В большинстве стран мира солнечная энергия, которая попадает на поверхность зданий, во много раз превышает количество потребляемой энергии за год в этих же зданиях. Солнечный свет и тепло – это простой, естественный и достаточно чистый способ получения необходимой энергии. Солнечные коллекторы позволяют обогревать жилые, промышленные, коммерческие здания, а также обеспечить в них горячее водоснабжение. Солнечный свет, в основном, применяется для получения тепла, используемого для обогрева или получения электроэнергии, – это сконцентрированные параболические зеркала (рефлекторы). Еще одним способом получения энергии Солнца является применение фотоэлектрических технологий, в этом случае солнечная радиация преобразуется сразу в электричество. Названные способы представляют собой активные системы, в то же время существуют пассивные способы получения солнечной энергии – путем выбора строительных материалов и оптимального проектирования строений.

Актуальность солнечных коллекторов на сегодняшний день неоспорима. Интересно, что еще около 200 лет назад в Швейцарии ученый Гораций де Соссюр создал самый известный плоский коллектор. А в начале двадцатого века технологии использования солнечной энергии достигли практически нынешнего уровня. На то время в США сотрудник компании «Carnegie Steel Company» Вильям Бейли создал теплоизолированный коллектор с медными трубками. Уже до начала Второй Мировой войны в Америке было продано около 60000 коллекторов. После нефтяного кризиса в 1973 году развитие направлений альтернативных источников энергии началось с новой силой. Сегодня многие страны на государственном уровне стараются максимально эффективно использовать солнечную энергию. На Кипре, например, 15% квартир и 88% частных домовладений используют солнечные коллекторы для нагрева воды.

Различают несколько типов солнечных коллекторов, но в стандартном виде он представляет собой стеклянный или пластмассовый корпус, который наклонен к югу, и заключенные в этом корпусе модули металлических пластин и трубок черного цвета для максимального поглощения солнечной энергии. Коллекторы должны иметь немалую площадь, так как радиация Солнца распределяется оп всей поверхности. если разделять виды коллекторов по температурным показателям, то их можно разделить на низкотемпературные модели (t ниже 50 градусов Цельсия), используемые для нагрева воды в бассейнах, внутридомовых системах, которые не требуют слишком горячей воды, среднетемпературные коллекторы (обычно 60-80 градусов Цельсия) и высокотемпературные модели, используемые промышленными предприятиями для получения электричества.

Одним из простейших солнечных коллекторов является термосифонный коллектор, применяемый для предварительного нагрева воды. В дальнейшем эта вода нагревается в традиционных системах. Благодаря тому, что вода уже подогрета энергии на последующий ее нагрев затрачивается намного меньше. Подобные устройства — это относительно недорогой вариант, но с наступлением холодов нужно позаботиться, чтобы вода в системе не замерзала или полностью сливалась.

Более распространенным типом коллекторов являются плоские модели. Они используются в бытовых отопительных и водонагревательных системах. Выглядит такой коллектор как теплоизолированный металлический ящик с матовой или прозрачной стеклянной (пластмассовой) крышкой. Внутри ящика находится пластина адсорбера черного цвета (поглотитель). Солнечное тепло, попавшее на пластину, передается теплоносителю (воздух, жидкость), который циркулирует по прикрепленным к пластине трубкам.

Все плоские коллекторы, генерирующие солнечную энергию, предназначены для районов, где теплый солнечный климат преобладает круглый год. В неблагоприятных погодных условиях эффективность работы подобных систем резко снижается. Поэтому отличной альтернативой для нежаркого климата являются вакуумированные коллекторы. Они представляют собой модульные конструкции из стеклянных трубок, расположенных параллельно в несколько рядов. Вместо пластин-поглотителей к каждой из трубок прикреплен трубчатый поглотитель с селективным покрытием. Через теплообменник циркулирует нагретая жидкость, тем самым отдавая тепло воде бака-накопителя. Название такого коллектора говорит о том, что в пространстве между трубками высасывается весь воздух (образуется вакуум). Таким образом, максимально устраняются потери тепла.

Существует еще много видов различных солнечных коллекторов, и в каждом конкретном случае необходимо учитывать экономическую целесообразность установки системы, что зависит от количества солнечной радиации в регионе. Кроме экономии, солнечные коллекторы безопасны для окружающей среды и сохраняют запасы ископаемого топлива.