Сравнение ALTEK SC-LH1-30 vs Atmosfera CBK-A-30

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.

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).

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.

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.