается по частям: сначала рама, затем корпус-теплообменник, затем собственно трубки. А большинство моделей позволяют при поломках менять только отдельные трубки, не трогая остальную конструкцию.

Если же сравнивать «обычные» вакуумные коллекторы с термосифонными, то данная разновидность эффективнее, может использоваться для отопления (в т.ч. в холодное время года, при температуре ниже нуля), однако сложнее и...стоит дороже.

— Плоский. Относительно недорогая разновидность солнечных коллекторов, фактически — простейшая разновидность подобных устройств, массово представленная на рынке. На передней части такого устройства имеется прозрачное покрытие (из специального стекла или прозрачного пластика), под ним находится поглощающий слой (абсорбер) с теплопроводящей системой, а с тыльной стороны предусматривается термоизолирующий слой (во избежание утечки тепла).

Теоретически такие системы способны нагревать находящуюся внутри воду до температуры порядка 200 °С (при отсутствии циркуляции теплоносителя). При невысокой стоимости они имеют неплохую эффективность в тёплое время года. С другой стороны, для плоских коллекторов характерна низкая степень теплоизоляции, что заметно снижает их эффективность в осенне-зимний период. Существуют улучшенные разновидности таких приспособлений — в частности, устройства, в которых вместо теплоизолирующего слоя используется глубокий вакуум (не стоит путать их с вакуумными коллекторами, — см. соответствующий пункт). Они способны работать и при низких температурах, однако и обходятся дороже, а фактическая эффективность всё равно сильно зависит от угла падения солнечных лучей.

Также отметим, что плоские коллекторы могут оказаться довольно сложными в монтаже: коллектор приходится поднимать и устанавливать целиком, что в некоторых условиях вызывает неудобства. Да и при поломке менять такое устройство приходится целиком.

— Термосифонный. Термосифонными называют специфическую разновидность вакуумных коллекторов (см. соответствующий пункт). Другое их название — «сезонные» — очень чётко отражает особенность таких устройств: они рассчитаны на использование в тёплое время года, с весны по осень. Зимой, при температуре ниже нуля, вода в таких коллекторах замерзает и они становятся бесполезными.

С одной стороны, «термосифонники» менее универсальны, чем полноценные вакуумные модели: они ограничены по времени года и не могут применяться для отопления (в холодную погоду, когда отопление наиболее актуально, коллектор становится бесполезным). С другой стороны, у таких устройств есть определённые преимущества: они проще, дешевле, компактнее и легче в монтаже. Среди оптимальных вариантов применения термосифонных систем называют летние пансионаты, дачи, гостиницы и другие места, где люди находятся преимущественно летом.

— Гибридный. Специфическая разновидность оборудования, сочетающая в себе возможности солнечного коллектора и фотоэлектрического элемента. Фотоэлемент, как правило, располагается с внешней стороны, а под ним находится собственно коллектор. Интересным свойством таких моделей является то, что при высокой температуре воздуха и интенсивном солнечном освещении они оказываются эффективнее в выработке электричества, чем традиционные солнечные батареи. Дело в том, что фотоэлементы плохо переносят нагрев до температур 50 °С и выше — их эффективность при этом резко падает. А в гибридном элементе солнечный коллектор играет ещё и роль системы охлаждения, отводя лишнее тепло от фотоэлемента и снижая его температуру. С другой стороны, стоит отметить, что тепловая эффективность таких моделей ниже, чем у специализированных коллекторов схожего размера — значительная часть солнечной энергии поглощается и рассеивается фотоэлементом. Ещё один недостаток подобных устройств — высокая стоимость. Кроме этого, нужно учитывать, что солнечная энергетика требует не только батарей, но и сложных управляющих систем, накопительных батарей и т. п.; и хотя сама энергия получается дармовой, оборудование для её получения тоже обходится недёшево. В свете всего этого данный вариант встречается значительно реже, чем другие типы солнечных коллекторов.

— Открытый. Открытыми называют коллекторы, работающие без дополнительного давления в системе циркуляции воды. Как правило, такое устройство оснащается баком в верхней части, в который и заливается запас воды; после этого вода самотёком, по действием силы тяжести, поступает к точкам водоразбора. На первый взгляд, открытые системы не очень удобны: их нужно ставить повыше (причём напор будет зависеть от разницы высот между коллектором и точков водозабора), при этом необходимо продумать способ заполнения резервуара (подвести к нему шланг с насосом), а назначение таких устройств ограничивается горячим водоснабжением и нагревом бассейнов. С другой стороны, подобные коллекторы предельно просты, недороги, не требуют подключения к сети и способны работать даже при полном отсутствии электричества (пока есть вода в баке).

Ещё один вариант конструкции — устройства без бака, работающие от циркуляционного насоса. Однако они встречаются реже, в основном среди моделей для подогрева бассейнов (см. «Назначение»).

— Закрытый. Закрытые коллекторы предполагают работу под высоким давлением (порядка 5 – 6 бар) и рассчитаны на непосредственное встраивание в систему горячего водоснабжения. Для нагрева при этом обычно используется косвенный принцип работы — передача тепла от воды в коллекторе к воде в системе ГВС через специальный теплообменник.

Такие устройства заметно сложнее и дороже отк...рытых, причём как сами по себе, так и в установке. В то же время они более универсальны и эффективны, могут применяться как для ГВС, так и для отопления. К тому же установить обогреватель можно на любой высоте — этот момент не влияет на напор в системе, в отличие от открытых конструкций.

Штатный способ монтажа, предусмотренный конструкцией коллектора.

Говоря о монтаже, стоит отметить, что все солнечные коллекторы рассчитаны на установку под углом к горизонту. Именно за счёт этого можно добиться того, что угол падения солнечных лучей будет максимально близок к перпендикуляру — и, соответственно, эффективность прибора будет близка к максимальной. Поэтому и горизонтальные, и наклонные модели по сути устанавливаются в одинаковом положении — наклонном; разница же между этими вариантами заключается в том, что служит опорой для коллектора. Подробнее см. соответствующие пункты.

— Наклонный. Коллекторы, рассчитанные на установку на специальную подставку (раму). Благодаря этой раме поглощающая поверхность располагается под нужным углом к горизонту, сама же подставка рассчитана на установку на ровной горизонтальной поверхности. Если вы планируете разместить коллектор на такой поверхности — например, на плоской крыше или на земле рядом с домом — стоит обратить внимание именно на наклонные модели.

— Горизонтальный. Горизонтальными называют устройства, не укомплектованные подставками и в целом не рассчитанные на использование подставок. Такие коллекторы укладываются непосредственно на поверхность крыши, необходимый угол наклона при этом обеспечивается исключительно за счёт наклона поверхности. Соответственно, основной сферой применения горизонтальных моделей являются дома с...покатыми кровлями, куда невозможно установить наклонный коллектор. Недостатком данного варианта является то, что угол расположения устройства напрямую зависит от угла наклона крыши.

— Универсальный. Коллекторы, допускающие установку и горизонтальным, и наклонным способом. Подробнее об этих вариантах см. соответствующие пункты, а их сочетание в одной модели позволяет пользователю выбирать оптимальный вариант, в зависимости от ситуации. Впрочем, подобная универсальность обходится недёшево, а на практике требуется крайне редко — солнечный коллектор обычно приобретается в расчёте на строго определённое место установки, и с выбором специализированного варианта (наклонный или горизонтальный), как правило, не возникает проблем. Вследствие этого подобные модели встречаются крайне редко. Также отметим, что подставка для наклонной установки может не входить в комплект, её понадобится приобрести отдельно.

Основное применение, на которое рассчитан солнечный коллектор. Отклоняться от этих рекомендаций крайне нежелательно: от назначения зависят специфические особенности конструкции и функционирования, и в «неродном» режиме устройство в лучшем случае окажется неэффективным, а в худшем — может выйти из строя и даже привести к авариям.

— ГВС. Применение в системах горячего водоснабжения — классический вариант, под который делается абсолютное большинство современных солнечных коллекторов. Конкретный способ встраивания в систему ГВС может быть разным: в частности, открытые модели используют прямой нагрев воды, закрытые — косвенный (подробнее см. «Вид»). Однако как бы то ни было, солнечный нагрев может оказаться очень удобным для обеспечения горячей воды. Он может играть как вспомогательную роль (для экономии энергии при основном нагреве или как запасной вариант на случай отключения горячей воды), так и основную (например, на загородной даче или другом аналогичном месте, где горячей воды нет изначально).

— Отопление и ГВС. Устройства, рассчитанные на применение и для горячего водоснабжения, и для отопления. О ГВС подробнее см. соответствующий пункт; однако не всё, описанное там, справедливо для данной категории. Для того, чтобы коллектор можно было эффективно встроить в систему отопления, он должен удовлетворять определённым дополнительным требованиям. Прежде всего, такое п...рименение допускается только для закрытых устройств (см. «Вид») — отопительный контур работает под довольно высоким давлением и принудительной циркуляцией, открытая схема работы здесь неприменима. Во-вторых, «отопительный» коллектор должен допускать использование круглый год (см. «Дополнительно») — ведь наиболее остро вопрос отопления стоит именно в холодный сезон, а работать при низкой внешней температуре могут далеко не все модели.

— Подогрев бассейна. В данную категорию включены солнечные коллекторы высокой производительности, допускающие применение для обогрева воды в бассейне, а также для других целей, требующих постоянного поступления большого количества горячей воды — например, работы систем «тёплый пол» или набора ванны. Разумеется, они могут применяться и в более традиционном формате — например, для систем ГВС; однако основной специализацией остаются всё же описанные задачи, связанные с большим потреблением нагретой воды.

В данную категорию включены солнечные коллекторы, допускающие использование в течение всего года — в том числе и в зимнее время, при минусовой температуре воздуха. По сути, единственным условием для эффективной работы такого устройства является наличие солнечного света.

Главной отличительной особенностью подобных моделей является высокая степень термоизоляции, призванная не только снизить потери тепла, но и защитить циркулирующий внутри теплоноситель от замерзания. В большинстве таких устройств теплоизоляция обеспечивается за счёт вакуума (отметим, что это могут быть не только собственно вакуумные, но и улучшенные плоские коллекторы — подробнее см. «Тип»). Кроме того, в «круглогодичных» коллекторах нередко применяется принцип непрямого нагрева: роль теплоносителя играет антифриз с температурой замерзания значительно ниже нуля, а нагреваемая вода получает тепло через стенку теплообменника. Впрочем, современные технологии позволяют делать «морозостойкими» и устройства с прямым нагревом.

Удобство коллекторов данного типа очевидно, однако и обходятся они недёшево. Поэтому приобретать модель с возможностью использования круглый год стоит лишь в том случае, если такая возможность имеет критическое значение; навряд ли «всесезонный» коллектор имеет смысл ставить, к примеру, на даче, где зимой никого не бывает.

Материал, из которого выполнен абсорбер — слой, поглощающий солнечную энергию. Это основная рабочая часть коллектора, от её конструкции во многом зависят общие рабочие свойства устройства.

В большинстве современных моделей, независимо от типа, абсорбер выполняется из меди со специальным покрытием. Этот металл отличается высокой теплопроводностью, благодаря чему он эффективно передаёт тепло на теплоноситель. А покрытие применяется для того, чтобы улучшить поглощение солнечного света, снизить его отражение и, соответственно, добиться хороших показателей КПД.

Ещё один вариант, встречающийся в солнечных коллекторах — алюминий. Он обходится несколько дешевле меди, весит меньше, однако уступает ей по теплопроводности и рабочим характеристикам.

Общая площадь поглощающей поверхности коллектора. Для комплектов с несколькими коллекторами (см. «Количество коллекторов») указывается площадь для одного устройства.

Отметим, что смысл данного показателя зависит от типа коллектора (см. соответствующий пункт). В плоских устройствах речь идёт именно о рабочей площади — размере поверхности, которая подвергается солнечному свету. В трубчатых моделях (вакуумных, термосифонных), где роль абсорбера играют трубки, учитывается общая площадь поверхности трубок — в том числе та, которая при работе находится «в тени» и не нагревается солнцем. Для того, чтобы задействовать и эту поверхность в работу, могут применяться специальные рефлекторы, однако они имеются далеко не во всех трубчатых коллекторах.

Всё вышеизложенное означает, что сравнивать между собой по площади абсорбера можно только коллекторы одного типа и схожей конструкции. Если же говорить о таком сравнении, то большая площадь, с одной стороны, обеспечивает большую эффективность и скорость нагрева, а с другой — соответствующим образом сказывается на габаритах устройства и размере пространства, необходимом для его установки. Здесь, опять же, есть своя специфика, в зависимости от типа. Так, общая площадь плоского коллектора приблизительно соответствует площади рабочей поверхности; она чуть больше, но эта разница невелика. А вот в трубчатых моделях встречается парадокс, когда общая площадь получается меньше площади абсорбера. Впрочем, в...этом нет ничего сверхъестественного, если учесть особенности конструкции и замера той и другой площади.

Апертурная площадь коллектора; в комплектах из нескольких устройств (см. «Количество коллекторов») указывается для одного коллектора.

Апертурная площадь — это, фактически, рабочая площадь устройства: размер пространства, непосредственно освещаемого солнцем. В плоских моделях (см. «Тип») этот размер соответствует размеру стеклянного «окна» на передней стороне коллектора; при этом апертурная площадь обычно либо равна площади абсорбера (см. соответствующий пункт), либо незначительно меньше (из-за того, что края «окна» могут прикрывать края поглощающей поверхности. А вот в трубчатых коллекторах (вакуумных, термосифонных) апертурная площадь может измеряться по разному, в зависимости от наличия рефлектора. Если он имеется, рабочая площадь получается равной площади абсорбера, т. к. трубки облучаются со всех сторон. Если же рефлектор не предусмотрен, то апертурная площадь берётся как сумма площадей проекций всех трубок; длина проекции при этом соответствует длине трубки, ширина — внутреннему диаметру стеклянной колбы или наружному диаметру внутренней трубки, в зависимости от конструкции.

Апертурная площадь — один из самых важных параметров для современных солнечных коллекторов, именно к нему привязываются многие рабочие характеристики. При этом, пересчитывая эти характеристики на 1 м2 апертурной площади, можно сравнивать между собой разные модели (в том числе и относящиеся к разным типам).

Общая площадь коллектора. Если коллекторов в комплекте несколько, данный показатель приводится для одного устройства.

Общая площадь определяет прежде всего габариты коллектора и количество места, которое потребуется для его установки (при этом стоит учесть, что при одинаковой площади конкретные размеры разных моделей могут быть разными). При этом если речь идёт о горизонтальном размещении (см. «Монтаж»), то общая площадь коллектора будет соответствовать площади пространства, которое он займёт после установки. А вот при наклонном монтаже основание всей конструкции занимает несколько меньшую площадь — это обусловлено спецификой установки.

Отдельно стоит коснуться связи между общей и рабочей (апертурной) площади. Напомним, практические характеристики солнечного коллектора определяются в первую очередь его апертурной площадью, подробнее о ней см. соответствующий пункт. При этом в плоских моделях (см. «Тип») рабочая площадь неизбежно будет меньше общей, а вот в трубчатых бывает и наоборот — в некоторых случаях площадь рабочей поверхности всех трубок может превышать площадь самого устройства. Ничего странного в этом нет, такое явление связано с геометрическими особенностями конструкции.

Максимальное рабочее давление теплоносителя, на которое рассчитан коллектор. Данный параметр указывается только для закрытых моделей (см. «Вид») — открытые по определению работают при атмосферном давлении.

Максимальное давление, допустимое для выбранного коллектора, должно быть не ниже, чем рабочее давление в системе нагрева (ГВС, отопления и т. п.), к которой его планируется подключить. А в идеале стоит выбрать устройство с запасом по давлению хотя бы в 15 – 20 % — это даст дополнительную гарантию на случай различных сбоев и неполадок, да и общая надёжность у такого коллектора будет выше, чем у подобранного «впритык» (при прочих равных, разумеется).

Коэффициент полезного действия коллектора.

Изначально термин «КПД» обозначает характеристику, описывающую общую эффективность работы устройства — проще говоря, этот коэффициент обозначает, какая часть от поступающей на устройство энергии (в данном случае — солнечной) идёт на полезную работу (в данном случае — нагрев теплоносителя). Однако стоит отметить, что в случае солнечных коллекторов фактический КПД зависит не только от свойств самого устройства, но и от окружающих условий и некоторых особенностей работы. Поэтому в характеристиках обычно указывают максимальное значение данного параметра — т. н. оптический коэффициент полезного действия, или «КПД при нулевых тепловых потерях». Он обозначается символом η₀ и зависит исключительно от свойств самого прибора — а именно коэффициента поглощения абсорбера α, коэффициента прозрачности стекла t и эффективности передачи тепла от абсорбера к теплоносителю Fr. В свою очередь, реальный КПД (η) высчитывается для каждой конкретной ситуации по специальной формуле, которая учитывает разницу температур внутри и снаружи коллектора, плотность поступающего на устройство солнечного излучения, а также специальные коэффициенты теплопотерь k1 и k2. Этот показатель в любом случае будет ниже максимального — как минимум потому, что температуры внутри и снаружи устройства неизбежно будут разными (а чем выше эта разница — тем выше теплопотери).

Тем не менее, оценивать характеристики солнечного...коллектора и сравнивать его с другими моделями удобнее всего именно по максимальному КПД: в тех же практических условиях (и при одинаковых значениях коэффициентов k1 и k2) устройство с более высоким КПД будет более эффективным, чем устройство с более низким.

В целом более высокие значения КПД позволяют добиться соответствующей эффективности, притом что площадь коллектора может быть сравнительно небольшой (что, соответственно, положительно сказывается также на габаритах и цене). Особенно этот параметр важен в том случае, если устройство планируется использовать в холодное время года, в местности с «хмурым» климатом и сравнительно небольшим количеством солнечного света, либо если места под коллектор немного и использовать устройство большой площади нельзя. С другой стороны, для повышения КПД требуются специфические конструктивные решения — а они как раз усложняют и удорожают конструкцию. Поэтому при выборе по данному показателю стоит учитывать особенности применения коллектора. К примеру, если устройство покупается для дачи в южном регионе, где планируется бывать только летом, воды требуется относительно немного и с солнечной погодой проблем нет — на КПД можно не обращать особого внимания.

Коэффициент отражения зеркала, предусмотренного в конструкции коллектора.

Данный показатель указывается только для трубчатых моделей (вакуумных и термосифонных — см. «Тип»), оснащённых дополнительным рефлектором. Такой рефлектор, собственно, и представляет собой зеркало особой формы, установленное за трубками; это зеркало отражает солнечные лучи, прошедшие мимо трубок, и направляет их обратно на трубки. Благодаря этому задействуется практически вся площадь абсорбера, а не только та половина, которая находится под солнечным светом. А коэффициент отражения описывает, какая часть от попадающих на зеркало солнечных лучей эффективно отражается обратно; этот момент напрямую влияет на КПД устройства. В современных рефлекторах коэффициент отражения нередко превышает 90 % — это очень высокий показатель для зеркала.

Коэффициент прозрачности стекла, используемого в конструкции коллектора.

Данный параметр описывает, какое количество солнечного излучения, падающего на стекло, проходит через него без препятствий. Чем выше значение t — тем меньше тепла теряется при прохождении через стекло, тем больше энергии передаётся на абсорбер и тем выше получается эффективность коллектора (при прочих равных). Собственно, коэффициент прозрачности является одним из важнейших факторов, влияющих на КПД устройства (наряду с коэффициентами поглощения и отражения абсорбера — см. соответствующие пункты).

Коэффициент поглощения абсорбера, используемого в конструкции коллектора.

От данного параметра напрямую зависит общая эффективность работы поглощающего покрытия и, как следствие, КПД устройства в целом. Коэффициент поглощения описывает, какая часть солнечной энергии, достигающей абсорбера, поглощается им и передаётся на теплоноситель (обычно с некоторыми потерями, однако в данном случае ими можно пренебречь). В идеале данный показатель должен достигать 100 %, однако добиться этого если и возможно, то чрезвычайно сложно и неоправданно дорого. Поэтому коэффициент поглощения обычно несколько ниже — около 95 %; этого более чем достаточно для эффективной работы коллектора. Остальная часть энергии отражается в виде излучения; подробнее об этом см. «Коэф. излучения абсорбера ε». Здесь же отметим, что в конструкции трубчатых коллекторов нередко применяются колбы со специальным внутренним покрытием, которое возвращает отражённые лучи на абсорбер и повышает фактический коэффициент поглощения.

Коэффициент излучения абсорбера (поглощающего покрытия), используемого в конструкции коллектора.

Данный параметр описывает, какая часть энергии, попадающей на поглощающее покрытие, отражается обратно. Напомним, задача абсорбера — максимально поглощать попадающую на него солнечную энергию; соответственно, в идеале он должен вести себя как «абсолютно чёрное тело» и не отражать вообще ничего. Но добиться таких характеристик крайне сложно и дорого, поэтому какая-то часть лучистой энергии неизбежно отражается от абсорбера. Этот показатель в современных солнечных коллекторах крайне мал — он редко превышает 5 %; кроме того, внешние стеклянные колбы могут иметь внутри специальное селективное покрытие, которое возвращает часть отражённых лучей и снижает фактический коэффициент излучения всей системы.

Температура стагнации коллектора, точнее — максимальная температура теплоносителя, достигаемая в режиме стагнации.

Под термином «стагнация» в данном случае подразумевают застой теплоносителя в коллекторе, из-за чего поступающая на устройство тепловая солнечная энергия не отводится от него. Такая ситуация может возникнуть, например, при прекращении отбора тепла или горячей воды, при отключении циркуляционного насоса, при завоздушивании или засорении контура и т. п. При этом температура теплоносителя может значительно повышаться (до 200 °С и более) и превышать температуру кипения не только воды, но и специальных составов. Отметим, что данный режим является хоть и неблагоприятным, но не аварийным — серьёзные неполадки в системе могут возникнуть лишь при многократной стагнации в течение короткого промежутка времени. А в продвинутых коллекторах нередко предусматриваются различные решения, призванные свести к минимуму негативное влияние данного режима.

Температура стагнации в целом является справочным параметром, она не влияет на основные рабочие характеристики и не является основным критерием при выборе. Однако в целом считается, что более высокие показатели свидетельствуют о более высоком уровне и продвинутой конструкции коллектора. Отчасти это оправдано: «высокотемпературная» модель должна быть достаточно эффективной для поглощения большого количества энергии (в частности, иметь качественное селективное покрытие стеклянной изоляции)...и достаточно надёжной для того, чтобы нормально перенести контакт с разогретым теплоносителем.

Коэффициент потери тепла k1, которому соответствует коллектор.

Этот показатель является чисто справочным: наряду с коэффициентом k2 он применяется для расчёта реального КПД устройства в конкретной ситуации (подробнее см. «КПД»). Впрочем, при прочих равных более низкий k1 даёт меньшие потери тепла и, соответственно, более высокий реальный КПД.

Коэффициент потери тепла k2, которому соответствует коллектор.

Этот показатель является чисто справочным: наряду с коэффициентом k2 он применяется для расчёта реального КПД устройства в конкретной ситуации (подробнее см. «КПД»). Впрочем, при прочих равных более низкий k2 даёт меньшие потери тепла и, соответственно, более высокий реальный КПД.

Объём расширительного бака, поставляемого в комплекте с солнечным коллектором.

Расширительный бак, в соответствии с названием, предназначен для компенсации теплового расширения жидкости в нагревательной системе (ГВС, отопление и т. п.). При повышении температуры и увеличении объёма жидкости её излишки поступают в расширительный бак, что позволяет избежать критического повышения давления и повреждения компонентов системы. Объём бака должен быть достаточным для того, чтобы справиться с тепловым расширением при максимальной планируемой рабочей температуре. Рассчитать минимальную вместимость можно по специальным формулам; они учитывают общий объём и характеристики теплоносителя, перепады температур, особенности конструкции системы нагрева и т. п.

Отметим, что расширительный бак вполне можно и купить отдельно; однако в некоторых ситуациях удобнее (а то и дешевле) приобрести его сразу с солнечным коллектором.

— Кол-во коллекторов. Количество отдельных коллекторов, непосредственно входящих в комплект поставки. Большинство современных солнечных коллекторов продаётся по одному, однако встречаются также комплектации, включающие сразу два, а то и три прибора. Такие комплекты рассчитаны на обширные системы нагрева, для которых одного коллектора недостаточно. Покупка набора из нескольких устройств удобна тем, что все они имеют одинаковые размеры, рабочие характеристики и требования по совместимости с другими компонентами системы; так что при использовании не возникает проблем с подсчётами рабочих характеристик и совместимостью. Кроме того, набор нередко обходится дешевле, чем то же количество коллекторов, приобретённых по отдельности.

— Водонагреватель. Наличие водонагревателя в комплекте поставки коллектора.

Обычно в данном случае речь идёт о накопительном водонагревателе — устройстве, известном в просторечии как «бойлер». В основе конструкции такого устройства лежит бак на несколько десятков литров (нередко — 100 и более). Вода, нагретая коллектором, запасается в этом баке и хранится там до тех пор, пока не потребуется; водонагреватель обычно имеет хорошую теплоизоляцию, и температура воды в нём может поддерживаться на неизменном уровне довольно долго.

В целом накопительный водонагреватель является одним из самых важных компонентов системы горячего водоснабжения с солнечным коллектором. Правда, многие колл...екторы допускают работу и в «проточном» режиме, когда вода, прошедшая через устройствор, сразу подаётся к точке водоразбора. Однако такой режим не очень удобен — в частности, потому, что температура воды получается нестабильной, к тому же она сильно зависит от погоды (интенсивности солнечного света). Накопительный же нагреватель позволяет держать наготове гарантированный запас воды определённой температуры. Такое оборудование может продаваться и отдельно, однако купить водонагреватель одновременно с коллектором обычно проще (не нужно переживать о совместимости), а нередко — ещё и дешевле. — Фотомодуль. Наличие фотомодуля в конструкции солнечного коллектора.

Фотомодуль (фотоэлектрический модуль) представляет собой солнечную батарею — элемент, вырабатывающий электричество от яркого света. В современных солнечных коллекторах такое оснащение чаще всего применяется для обеспечения электрической автономности: при отключении внешнего питания циркуляционный насос и другие компоненты, требующие электричества, запитываются от фотоэлемента, и система сохраняет работоспособность. Разумеется, качество такого питания также зависит от интенсивности солнечного света, однако современные технологии позволяют создавать довольно эффективные и в то же время компактные фотоэлементы. Стоит учитывать, что фотомодули в таких устройствах обычно делаются съёмными и могут не входить в комплект поставки; наличие такого оснащения в комплекте стоит уточнять отдельно.

Другая разновидность солнечных нагревателей с фотомодулями — т. н. гибридные модели. Они сочетают в себе собственно коллектор и полноценную солнечную батарею, способную вырабатывать электричество для внешних потребителей. Впрочем, такие устройства сложны и дороги, а домашние «солнечные электростанции» встречаются намного реже, чем системы нагрева воды на основе солнечной энергии. Поэтому данная разновидность встречается крайне редко.

Объём водонагревателя, поставляемого в комплекте с солнечным коллектором.

Напомним, водонагреватель фактически представляет собой бак, в котором накапливается нагретая вода для дальнейшего использования. Такое приспособление позволяет постоянно иметь в своём распоряжении определённый объём горячей воды — в том числе и в вечернее и ночное время, когда нагрев недоступен. Вода в баке, разумеется, тоже постепенно остывает, но большинство водонагревателей имеет хорошую теплоизоляцию, и этот процесс идёт очень медленно.

Большая вместимость водонагревателя, с одной стороны, позволяет накопить соответствующий объём горячей воды и снижает вероятность того, что она закончится в самый неподходящий момент. С другой стороны, объём бака заметно сказывается на его габаритах, весе и цене. Так что при выборе водонагревателя по объёму стоит учитывать фактические потребности в горячей воде; их можно довольно точно вычислить по специальным формулам.

Тип трубок, используемых в конструкции соответствующего солнечного коллектора — вакуумного или термосифонного (см. «Тип»).

— Коаксиальные вакуумные прямого нагрева. Простейшая разновидность вакуумных трубок: полая трубка из абсорбера, заключённая в стеклянную вакуумную колбу. Такая колба имеет двойные стенки, между которыми находится вакуум, что обеспечивает необходимую степень теплоизоляции. А термин «прямой нагрев» означает, что теплоноситель (вода) циркулирует непосредственно во внутренней трубке, получая тепло за счёт контакта со стенками из абсорбера.

Главными преимуществами трубок прямого нагрева являются простота и невысокая стоимость. Считается, что они слабо подходят для «круглогодичных» коллекторов, однако современные технологии позволяют обеспечивать очень высокую степень теплоизоляции, благодаря чему на современном рынке имеются и всесезонные системы этого типа. Аналогичная ситуация и с применением в закрытых системах (см. «Вид»): элементы прямого нагрева несколько хуже подходят для такого применения, чем более продвинутые вакуумные трубки (вроде heat pipe), однако, помимо открытых, существуют и закрытые коллекторы с прямым нагревом. Однако недостатком данного варианта в любом случае является сравнительно невысокая эффективность.

— Коаксиальные вакуумные heat pipe. Вакуумные трубки, использующие передачу энергии за счёт системы т. н. тепловых трубок — heat pipe. Внешняя оболочка в так...ом элементе стеклянная, с двойными стенками и вакуумом между ними (по принципу термоса) а вот внутренняя часть как раз и представляет собой тепловую трубку — герметичную колбу (обычно медную), заполненную специальной жидкостью-теплоносителем с низкой температурой испарения. Верхняя часть этой трубки выведена в манифолд (корпус-теплообменник), она имеет увеличенные размеры и играет роль радиатора. Работает вся система следующим образом: солнечный свет нагревает тепловую трубку, пары теплоносителя поднимаются в её верхнюю часть, где конденсируются и через стенки радиатора передают тепло воде, движущейся по манифолду. Конденсат стекает назад в нижнюю часть тепловой трубки, после чего процесс повторяется.

Коаксиальные трубки с heat pipe сложнее по конструкции, чем системы прямого нагрева, и, закономерно, обходятся дороже. С другой стороны, они более эффективны, могут без ограничений применяться в высоконапорных закрытых коллекторах, а также всесезонных системах. Кроме того, устройства с таким принципом работы просты в ремонте: при поломке одной из трубок не нужно менять весь коллектор — достаточно заменить саму трубку. Это не вызывает особых трудностей и может осуществляться прямо на месте установки, без демонтажа всей конструкции.

— Коаксиальные вакуумные U-type. Вакуумные трубки, оснащённые U-образными теплообменниками. Такой теплообменник имеет вид тонкого трубопровода, проходящего от корпуса-манифолда по всей длине трубки и обратно; трубопровод по форме обычно напоминает букву U, отсюда и название. Сам манифолд, как правило, делается двухтрубным: по одной трубе в коллектор поступает холодная вода (к ней подключены входы U-образных теплообменников), по другой — отводится нагретая (к ней подключены выходы теплообменников).

Подобная конструкция позволяет добиться довольно высоких показателей эффективности в сочетании с отличной теплоизоляцией: вода не контактирует напрямую со стенками абсорбера, что особенно важно при использовании в холодную погоду. Да и с применением трубок U-type в закрытых коллекторах (см. «Вид») тоже не возникает никаких проблем. Из недостатков, помимо довольно высокой стоимости, можно назвать высокое гидродинамическое сопротивление и чувствительность к загрязнениям, что выдвигает повышенные требования к характеристикам насоса и чистоте теплоносителя. Кроме того, подобные коллекторы сложны в ремонте: трубки и манифолд представляют собой единое целое, и для исправления неполадок нередко приходится снимать с крыши всю конструкцию, да и заменить отдельную трубку невозможно. — Перьевые вакуумные. Перьевые вакуумные трубки представляют собой своеобразную модификацию систем heat-pipe (см. соответствующий пункт). В них heat-pipe размещается не во внутренней трубке, а на плоском абсорбере, и вся эта конструкция установлена внутри стеклянной колбы, из которой откачан воздух. Перьевые системы отличаются высокой эффективностью — благодаря тому, что абсорбер не греет воздух внутри колбы, а передаёт практически всю энергию на теплоноситель; однако и стоят они недёшево. Кроме того, такие системы довольно сложны в монтаже, а при выходе трубки из строя её неизбежно придётся менять целиком (хотя с самой заменой проблем обычно не возникает). Также стоит отметить, что перьевые трубки сильнее зависят от угла падения света, чем решения с традиционным круглым абсорбером.

Общее количество трубок, предусмотренное в конструкции соответствующего коллектора (вакуумного или термосифонного, см. «Тип»).

Этот параметр во многом зависит от площади устройства: для крупного коллектора и трубок требуется больше. Впрочем, жёсткой зависимости здесь нет, устройства схожего размера могут различаться по количеству трубок. В целом же данный параметр является довольно специфическим, он используется в некоторых формулах расчёта необходимой мощности коллектора.

Материал, из которого выполнена рама трубчатого коллектора (вакуумного или термосифонного — см. «Тип»).

В данном случае рама — это подставка, благодаря которой сам коллектор устанавливается под нужным углом к горизонту. Основными вариантами для этого элемента конструкции являются алюминиевые сплавы и сталь; алюминий несколько легче, но в то же время дороже, а более тяжёлая сталь считается и более прочной. Впрочем, на практике особой разницы между этими материалами нет, они в любом случае достаточно прочны и устойчивы к коррозии — настолько, что срок службы рамы нередко превышает «долговечность» самого коллектора. Отметим только, что по ряду причин алюминий встречается преимущественно в вакуумных моделях, а сталь — в термосифонных.

Размер трубок, используемых в соответствующем солнечном коллекторе — вакуумном или термосифонном (см. «Тип»). Указывается в миллиметрах двумя цифрами, первая из которых обозначает диаметр, а вторая — длину (высоту).

В целом размер трубок — довольно специфический параметр, применяемый в некоторых формулах расчёта тепловой мощности и других рабочих характеристик. Эти формулы можно найти в специальных источниках; впрочем, если вы не очень дружите с физикой и математикой — лучше поручить выбор профессионалу.

Наличие ТЭНа — трубчатого электронагревателя — в конструкции солнечного коллектора.

ТЭН состоит из нити нагрева, металлической трубки, в которую она заключена, и изолирующего материала с хорошей теплопроводностью (песка, масла и т.п.), заполняющего пространство между нитью и трубкой. Такое приспособление играет роль дополнительного нагревателя, повышающего общую эффективность коллектора: если нагрева от солнца недостаточно, можно дополнительно подключить ТЭН и добиться требуемой температуры. Однако стоит учитывать, что для использования этой функции требуется как минимум наличие «в хозяйстве» электричества, а для мощных ТЭНов может понадобиться ещё и специфический формат подключения (напрямую к щитку, а то и к трём фазам 380 В). Также не стоит забывать, что данная функция связана с дополнительными расходами: если солнечная энергия поступает «даром», то за электрическую приходится платить. Впрочем, солнечный коллектор с ТЭНом всё равно обходится значительно дешевле, чем чисто электрический бойлер или котёл той же мощности.