Полезна информация

1. Увод

Безспорно бъдещето принадлежи на възобновяемите енергийни източници, като сред тях лидера е слънчевата енергия, като всяка една секунда до атмосферата на земята достига 1.35 kW енергия на квадратен метър.
България има подходящи условия за оползотворяване на слънчевата енергия, защото средно за страната 250-300 слънчеви дни, които правят инвестициите в слънчеви системи изгодни и рентабилни. В южните части на страната слънчевите дни достигат до 315-320.

2. Принцип на действие

Ще дадем принципа на действие на вакуумно-тръбен колектор с мокри тръби:
Слънчевата клетка се състои от колектор и бойлер, често съединени заедно в стабилна метална конструкция. Колектора представлява подредени успоредно една на друга стъклени тръби от високо издръжливо борсиликатно стъкло и във всяка от тях е вложена друга стъклена тръба с по-малък диаметър. Вътрешните тръби са покрити със специално покритие, което абсорбира слънчевата енергия, и нагрява водата, която циркулира в тях. Между двете тръби е направен вакуум, така че слънчевите лъчи преминават свободно през външната стъклена тръба и се абсорбират от вътрешната, но поетата топлина не се излъчва обратно в атмосферата поради перфектната изолация на вакуума. Ако покритието на абсорбиращата тръба е “селективно” то коефициента на поглъщане на слънчевата енергия се увеличава многократно.

3. Видове слънчеви колектори

- Според това дали водосъдържателя е в една конструкция с колектора:

Компактни слънчеви системи – колектора и водосъдържателя са прикрепени един към друг в една конструкция. Използва се предимно за топла вода за домакинства със сравнително малка консумация на топла вода.

Сплит слънчеви системи   

На покрива се намира само колектора/колекторите, а водосъдържателя (бойлер) се намирав сградата. Това се прави от обекти, където има голяма консумация на топла вода (хотели, големи сгради) и за тази цел е необходимо да се монтират много колектори. Водосъдържателя в такъв случай е с голям обем и не е възможно да се намира на покрива.
Когато слънчевата система се използва за топла вода за битови нужди, и за отопление, тогава водосъдържателя също се поставя в сградата и се комбинира с основното отопление, без значение дали става въпрос за една къща, хотел или др. Естетически е по-приятно когато на покрива са монтирани един или повече колектори, а всички останали съоръжения са вътре в сградата.

- Според вида на колектора:

Вакуумно – тръбни – колекторът е във вид на стъклени тръби, по две една в друга, като през вътрешната циркулира водата и се нагрява от слънчевата енергия. 

Особености:

• Минимално съпротивление на вятър

• Малка повърхност за задържане на сняг и прах
• Издържа на всякакви атмосферни условия, дори и на град
• Вакуумът е перфектен изолатор и не позволява абсорбираната енергия да се излъчи обратно в атмосферата, което дава възможност на колектора да абсорбира топлина дори и при студено време, без да губи събраната топлина.
• По-висока ефективност на м2 спрямо плоските колектори
• Възможност на работа при минусови температури
• Висока годишна ефективност, поради възможността да поглъща и ултравиолетови и инфра-червени лъчи, което позволява системата да е ефективна дори и при лошо и облачно време
• Перфектната изолация на вакуума се оказва, че през зимата се явява и като недостатък, защото тръбата задържа сняг или скреж, докато ако имаше излъчване на топлина, тя щеше да ги разтопи
• Практиката показва, че разположените на малко разстояние една от друга тръби задържат сняг, което блокира работата на клетката, докато снегът не се стопи

Плоски – колекторът през който минава водата е плосък и кух профил боядисан с боя или селективна повърхност, покрит със стъкло или друг прозрачен материал.

Особености:

• Широка плоска повърхност, която оказва съпротивление на вятъра
• Пространството между стъклото и абсорберът е въздух, който не е толкова добър изолатор както вакуума, и като резултат топлинните загуби са много по-големи.
• Тези топлинни загуби при минусови температури са и предимство, защото стопяват снега или скрежа, които спират достъпа на слънчевата светлина

- Според начина на загряване на водата:
Абсорбери с директно загряване на водата “мокра тръба” – водата циркулира директно между абсорбера и бойлера.
Абсорбери със загряване на водата чрез други флуиди “суха връзка” или “HEAT PIPE” – в абсорбера циркулира флуид който преминава през серпентина в бойлера и затопля водата за битови нужди или за отопление.

- Според вида на абсорбера – важи за вакуумно-тръбните колектори:
Колектор с плосък абсорбер – абсорбера е във вид на плоскост разположена във вътрешната тръба
Колектор със заоблен абсорбер – абсорбера е във вид на полуокръжност разположена във вътрешната тръба. Този вид е с много по-висок коефициент на полезно действие сравнено с предния вид.
Колектор със сферичен абсорбер – абсорбера слой от вътрешната страна на вътрешната стъклена тръба. Този вид е с най-висок коефициент на полезно действие сравнено с предните два.

4. Няколко са основните варианти за използване на слънчевите колектори.

• За затопляне на топла вода за битови нужди
• За затопляне на топла вода за битови нужди и отопление на къщата-бивалентни (комбинирани) слънчеви колектори, – повишават температурата на топлоносителя (най-често вода) в локалното парно до значителни нива, така че на основното подгряване (котел, ел. нагревател, др.) се налага само малко да качи температурата, за да се достигат нормалните работни нива. Това снижава много разходите за отопление на дома, а също и повишава ефективността и възвращаемостта на слънчевите колектори. Важно е да се отбележи, че те изискват значително по-голяма соларна повърхност.
• Затопляне на плувни басейни – постига се много висока ефективност.

5. Класация на ефективността на видовете слънчеви колектори:

• Вакуумно-тръбни слънчеви колектори със селективно покритие, сферична поглъщаща повръхност

• Вакуумно-тръбни слънчеви колектори със селективно покритие, хоризонтална поглъщаща повръхност

• Вакуумно-тръбни слънчеви колектори без селективно покритие

• Плоски панели със селективно покритие

• Плоски панели без селективно покритие

6. Цени и възвръщаемост

Цените на слънчевите системи зависят от много променливи – количеството вода за отопление (по-голямото количество изисква и повече колектори, което оскъпява), дали е компактна или сплит системата (сплит системата изисква допълнителни съоръжения, което оскъпява), дали е плосък или вакуумно-тъбен колектор, дали е с селективно покритие или не, дали абсорбера е плосък или сферичен, и т.н. Цената на сплит слънчева клетка включва както цената на колектора, бойлера и носещата конструкция (често цените им са обявени отделно), така и допълнителни разходи като циркулационна помпа, разширителен съд, термодатчици и др., което прави този тип сравнително по-скъпи от предния.
За пример ще дадем нуждите на еднофамилна къща обитавана от четиричленно семейство. Приема се, че средно на ден член от семейството изразходва около 50 л топла вода. За загряването на това количество са необходими около 1 м2 колекторна площ. Средно площта на един слънчев колектор е около 2 м2, което означава, че два колектора и водосъдържател от около 200 литра могат спокойно да осигурят консумацията на едно четири членно семейство.
Средната цена на една компактна слънчева клетка от вакуумно тръбен тип (колектор, бойлер и носеща конструкция) е около 1 500 при площ от 2 м2, което означава, че две такива слънчеви клетки покриват нуждите на семейството, като общите разходи възлизат на 3 000 лв.
Инвестициите във слънчеви колектори се изплаща за 2 до 4 години.