Colector solar al vacío: principio de funcionamiento + cómo ensamblarse

Se gasta mucho dinero en agua caliente y calefacción. Pero hay una fuente alternativa de energía: un colector solar al vacío. ¿Has oído hablar de esto? Le permite reducir significativamente los costos financieros para mantener la comodidad, proporcionando un efecto de calentamiento máximo con una pérdida de calor mínima.

Este dispositivo puede comprarse a fabricantes de equipos domésticos o ensamblarse de forma independiente en el hogar. Para elegir un modelo adecuado, queda mucha información por estudiar. Le ayudaremos a determinar los criterios principales para la compra.

El artículo se centrará en el principio de funcionamiento y el diseño del colector de vacío. Hablaremos sobre las características de diseño de varios modelos, consideremos los pros y los contras de estas instalaciones. Además, describiremos en detalle cómo hacer e instalar un colector solar de vacío usted mismo.

El material se acompaña de videos de los cuales aprenderá sobre las características y principios importantes de operación de los colectores de vacío.

El principio de funcionamiento de la unidad de vacío.

El colector solar de vacío difiere de los sistemas solares convencionales en la forma procesamiento de energía solar. Una batería clásica simplemente recibe luz y la convierte en electricidad. El colector consta de tubos de vidrio con un vacío recreado en su interior. Se combinan en un solo sistema a través de nodos de acoplamiento especiales.

Dentro de cada tubo hay un canal de una o dos barras de cobre con refrigerante. Al capturar los rayos del sol, el elemento activo calienta el material de transferencia de calor, asegurando así el funcionamiento del colector.

Debido a este diseño, el nivel de transferencia de energía aumenta significativamente y la pérdida de calor se reduce significativamente, ya que la capa de vacío le permite ahorrar aproximadamente el 95% de la energía solar capturada.

Un colector solar al vacío, ubicado en el techo de una casa privada, proporcionará a los residentes agua caliente durante todo el año, y durante la temporada de frío calentará cómodamente la habitación, sin gastar mucho dinero.

Además, disminuye la dependencia de la productividad del yacimiento con respecto a la estacionalidad, la temperatura ambiente y diversas condiciones climáticas, como ráfagas de viento, nubosidad variable, precipitación, etc.

¿Cómo se organiza un colector de vacío?

Los dispositivos de vacío modernos que proporcionan calor y agua caliente a los locales debido a la energía solar son tecnológicamente diferentes.

Los coleccionistas se dividen en los siguientes tipos:

• tubular sin revestimiento protector de vidrio;
• módulo con conversión reducida;
• versión plana estándar;
• dispositivo con aislamiento térmico transparente;
• unidad de aire;
• Colector de vacío plano.

Un colector solar de vacío puede proporcionar agua caliente y calefacción en cualquier época del año y en cualquier clima (+)

Todos ellos tienen una similitud estructural común, por lo que consisten en:

• tubo transparente externode donde el aire se bombea completamente;
• tubo calentadoubicado en una tubería grande donde se mueve el líquido refrigerante gaseoso;
• una o dos válvulas prefabricadasa las cuales se conectan tuberías de mayor calibre y se incluye un circuito de circulación de tubos delgados colocados dentro.

Todo el diseño recuerda un poco a un termo con paredes transparentes, en el que se mantiene un nivel de aislamiento térmico sin precedentes. Debido a esta característica, la carcasa del tubo interno adquiere la capacidad de calentarse de manera eficiente y proporcionar completamente el recurso energético al refrigerante que circula por el interior.

Matices estructurales y clasificación

Los colectores de tipo vacío se clasifican por el tipo de tubos de vidrio instalados en la estructura o por las características de los canales de calor. Los tubos suelen ser coaxiales y de plumas, y los canales de calor son en forma de U de tipo recto y de tubos de calor. .

Tubo coaxial característico

Los tubos coaxiales son un termo de vidrio doble con un espacio de vacío creado artificialmente entre las paredes.La superficie interna del tubo tiene una capa de recubrimiento especial que absorbe el calor, por lo que la transferencia de calor real se produce directamente desde las paredes del bulbo de vidrio.

Los tubos coaxiales están hechos de vidrio a base de borosilicato de alta resistencia con alta transmitancia de luz. Los elementos, según el fabricante, tienen hasta tres capas de pulverización catódica de magnetrón, demuestran una excelente resistencia y resistencia a diversas manifestaciones atmosféricas (lluvia, granizo, etc.), soportan una presión de 1 Mpa y sirven de manera confiable durante 15 años.

Como elemento absorbente, un tubo de cobre que contiene una composición de éter se suelda en un tubo de vidrio. En el proceso de calentamiento, se evapora, libera efectivamente su calor, se condensa y drena al fondo del tubo. Luego, el ciclo se repite, creando así un proceso continuo de transferencia de calor.

Características del tubo de plumas

Los tubos de la pluma de vacío tienen un grosor de pared mayor que el coaxial y no consisten en dos, sino un matraz. El elemento interno de absorción de cobre se proporciona a lo largo de toda la longitud con un amplificador fuerte: una placa corrugada con un recubrimiento absorbente de energía de alto nivel.

Debido a esta característica de diseño, el vacío se encuentra directamente en el canal de calor, parte del cual, junto con el absorbente, se integra directamente en el matraz.

El tubo de vacío de la pluma en su interior contiene una placa que se asemeja a una pluma en su forma. En términos de eficiencia, excede las capacidades de su contraparte coaxial, pero tiene un costo significativamente mayor y es difícil de reemplazar en caso de violación de la integridad del matraz o falla del elemento calefactor.

Los colectores hechos a base de tubos de vacío de plumas se consideran los más eficientes en su clase, hacen frente perfectamente a las tareas y sirven de manera confiable durante muchos años.

Principio de funcionamiento del tubo de calor tubo de calor

Los canales de calor de un tubo de calor consisten en tubos cerrados que contienen una composición líquida fácilmente volátil. Bajo la influencia de la luz solar, se calienta, pasa a la región superior del canal y se concentra allí en un colector de calor especial (múltiple).

El fluido de trabajo en este momento emite todo el calor acumulado y nuevamente cae para reanudar el proceso.

El manguito del intercambiador de calor de tubo de calor está conectado al intercambiador de calor del colector a través de un zócalo especial soldado en el intercambiador de calor de 1 tubo o doblado por un intercambiador de calor de 2 tubos.

El elemento de trabajo del tubo de calor del tubo de calor está hecho de cobre, en casos más raros, de aluminio. Muestra una alta resistencia a las cargas operativas, ha sido confiable durante 15 años, tiene un costo razonable y es uno de los elementos más populares de los modernos sistemas solares de vacío tipo tubo.

El portador de calor selecciona la energía liberada del depósito de calor y la transfiere aún más a través del sistema, asegurando así la disponibilidad de agua caliente en grifos y radiadores. El sistema de tubería de calor es fácil de instalar y demuestra una alta eficiencia durante la operación.

Los colectores equipados con tubos de vacío de tubos de calor tienen un buen nivel de fiabilidad y son adecuados para su uso no solo en la vida cotidiana, sino también en sistemas solares de alta presión.

En caso de avería o falla sin ninguna dificultad, es posible reemplazar la unidad dañada por una nueva sin recurrir a la reconstrucción de todo el sistema.

El trabajo de reparación se puede realizar fácilmente en la ubicación del colector, sin desmontar la unidad y sin aplicar esfuerzos innecesarios al trabajo.

Descripción de un intercambiador de calor en línea en forma de U

El tubo del intercambiador de calor de flujo directo tiene la forma de la letra U. El agua o el fluido de trabajo del sistema de calefacción circula dentro. Una parte del elemento está destinada a refrigerante frío, y la segunda descarga correctamente la ya calentada.

Durante la incandescencia, la composición activa se expande y entra al tanque de almacenamiento, creando así una circulación natural de fluido en el sistema. Un recubrimiento selectivo especial aplicado a las paredes internas aumenta la capacidad de absorción de calor y aumenta la eficiencia del sistema en su conjunto.

En comparación con los tubos de tipo tubo de calor, los productos en forma de U tienen una mayor resistencia hidráulica, imponen mayores demandas al refrigerante y son mucho más caros. Los colectores que funcionan con tubos en U de un solo paso no pueden funcionar a alta presión y proporcionan una transferencia de calor de alta calidad solo durante la temporada cálida

Los tubos de tipo U demuestran un alto rendimiento y proporcionan una transferencia de calor sólida, pero al mismo tiempo tienen un inconveniente significativo. Forman una construcción integral con colector y siempre se montan junto con él.

Reemplace un solo tubo que falló, no funcionará. Para la reparación, deberá desmontar todo el complejo y colocar uno nuevo en su lugar.

Comparación de varias modificaciones.

En la fabricación de unidades solares, los canales de calor y los tubos de vidrio al vacío para colectores solares se combinan en una variedad de combinaciones.

Los más populares entre los consumidores son los modelos coaxiales con un tubo de calor de tubo de calor. Los compradores se sienten atraídos por el precio leal de los dispositivos y un servicio muy simple y asequible durante todo el ciclo de vida.

El colector solar de vacío con un tubo de calor de canal de trabajo está perfectamente reparado. Los tubos dañados se reemplazan en el sitio y no implican desmantelar el sistema o moverlo a otra ubicación. Sin embargo, la transferencia de calor en estos modelos es difícil, debido a que la eficiencia de salida no es más del 65%

Los dispositivos de vacío con canales de tubería de calor demuestran una alta fiabilidad y no tienen restricciones de uso, incluso en complejos solares térmicos de alta presión.

Los dispositivos con un matraz coaxial que contiene canales en forma de U de flujo directo también se incluyen en la lista de los más populares. Se caracterizan por parámetros tales como baja pérdida de calor y eficiencia del 70% o más.

Para un funcionamiento correcto, un dispositivo de vacío con un canal en U debe instalarse correctamente. Es deseable que el ángulo mínimo de inclinación sea de al menos 20⁰. Solo en este caso será posible garantizar el máximo retorno

La situación está algo arruinada: un proceso de reparación complejo, mantenimiento específico durante la operación y la incapacidad de reemplazar una sola unidad dañada. Si algo le sucede al dispositivo, se desmonta y se instala un colector completamente nuevo.

Los tubos de fuente son estructuralmente un solo cilindro hecho de vidrio con paredes gruesas y gruesas (según el fabricante, desde 2.5 mm en adelante). El inserto absorbente de bolígrafo contenido dentro encaja firmemente en un canal de trabajo hecho de metal termoconductor.

El aislamiento casi perfecto crea un espacio de vacío dentro del recipiente de vidrio. El absorbente transfiere el calor absorbido sin pérdida y proporciona al sistema una eficiencia de hasta el 77%.

En caso de mal funcionamiento, los colectores equipados con tubos de plumas deben repararse. No es necesario cambiar todo el sistema, es suficiente detectar una unidad dañada, desmantelarla y colocar una nueva

Los modelos con un elemento de pluma son algo más caros que los coaxiales, pero debido a su alta eficiencia, brindan una comodidad total en la habitación y rápidamente dan sus frutos.

Los más efectivos y eficientes son los matraces de plumas con canales internos de flujo directo. Su eficiencia real a veces alcanza niveles récord del 80%.

Al instalar los tubos de plumas en el marco, se coloca una tuerca de compresión fuerte con un anillo y una junta resistente al calor en el núcleo de cada parte.Esto garantiza la integridad de toda la estructura y permite que el colector funcione completamente en cualquier condición.

El precio de los productos es bastante alto, y durante la reparación es necesario drenar todo el refrigerante del sistema y solo luego proceder con la resolución de problemas.

¿Cuál debería ser el disipador de calor?

El colector de calor es otro elemento de trabajo muy importante del colector de vacío. A través de este nodo, el calor acumulado se transfiere de los tubos al refrigerante.

El colector de calor está ubicado en la parte superior del dispositivo. Uno de sus componentes, el núcleo de cobre, recibe energía y la transfiere al portador de calor principal que circula en el "intercambiador de calor de colector de tanque" del sistema cerrado.

El funcionamiento correcto está garantizado cuando está conectado al sistema bomba de circulación. La automatización que controla el complejo de calefacción supervisa claramente el nivel de temperatura en los canales y, si cae por debajo del mínimo crítico permitido (por ejemplo, de noche), detiene la bomba.

Esto le permite evitar el calentamiento inverso cuando el refrigerante comienza a acumular el calor del agua caliente acumulada en el tanque de almacenamiento.

Pros y contras de los colectores de vacío.

La principal ventaja de las unidades es la ausencia casi total de pérdida de calor durante la operación. Esto proporciona un entorno de vacío, que es uno de los aislantes naturales de más alta calidad. Pero la lista de beneficios no termina ahí.

Los dispositivos tienen otras ventajas pronunciadas:

• eficiencia de trabajo en indicadores de baja temperatura (hasta -30 ° С);
• la capacidad de acumular temperaturas de hasta 300 ° C;
• la máxima absorción posible de energía térmica, incluido el espectro invisible;
• estabilidad operacional;
• baja susceptibilidad a manifestaciones atmosféricas agresivas;
• baja resistencia al viento debido a las características estructurales de los sistemas tubulares capaces de pasar masas de aire de diferentes densidades a través de ellos mismos;
• alto nivel de eficiencia en regiones con un clima templado y fresco con un pequeño número de días claros y soleados;
• durabilidad sujeta a las reglas básicas de operación;
• disponibilidad para reparación y la capacidad de cambiar no todo el sistema, sino solo un fragmento fallido.

Las desventajas incluyen la incapacidad de los recolectores para autolimpiarse de la escarcha, el hielo, la nieve y el alto precio de los componentes necesarios para ensamblar la unidad en el hogar.

El colector solar es un dispositivo eficaz que permite convertir la energía solar en energía térmica prácticamente sin pérdidas.

Montaje de bricolaje

El proceso de ensamblaje de un colector de vacío comienza con la fabricación de un marco de sustrato para artículos de trabajo. Se monta inmediatamente en el lugar asignado para la unidad.

El tamaño y las dimensiones del marco dependen completamente del modelo que planea hacer, y generalmente se prescriben en las instrucciones, que se encuentran entre los documentos de soporte para los componentes.

El marco terminado para el colector se fija al techo para que ocupe una posición libre y no se balancee. Si el techo del edificio es de pizarra, usan vigas torneadas y tornillos gruesos de gran calibre. Para otros materiales de techo, se utilizan anclajes convencionales.

Arreglo los lugares donde el marco se une a la superficie del techo con sellador, para que en el futuro el agua no ingrese a la casa a través de las aberturas. Luego, el tanque de almacenamiento se entrega al sitio de instalación y se fija en la parte superior del marco con tornillos.

El siguiente paso es recoger el calentador, el sensor de temperatura y la ventilación de aire automatizada. Todas las unidades auxiliares y partes relacionadas se colocan en los suavizadores suministrados. Para reparar el sensor de temperatura, use una llave de tubo.

A continuación, equipar el suministro de comunicaciones de agua. Para este propósito, las tuberías se toman de cualquier material resistente a los indicadores de baja temperatura y capaces de soportar hasta 95 ° C. Bien probado tuberías y accesorios de polipropileno.

Las tuberías de polipropileno son ideales para organizar la conexión del colector solar con el sistema de plomería de la sala de estar. Los accesorios tienen buenas características físicas y resistencia operativa, sirven de manera confiable durante muchos años y se reemplazan fácilmente en caso de grietas o roturas

Al conectar el suministro de agua, el tanque de almacenamiento se llena con agua y se analiza si hay fugas. Si se detectan fugas en algún lugar dentro de 3-4 horas, se reparan.

Al final, se instalan elementos calefactores. Para hacer esto, el tubo de cobre se envuelve en una lámina de aluminio y se coloca en un tubo de vacío de vidrio. Desde abajo, se colocan una taza de fijación y una antera de goma duradera y flexible en el matraz.

La punta superior de cobre del tubo se empuja hasta el condensador de latón. La grasa viscosa de contacto térmico no se elimina de las tuberías. El mecanismo de bloqueo se engancha en el soporte y todos los tubos de vidrio restantes se montan según el mismo principio.

Los colectores solares tubulares requieren mantenimiento regular y limpieza obligatoria, especialmente durante los períodos de fuertes nevadas. Si sigue estas reglas simples, funcionarán durante mucho tiempo y mantendrán un alto nivel de eficiencia durante todo el período operativo.

Se coloca un bloque de montaje en la estructura, se le suministra una fuente de alimentación de 220 voltios y se conectan tres unidades auxiliares al sistema: un elemento calefactor, una salida de aire y un sensor de temperatura.

El último en conectar el controlador, diseñado para la correcta gestión del complejo. Los parámetros operativos deseados se ingresan en el menú del controlador y el sistema se inicia en modo estándar.

Una instrucción paso a paso sobre la construcción de un colector solar se da en este articulo.

¿Cómo colocar el dispositivo?

Para que el colector de vacío funcione completamente y proporcione efectivamente a la sala de estar la energía necesaria, es necesario que encuentre el lugar más adecuado y oriente correctamente el dispositivo en relación con partes del mundo.

Los colectores solares de tipo vacío son mucho más prácticos que sus homólogos planos. Cuando uno de los tubos de trabajo se daña y falla, es muy fácil reemplazarlo por uno nuevo. Después de eso, el sistema continuará funcionando como antes. Si de inmediato no hay oportunidad de poner un nuevo elemento en su lugar, no importa. La unidad podrá cumplir con sus "deberes", incluso si un nodo con un elemento dañado está disponible

Para los asentamientos del hemisferio norte, es importante colocar el recolector en la parte sur del techo de la casa o en el lado soleado del sitio. Es deseable asegurar una desviación mínima para el plano del dispositivo.

Si no hay posibilidad de dirigir la superficie hacia el sur, vale la pena elegir entre el oeste y el este el ángulo más claro en el espacio abierto.

La alta eficiencia de trabajo del colector de vacío también se debe al hecho de que actúa según el principio de un espejo y nivela su potencia térmica en función de la altura actual del sol.

El complejo solar energético no debe cubrir chimeneas, fragmentos decorativos de techos, ramas de árboles y edificios residenciales o técnicos altos. Esto reducirá la eficiencia y reducirá el nivel de calentamiento de los elementos activos.

Si la unidad está ubicada correctamente, proporcionará casi la misma transferencia de calor durante todo el año, independientemente de la temporada.

Si no hay mucha experiencia en la implementación de trabajos complejos de reparación, instalación y cerrajería, aspirar los tubos en casa es irracional. Este proceso es muy laborioso y requiere conocimientos especiales y equipos especializados.

Además, los elementos de tipo vacío hechos a sí mismos tienen un nivel de eficiencia mucho menor que las piezas de fábrica. Por lo tanto, es más razonable comprar productos de un fabricante especializado y luego tratar de ensamblar varias secciones en casa.

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Conclusiones y video útil sobre el tema.

Una descripción detallada y detallada del tubo de vacío, el principio de su funcionamiento y las características del funcionamiento del colector solar en su conjunto. El autor habla sobre algunos matices interesantes y muestra que la instalación puede ser una alternativa real a una caldera de gas.

Información interesante sobre el trabajo del colector solar en invierno.

Cómo montar un colector solar al vacío con sus propias manos en casa. Todos los matices del proceso, recomendaciones y consejos útiles.

Conociendo el principio básico de funcionamiento de un colector solar de vacío tubular, puede ensamblar la unidad usted mismo. La instalación cumplirá plenamente con los requisitos y necesidades individuales personales.

Esto no es demasiado difícil, pero requiere mayor atención, escrupulosidad y ciertas habilidades; de lo contrario, el riesgo de dañar la integridad del matraz y violar su integridad aumenta significativamente.

Todos los interesados ​​en el tema de elección, instalación o autoensamblaje del colector solar están invitados a dejar comentarios y hacer preguntas. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.