Вакуум слънчев колектор: принцип на работа + как да се сглобите

Много пари се харчат за топла вода и отопление на помещенията. Но има алтернативен източник на енергия - вакуумен слънчев колектор. Чували ли сте за това? Тя ви позволява значително да намалите финансовите разходи за поддържане на комфорт, осигурявайки максимален ефект на отопление с минимални топлинни загуби.

Това устройство може да бъде закупено от производителите на домакинско оборудване или да се сглоби независимо вкъщи. За да изберете подходящ модел, остава да се проучи много информация. Ще ви помогнем да определите основните критерии за покупката.

Статията ще се фокусира върху принципа на работа и дизайна на вакуумния колектор. Ще говорим за дизайнерските характеристики на различни модели, ще разгледаме плюсовете и минусите на тези инсталации. В допълнение, ние ще опишем подробно как сами да направите и инсталирате вакуумен слънчев колектор.

Материалът е придружен от видеоклипове, от които ще се запознаете с важните характеристики и принципите на работа на вакуумните колектори.

Принципът на работа на вакуумния блок

Вакуумният слънчев колектор се различава от конвенционалните слънчеви системи по начин преработка на слънчева енергия, Класическата батерия просто получава светлина и я преобразува в електричество. Колекторът се състои от стъклени тръби с вакуум, пресъздаден отвътре. Те се комбинират в единна система чрез специални докинг възли.

Вътре във всяка тръба има канал от една или две медни пръти с охлаждаща течност. Чрез улавяне на слънчевите лъчи, активният елемент загрява топлопреносния материал, като по този начин осигурява работата на колектора.

Благодарение на този дизайн нивото на пренос на енергия се увеличава значително, а загубата на топлина значително намалява, тъй като вакуумният слой ви позволява да спестите около 95% от уловената слънчева енергия.

Вакуумният слънчев колектор, разположен на покрива на частна къща, ще осигурява на жителите топла вода през цялата година, а през студения сезон той ще отоплява комфортно стаята, без да харчи много пари

Освен това зависимостта на производителността на резервоара от сезонността, околната температура и различни метеорологични условия, като пориви на вятъра, променлива облачна покривка, валежи и др., Намалява.

Как е уреден вакуум колектор?

Съвременните вакуумни устройства, които осигуряват помещенията с топлина и топла вода поради слънчевата енергия, са технологично различни.

Колекторите са разделени на следните видове:

• тръбен без стъклено защитно покритие;
• модул с намалена конверсия;
• стандартна плоска версия;
• устройство с прозрачна топлоизолация;
• въздушен блок;
• плосък вакуум колектор.

Вакуумният слънчев колектор е в състояние да осигури топла вода и отопление по всяко време на годината и при всяко време (+)

Всички те имат общо структурно сходство, така че се състоят от:

• външна прозрачна тръбаот където въздухът се изпомпва напълно;
• отоплена тръбаразположени в голяма тръба, по която се движи течната или газообразната охлаждаща течност;
• един или два сглобяеми клапанакъм които са свързани тръби с по-голям калибър и е включен циркулационен контур от тънки тръби, поставени вътре.

Целият дизайн донякъде напомня на термос с прозрачни стени, в който се поддържа безпрецедентно високо ниво на топлоизолация. Благодарение на тази характеристика корпусът на вътрешната тръба придобива способността да се загрява ефективно и напълно да дава енергийния ресурс на охлаждащата течност, циркулираща вътре.

Структурни нюанси и класификация

Вакуумните колектори се класифицират по типа стъклени тръби, инсталирани в конструкцията, или по характеристиките на топлинните канали. Тръбите обикновено са коаксиални и перови, а топлинните канали са с U-образна форма с права и топлопровод. ,

Характеристика на коаксиалната тръба

Коаксиалните тръби са двойна стъклена термосова колба с изкуствено създадено вакуумно пространство между стените.Вътрешната повърхност на тръбата има слой от специално топлопоглъщащо покритие, така че реалният топлопренос се осъществява директно от стените на стъклената крушка.

Коаксиалните тръби са изработени от високоякостно боросиликатно стъкло с висока пропускливост на светлина. Елементите, в зависимост от производителя, имат до три слоя магнетронно разпръскване, демонстрират отлична здравина и устойчивост на различни атмосферни прояви (дъжд, градушка и др.), Издържат на налягане 1 Mpa и служат надеждно за 15 години

Като абсорбиращ елемент, медна тръба, съдържаща етерен състав, се споява в стъклена тръба. В процеса на нагряване той се изпарява, ефективно отделя топлината си, кондензира и се оттича към дъното на тръбата. Тогава цикълът се повтаря, като по този начин се създава непрекъснат процес на пренос на топлина.

Характеристики на перо на тръбата

Тръбите за вакуумни писалки имат по-голяма дебелина на стената от коаксиалните и не се състоят от две, а една колба. Вътрешният абсорбиращ меден елемент е осигурен по цялата дължина със силен усилвател - гофрирана плоча с високо ниво на абсорбираща енергия.

Поради тази конструктивна характеристика, вакуумът се намира директно в топлинния канал, част от който, заедно с абсорбента, е интегриран директно в колбата.

Вакуумната тръба на писалката вътре съдържа плоча, наподобяваща писалка във формата си. По отношение на ефективността, той надвишава възможностите на своя коаксиален колега, но има значително по-висока цена и е трудно да се замени в случай на нарушаване целостта на колбата или повреда на нагревателния елемент

Колекторите, направени на базата на перо вакуумни тръби, се считат за най-ефективните в своя клас, перфектно се справят със задачите и надеждно служат в продължение на много години.

Принцип на работа на топлинната тръба на топлопровода

Топлинните канали на топлинната тръба се състоят от затворени тръби, съдържащи лесно летлив течен състав. Под въздействието на слънчевата светлина тя се затопля, преминава в горната област на канала и се концентрира там в специален колектор за топлина (колектор).

Работният флуид в този момент отделя цялата натрупана топлина и отново пада надолу, за да възобнови процеса.

Топлообменникът на топлообменника е свързан към топлообменника на колектора чрез специално гнездо, споено в самия 1-тръбен топлообменник или огънат от двутръбен топлообменник.

Работният елемент на топлинната тръба на топлопровода е направен от мед, в по-редки случаи - от алуминий. Той показва висока устойчивост на експлоатационни натоварвания, надежден е от 15 години, има разумна цена и е един от най-популярните елементи на съвременните вакуумни слънчеви системи

Топлинният носител избира освободената енергия от топлинния резервоар и я пренася по-нататък през системата, като по този начин гарантира наличието на топла вода в кранове и радиатори. Топлинната тръбна система е лесна за инсталиране и демонстрира висока ефективност по време на работа.

Колекторите, оборудвани с вакуумни тръби за топлинна тръба, имат добро ниво на надеждност и са подходящи за използване не само в ежедневието, но и в слънчеви системи с високо налягане

В случай на повреда или повреда без затруднения е възможно да се замени повреденото устройство с ново, без да се прибягва до реконструкция на цялата система.

Ремонтните работи могат лесно да се извършват точно на мястото на колектора, без демонтиране на уреда и без прилагане на ненужни усилия към работата.

Описание на U-образен редови топлообменник

Тръбата на топлообменника с директен поток има формата на буквата U. Водата или работният флуид на отоплителната система циркулира вътре. Една част от елемента е предназначена за студена охлаждаща течност, а втората правилно изхвърля вече нагрятата.

По време на нажежаването активният състав се разширява и влиза в резервоара за съхранение, като по този начин създава естествена циркулация на течността в системата. Специално селективно покритие, нанесено върху вътрешните стени, повишава способността за поглъщане на топлина и повишава ефективността на системата като цяло.

В сравнение с тръбите тип термо тръби, U-образните продукти имат по-голямо хидравлично съпротивление, налагат повишени изисквания към охлаждащата течност и струват значително повече. Колекторите, работещи на еднократни U-тръби, не могат да работят под високо налягане и осигуряват висококачествен топлопренос само през топлия сезон

U-тръбите демонстрират висока производителност и дават солиден топлопренос, но в същото време имат един съществен недостатък. Те образуват една цялостна конструкция с колектора и винаги са монтирани заедно с нея.

Заменете една единствена тръба, която се е провалила, няма да работи. За ремонт ще трябва да демонтирате целия комплекс и на негово място да поставите нов.

Сравнение на различни модификации

При производството на слънчеви устройства, топлинни канали и вакуумни стъклени тръби за слънчеви колектори се комбинират в най-различни комбинации.

Най-популярните сред потребителите са коаксиалните модели с термо тръба с топлопровод. Купувачите са привлечени от лоялната цена на устройствата и много проста, достъпна услуга през целия жизнен цикъл.

Вакуумният слънчев колектор с работеща канална топлинна тръба е перфектно ремонтиран. Повредените тръби се подменят на място и не включват демонтаж на системата или преместване на друго място. Въпреки това, преносът на топлина в тези модели е труден, поради което ефективността на изхода е не повече от 65%

Вакуумните устройства с канали за топлинни тръби демонстрират висока надеждност и нямат ограничения за употреба, дори в слънчеви термични комплекси с високо налягане.

Устройствата с коаксиална колба, съдържаща U-образни канали с директен поток, също са включени в списъка на популярните. Те се характеризират с такива параметри като ниска загуба на топлина и ефективност от 70% и повече.

За правилна работа трябва да бъде инсталирано правилно вакуумно устройство с U-канал. Желателно е минималният ъгъл на наклон да е поне 20 least. Само в този случай ще бъде възможно да се осигури максимална възвръщаемост

Ситуацията е донякъде развалена: сложен процес на ремонт, специфична поддръжка по време на експлоатация и невъзможност за подмяна на едно повредено устройство. Ако нещо се случи с устройството, то се демонтира и се поставя напълно нов колектор.

Фонтанните тръби са конструктивно единичен цилиндър, изработен от стъкло с удебелени здрави стени (в зависимост от производителя, от 2,5 мм и по-горе). Вложката, абсорбираща писалката, съдържаща се вътре, приляга плътно върху работещ канал, изработен от топлопроводим метал.

Почти перфектната изолация създава вакуумно пространство вътре в стъкления съд. Абсорбентът предава абсорбираната топлина без загуби и осигурява на системата ефективност до 77%.

В случай на неизправност колекторите, оборудвани с перови тръби, трябва да бъдат ремонтирани. Не е необходимо да сменяте цялата система, достатъчно е да откриете повредено устройство, да го демонтирате и поставите нов на това място

Моделите с перо елемент са малко по-скъпи от коаксиалните, но поради високата си ефективност осигуряват пълен комфорт в стаята и бързо се изплащат.

Най-ефективните и ефикасни са колби от пера с вътрешни канали с директен поток. Действителната им ефективност понякога достига рекордни нива от 80%.

Когато инсталирате тръбите от пера в рамката, върху сърцевината на всяка част се поставя силна компресионна гайка с пръстен и термоустойчиво уплътнение.Това гарантира целостта на цялата конструкция и дава възможност на колектора да функционира напълно при всякакви условия

Цената на продуктите е доста висока и по време на ремонта е необходимо да се източи цялата охлаждаща течност от системата и едва след това да се пристъпи към отстраняване на проблеми.

Какъв трябва да бъде радиаторът?

Топлинният колектор е друг много важен работен елемент на вакуумния колектор. Чрез този възел натрупаната топлина се прехвърля от тръбите към охлаждащата течност.

Топлинният колектор е разположен в горната част на устройството. Един от неговите компоненти, медната сърцевина, получава енергия и я пренася към основния топлоносител, циркулиращ в затворената система „топлообменник резервоар-колектор“.

Правилната работа е гарантирана, когато е свързана към системата циркулационна помпа, Автоматизацията, която контролира отоплителния комплекс, ясно следи нивото на температурата в каналите и ако тя падне под допустимия критичен минимум (например през нощта), спира помпата.

Това ви позволява да избегнете обратното нагряване, когато охлаждащата течност започне да събира топлината на горещата вода, събрана в резервоара за съхранение.

Плюсове и минуси на вакуумните колектори

Основното предимство на агрегатите е почти пълното отсъствие на топлинни загуби по време на работа. Това осигурява вакуумна среда, която е един от най-качествените естествени изолатори. Но списъкът на предимствата не свършва дотук.

Устройствата имат и други изразени предимства:

• работна ефективност при индикатори за ниска температура (до -30 ° С);
• способността да се натрупват температури до 300 ° C;
• максимално възможното усвояване на топлинната енергия, включително невидимия спектър;
• оперативна стабилност;
• ниска чувствителност към агресивни атмосферни прояви;
• ниска колекция поради структурните особености на тръбните системи, способни да преминават въздушни маси с различна плътност през себе си;
• високо ниво на ефективност в региони с умерен и прохладен климат с малък брой ясни и слънчеви дни;
• издръжливост при спазване на основните правила за работа;
• наличност за ремонт и възможност за промяна не на цялата система, а само на един неуспешен фрагмент.

Недостатъците включват невъзможността на колекторите да се самопочистват от инея, лед, сняг и високата цена на компонентите, необходими за сглобяване на устройството у дома.

Слънчевият колектор е ефективно устройство, което позволява преобразуването на слънчевата енергия в топлинна енергия на практика без загуба

Направи си сам монтаж

Процесът на сглобяване на вакуум колектор започва с производството на подложка за работни елементи. Той се монтира веднага на мястото, което е отредено за единицата.

Размерът и размерите на рамката изцяло зависят от модела, който смятате да направите и обикновено се предписват в инструкциите, която се намира сред подкрепящите документи за компонентите.

Готовата рамка за колектора е фиксирана към покрива, така че да заема ясно положение и да не се люлее. Ако покривът на сградата е шистов, те използват стругови греди и дебели винтове с голям калибър. За други покривни материали се използват конвенционални котви.

Оправям местата, където рамката прилепя повърхността на покрива с уплътнител, така че в бъдеще водата да не влиза в къщата през отвори. След това резервоарът за съхранение се доставя на мястото за монтаж и се фиксира с винтове в горната част на рамката.

Следващата стъпка е да съберете нагревателя, температурния сензор и автоматизиран отвор за въздух. Всички помощни възли и свързани части се поставят на доставените омекотители. За фиксиране на температурния сензор използвайте гаечен ключ.

На следващо място, оборудвайте захранването с водни комуникации. За тази цел тръбите се вземат от всякакъв материал, устойчив на индикатори за ниска температура и способен да издържи до 95 ° C. Добре доказано полипропиленови тръби и фитинги.

Полипропиленовите тръби са идеални за организиране на свързването на слънчевия колектор с водопроводната система на хола. Фитингите имат добри физически характеристики и експлоатационна издръжливост, надеждно служат в продължение на много години и лесно се сменят в случай на пукнатини или разкъсвания

Чрез свързване на водоснабдяването резервоарът за съхранение се пълни с вода и се тества за течове. Ако се открият течове някъде в рамките на 3-4 часа, те се поправят.

В края се монтират нагревателни елементи. За да направите това, медната тръба се увива в алуминиев лист и се поставя във вакуумна тръба, изработена от стъкло. Отдолу върху колбата се поставя фиксираща чаша и прашник от здрава, гъвкава гума.

Горният меден връх на тръбата е избутан докрай в месинговия кондензатор. Вискозната топлинна контактна грес не се отстранява от тръбите. Заключващият механизъм е прикрепен към конзолата и всички останали стъклени тръби са монтирани на същия принцип.

Тръбните слънчеви колектори изискват редовна поддръжка и задължително почистване, особено в периоди на силен снеговалеж. Ако следвате тези прости правила, те ще работят дълго време и ще поддържат високо ниво на ефективност през целия оперативен период.

Към конструкцията е поставен монтажен блок, към него се подава захранване от 220 волта и към системата са свързани три спомагателни блока - нагревателен елемент, изход за въздух и температурен датчик.

Последният, който свързва контролера, предназначен за правилното управление на комплекса. Желаните работни параметри се въвеждат в менюто на контролера и системата се стартира в стандартен режим.

Дадена е стъпка по стъпка инструкция за изграждането на слънчев колектор тази статия.

Как да поставите устройството?

За да може вакуумният колектор да работи напълно и ефективно да осигури на хола необходимата енергия, е необходимо той да намери най-подходящото място и правилно да ориентира устройството спрямо частите на света.

Вакуумните слънчеви колектори са много по-практични от техните плоски колеги. Когато една от работните тръби се повреди и се повреди, е много лесно да я замените с нова. След това системата ще продължи да функционира както преди. Ако наведнъж няма възможност да поставите нов елемент на негово място, няма значение. Устройството ще може да изпълнява своите „задължения“, дори ако е наличен възел с повреден елемент

За селища от северното полукълбо е важно колекторът да се постави в южната част на покрива на къщата или от слънчевата страна на обекта. Желателно е да се осигури минимално отклонение за равнината на устройството.

Ако няма възможност да се насочи повърхността на юг, струва си да изберете сред запад и изток най-лекия ъгъл в открито пространство.

Високата работна ефективност на вакуумния колектор се дължи и на факта, че той действа на принципа на огледалото и изравнява топлинната си мощност въз основа на настоящата височина на слънцето

Енергийният слънчев комплекс не трябва да покрива комини, декоративни фрагменти от покриви, разпръснати клони на дървета и високи жилищни или технически сгради. Това ще намали ефективността и ще намали нивото на нагряване на активните елементи.

Ако агрегатът е разположен правилно, той ще осигури почти еднакъв топлообмен през цялата година, независимо от сезона.

Ако няма голям опит в изпълнението на сложни ремонтни, монтажни и ключарски работи, вакуумирането на тръбите у дома е нерационално. Този процес е много трудоемък и изисква специални знания и специализирано оборудване.

В допълнение, самопроизведените вакуумни елементи имат много по-ниско ниво на ефективност от фабричните части. Затова е най-разумно да закупите продукти от специализиран производител и след това да се опитате да сглобите няколко секции у дома.

Сайтът има подбор от статии за устройството на слънчевата отоплителна система, препоръчваме ви да прочетете:

1. Слънчеви отоплителни системи: анализ на отоплителните технологии, базирани на слънчеви системи
2. Отопление на частна къща със слънчеви панели: схеми и устройство
3. Гъвкави слънчеви панели: видове, характеристики + характеристики за свързване

Изводи и полезно видео по темата

Подробно, подробно описание на вакуумната тръба, принципа на нейната работа и особеностите на функционирането на слънчевия колектор като цяло. Авторът говори за някои интересни нюанси и показва, че инсталацията може да бъде истинска алтернатива на газов котел.

Интересна информация за работата на слънчевия колектор през зимата.

Как да монтирате вакуумен слънчев колектор със собствените си ръце у дома. Всички нюанси на процеса, препоръки и полезни съвети.

Познавайки основния принцип на работа на тръбен вакуумен слънчев колектор, можете сами да сглобите уреда. Инсталацията ще отговаря напълно на личните индивидуални изисквания и нужди.

Това не е твърде трудно, но изисква повишено внимание, скрупульозност и определени умения, в противен случай рискът от увреждане на целостта на колбата и нарушаване на целостта й се увеличава значително.

Всички, които се интересуват от въпроса за избор, монтаж или самостоятелно сглобяване на слънчевия колектор, са поканени да оставят коментари и да задават въпроси. Контактната форма се намира в долния блок.