Солнечный коллектор представляет собой специальное устройство, которое придается зданию. Большинство коллекторов, используемых для отопления и охлаждения зданий, имеют плоскую форму. Эти коллекторы могут быть жидкостного или воздушного типа в зависимости от вида, циркулирующего через них теплоносителя.
Основным элементом коллектора является поглощающая пластина (теплоприемник), которая задерживает солнечный свет, преобразует его в тепло и передает это тепло теплоносителю. Поверхность теплоприемника обычно окрашена в черный цвет. Для уменьшения потери тепла с поверхности пластины над ней устанавливается прозрачное покрытие.
Распространенные жидкостные коллекторы имеют в большинстве случаев следующую конструкцию: сверху - закаленное стекло, под ним черный матовый сборник (абсорбент), в котором уложена медная труба, заполненная специальной жидкостью. Раствор нагревается солнечными лучами. Под коллектором уложена теплоизоляция, предотвращающая частичный переход тепла в прилегающее пространство. Коллекторы способны накапливать энергию как прямых, так и рассеянных солнечных лучей.
КПД коллектора - до 80%. Тепло аккумулируется в тепловых резервуарах, которыми могут служить те же емкости горячей воды, которые в зимнее время нагреваются электроэнергией. В частном доме для приготовления горячей воды нужна емкость примерно на 300-500 литров, а для отопления и горячего водоснабжения - резервуар примерно на 1000 литров. В общем случае на 50-100 литров резервуара должен приходиться один квадратный метр площади коллектора.
Сколько нужно литров?
Современные солнечные водонагреватели появились в 1953 году в Израиле. В этой стране, не слишком богатой природными ресурсами, такое оборудование обслуживает 95% квартир. Закон, принятый в 1976 году, предусматривал его применение при строительстве жилья в обязательном порядке. Исключение составляют лишь некоторые высотные дома (более 24 этажей), где площадь крыши не позволяет разместить солнечные коллекторы в достаточном количестве, чтобы они могли обслужить все здание. Но абсолютным лидером по производству и применению солнечных водонагревателей является Китай, где, по данным 2007 года, ими пользовались в общей сложности 150 миллионов человек.Граница между солнечным коллектором и солнечным водонагревателем довольно расплывчата. Абсолютно точно можно сказать, что водонагреватель - это частный случай коллектора. Да и вообще коллекторы очень часто применяются именно для нагрева воды, которая, будучи конечным теплоносителем, уже используется в доме для разных целей.
В обычном жилом доме наиболее экономично устроить солнечный водонагреватель с коллекторной поверхностью 2-3 квадратных метра и вместимостью бака-аккумулятора 200-250 л. Многие разработчики считают целесообразным использовать крупные баки. Обычно соотношение объема накопительных баков и площади солнечного коллектора выбирают так, чтобы оно составляло 70-100 л на один квадратный метр.
Если принять соотношение меньше, это повлечет повышение температуры теплоносителя, но выработка тепла уменьшится. Для большой семьи можно установить два солнечных водонагревателя. Следует иметь в виду, что в районах с очень снежными зимами необходимо специальное устройство, предохраняющее солнечный водонагреватель от повреждений.