Гелиоустановка

Гелиоустано́вка, устройство для преобразования энергии солнечной радиации в другие, удобные для использования виды энергии. Различают низкотемпературные установки типа «плоский солнечный коллектор» (они работают при естественной плотности лучистой энергии) и установки со специальными гелиоконцентраторами (одно или несколько зеркал или линз, фокусирующих солнечные лучи для повышения плотности солнечной радиации в сотни раз).

В быту (в том числе для приготовления горячей воды) распространены устройства без концентраторов солнечной энергии. Основой таких установок является плоский солнечный коллектор, представляющий собой металлическую пластину с трубками (каналами) или плоскую коробчатую конструкцию, через которую организован поток теплоносителя (вода, воздух, специальные жидкости и др.). Эта пластина зачернена и заключена в теплоизоляционный корпус, а со стороны падения солнечных лучей имеет один или несколько слоёв прозрачной изоляции. При нагреве воды до температуры 60–80 °C производительность такого устройства площадью 1 м² составляет до 70 л в день при кпд около 0,5. Плоские солнечные коллекторы устанавливаются, как правило, неподвижно, с наклоном, зависящим от рельефа местности, и ориентируются на юг. В наиболее простом варианте гелиоустановка состоит из солнечного коллектора и теплоизолированного бака-аккумулятора для хранения нагретой воды (объединены в один конструктивный блок и устанавливаются на крыше здания), трубопроводов и запорных элементов.

Такой водонагреватель (распространены в странах Средиземноморья) самый дешёвый, но нагретая вода охлаждается в нём сравнительно быстро (хранится на улице). Более сложными являются гелиоустановки, в которых бак-аккумулятор (он же бойлер) установлен внутри здания, а для циркуляции нагретого в коллекторах теплоносителя и передачи тепла от коллекторов в бойлер используют циркуляционный маломощный насос (40–60 Вт). Гелиоустановки такого типа (см. рисунок) удобнее и комфортнее (распространены в Германии); как правило, они двухконтурные: в первом контуре (располагается снаружи помещения) применяют незамерзающие теплоносители, во втором – воду. На юге России подобные установки могут функционировать круглый год.

Для высокой концентрации солнечных лучей чаще используют параболоидные, приближённо-параболоидные и параболоцилиндрические зеркала. Параболоидные гелиоустановки с точным концентратором позволяют получать температуры до 3600 °C. Параболоидные гелиоустановки с высокой эффективностью применяют в сочетании с различными приёмниками солнечной радиации: высокотемпературной печью, термоэлектрогенератором, паровым котлом и др. С помощью приближённо-параболоидных гелиоустановок получают пар промышленных параметров для теплофикации, выработки электроэнергии, опреснения воды и др. Параболоцилиндрические гелиоустановки применяют, например, для приготовления пищи в автоклавах.