جامع فراغ بالطاقة الشمسية: مبدأ التشغيل + كيفية تجميع نفسك
يتم إنفاق الكثير من المال على الماء الساخن وتدفئة الفضاء. ولكن هناك مصدر بديل للطاقة - جامع شمسي مفرغ. هل سمعت عن هذا؟ يسمح لك بتقليل التكاليف المالية بشكل كبير للحفاظ على الراحة ، وتوفير أقصى تأثير للتدفئة مع الحد الأدنى من فقدان الحرارة.
يمكن شراء هذا الجهاز من مصنعي المعدات المنزلية أو تجميعه بشكل مستقل في المنزل. لاختيار نموذج مناسب ، لا يزال هناك الكثير من المعلومات التي يتعين دراستها. سنساعدك في تحديد المعايير الرئيسية للشراء.
ستناقش المقالة مبدأ التشغيل وتصميم مشعب الفراغ. سنتحدث عن ميزات التصميم لنماذج مختلفة ، ونأخذ في الاعتبار إيجابيات وسلبيات هذه التركيبات. بالإضافة إلى ذلك ، سنصف بالتفصيل كيفية صنع وتركيب جامع شمسي فراغ بنفسك.
تصاحب المادة مقاطع فيديو ستتعرف من خلالها على الميزات والمبادئ المهمة لتشغيل جامعي الفراغ.
محتوى المقالة:
مبدأ تشغيل وحدة التفريغ
يختلف المجمع الشمسي الفراغي عن الأنظمة الشمسية التقليدية في الطريق معالجة الطاقة الشمسية. تستقبل البطارية الكلاسيكية الضوء وتحولها إلى كهرباء. يتكون المجمع من أنابيب زجاجية مع فراغ معاد تكوينه من الداخل. يتم دمجها في نظام واحد من خلال عقد إرساء خاصة.
يوجد داخل كل أنبوب قناة واحدة أو قضيبين نحاسيين مع سائل تبريد. من خلال التقاط أشعة الشمس ، يقوم العنصر النشط بتسخين مادة نقل الحرارة ، وبالتالي ضمان تشغيل المجمع.
بسبب هذا التصميم ، يزداد مستوى نقل الطاقة بشكل كبير ، ويتم تقليل فقدان الحرارة بشكل ملحوظ ، حيث تتيح لك طبقة الفراغ توفير حوالي 95 ٪ من الطاقة الشمسية الملتقطة.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن اعتماد إنتاجية الخزان على الموسمية ، ودرجة الحرارة المحيطة وظروف الطقس المختلفة ، مثل هبوب الرياح ، والغطاء السحابي المتغير ، وهطول الأمطار ، وما إلى ذلك ، يتناقص.
كيف يتم ترتيب جامع فراغ؟
تختلف أجهزة التفريغ الحديثة التي تزود المباني بالحرارة والماء الساخن بسبب الطاقة الشمسية باختلاف تقني.
ينقسم هواة الجمع إلى الأنواع التالية:
- أنبوبي بدون طلاء واقٍ من الزجاج ؛
- وحدة مع تحويل مخفض ؛
- نسخة مسطحة قياسية
- جهاز مع عزل حراري شفاف ؛
- وحدة الهواء
- مشعب فراغ شقة.
جميعهم لديهم تشابه هيكلي مشترك ، لذلك تتكون من:
- أنبوب شفاف خارجيمن حيث يتم ضخ الهواء بالكامل ؛
- أنبوب ساخنتقع في أنبوب كبير حيث يتحرك المبرد السائل أو الغازي ؛
- واحد أو اثنين من الصمامات الجاهزةالتي يتم توصيل الأنابيب من عيار أكبر ويتم تضمين حلقة تداول من الأنابيب الرقيقة الموضوعة في الداخل.
التصميم كله يذكرنا إلى حد ما بالترمس بجدران شفافة ، حيث يتم الحفاظ على مستوى عال غير مسبوق من العزل الحراري. بسبب هذه الميزة ، يكتسب غلاف الأنبوب الداخلي القدرة على الإحماء بكفاءة وإعطاء مصدر الطاقة بالكامل إلى سائل التبريد المنتشر في الداخل.
الفروق الهيكلية والتصنيف
يتم تصنيف جامعي الفراغ حسب نوع الأنابيب الزجاجية المثبتة في الهيكل ، أو حسب خصائص القنوات الحرارية. عادة ما تكون الأنابيب متحد المحور وريش ، وقنوات الحرارة على شكل حرف U وأنواع الأنابيب الحرارية المستقيمة. .
خاصية الأنبوب المحوري
الأنابيب المحورية هي قارورة ترمس زجاجية مزدوجة مع فراغ فراغ يتم إنشاؤه بشكل مصطنع بين الجدران.يحتوي السطح الداخلي للأنبوب على طبقة من طلاء خاص يمتص الحرارة ، لذلك يحدث نقل الحرارة الفعلي مباشرة من جدران المصباح الزجاجي.
كعنصر امتصاص ، يتم لحام أنبوب نحاسي يحتوي على تركيبة أثير في أنبوب زجاجي. في عملية التسخين ، يتبخر ، ويعطي بشكل فعال حرارته ، ويتكثف ويصرف في قاع الأنبوب. ثم تتكرر الدورة ، مما يخلق عملية مستمرة لنقل الحرارة.
ميزات أنبوب الريشة
تتميز أنابيب القلم المفرغ بسمك جدار أكبر من المحوري ولا تتكون من قارورتين ، ولكن واحدة. يتم توفير عنصر امتصاص النحاس الداخلي على طول الطول بمضخم قوي - لوحة مموجة بطبقة عالية الامتصاص.
نظرًا لميزة التصميم هذه ، يقع الفراغ مباشرة في القناة الحرارية ، ويتم دمج جزء منه مع المادة الماصة مباشرة في القارورة.
تعتبر المجمعات المصنوعة على أساس أنابيب فراغ الريش الأكثر فاعلية في فئتها ، وتتعامل تمامًا مع المهام وتخدم بشكل موثوق لسنوات عديدة.
مبدأ تشغيل الأنبوب الحراري للأنبوب الحراري
تتكون القنوات الحرارية للأنبوب الحراري من أنابيب مغلقة تحتوي على تركيبة سائلة متطايرة بسهولة. تحت تأثير ضوء الشمس ، يسخن ، ويمر إلى المنطقة العلوية من القناة ويتركز هناك في مجمع حرارة خاص (مجمع).
يعطي سائل العمل في هذه اللحظة كل الحرارة المتراكمة وينخفض مرة أخرى لاستئناف العملية.
يتم توصيل غلاف المبادل الحراري للأنبوب الحراري بالمبادل الحراري للمجمع من خلال مقبس خاص ملحوم في المبادل الحراري للأنبوب الواحد نفسه أو منحني حوله بواسطة مبادل حراري ذو أنبوبين.
يختار ناقل الحرارة الطاقة المنبعثة من الخزان الحراري وينقلها أكثر من خلال النظام ، وبالتالي ضمان توافر الماء الساخن في الصنابير والمشعات. نظام الأنابيب الحرارية سهل التركيب ويظهر كفاءة عالية أثناء التشغيل.
في حالة حدوث عطل أو فشل دون أي صعوبات ، من الممكن استبدال الوحدة التالفة بأخرى جديدة دون اللجوء إلى إعادة بناء النظام بأكمله.
يمكن تنفيذ أعمال الإصلاح بسهولة في موقع المجمع ، دون تفكيك الوحدة وبدون بذل جهود غير ضرورية في العمل.
وصف مبادل حراري على شكل حرف U
يحتوي أنبوب مبادل الحرارة ذو التدفق المباشر على شكل حرف U. Water أو سائل العمل في نظام التدفئة يدور بالداخل. جزء واحد من العنصر مخصص لمبرد بارد ، والثاني يفرغ بشكل صحيح الجزء الذي تم تسخينه بالفعل.
أثناء اللمعان ، يتوسع التكوين النشط ويدخل خزان التخزين ، وبالتالي خلق دوران طبيعي للسوائل في النظام. يزيد الطلاء الانتقائي الخاص المطبق على الجدران الداخلية من قدرة امتصاص الحرارة ويزيد من كفاءة النظام ككل.
تُظهر الأنابيب من النوع U أداءً عاليًا وتوفر نقلًا قويًا للحرارة ، ولكن في نفس الوقت لها عيب كبير. إنها تشكل بناءًا واحدًا لا يتجزأ مع المشعب ويتم تثبيتها دائمًا معًا.
استبدال أنبوب واحد واحد فشل ، لن يعمل. للإصلاح ، ستحتاج إلى تفكيك المجمع بأكمله ووضع مجمع جديد في مكانه.
مقارنة بين التعديلات المختلفة
في تصنيع الوحدات الشمسية ، يتم دمج القنوات الحرارية وأنابيب الزجاج الفراغ لمجمعات الطاقة الشمسية في مجموعات متنوعة.
الأكثر شيوعًا بين المستهلكين هي النماذج المحورية مع الأنابيب الحرارية للأنبوب الحراري. ينجذب المشترون إلى السعر المخلص للأجهزة وخدمة بسيطة للغاية وبأسعار معقولة طوال دورة الحياة بأكملها.
أجهزة التفريغ بقنوات الأنابيب الحرارية تثبت موثوقية عالية وليس لها قيود على الاستخدام ، حتى في المجمعات الحرارية الشمسية ذات الضغط العالي.
يتم أيضًا تضمين الأجهزة ذات القارورة المحورية التي تحتوي على قنوات التدفق المباشر على شكل حرف U في قائمة القنوات الشهيرة. وتتميز بمعلمات مثل فقدان الحرارة المنخفضة والكفاءة من 70٪ وما فوق.
الوضع فاسد إلى حد ما: عملية إصلاح معقدة وصيانة محددة أثناء التشغيل وعدم القدرة على استبدال وحدة واحدة تالفة. إذا حدث شيء ما للجهاز ، يتم تفكيكه ووضع جامع جديد تمامًا في مكانه.
أنابيب النافورة هي عبارة عن أسطوانة واحدة مصنوعة من الزجاج ذات جدران قوية سميكة (اعتمادًا على الشركة المصنعة ، من 2.5 ملم وما فوق). إن المادة الماصة للقلم الموجودة في الداخل تناسبها بإحكام على قناة عمل مصنوعة من معدن موصل بالحرارة.
يوفر العزل المثالي تقريبًا مساحة فراغية داخل الحاوية الزجاجية. ينقل الماص الحرارة الممتصة دون فقدان ويزود النظام بكفاءة تصل إلى 77٪.
تعتبر النماذج ذات عنصر الريش أغلى إلى حد ما من تلك المحورية ، ولكن نظرًا لكفاءتها العالية فإنها توفر راحة كاملة في الغرفة وتدفع بسرعة.
الأكثر فاعلية وكفاءة هي قوارير الريش بقنوات التدفق المباشر الداخلية. تصل كفاءتها الفعلية في بعض الأحيان إلى مستويات قياسية تبلغ 80٪.
سعر المنتجات مرتفع جدًا ، وأثناء الإصلاح ، من الضروري تصريف سائل التبريد بالكامل من النظام ثم متابعة استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
ماذا ينبغي أن يكون بالوعة الحرارة؟
مجمع الحرارة هو عنصر عمل آخر مهم جدا لمشعب الفراغ. من خلال هذه العقدة ، تنتقل الحرارة المتراكمة من الأنابيب إلى المبرد.
يقع مجمع الحرارة في الجزء العلوي من الجهاز. يتلقى أحد مكوناته ، قلب النحاس ، الطاقة وينقله إلى ناقل الحرارة الرئيسي المتداول في النظام المغلق "مبادل حراري لمجمع الخزان".
التشغيل الصحيح مضمون عند توصيله بالنظام مضخة دورانية. تراقب الأتمتة التي تتحكم في مجمع التسخين بشكل واضح مستوى درجة الحرارة في القنوات ، وإذا كانت أقل من الحد الأدنى المسموح به (على سبيل المثال ، في الليل) ، فإنها توقف المضخة.
هذا يسمح لك بتجنب التسخين العكسي عندما يبدأ المبرد في جمع حرارة الماء الساخن الذي يتم جمعه في خزان التخزين.
إيجابيات وسلبيات جامعي نوع فراغ
الميزة الرئيسية للوحدات هي الغياب شبه الكامل لفقدان الحرارة أثناء التشغيل. وهذا يوفر بيئة فراغ ، وهي واحدة من العوازل الطبيعية عالية الجودة. لكن قائمة الفوائد لا تنتهي عند هذا الحد.
تتمتع الأجهزة بمزايا واضحة أخرى:
- كفاءة العمل في مؤشرات درجات الحرارة المنخفضة (حتى -30 درجة مئوية) ؛
- القدرة على تراكم درجات الحرارة حتى 300 درجة مئوية ؛
- أقصى امتصاص ممكن للطاقة الحرارية ، بما في ذلك الطيف غير المرئي ؛
- الاستقرار التشغيلي ؛
- قابلية منخفضة للمظاهر الجوية العدوانية ؛
- انخفاض الريح بسبب الخصائص الهيكلية للأنظمة الأنبوبية القادرة على تمرير كتل هوائية بكثافات مختلفة من خلالها ؛
- مستوى عال من الكفاءة في المناطق ذات المناخ المعتدل والبارد مع عدد قليل من الأيام الصافية والمشمسة ؛
- المتانة تخضع لقواعد التشغيل الأساسية ؛
- توافر للإصلاح والقدرة على تغيير ليس النظام بأكمله ، ولكن جزء واحد فقط فشل.
تشمل العيوب عدم قدرة الجامعين على التنظيف الذاتي من الصقيع والجليد والثلج وارتفاع سعر المكونات اللازمة لتجميع الوحدة في المنزل.
تجميع DIY
تبدأ عملية تجميع مشعب الفراغ بتصنيع إطار الركيزة لعناصر العمل. يتم تركيبه على الفور في المكان المخصص للوحدة.
يعتمد حجم الإطار وأبعاده بشكل كامل على النموذج الذي تخطط لصنعه ، وعادة ما يتم وصفه في التعليمات ، والذي يقع بين المستندات الداعمة للمكونات.
أقوم بإصلاح الأماكن التي يحيط فيها الإطار بسطح السقف بمادة مانعة للتسرب ، بحيث لا يدخل الماء في المستقبل في المنزل من خلال الفتحات. بعد ذلك ، يتم تسليم خزان التخزين إلى موقع التثبيت ويتم تثبيته بمسامير على الجزء العلوي من الإطار.
الخطوة التالية هي جمع السخان ومستشعر درجة الحرارة وتنفيس الهواء الآلي. يتم وضع جميع الوحدات المساعدة والأجزاء ذات الصلة على الرقائق المرفقة. لإصلاح مستشعر درجة الحرارة ، استخدم مفتاح ربط.
بعد ذلك ، قم بتجهيز إمدادات الاتصالات المائية. لهذا الغرض ، يتم أخذ الأنابيب من أي مادة مقاومة لمؤشرات درجة الحرارة المنخفضة وقادرة على تحمل ما يصل إلى 95 درجة مئوية. ثبت جيدا أنابيب ووصلات البولي بروبلين.
من خلال توصيل إمدادات المياه ، يتم تعبئة خزان التخزين بالماء ويتم اختباره للتأكد من عدم وجود تسرب. إذا تم الكشف عن التسريبات في مكان ما خلال 3-4 ساعات ، يتم إصلاحها.
في النهاية ، يتم تثبيت عناصر التسخين. للقيام بذلك ، يتم لف الأنبوب النحاسي بورقة الألمنيوم ويوضع في أنبوب مفرغ مصنوع من الزجاج. من الأسفل ، يتم وضع كوب تثبيت وأخرى من المطاط المتين والمرن على القارورة.
يتم دفع الطرف النحاسي العلوي للأنبوب بالكامل إلى المكثف النحاسي. لا يتم إزالة شحم التلامس الحراري اللزج من الأنابيب. يتم تثبيت آلية القفل على الحامل ويتم تركيب جميع الأنابيب الزجاجية المتبقية على نفس المبدأ.
يتم وضع كتلة تصاعد على الهيكل ، ويتم تزويده بمصدر طاقة 220 فولت ، وثلاث وحدات مساعدة متصلة بالنظام - عنصر تسخين ، ومخرج هواء ، ومستشعر درجة حرارة.
الأخير لتوصيل وحدة التحكم ، المصممة للإدارة الصحيحة للمجمع. يتم إدخال معلمات التشغيل المطلوبة في قائمة وحدة التحكم ويتم تشغيل النظام في الوضع القياسي.
يتم إعطاء تعليمات خطوة بخطوة حول بناء جامع للطاقة الشمسية هذه المقالة.
كيف تضع الجهاز؟
لكي يعمل جامع الفراغ بشكل كامل ويوفر بشكل فعال الطاقة اللازمة لغرفة المعيشة ، من الضروري بالنسبة له أن يجد المكان الأنسب ويوجه الجهاز بشكل صحيح إلى أجزاء العالم.
بالنسبة للمستوطنات في نصف الكرة الشمالي ، من المهم وضع المجمع في الجزء الجنوبي من سطح المنزل أو على الجانب المشمس من الموقع. من المستحسن ضمان الحد الأدنى من الانحراف لمستوى الجهاز.
إذا لم يكن هناك إمكانية لتوجيه السطح إلى الجنوب ، فمن الجدير أن تختار بين الغرب والشرق أكثر زاوية خفيفة في الفضاء المفتوح.
يجب ألا يغطي مجمع الطاقة الشمسية المداخن والأجزاء الزخرفية من الأسقف ونشر فروع الأشجار والمباني السكنية أو التقنية الطويلة. سيؤدي ذلك إلى تقليل الكفاءة وتقليل مستوى تسخين العناصر النشطة.
إذا تم وضع الوحدة بشكل صحيح ، فستوفر تقريبًا نفس نقل الحرارة على مدار السنة ، بغض النظر عن الموسم.
إذا لم يكن هناك الكثير من الخبرة في تنفيذ أعمال الإصلاح المعقدة والتركيب وصناعة الأقفال ، فإن تفريغ الأنابيب في المنزل أمر غير منطقي. هذه العملية شاقة للغاية وتتطلب معرفة خاصة ومعدات متخصصة.
بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع عناصر نوع التفريغ ذاتي الصنع بمستوى كفاءة أقل بكثير من أجزاء المصنع. لذلك ، من المعقول شراء منتجات من شركة تصنيع متخصصة ، ثم محاولة تجميع عدة أقسام في المنزل.
يحتوي الموقع على مجموعة مختارة من المقالات حول ترتيب نظام التسخين الشمسي ، نوصي بقراءة:
- أنظمة التدفئة الشمسية: تحليل تكنولوجيا التدفئة على أساس الأنظمة الشمسية
- تدفئة منزل خاص بألواح شمسية: مخططات وجهاز
- الألواح الشمسية المرنة: الأنواع والخصائص + ميزات التوصيل
استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع
وصف مفصل ومفصل للأنبوب المفرغ ، ومبدأ تشغيله ، وعمل المجمع الشمسي ككل. يتحدث المؤلف عن بعض الفروق الدقيقة المثيرة للاهتمام ويظهر أن التثبيت يمكن أن يكون بديلاً حقيقيًا لغلاية الغاز.
معلومات مثيرة للاهتمام حول عمل المجمع الشمسي في الشتاء.
كيفية تركيب جامع فراغ بالطاقة الشمسية بيديك في المنزل. جميع الفروق الدقيقة في العملية والتوصيات والنصائح المفيدة.
بمعرفة المبدأ الأساسي لتشغيل مجمع الطاقة الشمسية المفرغ الأنبوبي ، يمكنك تجميع الوحدة بنفسك. التثبيت سيلبي تمامًا المتطلبات والاحتياجات الفردية الشخصية.
هذا ليس صعبًا للغاية ، ولكنه يتطلب المزيد من الاهتمام والدقة ومهارات معينة ، وإلا فإن خطر الإضرار بسلامة القارورة وانتهاك سلامتها يزداد بشكل ملحوظ.
جميع المهتمين بمسألة الاختيار أو التركيب أو التجميع الذاتي لمجمع الطاقة الشمسية مدعوون لترك التعليقات وطرح الأسئلة. يقع نموذج الاتصال في الكتلة السفلية.
بديل جيد للألواح الشمسية الامتزاز. على أي حال ، يتم إنفاق معظم الكهرباء على التدفئة: التدفئة والمياه الساخنة. وهنا كل شيء مبسط للغاية ورخيص - يحدث التسخين مباشرة من الشمس ، متجاوزًا مرحلة توليد الكهرباء ، حيث ، على وجه التحديد ، أكبر خسائر في الكفاءة. في الممر الأوسط (على سبيل المثال ، N. Novgorod) يعمل بشكل فعال للغاية.
قام الزوج في منزلنا بتركيب جامع شمسي فراغ.اشترينا النسخة النهائية ، ولكننا ثبتها بنفسي ، ولم يستغرق الأمر وقتًا طويلاً. لا أفهم لماذا طلبوا مثل هذا المبلغ للتثبيت ... وهم سعداء جدًا بالوحدة ، بما يكفي حتى في الأيام غير المشمسة ، تعمل بدون مشاكل في الشتاء عند ناقص 15-20. بشكل دوري فقط تحتاج إلى تنظيف.
آنا ، أين اشتريته؟
اين في الصيف لتدفئ ؟؟؟ كيفية تحويلها إلى طاقة كهربائية ؟؟؟)
ديمتري ، إذا تجاوزت درجة حرارة الماء في الصيف 80 درجة ، يمكنك التفكير في خيار إلقاء الحرارة الزائدة في المسبح. إذا كنت تريد أسهل ، يمكنك خياطة شرائط من القماش بطول 150-160 سم وعرض يساوي محيط الأنبوب + 2 سم. مع مثل هذه الحالة البسيطة ، يمكنك لف العديد من الأنابيب لفصل الصيف كما تعطي طاقة إضافية. تقلع قبل الخريف :)))