Сравнение Paradigma Star 19/49 vs Atmosfera SPK F4M

— 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.

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.

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.

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 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.