В настоящее время тепловая энергия имеет повышенный спрос. При этом является естественным, безопасным и беспроблемным процессом получения горячей воды за счет солнечной энергии излучения. Существует много вариантов применения горячей воды, нагреваемой солнечным излучением.
«Солнечная» горячая вода широко используется не только для бытовых нужд в частных домах, но она нашла широкое применение в промышленных условиях, в частности для выработки электроэнергии [1].
Эффективное солнечное излучение действует только около 5–6 ч в день, а нагрев воды и использование горячей воды происходят до 24 ч в сутки. При использовании солнечной энергии необходим некоторый способ хранения энергии. Практический опыт, полученный в этой области, а также компьютерное моделирование и эксперименты привели к эмпирическим правилам для хранения тепла. Выработанные рекомендации содержат сведения о размерах хранилищ, которые обеспечивают сохранение полученного тепла в оптимизированных параметрах и малочувствительны к изменениям внешней среды в пределах заданных диапазонов [2].
Большинство солнечных водонагревательных систем для зданий состоят из солнечного коллектора, резервуарахранилища, циркуляционного насоса и системы управления (рис. 1).
Наиболее распространенным коллектором, используемым в системах получения и сохранения «солнечной» горячей воды, является плоский коллектор, состоящий из поглотителя — листовой меди или алюминия, покрытого темной краской или полупроводниковым напылением. Абсорбер спаян с системой медных трубок и заключен в изолированную снизу раму. Верхнее покрытие коллектора выполняют из матового стекла, так как оно не отражает солнечные лучи. Поглощенное медной пластиной тепло передается на трубы и нагревает воду, которая поступает в бак-аккумулятор для распределения на бытовые нужды.
Другим видом солнечных нагревательных систем является система с использованием поглотителя тепловой энергии в виде набора из плоских пластин (FPC).
Вакуумно-трубчатые коллекторы (ETC) становятся все более популярными, поскольку их цена снижается и они более эффективны, чем коллекторы FPC, при значительных температурных перепадах и в зимних условиях. Такой тип солнечной установки (рис. 2) состоит из набора прозрачных трубок из боросиликатного стекла, внутри которых расположены медные трубки.