Материал абсорбера
Материал, из которого выполнен абсорбер — слой, поглощающий солнечную энергию. Это основная рабочая часть коллектора, от её конструкции во многом зависят общие рабочие свойства устройства.
В большинстве современных моделей, независимо от типа, абсорбер выполняется из меди со специальным покрытием. Этот металл отличается высокой теплопроводностью, благодаря чему он эффективно передаёт тепло на теплоноситель. А покрытие применяется для того, чтобы улучшить поглощение солнечного света, снизить его отражение и, соответственно, добиться хороших показателей КПД.
Ещё один вариант, встречающийся в солнечных коллекторах — алюминий. Он обходится несколько дешевле меди, весит меньше, однако уступает ей по теплопроводности и рабочим характеристикам.
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).
Макс.давление
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).
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.
Коэф. прозрачности стекла t
Коэффициент прозрачности стекла, используемого в конструкции коллектора.
Данный параметр описывает, какое количество солнечного излучения, падающего на стекло, проходит через него без препятствий. Чем выше значение t — тем меньше тепла теряется при прохождении через стекло, тем больше энергии передаётся на абсорбер и тем выше получается эффективность коллектора (при прочих равных). Собственно, коэффициент прозрачности является одним из важнейших факторов, влияющих на КПД устройства (наряду с коэффициентами поглощения и отражения абсорбера — см. соответствующие пункты).
Коэф. поглощения абсорбера α
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.
Коэф. излучения абсорбера ε
Коэффициент излучения абсорбера (поглощающего покрытия), используемого в конструкции коллектора.
Данный параметр описывает, какая часть энергии, попадающей на поглощающее покрытие, отражается обратно. Напомним, задача абсорбера — максимально поглощать попадающую на него солнечную энергию; соответственно, в идеале он должен вести себя как «абсолютно чёрное тело» и не отражать вообще ничего. Но добиться таких характеристик крайне сложно и дорого, поэтому какая-то часть лучистой энергии неизбежно отражается от абсорбера. Этот показатель в современных солнечных коллекторах крайне мал — он редко превышает 5 %; кроме того, внешние стеклянные колбы могут иметь внутри специальное селективное покрытие, которое возвращает часть отражённых лучей и снижает фактический коэффициент излучения всей системы.
Температура стагнации
Температура стагнации коллектора, точнее — максимальная температура теплоносителя, достигаемая в режиме стагнации.
Под термином «стагнация» в данном случае подразумевают застой теплоносителя в коллекторе, из-за чего поступающая на устройство тепловая солнечная энергия не отводится от него. Такая ситуация может возникнуть, например, при прекращении отбора тепла или горячей воды, при отключении циркуляционного насоса, при завоздушивании или засорении контура и т. п. При этом температура теплоносителя может значительно повышаться (до 200 °С и более) и превышать температуру кипения не только воды, но и специальных составов. Отметим, что данный режим является хоть и неблагоприятным, но не аварийным — серьёзные неполадки в системе могут возникнуть лишь при многократной стагнации в течение короткого промежутка времени. А в продвинутых коллекторах нередко предусматриваются различные решения, призванные свести к минимуму негативное влияние данного режима.
Температура стагнации в целом является справочным параметром, она не влияет на основные рабочие характеристики и не является основным критерием при выборе. Однако в целом считается, что более высокие показатели свидетельствуют о более высоком уровне и продвинутой конструкции коллектора. Отчасти это оправдано: «высокотемпературная» модель должна быть достаточно эффективной для поглощения большого количества энергии (в частности, иметь качественное селективное покрытие стеклянной изоляции)...и достаточно надёжной для того, чтобы нормально перенести контакт с разогретым теплоносителем.
