Vakuový solární kolektor: princip činnosti + jak se sestavit

Mnoho peněz se vynakládá na horkou vodu a vytápění prostoru. Existuje však alternativní zdroj energie - vakuový solární kolektor. Už jste o tom slyšeli? To vám umožní výrazně snížit finanční náklady na udržení komfortu a zajistit maximální efekt vytápění s minimálními ztrátami tepla.

Toto zařízení lze zakoupit od výrobců domácích spotřebičů nebo samostatně sestavit doma. Pro výběr vhodného modelu zbývá prozkoumat spoustu informací. Pomůžeme vám určit hlavní kritéria nákupu.

Článek se zaměří na princip fungování a konstrukci vakuového potrubí. Budeme mluvit o konstrukčních vlastnostech různých modelů, zvážit výhody a nevýhody těchto instalací. Kromě toho podrobně popíšeme, jak sami vytvořit a nainstalovat vakuový solární kolektor.

K materiálu jsou připojena videa, z nichž se dozvíte důležité funkce a principy fungování vakuových kolektorů.

Princip fungování vakuové jednotky

Vakuový solární kolektor se svým způsobem liší od klasických solárních systémů zpracování sluneční energie. Klasická baterie jednoduše přijímá světlo a přeměňuje jej na elektřinu. Sběratel sestává ze skleněných trubic s uvnitř vytvořeným vakuem. Jsou kombinovány do jediného systému pomocí speciálních dokovacích uzlů.

Uvnitř každé trubice je kanál jedné nebo dvou měděných tyčí s chladivem. Zachycením slunečních paprsků zahřívá aktivní prvek materiál pro přenos tepla, čímž zajišťuje činnost kolektoru.

Díky této konstrukci se významně zvyšuje úroveň přenosu energie a výrazně se snižují tepelné ztráty, protože vakuová vrstva vám umožňuje ušetřit asi 95% zachycené sluneční energie.

Vakuový solární kolektor, umístěný na střeše soukromého domu, poskytne obyvatelům horkou vodu po celý rok a během chladného období pohodlně vytápí místnost, aniž by utrácel spoustu peněz

Kromě toho klesá závislost produktivity nádrže na sezónnosti, okolní teplotě a různých povětrnostních podmínkách, jako jsou poryvy větru, proměnná oblačnost, srážky atd.

Jak je uspořádán vakuový kolektor?

Moderní vakuová zařízení, která díky solární energii poskytují prostory teplo a horkou vodu, jsou technologicky odlišné.

Sběratelé jsou rozděleni do následujících typů:

• trubkovitý bez ochranného povlaku skla;
• modul se sníženou konverzí;
• standardní plochá verze;
• zařízení s průhlednou tepelnou izolací;
• vzduchová jednotka;
• ploché vakuové potrubí.

Vakuový solární kolektor je schopen poskytovat horkou vodu a vytápění kdykoli v roce a za každého počasí (+)

Všichni mají společnou strukturální podobnost, takže se skládají z:

• vnější průhledná trubkaodkud je vzduch zcela vyčerpán;
• vyhřívaná trubkaumístěné ve velké trubce, kde se kapalina nebo plynné chladivo pohybuje;
• jeden nebo dva prefabrikované ventilyke kterým jsou připojeny trubky většího kalibru a uvnitř je zahrnuta cirkulační smyčka tenkých trubek.

Celá konstrukce poněkud připomíná termosku s průhlednými stěnami, ve které je udržována bezprecedentně vysoká úroveň tepelné izolace. Díky této vlastnosti získává skříň vnitřní trubice schopnost účinně se zahřívat a plně dodávat energetický zdroj chladivům cirkulujícím uvnitř.

Strukturální nuance a klasifikace

Vakuové kolektory jsou klasifikovány podle typu skleněných trubic instalovaných v konstrukci nebo podle vlastností tepelných kanálů. Trubky jsou obvykle koaxiální a peří a tepelné kanály jsou typu přímého průřezu ve tvaru U a tepelných trubek. .

Charakteristika koaxiální trubice

Koaxiální trubice jsou termoska s dvojitým sklem s vakuovým prostorem uměle vytvořeným mezi stěnami.Vnitřní povrch trubky má vrstvu speciálního povlaku pohlcujícího teplo, takže skutečný přenos tepla nastává přímo ze stěn skleněné baňky.

Koaxiální trubky jsou vyrobeny z vysoce pevného skla na bázi borosilikátu s vysokou propustností světla. Prvky mají v závislosti na výrobci až tři vrstvy magnetronového naprašování, vykazují vynikající pevnost a odolnost vůči různým atmosférickým projevům (déšť, krupobití atd.), Odolávají tlaku 1 MPa a spolehlivě slouží po dobu 15 let

Jako absorpční prvek se měděná trubice obsahující etherovou kompozici pájí do skleněné trubice. Při zahřívání se odpařuje, účinně vydává své teplo, kondenzuje a odtokuje na dno trubky. Poté se cyklus opakuje, čímž se vytvoří nepřetržitý proces přenosu tepla.

Feather Tube Features

Zkumavky vakuového pera mají větší tloušťku stěny než koaxiální a neskládají se ze dvou, ale z jedné baňky. Vnitřní měděný absorpční prvek je po celé délce opatřen silným zesilovačem - vlnitou deskou s vysoce energeticky absorpčním povlakem.

Díky tomuto konstrukčnímu znaku je vakuum umístěno přímo v tepelném kanálu, jehož část je spolu s absorbentem integrována přímo do baňky.

Vakuová trubice pera uvnitř obsahuje desku připomínající pero ve tvaru. Z hlediska účinnosti překračuje možnosti svého koaxiálního protějšku, má však výrazně vyšší náklady a je obtížné jej nahradit v případě narušení integrity baňky nebo selhání topného článku.

Sběratelé vyrobené na bázi peřích vakuových trubic jsou považováni za nejúčinnější ve své třídě, dokonale se vypořádají s úkoly a spolehlivě slouží po mnoho let.

Princip činnosti tepelného potrubí tepelného potrubí

Tepelné kanály tepelné trubice sestávají z uzavřených trubic obsahujících snadno těkavou kapalnou kompozici. Pod vlivem slunečního záření se zahřívá, přechází do horní oblasti kanálu a koncentruje se tam ve zvláštním tepelném kolektoru (rozdělovači).

Pracovní tekutina v tomto okamžiku vydává veškeré nahromaděné teplo a znovu klesá, aby se obnovil proces.

Objímka tepelného výměníku tepla je připojena k tepelnému výměníku sběrného potrubí pomocí speciální objímky připájené do samotného 1-trubkového tepelného výměníku nebo ohýbané kolem 2-trubkového tepelného výměníku.

Pracovní prvek tepelného potrubí tepelného potrubí je ve vzácných případech vyroben z mědi - hliníku. Vykazuje vysokou odolnost proti provozní zátěži, je spolehlivá 15 let, má rozumné náklady a je jedním z nejpopulárnějších prvků moderních trubkových vakuových solárních systémů

Tepelný nosič vybírá uvolněnou energii z tepelné nádrže a přenáší ji dále systémem, čímž zajišťuje dostupnost horké vody v kohoutcích a radiátorech. Systém tepelných trubek se snadno instaluje a vykazuje vysokou účinnost během provozu.

Kolektory vybavené vakuovými trubkami s tepelnými trubicemi mají dobrou úroveň spolehlivosti a jsou vhodné pro použití nejen v každodenním životě, ale také ve vysokotlakých solárních systémech.

V případě poruchy nebo poruchy bez jakýchkoli problémů je možné vyměnit poškozenou jednotku za novou bez nutnosti rekonstrukce celého systému.

Opravy lze snadno provádět přímo v místě kolektoru, aniž by bylo nutné demontovat jednotku a bez vynaložení zbytečného úsilí na práci.

Popis in-line tepelného výměníku ve tvaru písmene U

Trubka tepelného výměníku s přímým tokem má tvar písmene U. Voda nebo pracovní tekutina topného systému cirkuluje uvnitř. Jedna část je určena pro chladicí kapalinu a druhá správně odvádí již zahřátou.

Během žhavení se aktivní kompozice rozšiřuje a vstupuje do zásobní nádrže, čímž vytváří přirozenou cirkulaci tekutiny v systému. Speciální selektivní povlak aplikovaný na vnitřní stěny zvyšuje schopnost absorbovat teplo a zvyšuje účinnost systému jako celku.

Ve srovnání s trubkami s tepelným vedením mají výrobky ve tvaru U větší hydraulický odpor, kladou zvýšené nároky na chladicí médium a jsou mnohem dražší. Kolektory pracující na průchozích U-trubkách nemohou pracovat pod vysokým tlakem a zajišťují vysoce kvalitní přenos tepla pouze během teplé sezóny

Trubky typu U vykazují vysoký výkon a poskytují přenos pevného tepla, ale zároveň mají jednu významnou nevýhodu. Tvoří jednu integrální konstrukci s rozdělovači a jsou s ní vždy namontovány.

Vyměňte jednu zkumavku, která selhala, nebude fungovat. K opravě je nutné celý komplex rozebrat a na jeho místo postavit nový.

Porovnání různých úprav

Při výrobě solárních jednotek se kombinují tepelné kanály a vakuové skleněné trubice pro solární kolektory v různých kombinacích.

Nejoblíbenější mezi spotřebiteli jsou koaxiální modely s tepelným potrubím pro tepelné potrubí. Kupující jsou přitahováni loajální cenou zařízení a velmi jednoduchou a dostupnou službou během celého životního cyklu.

Vakuový solární kolektor s tepelnou trubkou pracovního kanálu je dokonale opraven. Poškozené trubky se vyměňují na místě a nevyžadují demontáž systému ani jeho přesun na jiné místo. Přenos tepla je však u těchto modelů obtížný, díky čemuž výstupní účinnost není vyšší než 65%

Vakuová zařízení s kanály tepelného potrubí vykazují vysokou spolehlivost a nemají žádná omezení použití, a to ani ve vysokotlakých solárních termálních komplexech.

Zařízení s koaxiální bankou obsahující kanály s přímým tokem ve tvaru U jsou také zahrnuta do seznamu oblíbených. Vyznačují se takovými parametry, jako jsou nízké tepelné ztráty a účinnost od 70% a více.

Pro správnou funkci musí být vakuové zařízení s U-kanálem správně nainstalováno. Je žádoucí, aby minimální úhel sklonu byl alespoň 20 °. Pouze v tomto případě bude možné zajistit maximální návratnost

Situace je poněkud rozmazlená: složitý proces opravy, specifická údržba během provozu a nemožnost vyměnit jednu poškozenou jednotku. Pokud se s přístrojem něco stane, je rozebrán a je umístěn zcela nový kolektor.

Plnicí trubice jsou konstrukčně jeden válec ze skla se zesílenými silnými stěnami (v závislosti na výrobci, od 2,5 mm a výše). Vložka absorbující pero obsažená uvnitř těsně přiléhá na pracovní kanál vyrobený z tepelně vodivého kovu.

Téměř dokonalá izolace vytváří vakuový prostor uvnitř skleněné nádoby. Absorbent přenáší absorbované teplo beze ztrát a poskytuje systému účinnost až 77%.

V případě poruchy musí být kolektory vybavené péřovými trubicemi opraveny. Není nutné měnit celý systém, stačí odhalit poškozenou jednotku, rozebrat ji a umístit novou na toto místo

Modely s péřovým prvkem jsou o něco dražší než modely koaxiální, ale díky své vysoké účinnosti poskytují plnohodnotný komfort v místnosti a rychle se vyplácejí.

Nejúčinnější a nejúčinnější jsou peří s vnitřními kanály s přímým tokem. Jejich skutečná účinnost někdy dosahuje rekordních úrovní 80%.

Při instalaci peřích trubek do rámu se na jádro každé části umístí silná kompresní matice s kroužkem a tepelně odolným těsněním.Tím je zajištěna integrita celé struktury a umožňuje kolektoru plně fungovat za jakýchkoli podmínek

Cena produktů je poměrně vysoká a během opravy je nutné vypustit ze systému veškerou chladicí kapalinu a teprve potom pokračovat v odstraňování problémů.

Co by měl být chladič?

Tepelný kolektor je dalším velmi důležitým pracovním prvkem vakuového potrubí. Tímto uzlem se nahromaděné teplo přenáší z trubic do chladicího média.

Kolektor tepla je umístěn v horní části zařízení. Jedna z jejích součástí, měděné jádro, přijímá energii a přenáší ji na hlavní tepelný nosič cirkulující v uzavřeném systému „tepelný výměník nádrže-kolektor“.

Po připojení k systému je zaručen správný provoz oběhové čerpadlo. Automatizace řízení topného komplexu jasně monitoruje úroveň teploty v kanálech, a pokud klesne pod přípustné kritické minimum (například v noci), zastaví čerpadlo.

To vám umožní zabránit zpětnému zahřívání, když chladicí kapalina začne sbírat teplo horké vody shromážděné v zásobníku.

Výhody a nevýhody vakuových kolektorů

Hlavní výhodou jednotek je téměř úplná absence tepelných ztrát během provozu. To poskytuje vakuum prostředí, které je jedním z nejkvalitnějších přírodních izolátorů. Seznam výhod však nekončí.

Zařízení mají další výrazné výhody:

• účinnost práce při nízkých teplotách (až -30 ° С);
• schopnost akumulovat teploty až 300 ° C;
• maximální možná absorpce tepelné energie, včetně neviditelného spektra;
• provozní stabilita;
• nízká citlivost na agresivní atmosférické projevy;
• malé navíjení v důsledku strukturálních vlastností trubkových systémů schopných procházet vzduchovými masami různé hustoty skrz sebe;
• vysoká účinnost v regionech s mírným a chladným podnebím s malým počtem jasných a slunečných dnů;
• trvanlivost podle základních provozních pravidel;
• dostupnost pro opravu a schopnost změnit ne celý systém, ale pouze jeden neúspěšný fragment.

Nevýhody zahrnují neschopnost kolektorů se samočistit od jinovatky, ledu, sněhu a vysokou cenu komponentů potřebných k montáži jednotky doma.

Solární kolektor je účinné zařízení, které umožňuje přeměnu sluneční energie na tepelnou energii prakticky bez ztráty

DIY montáž

Proces montáže vakuového rozdělovače začíná výrobou substrátového rámu pro pracovní předměty. Namontuje se okamžitě na místo, které je pro jednotku přiděleno.

Velikost a rozměry rámu zcela závisí na modelu, který chcete vyrobit, a jsou obvykle předepsány v pokynech, které jsou umístěny mezi podpůrnými dokumenty pro součásti.

Hotový rám kolektoru je připevněn ke střeše tak, že zaujímá čistou polohu a neotáčí se. Pokud je střecha budovy břidlice, používají laťové nosníky a tlusté šrouby velké ráže. Pro jiné střešní materiály se používají běžné kotvy.

Místa, kde rám přiléhá k povrchu střechy, opravím tmelem tak, aby voda v budoucnu nevstoupila do domu skrz otvory. Poté se zásobní nádrž dopraví na místo instalace a upevní se šrouby na horní části rámu.

Dalším krokem je shromáždění ohřívače, snímače teploty a automatického odvzdušňování. Všechny pomocné jednotky a související části jsou umístěny na dodaných změkčovačích. K upevnění snímače teploty použijte nástrčný klíč.

Dále zajistěte dodávky vodních komunikací. Za tímto účelem jsou trubky odebírány z jakéhokoli materiálu odolného vůči nízkoteplotním indikátorům a schopného vydržet až 95 ° C. Dobře osvědčené polypropylenové trubky a tvarovky.

Trubky z polypropylenu jsou ideální pro uspořádání spojení solárního kolektoru s vodovodním systémem v obývacím pokoji. Kování má dobré fyzikální vlastnosti a provozní vytrvalost, spolehlivě slouží po mnoho let a snadno se vyměňuje v případě trhlin nebo trhlin

Připojením přívodu vody je zásobní nádrž naplněna vodou a testována na těsnost. Pokud dojde k úniku někde během 3-4 hodin, opraví se.

Na konci jsou nainstalovány topné články. K tomu je měděná trubice zabalena do hliníkového plechu a umístěna do vakuové trubice ze skla. Zezdola se do baňky vloží fixační kelímek a prašník z trvanlivé pružné gumy.

Horní měděná špička trubice je zasunuta do mosazného kondenzátoru. Viskózní tepelné kontaktní mazivo není z trubek odstraněno. Blokovací mechanismus je zajištěn na konzole a všechny zbývající skleněné trubice jsou namontovány na stejném principu.

Trubkové solární kolektory vyžadují pravidelnou údržbu a povinné čištění, zejména v období silného sněžení. Pokud budete postupovat podle těchto jednoduchých pravidel, budou fungovat po dlouhou dobu a budou udržovat vysokou úroveň účinnosti po celou dobu provozu.

Na konstrukci je umístěn montážní blok, je k němu dodán 220 V napájecí zdroj a k systému jsou připojeny tři pomocné jednotky - topný prvek, výstup vzduchu a teplotní senzor.

Poslední k připojení regulátoru, navrženého pro správnou správu komplexu. Požadované provozní parametry se zadají do nabídky regulátoru a systém se spustí ve standardním režimu.

Podrobná instrukce o konstrukci solárního kolektoru je uvedena v tento článek.

Jak umístit zařízení?

Aby vakuový kolektor plně fungoval a účinně zajišťoval potřebnou energii v obývacím pokoji, je nutné, aby našel nejvhodnější místo a správně orientoval zařízení vzhledem k částem světa.

Vakuové solární kolektory jsou mnohem praktičtější než jejich ploché protějšky. Když dojde k poškození a selhání jedné z pracovních trubic, je velmi snadné ji vyměnit za novou. Poté bude systém fungovat jako dříve. Pokud najednou není možnost umístit nový prvek na jeho místo, nezáleží na tom. Jednotka bude schopna plnit své „povinnosti“, i když je k dispozici uzel s poškozeným prvkem

U sídel severní polokoule je důležité umístit kolektor do jižní části střechy domu nebo na slunnou stranu pozemku. Je žádoucí zajistit minimální odchylku pro rovinu zařízení.

Pokud není možné nasměrovat povrch na jih, stojí za to vybrat mezi západem a východem nejsvětlejší úhel v otevřeném prostoru.

Vysoká pracovní účinnost vakuového kolektoru je také způsobena tím, že působí na principu zrcadla a odvádí svou tepelnou energii na základě aktuální výšky slunce.

Energetický solární komplex by neměl pokrývat komíny, ozdobné fragmenty střechy, šířící větve stromů a vysoké obytné či technické budovy. Tím se sníží účinnost a sníží se úroveň zahřívání aktivních prvků.

Pokud je jednotka umístěna správně, bude zajišťovat téměř stejný přenos tepla po celý rok, bez ohledu na roční období.

Pokud při provádění komplexních oprav, instalačních a zámečnických prací není mnoho zkušeností, je vakuování trubek doma iracionální. Tento proces je velmi pracný a vyžaduje zvláštní znalosti a specializované vybavení.

Kromě toho mají samostatně vyrobené vakuové prvky mnohem nižší účinnost než tovární díly. Proto je nejvhodnější koupit produkty od specializovaného výrobce a poté se pokusit sestavit několik sekcí doma.

Tato stránka obsahuje výběr článků o uspořádání solárního vytápění, doporučujeme si přečíst:

1. Solární topné systémy: analýza topné technologie založené na solárních systémech
2. Vytápění soukromého domu se solárními panely: schémata a zařízení
3. Flexibilní solární panely: typy, vlastnosti + vlastnosti připojení

Závěry a užitečné video na toto téma

Podrobný a podrobný popis vakuové trubice, princip jejího fungování a vlastnosti fungování solárního kolektoru jako celku. Autor hovoří o některých zajímavých nuancích a ukazuje, že instalace může být skutečnou alternativou k plynovému kotli.

Zajímavé informace o práci solárního kolektoru v zimě.

Jak namontovat vakuový solární kolektor s rukama doma. Všechny nuance procesu, doporučení a užitečné tipy.

Znáte základní princip činnosti trubkového vakuového solárního kolektoru a můžete jej sestavit sami. Instalace plně splní osobní individuální požadavky a potřeby.

To není příliš obtížné, ale vyžaduje to zvýšenou pozornost, pečlivost a určité dovednosti, jinak se riziko poškození integrity baňky a jejího poškození výrazně zvyšuje.

Všichni, kteří se zajímají o volbu, instalaci nebo vlastní montáž solárního kolektoru, se vyzývají, aby zanechali komentáře a položili otázky. Kontaktní formulář je umístěn ve spodním bloku.