Capteur solaire sous vide: principe de fonctionnement + comment se monter soi-même

Beaucoup d'argent est dépensé pour l'eau chaude et le chauffage des locaux. Mais il existe une autre source d'énergie - un capteur solaire sous vide. En avez-vous entendu parler? Il vous permet de réduire considérablement les coûts financiers pour maintenir le confort, offrant un effet de chauffage maximum avec une perte de chaleur minimale.

Cet appareil peut être acheté auprès de fabricants d'équipements ménagers ou assemblé indépendamment à la maison. Pour choisir un modèle adapté, beaucoup d'informations restent à étudier. Nous vous aiderons à déterminer les principaux critères d'achat.

L'article se concentrera sur le principe de fonctionnement et la conception du collecteur à vide. Nous parlerons des caractéristiques de conception de divers modèles, examinerons les avantages et les inconvénients de ces installations. De plus, nous décrirons en détail comment fabriquer et installer vous-même un capteur solaire sous vide.

Le matériel est accompagné de vidéos à partir desquelles vous apprendrez les caractéristiques et les principes de fonctionnement importants des collecteurs sous vide.

Le principe de fonctionnement de l'aspirateur

Le capteur solaire sous vide diffère des systèmes solaires conventionnels par la manière traitement de l'énergie solaire. Une batterie classique reçoit simplement la lumière et la convertit en électricité. Le collecteur est constitué de tubes en verre recouverts d'un vide à l'intérieur. Ils sont combinés en un seul système via des nœuds d'ancrage spéciaux.

À l'intérieur de chaque tube se trouve un canal d'une ou deux tiges de cuivre avec un liquide de refroidissement. En captant les rayons du soleil, l'élément actif chauffe le matériau caloporteur, assurant ainsi le fonctionnement du collecteur.

En raison de cette conception, le niveau de transfert d'énergie augmente considérablement et la perte de chaleur est considérablement réduite, car la couche de vide vous permet d'économiser environ 95% de l'énergie solaire captée.

Un capteur solaire sous vide situé sur le toit d'une maison privée fournira de l'eau chaude aux résidents tout au long de l'année, et pendant la saison froide, il chauffera confortablement la pièce sans dépenser beaucoup d'argent

De plus, la dépendance de la productivité du réservoir à la saisonnalité, à la température ambiante et à diverses conditions météorologiques, telles que les rafales de vent, la couverture nuageuse variable, les précipitations, etc., diminue.

Comment est disposé un collecteur à vide?

Les appareils à vide modernes qui fournissent aux locaux de la chaleur et de l'eau chaude grâce à l'énergie solaire sont technologiquement différents.

Les collecteurs sont divisés selon les types suivants:

• tubulaire sans revêtement protecteur en verre;
• module avec conversion réduite;
• version plate standard;
• appareil à isolation thermique transparente;
• unité aérienne;
• manifold à vide plat.

Un capteur solaire sous vide est capable de fournir de l'eau chaude et du chauffage à tout moment de l'année et par tous les temps (+)

Tous ont une similitude structurelle commune, ils se composent donc de:

• tuyau transparent externed'où l'air est complètement pompé;
• tuyau chauffésitué dans un grand tuyau où le liquide de refroidissement liquide ou gazeux se déplace;
• une ou deux vannes préfabriquéesauquel sont connectés des tuyaux de plus gros calibre et une boucle de circulation de tubes fins placée à l'intérieur est incluse.

L'ensemble de la conception rappelle quelque peu un thermos à parois transparentes, dans lequel un niveau d'isolation thermique sans précédent est maintenu. En raison de cette caractéristique, le boîtier du tube intérieur acquiert la capacité de se réchauffer efficacement et de donner pleinement la ressource énergétique au liquide de refroidissement circulant à l'intérieur.

Nuances structurelles et classification

Les collecteurs à vide sont classés par type de tubes de verre installés dans la structure ou par caractéristiques des canaux de chaleur. Les tubes sont généralement coaxiaux et en plumes, et les canaux de chaleur sont de type droit et à caloduc en forme de U. .

Caractéristique du tube coaxial

Les tubes coaxiaux sont une double bouteille thermos en verre avec un espace de vide créé artificiellement entre les murs.La surface intérieure du tube a une couche de revêtement spécial absorbant la chaleur, de sorte que le transfert de chaleur réel se produit directement à partir des parois de l'ampoule en verre.

Les tubes coaxiaux sont faits de verre à base de borosilicate à haute résistance avec une transmittance lumineuse élevée. Les éléments, selon le fabricant, ont jusqu'à trois couches de pulvérisation magnétron, démontrent une excellente force et résistance à diverses manifestations atmosphériques (pluie, grêle, etc.), résistent à une pression de 1 Mpa et servent de manière fiable pendant 15 ans

En tant qu'élément absorbant, un tube en cuivre contenant une composition d'éther est soudé dans un tube en verre. En cours de chauffage, il s'évapore, dégage efficacement sa chaleur, se condense et s'écoule au fond du tube. Ensuite, le cycle se répète, créant ainsi un processus continu de transfert de chaleur.

Caractéristiques du tube en plumes

Les tubes de stylo à vide ont une épaisseur de paroi plus grande que coaxiale et ne se composent pas de deux, mais d'un flacon. L'élément d'absorption interne en cuivre est fourni sur toute la longueur d'un amplificateur puissant - une plaque ondulée avec un revêtement absorbant l'énergie de haut niveau.

En raison de cette caractéristique de conception, le vide est situé directement dans le canal de chaleur, dont une partie, avec l'absorbant, est intégrée directement dans le ballon.

Le tube à vide du stylo à l'intérieur contient une plaque ressemblant à un stylo dans sa forme. En termes d'efficacité, il dépasse les capacités de son homologue coaxial, mais a un coût nettement plus élevé et est difficile à remplacer en cas de violation de l'intégrité du ballon ou de défaillance de l'élément chauffant

Les collecteurs fabriqués à partir de tubes à vide en plumes sont considérés comme les plus efficaces de leur catégorie, parfaitement adaptés aux tâches et servant de manière fiable pendant de nombreuses années.

Principe de fonctionnement du caloduc caloduc

Les canaux de chaleur d'un caloduc sont constitués de tubes fermés contenant une composition liquide facilement volatile. Sous l'influence de la lumière du soleil, il se réchauffe, passe dans la région supérieure du canal et s'y concentre dans un collecteur de chaleur spécial (collecteur).

À ce moment, le fluide de travail dégage toute la chaleur accumulée et retombe pour reprendre le processus.

Le manchon de l'échangeur de chaleur à caloduc est connecté à l'échangeur de chaleur du collecteur par une douille spéciale soudée dans l'échangeur de chaleur à 1 tube lui-même ou pliée par un échangeur de chaleur à 2 tubes.

L'élément de travail du caloduc est en cuivre, dans des cas plus rares - en aluminium. Il présente une résistance élevée aux charges opérationnelles, est fiable depuis 15 ans, a un coût raisonnable et est l'un des éléments les plus populaires des systèmes solaires sous vide à tube modernes

Le caloporteur sélectionne l'énergie libérée du réservoir de chaleur et la transfère plus loin dans le système, assurant ainsi la disponibilité de l'eau chaude dans les robinets et les radiateurs. Le système de caloduc est facile à installer et démontre une efficacité élevée pendant le fonctionnement.

Les collecteurs équipés de tubes à vide caloducs ont un bon niveau de fiabilité et conviennent à une utilisation non seulement dans la vie quotidienne, mais aussi dans les systèmes solaires à haute pression

En cas de panne ou de panne sans aucune difficulté, il est possible de remplacer l'unité endommagée par une nouvelle sans recourir à la reconstruction de l'ensemble du système.

Les travaux de réparation peuvent être facilement effectués directement à l'emplacement du collecteur, sans démonter l'unité et sans appliquer d'efforts inutiles au travail.

Description d'un échangeur de chaleur en ligne en U

Le tube de l'échangeur de chaleur à flux direct a la forme de la lettre U. L'eau ou le fluide de travail du système de chauffage circule à l'intérieur. Une partie de l'élément est destinée au liquide de refroidissement froid, et la seconde décharge correctement celui déjà chauffé.

Pendant l'incandescence, la composition active se dilate et pénètre dans le réservoir de stockage, créant ainsi une circulation naturelle de fluide dans le système. Un revêtement sélectif spécial appliqué sur les parois intérieures augmente la capacité d'absorption de chaleur et augmente l'efficacité du système dans son ensemble.

Par rapport aux tubes de type caloduc, les produits en forme de U ont une plus grande résistance hydraulique, imposent des exigences accrues au liquide de refroidissement et sont beaucoup plus chers. Les capteurs fonctionnant sur des tubes en U à passage unique ne peuvent pas fonctionner sous haute pression et ne fournissent un transfert de chaleur de haute qualité que pendant la saison chaude

Les tubes de type U présentent des performances élevées et offrent un transfert de chaleur solide, mais ils présentent en même temps un inconvénient important. Ils forment une construction intégrale avec le collecteur et sont toujours montés avec lui.

Remplacez un seul tube qui a échoué, ne fonctionnera pas. Pour la réparation, vous devrez démonter l'ensemble du complexe et en mettre un nouveau à sa place.

Comparaison de diverses modifications

Dans la fabrication d'unités solaires, les canaux de chaleur et les tubes en verre sous vide pour capteurs solaires sont combinés dans une variété de combinaisons.

Les modèles les plus populaires auprès des consommateurs sont les modèles coaxiaux avec caloduc. Les acheteurs sont attirés par le prix fidèle des appareils et un service très simple et abordable tout au long du cycle de vie.

Le capteur solaire sous vide avec un caloduc de canal de travail est parfaitement réparé. Les tubes endommagés sont remplacés sur site et n'impliquent pas le démontage ou le déplacement du système vers un autre emplacement. Cependant, le transfert de chaleur dans ces modèles est difficile, en raison duquel l'efficacité de sortie n'est pas supérieure à 65%

Les appareils à vide avec des canaux de caloducs démontrent une grande fiabilité et n'ont aucune restriction d'utilisation, même dans les complexes solaires thermiques à haute pression.

Les appareils avec un flacon coaxial contenant des canaux en U à écoulement direct sont également inclus dans la liste des appareils populaires. Ils se caractérisent par des paramètres tels qu'une faible perte de chaleur et une efficacité de 70% et plus.

Pour un fonctionnement correct, un appareil à vide avec un canal en U doit être installé correctement. Il est souhaitable que l'angle d'inclinaison minimum soit d'au moins 20⁰. Ce n'est que dans ce cas qu'il sera possible d'assurer un rendement maximum

La situation est quelque peu gâchée: un processus de réparation complexe, une maintenance spécifique en cours de fonctionnement et l'impossibilité de remplacer une seule unité endommagée. Si quelque chose arrive à l'appareil, il est démonté et un tout nouveau collecteur est mis en place.

Les tubes de fontaine sont structurellement un seul cylindre en verre avec des parois solides épaissies (selon le fabricant, à partir de 2,5 mm et plus). L'insert absorbant le stylo contenu à l'intérieur s'adapte étroitement sur un canal de travail en métal conducteur de chaleur.

Une isolation presque parfaite crée un espace de vide à l'intérieur du récipient en verre. L'absorbant transfère la chaleur absorbée sans perte et fournit au système une efficacité allant jusqu'à 77%.

En cas de dysfonctionnement, les collecteurs équipés de tubes en plumes doivent être réparés. Il n'est pas nécessaire de changer tout le système, il suffit de détecter une unité endommagée, de la démonter et d'en mettre une nouvelle à cet endroit

Les modèles avec un élément en plumes sont un peu plus chers que les coaxiaux, mais en raison de leur haute efficacité, ils offrent un confort à part entière dans la pièce et sont rapidement rentables.

Les flacons à plumes avec canaux d'écoulement direct internes sont les plus efficaces et les plus efficients. Leur efficacité réelle atteint parfois des niveaux record de 80%.

Lors de l'installation des tubes de plumes dans le cadre, un écrou de compression solide avec un anneau et un joint résistant à la chaleur est placé sur le noyau de chaque pièce.Cela garantit l'intégrité de toute la structure et permet au collecteur de fonctionner pleinement dans toutes les conditions

Le prix des produits est assez élevé, et pendant la réparation, il est nécessaire de vidanger tout le liquide de refroidissement du système et ensuite de procéder au dépannage.

Quel devrait être le dissipateur thermique?

Le collecteur de chaleur est un autre élément de travail très important du collecteur de vide. Par ce nœud, la chaleur accumulée est transférée des tubes au liquide de refroidissement.

Le collecteur de chaleur est situé dans la partie supérieure de l'appareil. L'un de ses composants, le noyau en cuivre, reçoit de l'énergie et la transfère au caloporteur principal circulant dans le système fermé «échangeur de chaleur réservoir-collecteur».

Le bon fonctionnement est garanti lorsqu'il est connecté au système pompe de circulation. L'automatisme contrôlant le complexe de chauffage surveille clairement le niveau de température dans les canaux et, s'il tombe en dessous du minimum critique autorisé (par exemple, la nuit), il arrête la pompe.

Cela vous permet d'éviter un chauffage inversé lorsque le liquide de refroidissement commence à collecter la chaleur de l'eau chaude recueillie dans le réservoir de stockage.

Avantages et inconvénients des collecteurs à vide

Le principal avantage des unités est l'absence presque totale de perte de chaleur pendant le fonctionnement. Cela fournit un environnement de vide, qui est l'un des isolants naturels de la plus haute qualité. Mais la liste des avantages ne s'arrête pas là.

Les appareils ont d'autres avantages importants:

• efficacité du travail aux indicateurs de basse température (jusqu'à -30 ° С);
• la capacité d'accumuler des températures jusqu'à 300 ° C;
• l'absorption maximale possible de l'énergie thermique, y compris le spectre invisible;
• stabilité opérationnelle;
• faible sensibilité aux manifestations atmosphériques agressives;
• faible dérive due aux caractéristiques structurelles des systèmes tubulaires capables de faire passer à travers eux des masses d'air de différentes densités;
• haut niveau d'efficacité dans les régions à climat tempéré et frais avec un petit nombre de jours clairs et ensoleillés;
• durabilité soumise aux règles de fonctionnement de base;
• la disponibilité pour la réparation et la possibilité de modifier non pas l'ensemble du système, mais un seul fragment défaillant.

Les inconvénients incluent l'incapacité des capteurs à s'auto-nettoyer du givre, de la glace, de la neige et le prix élevé des composants nécessaires pour assembler l'unité à la maison.

Le capteur solaire est un appareil efficace qui permet de convertir l'énergie solaire en énergie thermique avec pratiquement aucune perte

Assemblage DIY

Le processus d'assemblage d'un collecteur sous vide commence par la fabrication d'un cadre de substrat pour les éléments de travail. Il est monté immédiatement à l'endroit prévu pour l'unité.

La taille et les dimensions du cadre dépendent entièrement du modèle que vous envisagez de fabriquer et sont généralement prescrites dans les instructions, qui se trouvent parmi les pièces justificatives des composants.

Le cadre fini pour le collecteur est fixé au toit de sorte qu'il occupe une position dégagée et ne oscille pas. Si le toit du bâtiment est en ardoise, ils utilisent des poutres de lattage et des vis épaisses de gros calibre. Pour d'autres matériaux de toiture, des ancrages conventionnels sont utilisés.

Je fixe les endroits où le cadre jouxte la surface du toit avec du mastic, de sorte qu'à l'avenir, l'eau ne pénètre pas dans la maison par les ouvertures. Ensuite, le réservoir de stockage est livré sur le site d'installation et il est fixé avec des vis sur la partie supérieure du cadre.

L'étape suivante consiste à collecter le chauffage, le capteur de température et l'évent automatique. Toutes les unités auxiliaires et pièces connexes sont placées sur les adoucisseurs fournis. Pour fixer le capteur de température, utilisez une clé à douille.

Équipez ensuite l'approvisionnement en eau. A cet effet, les tuyaux sont en tout matériau résistant aux indicateurs de basse température et capables de résister jusqu'à 95 ° C. Bien éprouvée tuyaux et raccords en polypropylène.

Les tuyaux en polypropylène sont idéaux pour organiser la connexion du capteur solaire avec le système de plomberie du salon. Les raccords ont de bonnes caractéristiques physiques et une endurance opérationnelle, fonctionnent de manière fiable pendant de nombreuses années et sont facilement remplaçables en cas de fissures ou de déchirures

En connectant l'alimentation en eau, le réservoir de stockage est rempli d'eau et testé pour les fuites. Si des fuites sont détectées quelque part dans les 3-4 heures, elles sont réparées.

À la fin, des éléments chauffants sont installés. Pour ce faire, le tube de cuivre est enveloppé dans une feuille d'aluminium et placé dans un tube à vide en verre. Par le bas, une coupelle de fixation et une anthère de caoutchouc durable et flexible sont placées sur le ballon.

La pointe supérieure en cuivre du tube est enfoncée à fond dans le condensateur en laiton. La graisse visqueuse de contact thermique n'est pas retirée des tuyaux. Le mécanisme de verrouillage est verrouillé sur le support et tous les tubes en verre restants sont montés sur le même principe.

Les capteurs solaires tubulaires nécessitent un entretien régulier et un nettoyage obligatoire, en particulier pendant les périodes de fortes chutes de neige. Si vous suivez ces règles simples, elles fonctionneront longtemps et maintiendront un haut niveau d'efficacité tout au long de la période d'exploitation.

Un bloc de montage est placé sur la structure, une alimentation électrique de 220 volts lui est fournie et trois unités auxiliaires sont connectées au système - un élément chauffant, une sortie d'air et un capteur de température.

Le dernier à connecter le contrôleur, conçu pour la bonne gestion du complexe. Les paramètres de fonctionnement souhaités sont entrés dans le menu du contrôleur et le système est démarré en mode standard.

Une instruction pas à pas sur la construction d'un capteur solaire est donnée dans cet article.

Comment placer l'appareil?

Pour que le capteur de vide fonctionne pleinement et fournisse efficacement au salon l'énergie nécessaire, il lui faut trouver l'endroit le plus approprié et orienter correctement l'appareil par rapport aux régions du monde.

Les capteurs solaires à vide sont beaucoup plus pratiques que leurs homologues plats. Lorsque l'un des tubes de travail est endommagé et tombe en panne, il est très facile de le remplacer par un nouveau. Après cela, le système continuera de fonctionner comme auparavant. S'il n'y a pas à la fois la possibilité de mettre un nouvel élément à sa place, cela n'a pas d'importance. L'unité sera en mesure de remplir ses «fonctions», même si un nœud avec un élément endommagé est disponible

Pour les établissements de l'hémisphère nord, il est important de placer le collecteur dans la partie sud du toit de la maison ou sur le côté ensoleillé du site. Il est souhaitable d'assurer une déviation minimale pour le plan du dispositif.

S'il n'y a pas de possibilité de diriger la surface vers le sud, il vaut la peine de choisir entre l'ouest et l'est l'angle le plus léger dans l'espace ouvert.

La haute efficacité de fonctionnement du capteur à vide est également due au fait qu'il agit sur le principe d'un miroir et égalise sa puissance thermique en fonction de la hauteur actuelle du soleil

Le complexe solaire énergétique ne doit pas couvrir les cheminées, les fragments décoratifs de toiture, les branches d'arbres qui s'étendent et les grands bâtiments résidentiels ou techniques. Cela réduira l'efficacité et réduira le niveau de chauffage des éléments actifs.

Si l'unité est située correctement, elle fournira presque le même transfert de chaleur tout au long de l'année, quelle que soit la saison.

S'il n'y a pas beaucoup d'expérience dans la mise en œuvre de travaux complexes de réparation, d'installation et de serrurerie, passer l'aspirateur à la maison est irrationnel. Ce processus est très laborieux et nécessite des connaissances particulières et un équipement spécialisé.

De plus, les éléments de type sous-vide fabriqués soi-même ont un niveau d'efficacité beaucoup plus faible que les pièces d'usine. Par conséquent, il est plus raisonnable d'acheter des produits auprès d'un fabricant spécialisé, puis d'essayer d'assembler plusieurs sections à la maison.

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1. Systèmes de chauffage solaire: analyse de la technologie de chauffage basée sur les systèmes solaires
2. Chauffage d'une maison privée avec des panneaux solaires: schémas et appareil
3. Panneaux solaires flexibles: types, caractéristiques + caractéristiques de connexion

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Une description détaillée et détaillée du tube à vide, le principe de son fonctionnement et les caractéristiques du fonctionnement du capteur solaire dans son ensemble. L'auteur évoque quelques nuances intéressantes et montre que l'installation peut être une véritable alternative à une chaudière à gaz.

Informations intéressantes sur le travail du capteur solaire en hiver.

Comment monter un capteur solaire sous vide de vos propres mains à la maison. Toutes les nuances du processus, recommandations et conseils utiles.

Connaissant le principe de base du fonctionnement d'un capteur solaire à vide tubulaire, vous pouvez assembler vous-même l'unité. L'installation répondra pleinement aux exigences et besoins individuels personnels.

Ce n'est pas une tâche très difficile, cependant, cela nécessite une attention accrue, un respect scrupuleux et certaines compétences, sinon le risque d'endommager l'intégrité du ballon et de violer son intégrité augmente considérablement.

Toutes les personnes intéressées par la question du choix, de l'installation ou de l'auto-assemblage du capteur solaire sont invitées à laisser des commentaires et à poser des questions. Le formulaire de contact est situé dans le bloc inférieur.