Плоскі сонячні колектори

Плоскі сонячні колектори (див. малюнок 5) є найбільш поширеним типом сонячних колекторів. Слід зазначити, що в результаті тривалого вдосконалення колектори даного типу практично досягли найбільш оптимальних показників ефективності терміну експлуатації та вартості.

Конструкція і схема роботи плоского сонячного колектора представлені на малюнках 6 і 7, відповідно.

Плоскі сонячні колектори працюють на основі парникового ефекту. Цей ефект заснований на тому, що сонячне випромінювання, що падає на поверхню сонячного колектора, практично повністю пропускається склом.

Так як основна інтенсивність сонячного випромінювання в наземних умовах знаходиться в спектральному інтервалі 0.4 мкм-1.8мкм (малюнок 8 а), то в якості прозорого верхнього шару використовується звичайне або загартоване скло, що має коефіцієнт пропускання в цьому спектральному діапазоні до 95% (малюнок 8 б). Розташоване в нижній частині колектора теплопоглинаюче покриття має коефіцієнт поглинання сонячного випромінювання до 90%. Нагріваючись, покриття випромінює теплову енергію, основна потужність якої знаходиться в інфрачервоному діапазоні (малюнок 8 с). Даний спектр випромінювання вже практично не пропускається склом.

Таким чином, досягається акумуляція сонячної енергії всередині колектора. Передача теплоти до теплоносія здійснюється за допомогою конструктивних елементів, виконаних, як правило, з алюмінію або міді. Відведення теплоти здійснюється теплоносієм - водою або розчином незамерзаючої рідини.

Крім звичайного скла, в плоских сонячних колекторах також може використовуватися полікарбонат, скло з низьким вмістом заліза, яке добре пропускає сонячні промені, ударостійке скло.

Більш наочно схема парникового ефекту і втрат, які мають місце в плоскому колекторі, представлена на малюнку 9.

Важливою характеристикою сонячних колекторів є виробництво гарячої води з 1 м2 поверхні. Для України, в літній сонячний день продуктивність плоских колекторів може досягати 50 літрів води, нагрітої до 50 - 60 оС з 1 м2 у день.

Переваги:


- висока ефективність;
- відносна простота конструкції;
- надійність;
- можливість ефективної експлуатації на протязі всього року;
- тривалий термін експлуатації.

Недоліки:

- більш низький ККД у порівнянні з вакуумними колекторами в періоди з низьким рівнем сонячного випромінювання і в холодну пору року.

Плоский сонячний колектор є технічно досить простим пристроєм. Найбільш високотехнологічним елементом у його конструкції є поглинаюче покриття. Очевидно, що для підвищення ефективності роботи конвектора необхідно, щоб покриття поглинало  більшу частину енергії падаючих сонячних променів, а при нагріванні випромінювало як можна меншу частину поглиненої енергії в інфрачервоному спектрі.

Для оцінки ефективності поглинаючих покриттів застосовуються наступні показники: