Площадь абсорбера
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
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).
Тип трубок
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.
КПД
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.
Расширительный бак
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.
Электронагреватель
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.
