Типы солнечных коллекторов, продающихся в Японии

Среди различных солнечных коллекторов, имеющихся в продаже, чаще всего встречаются плоские коллекторы, и число фирм-производителей, изготавливающих такие устройства, за последний период увеличивается. Как известно, в Японии первый солнечный коллектор в виде алюминиевых плит, полученных прокаткой, был применен в так называемом первом солнечном доме, построенном в 1956 г. по проекту архитектора Янагимати. В этом коллекторе и тепловоспринимающие пластины, и трубы были выполнены из алюминия. Однако в настоящее время те же фирмы-производители выпускают в продажу коллекторы несколько иного типа: к алюминиевым пластинам присоединяют медные трубы. У этих пластин поверхность не окрашивают в черный цвет, а покрывают специальной пленкой, нанесенной электрохимическим методом, что придает поверхности селективно-поглощающие свойства.

Внешний вид плоского солнечного коллектора

1 - прозрачное покрытие (полуармированное стекло); 2 - отверстие для продувки воздухом; 3 - теплоизоляция (стекловата);
4 - коллекторные трубы; 5 - корпус; 6 - тепловоспринимающая панель

Внешний вид вакуумированного трубчатого коллектора

1 - вакуумированная стеклянная труба; 2  - корпус гидравлического коллектора; 3 - гидравлический .коллектор

Тепловоспринимающая панель в разрезе (медные трубы и алюминиевая пластина, фирма "Сёва Аруми")

1 - селективно-поглощающая пленка, нанесенная электрохимическим методом; 2 - медная груба; 3 - алюминиевые ребра, изготовленные штамповкой;
4 - высококачественная сварка; 5 - алюминиевая пластина; 6 - медная труба

В экспериментальном солнечном доме Ядзаки, построенном в 1974 г., использован солнечный коллектор, в котором пластины и трубы выполнены из нержавеющей стали: в этом доме впервые была введена в действие абсорбционная холодильная установка, использовавшая солнечную энергию. Теплоприемная панель солнечного коллектора этой установки состоит из двух листов нержавеющей стали с каналами, по которым циркулирует теплоноситель; листы соединены при помощи шовной и точечной сварки, а селективно-поглощающие свойства панели улучшены за счет специальной обработки поверхности.

Тепловоспринимающая панель в разрезе (пластины выполнены из нержавеющей стали, фирма "Ядзаки Согё")

1 - сварной шов; 2 - точечная сварка

Тепловоспринимающая панель в разрезе (медные трубы и медные пластины)

1 - медная труба; 2 - селективно-поглощающая пленка из черного хрома (или окиси меди); 3 - сварка

Встречаются в продаже и такие коллекторы, у которых пластины и трубы изготовлены из меди. У коллекторов такого типа медные трубы проложены в углублениях, сформированных в медных пластинах, либо приварены при помощи высокочастотной сварки. Поверхность пластин покрыта пленкой из черного хрома, нанесенной методом электрохимического осаждения, за счет чего улучшены их селективно-поглощающие свойства. Этот тип коллекторов появился недавно и считается одним из наиболее современных.

К новинкам можно отнести также коллекторы, у которых тепловоспринимающие пластины и трубы выполнены из оцинкованной стали, и такие, где использованы тепловоспринимающие пластины из специального высокомолекулярного полиэтилена.

Разрез тепловоспринимающей панели, изготовленной из листовой оцинкованной стали (фирма "Мацусита Сюсэки")

1 — сварной шов

Разрез тепловоспринимающей панели, выполненной из специального полиэтилена (фирма "Нитирицу Касэй", Fafco)

До сих пор мы рассматривали плоские коллекторы, представляющие собой самостоятельные устройства. Однако есть и такие типы плоских солнечных коллекторов, которые составляют как бы единое целое с конструкцией дома. Плоские солнечные коллекторы как самостоятельные элементы в настоящее время используются гораздо чаще, поскольку они удобнее в эксплуатации. Солнечные коллекторы, выполненные из подходящих материалов и имеющие соответствующие размеры, так что они вписываются в конструкцию здания и не нарушат его архитектурный облик, по всей вероятности, будут широко применяться и в будущем.

В 1977 г. в солнечном доме Хараката впервые был смонтирован вакуумированный трубчатый коллектор.

На рисунке изображен рефрижератор, использующий в качестве источника энергии солнечное излучение, разработанный в лаборатории автора (Танака).

Рефрижератор, использующий в качестве источника энергии солнечное излучение

1 - солнечное излучение; 2 - выход воды; 3 - силикагель; 4 — поглощение тепла и регенерация (адсорбция);
5 - вход воды (во время охлаждения - холодная вода, во время отопления - нагретая вода);
6 - вход воды (во время охлаждения ночью - холодная вода, днем - охлажденная вода); 7 - испарение (конденсация)

Внутрь корпуса водонагревателя вмонтированы трубки, где происходят процессы генерации и адсорбции, а также трубки испарения и конденсации, в которых соответственно находятся адсорбент (силикагель) и хладагент (вода). В течение дня, нагреваясь под действием солнечного тепла, адсорбент регенерируется, и в конденсаторе образуется холодная вода. Температура холодной воды составляет 12-15°С. По методикам, используемым в гелиотехнике, можно определить, что коэффициент эффективности в этом случае достигает 0,3. Этот рефрижератор обладает улучшенными свойствами по сравнению с обычной системой, представляющей собой комбинацию коллектора с абсорбционной холодильной установкой. Конечно, в данном устройстве зимой можно получить тепло. Вопрос о снижении стоимости и повышении надежности этого рефрижератора будет, несомненно, решен в будущем.

Внешний вид рефрижератора

В этих таблицах приводятся технические характеристики современных солнечных коллекторов.

Технические характеристики плоских коллекторов, используемых как самостоятельные устройства

Технические характеристики вакуумированных трубчатых коллекторов

Технические характеристики высококачественных плоских коллекторов, используемых как самостоятельные устройства

Технические характеристики солнечных коллекторов с тепловыми трубами