Collettore solare sottovuoto: principio di funzionamento + come assemblare te stesso

Si spendono molti soldi per l'acqua calda e il riscaldamento degli ambienti. Ma esiste una fonte alternativa di energia: un collettore solare sotto vuoto. Ne hai sentito parlare? Ti consente di ridurre significativamente i costi finanziari per mantenere il comfort, fornendo il massimo effetto di riscaldamento con una minima perdita di calore.

Questo dispositivo può essere acquistato dai produttori di elettrodomestici o assemblato in modo indipendente a casa. Per scegliere un modello adatto, molte informazioni rimangono da studiare. Ti aiuteremo a determinare i criteri principali per l'acquisto.

L'articolo si concentrerà sul principio di funzionamento e sul design del collettore del vuoto. Parleremo delle caratteristiche di progettazione di vari modelli, considereremo i pro ei contro di queste installazioni. Inoltre, descriveremo in dettaglio come realizzare e installare da soli un collettore solare sotto vuoto.

Il materiale è accompagnato da video dai quali imparerai le importanti caratteristiche e i principi di funzionamento dei collettori sottovuoto.

Il principio di funzionamento dell'unità del vuoto

Il collettore solare sottovuoto differisce dai sistemi solari convenzionali in questo modo elaborazione di energia solare. Una batteria classica riceve semplicemente luce e la converte in elettricità. Il collettore è costituito da tubi di vetro con un vuoto ricreato all'interno. Sono combinati in un unico sistema tramite nodi di docking speciali.

All'interno di ogni tubo è presente un canale di una o due barre di rame con un refrigerante. Catturando i raggi del sole, l'elemento attivo riscalda il materiale di trasferimento del calore, garantendo così il funzionamento del collettore.

Grazie a questo design, il livello di trasferimento di energia aumenta in modo significativo e la perdita di calore è significativamente ridotta, poiché lo strato di vuoto consente di risparmiare circa il 95% dell'energia solare catturata.

Un collettore solare sottovuoto, situato sul tetto di una casa privata, fornirà ai residenti acqua calda durante tutto l'anno e durante la stagione fredda riscalderà comodamente la stanza, senza spendere molti soldi

Inoltre, diminuisce la dipendenza della produttività del giacimento da stagionalità, temperatura ambiente e varie condizioni meteorologiche, come raffiche di vento, copertura nuvolosa variabile, precipitazioni, ecc.

Come è organizzato un collettore sottovuoto?

I moderni dispositivi di aspirazione che forniscono ai locali calore e acqua calda a causa dell'energia solare sono tecnologicamente diversi.

I collezionisti sono suddivisi nei seguenti tipi:

• tubolare senza rivestimento protettivo in vetro;
• modulo con conversione ridotta;
• versione standard piatta;
• dispositivo con isolamento termico trasparente;
• unità aerea;
• collettore vuoto piatto.

Un collettore solare sotto vuoto è in grado di fornire acqua calda e riscaldamento in qualsiasi momento dell'anno e in qualsiasi condizione atmosferica (+)

Tutti hanno una somiglianza strutturale comune, quindi sono costituiti da:

• tubo trasparente esternoda dove l'aria viene completamente espulsa;
• tubo riscaldatosituato in un grande tubo in cui si muove il liquido di raffreddamento liquido o gassoso;
• una o due valvole prefabbricatea cui sono collegati tubi di calibro più grande ed è incluso un circuito di circolazione di tubi sottili posti all'interno.

L'intero design ricorda in qualche modo un thermos con pareti trasparenti, in cui viene mantenuto un livello di isolamento termico senza precedenti. Grazie a questa caratteristica, l'alloggiamento della camera d'aria acquisisce la capacità di riscaldarsi in modo efficiente e di fornire completamente la risorsa energetica al refrigerante che circola all'interno.

Sfumature strutturali e classificazione

I collettori sottovuoto sono classificati in base al tipo di tubi di vetro installati nella struttura o in base alle caratteristiche dei canali di riscaldamento. I tubi sono generalmente coassiali e a spirale, mentre i canali di calore sono di tipo a U dritto e con tubi di calore. .

Caratteristica del tubo coassiale

I tubi coassiali sono un doppio thermos in vetro con uno spazio vuoto creato artificialmente tra le pareti.La superficie interna del tubo ha uno strato di speciale rivestimento che assorbe il calore, quindi l'effettivo trasferimento di calore avviene direttamente dalle pareti del bulbo di vetro.

I tubi coassiali sono realizzati in vetro a base di borosilicato ad alta resistenza con elevata trasmissione della luce. Gli elementi, a seconda del produttore, hanno fino a tre strati di sputtering con magnetron, dimostrano un'eccellente forza e resistenza a varie manifestazioni atmosferiche (pioggia, grandine, ecc.), Resistono a una pressione di 1 Mpa e servono in modo affidabile per 15 anni

Come elemento assorbente, un tubo di rame contenente una composizione eterica viene saldato in un tubo di vetro. Nel processo di riscaldamento, evapora, emana efficacemente il suo calore, condensa e drena sul fondo del tubo. Quindi il ciclo si ripete, creando così un processo continuo di trasferimento di calore.

Caratteristiche del tubo piuma

I tubi per penna a vuoto hanno uno spessore della parete maggiore di quello coassiale e non sono costituiti da due, ma da un pallone. L'elemento di assorbimento interno in rame è dotato per tutta la lunghezza di un potente amplificatore, una piastra ondulata con un rivestimento ad alto assorbimento di energia.

Grazie a questa caratteristica di progettazione, il vuoto si trova direttamente nel canale di calore, parte del quale, insieme all'assorbente, è integrato direttamente nel pallone.

Il tubo di aspirazione della penna all'interno contiene una piastra che ricorda una penna nella sua forma. In termini di efficienza, supera le capacità della sua controparte coassiale, ma ha un costo significativamente più elevato ed è difficile da sostituire in caso di violazione dell'integrità del pallone o guasto dell'elemento riscaldante

I collezionisti realizzati sulla base di tubi a vuoto in piuma sono considerati i più efficaci della loro categoria, affrontano perfettamente i compiti e servono in modo affidabile per molti anni.

Principio di funzionamento del condotto termico del condotto termico

I canali di calore di un tubo di calore sono costituiti da tubi chiusi contenenti una composizione liquida facilmente volatile. Sotto l'influenza della luce solare, si riscalda, passa nella regione superiore del canale e si concentra lì in uno speciale collettore di calore (collettore).

Il fluido di lavoro in questo momento emana tutto il calore accumulato e scende nuovamente per riprendere il processo.

Il manicotto dello scambiatore di calore a tubo di calore è collegato allo scambiatore di calore del collettore tramite una presa speciale saldata nello scambiatore di calore a 1 tubo stesso o piegato da uno scambiatore di calore a 2 tubi.

L'elemento di lavoro del condotto termico è realizzato in rame, in casi più rari, in alluminio. Mostra un'elevata resistenza ai carichi operativi, è affidabile da 15 anni, ha un costo ragionevole ed è uno degli elementi più popolari dei moderni sistemi solari sottovuoto a tubo

Il vettore di calore seleziona l'energia rilasciata dal serbatoio di calore e la trasferisce ulteriormente attraverso il sistema, garantendo così la disponibilità di acqua calda in rubinetti e radiatori. Il sistema di tubi di calore è facile da installare e dimostra un'alta efficienza durante il funzionamento.

I collettori dotati di tubi a vuoto per tubi di calore hanno un buon livello di affidabilità e sono adatti per l'uso non solo nella vita di tutti i giorni, ma anche nei sistemi solari ad alta pressione

In caso di guasto o guasto senza alcuna difficoltà, è possibile sostituire l'unità danneggiata con una nuova senza ricorrere alla ricostruzione dell'intero sistema.

I lavori di riparazione possono essere facilmente eseguiti direttamente nella posizione del collettore, senza smontare l'unità e senza applicare sforzi inutili al lavoro.

Descrizione di uno scambiatore di calore in linea a forma di U.

Il tubo dello scambiatore di calore a flusso diretto ha la forma della lettera U. L'acqua o il fluido di lavoro del sistema di riscaldamento circolano all'interno. Una parte dell'elemento è destinata al refrigerante freddo e la seconda scarica correttamente quella già riscaldata.

Durante l'incandescenza, la composizione attiva si espande ed entra nel serbatoio di stoccaggio, creando così una circolazione naturale di fluido nel sistema. Uno speciale rivestimento selettivo applicato alle pareti interne aumenta la capacità di assorbimento del calore e aumenta l'efficienza del sistema nel suo complesso.

Rispetto ai tubi a tubi di calore, i prodotti a forma di U hanno una maggiore resistenza idraulica, impongono maggiori richieste al liquido di raffreddamento e sono molto più costosi. I collettori che funzionano su tubi a U passanti non possono funzionare ad alta pressione e fornire un trasferimento di calore di alta qualità solo durante la stagione calda

I tubi di tipo U dimostrano prestazioni elevate e forniscono un solido trasferimento di calore, ma allo stesso tempo presentano un inconveniente significativo. Formano una costruzione integrale con collettori e sono sempre montati insieme ad esso.

Sostituire un singolo tubo non funzionante, non funzionerà. Per la riparazione, dovrai smantellare l'intero complesso e metterne uno nuovo al suo posto.

Confronto di varie modifiche

Nella produzione di unità solari, i canali di riscaldamento e i tubi di vetro a vuoto per collettori solari sono combinati in una varietà di combinazioni.

I più popolari tra i consumatori sono i modelli coassiali con un tubo di calore a tubi di calore. Gli acquirenti sono attratti dal prezzo leale dei dispositivi e da un servizio molto semplice e conveniente per l'intero ciclo di vita.

Il collettore solare sottovuoto con tubo di riscaldamento a canale di lavoro è perfettamente riparato. I tubi danneggiati vengono sostituiti sul posto e non comportano lo smantellamento del sistema o lo spostamento in un'altra posizione. Tuttavia, il trasferimento di calore in questi modelli è difficile, a causa del quale l'efficienza di uscita non è superiore al 65%

I dispositivi per vuoto con canali di tubi di calore dimostrano un'elevata affidabilità e non hanno restrizioni d'uso, anche in complessi termici solari ad alta pressione.

I dispositivi con un matraccio coassiale contenente canali a forma di U a flusso diretto sono anche inclusi nell'elenco di quelli popolari. Sono caratterizzati da parametri quali bassa perdita di calore ed efficienza dal 70% e oltre.

Per un corretto funzionamento, un dispositivo di aspirazione con un canale a U deve essere installato correttamente. È desiderabile che l'angolo minimo di inclinazione sia di almeno 20 °. Solo in questo caso sarà possibile garantire il massimo rendimento

La situazione è piuttosto viziata: un processo di riparazione complesso, una manutenzione specifica durante il funzionamento e l'impossibilità di sostituire una singola unità danneggiata. Se succede qualcosa al dispositivo, viene smontato e viene messo in atto un raccoglitore completamente nuovo.

I tubi della fontana sono strutturalmente un singolo cilindro di vetro con pareti spesse e resistenti (a seconda del produttore, da 2,5 mm in poi). L'inserto assorbente penna contenuto all'interno si inserisce saldamente su un canale di lavoro in metallo termoconduttore.

Un isolamento quasi perfetto crea uno spazio vuoto all'interno del contenitore di vetro. L'assorbente trasferisce il calore assorbito senza perdite e fornisce al sistema un'efficienza fino al 77%.

In caso di malfunzionamento, i collettori dotati di tubi di piume devono essere riparati. Non è necessario cambiare l'intero sistema, è sufficiente rilevare un'unità danneggiata, smontarla e metterne una nuova in questo posto

I modelli con un elemento piuma sono leggermente più costosi di quelli coassiali, ma grazie alla loro alta efficienza offrono un comfort a tutti gli effetti nella stanza e pagano rapidamente.

I più efficaci ed efficienti sono le boccette di piume con canali a flusso diretto interno. La loro effettiva efficienza a volte raggiunge livelli record dell'80%.

Quando si installano i tubi a spirale nel telaio, un dado di compressione forte con un anello e una guarnizione resistente al calore viene inserito sul nucleo di ogni parte.Ciò garantisce l'integrità dell'intera struttura e consente al collettore di funzionare pienamente in qualsiasi condizione

Il prezzo dei prodotti è piuttosto elevato e durante la riparazione è necessario scaricare l'intero liquido di raffreddamento dal sistema e solo successivamente procedere alla risoluzione dei problemi.

Quale dovrebbe essere il dissipatore di calore?

Il collettore di calore è un altro elemento di lavoro molto importante del collettore del vuoto. Attraverso questo nodo, il calore accumulato viene trasferito dai tubi al liquido di raffreddamento.

Il collettore di calore si trova nella parte superiore del dispositivo. Uno dei suoi componenti, il nucleo di rame, riceve energia e la trasferisce al portatore di calore principale che circola nel sistema "scambiatore di calore del serbatoio-collettore" del sistema chiuso.

Il corretto funzionamento è garantito quando è collegato al sistema pompa di circolazione. L'automazione che controlla il complesso di riscaldamento controlla chiaramente il livello di temperatura nei canali e, se scende al di sotto del minimo critico consentito (ad esempio di notte), arresta la pompa.

Ciò consente di evitare il riscaldamento inverso quando il liquido di raffreddamento inizia a raccogliere il calore dell'acqua calda raccolta nel serbatoio di accumulo.

Pro e contro dei collettori a vuoto

Il vantaggio principale delle unità è l'assenza quasi completa di perdita di calore durante il funzionamento. Ciò fornisce un ambiente sotto vuoto, che è uno degli isolanti naturali di altissima qualità. Ma l'elenco dei vantaggi non finisce qui.

I dispositivi hanno altri vantaggi pronunciati:

• efficienza del lavoro con indicatori di bassa temperatura (fino a -30 ° С);
• la capacità di accumulare temperature fino a 300 ° C;
• il massimo assorbimento possibile di energia termica, compreso lo spettro invisibile;
• stabilità operativa;
• bassa suscettibilità alle manifestazioni atmosferiche aggressive;
• bassa avvolgenza dovuta alle caratteristiche strutturali dei sistemi tubolari in grado di far passare masse d'aria di diversa densità attraverso se stessi;
• alto livello di efficienza nelle regioni con un clima temperato e freddo con un numero limitato di giorni chiari e soleggiati;
• durabilità soggetta alle regole di base di funzionamento;
• disponibilità per la riparazione e possibilità di modificare non l'intero sistema, ma solo un frammento guasto.

Gli svantaggi includono l'incapacità dei collettori di autopulirsi da brina, ghiaccio, neve e l'alto prezzo dei componenti necessari per assemblare l'unità a casa.

Il collettore solare è un dispositivo efficace che consente di convertire l'energia solare in energia termica praticamente senza perdite

Assemblaggio fai-da-te

Il processo di assemblaggio di un collettore sottovuoto inizia con la produzione di un telaio di supporto per articoli da lavoro. Viene montato immediatamente nel luogo assegnato all'unità.

Le dimensioni e le dimensioni del telaio dipendono completamente e completamente dal modello che si prevede di realizzare e di solito sono prescritte nelle istruzioni che si trovano tra i documenti giustificativi per i componenti.

Il telaio finito per il collettore è fissato al tetto in modo che occupi una posizione libera e non oscilli. Se il tetto dell'edificio è in ardesia, usano travi di tornitura e viti spesse di grosso calibro. Per altri materiali di copertura, vengono utilizzati ancoraggi convenzionali.

Fisso i punti in cui il telaio confina con la superficie del tetto con sigillante, in modo che in futuro l'acqua non entri nella casa attraverso le aperture. Quindi, il serbatoio di stoccaggio viene consegnato al sito di installazione ed è fissato con viti sulla parte superiore del telaio.

Il prossimo passo è raccogliere il riscaldatore, il sensore di temperatura e la presa d'aria automatizzata. Tutte le unità ausiliarie e le parti correlate sono posizionate sugli addolcitori forniti. Per fissare il sensore di temperatura utilizzare una chiave a tubo.

Quindi, equipaggiare la fornitura di comunicazioni idriche. A tale scopo, i tubi vengono prelevati da qualsiasi materiale resistente agli indicatori di bassa temperatura e in grado di resistere fino a 95 ° C. Ben provato tubi e raccordi in polipropilene.

I tubi in polipropilene sono ideali per organizzare il collegamento del collettore solare con il sistema idraulico del soggiorno. I raccordi hanno buone caratteristiche fisiche e resistenza operativa, funzionano in modo affidabile per molti anni e sono facilmente sostituibili in caso di crepe o lacerazioni

Collegando la fornitura d'acqua, il serbatoio viene riempito con acqua e testato per le perdite. Se vengono rilevate perdite da qualche parte entro 3-4 ore, vengono riparate.

Alla fine, sono installati elementi riscaldanti. Per fare ciò, il tubo di rame viene avvolto in un foglio di alluminio e inserito in un tubo a vuoto in vetro. Dal basso, una boccetta di fissaggio e un'antera di gomma resistente e flessibile vengono messe sul pallone.

La punta di rame superiore del tubo viene spinta fino in fondo nel condensatore di ottone. Il grasso viscoso a contatto termico non viene rimosso dai tubi. Il meccanismo di bloccaggio è agganciato alla staffa e tutti i restanti tubi di vetro sono montati sullo stesso principio.

I collettori solari tubolari richiedono una manutenzione regolare e una pulizia obbligatoria, soprattutto durante i periodi di forti nevicate. Se segui queste semplici regole, funzioneranno a lungo e manterranno un alto livello di efficienza per tutto il periodo operativo.

Un blocco di montaggio viene posizionato sulla struttura, viene fornito un alimentatore a 220 volt e tre unità ausiliarie sono collegate al sistema: un elemento riscaldante, una presa d'aria e un sensore di temperatura.

L'ultimo a collegare il controller, progettato per la corretta gestione del complesso. I parametri operativi desiderati vengono inseriti nel menu del controller e il sistema viene avviato in modalità standard.

Viene fornita un'istruzione passo-passo sulla costruzione di un collettore solare questo articolo.

Come posizionare il dispositivo?

Affinché il collettore del vuoto funzioni completamente e fornisca efficacemente al soggiorno l'energia necessaria, è necessario per lui trovare il posto più adatto e orientare correttamente il dispositivo rispetto alle parti del mondo.

I collettori solari sottovuoto sono molto più pratici delle loro controparti piatte. Quando uno dei tubi di lavoro viene danneggiato e si guasta, è molto facile sostituirlo con uno nuovo. Successivamente, il sistema continuerà a funzionare come prima. Se allo stesso tempo non c'è alcuna possibilità di mettere un nuovo elemento al suo posto, non importa. L'unità sarà in grado di adempiere ai suoi "compiti", anche se è disponibile un nodo con un elemento danneggiato

Per gli insediamenti dell'emisfero settentrionale, è importante posizionare il collettore nella parte meridionale del tetto della casa o sul lato soleggiato del sito. È auspicabile garantire una deviazione minima per il piano del dispositivo.

Se non vi è alcuna possibilità di dirigere la superficie verso sud, vale la pena scegliere tra ovest e est l'angolo più luminoso nello spazio aperto.

L'elevata efficienza di lavoro del collettore sottovuoto è dovuta anche al fatto che agisce sul principio di uno specchio e uniforma la sua potenza termica in base all'altezza attuale del sole

Il complesso energetico solare non dovrebbe coprire camini, frammenti decorativi delle coperture, spargere rami di alberi e alti edifici residenziali o tecnici. Ciò ridurrà l'efficienza e ridurrà il livello di riscaldamento degli elementi attivi.

Se l'unità è posizionata correttamente, fornirà quasi lo stesso trasferimento di calore durante tutto l'anno, indipendentemente dalla stagione.

Se non c'è molta esperienza nella realizzazione di complessi lavori di riparazione, installazione e fabbro, l'aspirazione dei tubi a casa è irrazionale. Questo processo è molto laborioso e richiede conoscenze speciali e attrezzature specializzate.

Inoltre, gli elementi di tipo sottovuoto autoprodotti hanno un livello di efficienza molto inferiore rispetto ai componenti di fabbrica. Pertanto, è più ragionevole acquistare prodotti da un produttore specializzato e quindi provare a assemblare diverse sezioni a casa.

Il sito ha una selezione di articoli sulla disposizione del sistema di riscaldamento solare, si consiglia di leggere:

1. Sistemi di riscaldamento solare: analisi della tecnologia di riscaldamento basata su sistemi solari
2. Riscaldamento di una casa privata con pannelli solari: schemi e dispositivo
3. Pannelli solari flessibili: tipi, caratteristiche + caratteristiche di connessione

Conclusioni e video utili sull'argomento

Una descrizione dettagliata e dettagliata del tubo a vuoto, il principio del suo funzionamento e le caratteristiche del funzionamento del collettore solare nel suo insieme. L'autore parla di alcune sfumature interessanti e mostra che l'installazione può essere una vera alternativa a una caldaia a gas.

Informazioni interessanti sul lavoro del collettore solare in inverno.

Come montare un collettore solare sottovuoto con le proprie mani a casa. Tutte le sfumature del processo, raccomandazioni e consigli utili.

Conoscendo il principio di base del funzionamento di un collettore solare sotto vuoto tubolare, è possibile assemblare l'unità da soli. L'installazione soddisferà pienamente i requisiti e le esigenze individuali personali.

Questo non è troppo difficile, ma richiede una maggiore attenzione, scrupolosità e determinate abilità, altrimenti il ​​rischio di danneggiare l'integrità del pallone e di violarne l'integrità aumenta in modo significativo.

Tutti gli interessati alla scelta, all'installazione o all'autoassemblaggio del collettore solare sono invitati a lasciare commenti e porre domande. Il modulo di contatto si trova nel blocco inferiore.