Под солнечным теплоснабжением, в общем случае, понимается использование солнечной энергии для горячего водоснабжения и отопления в жилищно-коммунальной и производственной сферах. В сущности, солнечные системы подобны традиционным системам теплоснабжения, но источником тепла в них является солнечное излучение. Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе мал, теплоноситель в нем можно нагреть до температур 120-160°С.

Для его восприятия и преобразование в тепловую энергию служат т.н. солнечные коллекторы (СК). Практически СК являются теплообменниками, имеющими каналы для теплоносителя, поверхность которых облучается Солнцем и за счет теплопередачи через стенки происходит нагрев жидкости или воздуха в каналах. СК только преобразует (с определённым КПД) энергию, поступившую от Солнца на ту часть поверхности, которую он сам занимает, и его производительность прямо зависит от полезной площади, с которой СК собирает энергию.

Существуют десятки и сотни вариантов конструкций СК, основными целями создания которых является обеспечение максимальной эффективности, т.е. снижение тепловых потерь СК в окружающую среду (повышение КПД), снижение стоимости вырабатываемой энергии и долговечность работы. Современные технологии и материалы позволяют достаточно успешно решать все эти задачи.

Эффективность работы солнечных водонагревательных установок (СВУ) определяется в зависимости от тепловой эффективности СК и зависит от климатических параметров места ее эксплуатации, к которым в первую очередь относятся потоки солнечного излучения (прямого и рассеянного), температура наружного воздуха и скорость ветра. Эти параметры, определяющие эффективность теплообмена, изменяются как в течение суток, так и в зависимости от сезона.

Следует также напомнить, что все солнечные системы теплоснабжения являются аккумулирующими, т.е. в их составе непременно присутствует бак-аккумулятор, в котором происходит накопление тепла, полученного системой в течение светового дня, и обеспечивающий круглосуточную подачу тепла (горячей воды) потребителю. Такие установки чаще всего работают по двухконтурной схеме, когда в первом коллекторном контуре теплоносителем является антифриз, а тепло к нагреваемой воде отводится через теплообменник.

Сезонные установки могут быть и одноконтурными с заполнением коллекторов нагреваемой водой. Типы солнечных коллекторов Плоский коллектор — самый распространенный вид солнечных коллекторов, используемых в бытовых водонагревательных и отопительных системах. Этот коллектор представляет собой теплоизолированную остекленную панель, в которую помещена пластина поглотителя. Пластина поглотителя изготовлена из металла, хорошо проводящего тепло (чаще всего меди или алюминия).

Чаще всего используют медь, т.к. она лучше проводит тепло и меньше подвержена коррозии, чем алюминий. Пластина поглотителя обработана специальным высокоселективным покрытием, которое лучше удерживает поглощенный солнечный свет. Это покрытие состоит из очень прочного тонкого слоя аморфного полупроводника, нанесенного на металлическое основание, и отличается высокой поглощающей способностью в видимой области спектра и низким коэффициентом излучения в длинноволновой инфракрасной области.

Благодаря остеклению (в плоских коллекторах обычно используется матовое, пропускающее только свет, стекло с низким содержанием железа) снижаются потери тепла. Дно и боковые стенки коллектора покрывают теплоизолирующим материалом, что еще больше сокращает тепловые потери. Вакуумный трубчатый коллектор. В каждую вакуумированную трубку встроен медный поглотитель с гелиотитановым покрытием, гарантирующим высокий уровень поглощения солнечной энергии и малую эмиссию теплового излучения.

Вакуумированное пространство позволяет практически полностью устранить теплопотери. На поглотителе установлен коаксиальный трубчатый прямоточный теплообменник, выходящий в коллектор. Протекающий через него теплоноситель забирает тепло от поглотителя. К преимуществам этой системы можно отнести непосредственную передачу тепла воде, что позволяет сократить теплопотери. Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе мал, теплоноситель в нем можно нагреть до температур 120-160°С.