אספן שמש ואקום: עיקרון הפעולה + כיצד להרכיב את עצמכם

הרבה כסף מושקע על מים חמים וחימום בחלל. אבל יש מקור אנרגיה אלטרנטיבי - אספן שמש ואקום. שמעתם על זה? זה מאפשר לך להפחית משמעותית את העלויות הכספיות לשמירה על נוחות, לספק אפקט חימום מקסימלי עם הפסד חום מינימלי.

ניתן לקנות מכשיר זה מיצרני ציוד ביתי או להרכיב באופן עצמאי בבית. כדי לבחור דגם מתאים נותר ללמוד הרבה מידע. אנו נעזור לך לקבוע את הקריטריונים העיקריים לרכישה.

המאמר יתמקד בעקרון הפעולה ובעיצוב סעפת הוואקום. נדבר על תכונות העיצוב של דגמים שונים, נשקול את היתרונות והחסרונות של התקנות אלה. בנוסף, נתאר בפירוט כיצד להכין ולהתקין קולטי שמש ואקום בעצמכם.

החומר מלווה בסרטונים מהם תלמדו על התכונות והעקרונות החשובים להפעלת קולטי ואקום.

עקרון הפעולה של יחידת הוואקום

קולט השמש הוואקום שונה ממערכות השמש המקובלות בדרך עיבוד אנרגיה סולארית. מצבר קלאסי פשוט מקבל אור וממיר אותו לחשמל. האספן מורכב מצינורות זכוכית עם ואקום משוחזר בפנים. הם משולבים למערכת יחידה באמצעות צמת עגינה מיוחדת.

בתוך כל צינור יש תעלה של מוטות נחושת אחת או שתיים עם נוזל קירור. על ידי לכידת קרני השמש, האלמנט הפעיל מחמם את חומר העברת החום ובכך מבטיח את פעולת האספן.

בשל תכנון זה, רמת העברת האנרגיה עולה משמעותית, ואובדן החום מצטמצם משמעותית, מכיוון ששכבת הוואקום מאפשרת לך לחסוך כ 95% מהאנרגיה הסולארית שנתפסה.

קולט שמש ואקום, הממוקם על גג בית פרטי, יספק לדיירים מים חמים לאורך כל השנה, ובעונה הקרה הוא יחמם בנוחות את החדר, מבלי לבזבז הרבה כסף

בנוסף, התלות של תפוקת המאגר בעונתיות, טמפרטורת הסביבה ותנאי מזג אוויר שונים, כמו משבי רוח, כיסוי ענן משתנה, משקעים וכו ', יורדת.

כיצד מסדרים אספן מסוג ואקום?

התקני ואקום מודרניים המספקים לחדרים מים ומים חמים עקב אנרגיה סולארית הם שונים מבחינה טכנולוגית.

אספנים מחולקים לסוגים הבאים:

• צינורי ללא ציפוי מגן זכוכית;
• מודול עם המרה מופחתת;
• גרסה שטוחה סטנדרטית;
• מכשיר עם בידוד תרמי שקוף;
• יחידת אוויר;
• סעפת ואקום שטוחה.

קולט שמש ואקום מסוגל לספק מים חמים וחימום בכל עת של השנה ובכל מזג אוויר (+)

לכולם דמיון מבני משותף, ולכן הם מורכבים מ:

• צינור שקוף חיצונימשם נשאב אוויר לחלוטין;
• צינור מחומםממוקם בצינור גדול שבו נוזל הקירור הנוזל או הגזי נע;
• שסתום טרומי אחד או שנייםאליהם מחוברים צינורות מגודל קליבר גדול יותר וכלול לולאה זרימה של צינורות דקים שהונחו בפנים.

העיצוב כולו מזכיר מעט תרמוס עם קירות שקופים, בהם נשמרת רמה גבוהה של בידוד תרמי. בשל תכונה זו, שיכון הצינור הפנימי רוכש את היכולת להתחמם ביעילות ובאופן מלא לתת את משאב האנרגיה לנוזל הקירור המסתובב בתוכו.

ניואנסים מבניים וסיווג

קולטים מסוג ואקום מסווגים לפי סוג צינורות הזכוכית המותקנים במבנה, או לפי המאפיינים של תעלות החום. צינורות הם בדרך כלל קואקסיאליים ונוצות, ותעלות החום הן בצורת U בצורה ישר ו צינורות חום. .

מאפיין צינור קואקסיאלי

צינורות קואקסיאלים הם בקבוקי תרמוס זכוכית כפולה עם חלל ואקום שנוצר באופן מלאכותי בין הקירות.על המשטח הפנימי של הצינור יש שכבה של ציפוי מיוחד לספיגת חום, ולכן העברת החום בפועל מתרחשת ישירות מקירות נורת הזכוכית.

צינורות קואקסיאלים עשויים זכוכית מבוססת בורוסיליקט בעלת חוזק גבוה עם העברת אור גבוהה. באלמנטים, תלוי ביצרן, יש עד שלוש שכבות של התזת מגנטרון, מפגינים חוזק ועמידות מצוינים בפני ביטויים אטמוספריים שונים (גשם, ברד וכו '), עומדים בלחץ של 1 מגה ושמש אמינים במשך 15 שנים.

כאלמנט קולט, צינור נחושת המכיל הרכב אתרנט מוחלח בצינור זכוכית. בתהליך החימום הוא מתאדה, למעשה מפטיר את החום שלו, מתעבה ומתנקז לתחתית הצינור. ואז המחזור חוזר, וכך נוצר תהליך רציף של העברת חום.

תכונות צינור נוצה

צינורות עט ואקום בעלי עובי דופן גדולים יותר מאשר קואקסיאליים ואינם מורכבים משניים, אלא בקבוק אחד. אלמנט ספיגת הנחושת הפנימית מסופק לכל אורכו של מגבר חזק - פלטה גלי עם ציפוי סופג אנרגיה ברמה גבוהה.

בשל תכונה עיצובית זו, הוואקום ממוקם ישירות בתעלת החום, שחלקה, יחד עם הסופג, משולב ישירות בבקבוק.

צינור הוואקום בעט עט בתוכו צלחת הדומה לעט בצורתו. מבחינת היעילות, הוא עולה על היכולות של מקבילו הקואקסיאלי, אך בעלות גבוהה יותר משמעותית וקשה להחלפה במקרה של פגיעה בשלמות הבקבוק או כישלון גוף החימום.

אספנים המיוצרים על בסיס צינורות ואקום נוצה נחשבים ליעילים ביותר בכיתתם, מתמודדים בצורה מושלמת עם המשימות ומשמשים באופן אמין במשך שנים רבות.

עקרון הפעולה של צינור החום של צינור החום

תעלות החום של צינור חום מורכבות מצינורות סגורים המכילים הרכב נוזלי נדיף בקלות. בהשפעת אור השמש הוא מתחמם, עובר לאזור העליון של התעלה ומתרכז שם בקולט חום מיוחד (סעפת).

נוזל העבודה ברגע זה מפטיר את כל החום המצטבר ושוב נופל כדי לחדש את התהליך.

שרוול מחליף הצינורות מחובר למחליף החומר של סעפת דרך שקע מיוחד שהודבק בתוך מחליף החום הצינור עצמו, או מכופף על ידי מחליף חום בעל 2 צינורות.

המרכיב העובד בצינור החום של תעלת החום עשוי נחושת, במקרים נדירים יותר - מאלומיניום. הוא מראה עמידות גבוהה לעומסים תפעוליים, היה אמין במשך 15 שנה, בעל עלות סבירה והוא אחד האלמנטים הפופולאריים ביותר של מערכות סולאריות ואקום מודרניות מסוג צינור.

מוביל החום בוחר את האנרגיה המשוחררת ממאגר החום ומעביר אותה הלאה דרך המערכת, ובכך מבטיח את זמינותם של מים חמים בברזים ורדיאטורים. מערכת צינור החום קלה להתקנה ומפגינה יעילות גבוהה במהלך הפעולה.

לאספנים המצוידים בצינורות ואקום של צינור חום רמת אמינות טובה והם מתאימים לשימוש לא רק בחיי היומיום, אלא גם במערכות סולאריות בלחץ גבוה.

במקרה של התמוטטות או כישלונות ללא קשיים, ניתן להחליף את היחידה הפגועה ביחידה חדשה מבלי לפנות לשחזור המערכת כולה.

ניתן לבצע בקלות עבודות תיקון ממש במקום האספן, מבלי לפרק את היחידה ומבלי ליישם מאמץ מיותר על העבודה.

תיאור של מחליף חום בצורת U

הצינור של מחליף החום הזרם הישיר הוא בצורת האות U. מים או נוזל העבודה של מערכת החימום מסתובב בתוכו. חלק אחד של האלמנט מיועד נוזל קירור קר, והשני מפרק נכונה את החלק המחומם שכבר.

בזמן ליבון, הרכב הפעיל מתרחב ונכנס למיכל האחסון ובכך נוצר זרימה טבעית של נוזלים במערכת. ציפוי סלקטיבי מיוחד המופעל על הקירות הפנימיים מגביר את יכולת ספיגת החום ומעלה את יעילות המערכת כולה.

בהשוואה לצינורות מסוג צינור חום, למוצרים בצורת U יש התנגדות הידראולית רבה יותר, מציבים דרישות מוגברות לקירור הקירור והם יקרים בהרבה. אספנים הפועלים על צינורות U דרך פעם אחת אינם יכולים לעבוד בלחץ גבוה ומספקים העברת חום באיכות גבוהה רק במהלך העונה החמה

צינורות מסוג U מדגימים ביצועים גבוהים ומעניקים העברת חום מוצקה, אך יחד עם זאת יש להם חיסרון אחד משמעותי. הם מהווים מבנה אינטגרלי אחד עם סעפת ותמיד מותקנים יחד איתו.

החלף צינור בודד אחד שנכשל, לא יעבוד. לתיקון, תצטרכו לפרק את המתחם כולו ולהכניס אחד למקומו.

השוואה בין שינויים שונים

בייצור יחידות סולריות משולבים תעלות חום וצינורות זכוכית ואקום לקולטי שמש במגוון שילובים.

הפופולריות ביותר בקרב הצרכנים הם דגמים קואקסיאליים עם צינור חום צינור חום. הקונים נמשכים למחירם הנאמן של מכשירים ושירות פשוט מאוד ובמחיר סביר לאורך כל מחזור החיים.

קולט השמש הוואקום עם צינור חום של תעלת עבודה מתוקן בצורה מושלמת. צינורות פגומים מוחלפים במקום ואינם כוללים פירוק המערכת או העברתה למקום אחר. עם זאת, העברת חום בדגמים אלה קשה, שבגללה יעילות התפוקה אינה עולה על 65%

התקני ואקום עם תעלות צינור חום מפגינים אמינות גבוהה ואין להם מגבלות על השימוש, אפילו במתחמים תרמיים סולאריים בלחץ גבוה.

מכשירים עם בקבוק קואקסיאלי המכילים תעלות בצורת U ישירה בזרימה ישירה כלולים גם ברשימת הפופולריות. הם מאופיינים בפרמטרים כגון אובדן חום נמוך ויעילות מ- 70% ומעלה.

להפעלה נכונה, יש להתקין כראוי התקן ואקום עם ערוץ U. רצוי שזווית הנטייה המינימלית היא לפחות 20⁰. רק במקרה זה ניתן יהיה להבטיח החזר מרבי

המצב מעט מפונק: תהליך תיקון מורכב, תחזוקה ספציפית במהלך הפעולה וחוסר היכולת להחליף יחידה פגומה אחת. אם קורה משהו למכשיר, הוא מפרק ומוצב אספן חדש לחלוטין.

צינורות המזרקה הם מבחינה מבנית צילינדר יחיד העשוי זכוכית עם קירות חזקים מעובים (תלוי ביצרן, מגובה 2.5 מ"מ ומעלה). התוספת סופגת העט שנמצאת בתוכה מתאימה היטב לתעלת עבודה העשויה מוליכה מוליכת חום.

בידוד כמעט מושלם יוצר חלל ואקום בתוך מיכל הזכוכית. הסופג מעביר את החום הספוג ללא הפסד ומספק למערכת יעילות של עד 77%.

במקרה של תקלה, יש לתקן אספנים המצוידים בצינורות נוצה. אין צורך לשנות את המערכת כולה, זה מספיק כדי לאתר יחידה פגומה, לפרק אותה ולהניח חדשה

דגמים עם אלמנט נוצה יקרים מעט יותר מאלו הדו-קואקסיים, אך בשל היעילות הגבוהה שלהם הם מספקים נוחות מלאה בחדר ומשתלמים במהירות.

היעילים והיעילים ביותר הם צלוחיות נוצה עם תעלות זרימה ישירה פנימיות. יעילותם בפועל מגיעה לפעמים לרמות שיא של 80%.

בעת התקנת צינורות הנוצות בתוך המסגרת, מונחים על הליבה של כל חלק אגוז דחיסה חזק עם טבעת ו אטם עמיד בחום.זה מבטיח את שלמות המבנה כולו ומאפשר לאספן לתפקד באופן מלא בכל תנאי

מחיר המוצרים די גבוה, ובמהלך התיקון יש צורך לנקז את כל נוזל הקירור מהמערכת ורק אז להמשיך בפתרון בעיות.

מה צריך להיות גוף הקירור?

אספן החום הנו עוד גורם עבודה חשוב מאוד של סעפת הוואקום. דרך צומת זו מועבר החום המצטבר מהצינורות אל נוזל הקירור.

אספן החום ממוקם בחלקו העליון של המכשיר. אחד מרכיביו, ליבת הנחושת, מקבל אנרגיה ומעביר אותה למוביל החום הראשי המסתובב במערכת הסגורה "מחליף חום אספן טנקים".

פעולה נכונה מובטחת כשמחוברים למערכת משאבת זרימה. האוטומציה השולטת במתחם החימום מפקחת בבירור על רמת הטמפרטורה בתעלות, ואם היא נופלת מתחת למינימום הקריטי המותר (למשל, בלילה), עוצרת את המשאבה.

זה נמנע מחימום הפוך כאשר נוזל הקירור מתחיל לאסוף את חום המים החמים שנאספו במיכל האחסון.

יתרונות וחסרונות של אספני סוג ואקום

היתרון העיקרי של היחידות הוא העדר כמעט מוחלט של אובדן חום במהלך הפעולה. זה מספק סביבת ואקום, שהיא אחד מבודדי הטבע האיכותיים ביותר. אבל רשימת ההטבות לא מסתיימת שם.

למכשירים יתרונות בולטים אחרים:

• יעילות עבודה במדדי טמפרטורה נמוכים (עד -30 ° С);
• היכולת לצבור טמפרטורות עד 300 מעלות צלזיוס;
• הספיגה המרבית האפשרית של אנרגיה תרמית, כולל הספקטרום הבלתי נראה;
• יציבות תפעולית;
• רגישות נמוכה להתבטאויות אגרסיביות באווירה;
• רוח נמוכה בגלל התכונות המבניות של מערכות צינוריות המסוגלות להעביר מסות אוויר בצפיפות שונות דרך עצמן;
• רמת יעילות גבוהה באזורים עם אקלים ממוזג וקריר עם מספר קטן של ימים בהירים ושטופי שמש;
• עמידות בכפוף לכללי הפעולה הבסיסיים;
• זמינות לתיקון ויכולת לשנות לא את המערכת כולה, אלא רק שבר כושל אחד.

החסרונות כוללים את חוסר היכולת של האספנים לנקות את עצמם מחרבוב, קרח, שלג ואת המחיר הגבוה של הרכיבים הדרושים להרכבת היחידה בבית.

קולט השמש הוא מכשיר יעיל המאפשר להמיר אנרגיה סולארית לאנרגיה תרמית כמעט ללא הפסד

הרכבה DIY

תהליך הרכבת סעפת הוואקום מתחיל בייצור מסגרת מצע לפריטי עבודה. הוא מותקן מייד במקום המוקצה ליחידה.

הגודל והמידות של המסגרת תלויים לחלוטין בדגם אותו אתם מתכננים ליצור, ולרוב נקבעים בהוראות, הנמצאות בין המסמכים התומכים לרכיבים.

המסגרת המוגמרת עבור הקולט קבועה לגג כך שתופס תנוחה ברורה ואינה מתנדנדת. אם גג המבנה הוא צפחה, הם משתמשים בקורות מחרטות ובברגים עבים בקוטר גדול. עבור חומרי קירוי אחרים משתמשים בעוגנים קונבנציונליים.

אני מקבע את המקומות שבהם המסגרת צמודה למשטח הגג באיטום, כך שבעתיד מים לא יכנסו לבית דרך פתחים. לאחר מכן, מיכל האחסון מועבר לאתר ההתקנה והוא קבוע עם ברגים בחלקו העליון של המסגרת.

השלב הבא הוא לאסוף את התנור, חיישן הטמפרטורה ואת האוורור האוטומטי. כל יחידות העזר והחלקים הקשורים אליו מונחים על גבי המרככים המסופקים. כדי לתקן את חיישן הטמפרטורה השתמש ברגים שקעים.

לאחר מכן, צייד את אספקת תקשורת המים. לשם כך נלקחים צינורות מכל חומר העמיד בפני אינדיקטורים לטמפרטורה נמוכה ומסוגלים לעמוד עד 95 מעלות צלזיוס. מוכח היטב צינורות ואביזרי פוליפרופילן.

צינורות פוליפרופילן הם אידיאליים לארגון החיבור של קולט השמש למערכת האינסטלציה של הסלון. לאביזרים יש מאפיינים גופניים טובים וסיבולת מבצעית, משמשים באופן אמין במשך שנים רבות והם מוחלפים בקלות במקרה של סדקים או קרעים

על ידי חיבור אספקת המים, מיכל האחסון מלא במים ונבדק לדליפות. אם מתגלים דליפות איפשהו תוך 3-4 שעות, הן מתוקנות.

בסוף מותקנים גופי חימום. לשם כך, צינור הנחושת עטוף ביריעת אלומיניום ומונח בצינור ואקום העשוי זכוכית. מלמטה מונחים על הבקבוק כוס תיקון ואנדרן של גומי עמיד וגמיש.

קצה הנחושת העליון של הצינור נדחף כל הדרך אל קבל הפליז. גריז מגע צמיגי אינו מסלק מהצינורות. מנגנון הנעילה נצמד על סוגר וכל צינורות הזכוכית שנותרו מורכבים על אותו עיקרון.

קולטי שמש צינוריים דורשים תחזוקה שוטפת וניקוי חובה, במיוחד בתקופות של שלג כבד. אם תעקוב אחר הכללים הפשוטים הללו, הם יעבדו זמן רב וישמרו על יעילות גבוהה לאורך כל התקופה המבצעית.

בלוק הרכבה מונח על המבנה, ספק כוח 220 וולט מחובר אליו ושלוש יחידות עזר מחוברות למערכת - גוף חימום, יציאת אוויר וחיישן טמפרטורה.

האחרון לחיבור הבקר, המיועד לניהול נכון של המתחם. פרמטרי ההפעלה הרצויים נכנסים לתפריט הבקר והמערכת מופעלת במצב רגיל.

הוראות שלב אחר שלב לבניית קולט שמש ניתנות ב מאמר זה.

כיצד למקם את המכשיר?

על מנת שאספן הוואקום יעבוד במלואו ויעניק לסלון את האנרגיה הדרושה, נדרש לו למצוא את המקום המתאים ביותר ולכוון נכון את המכשיר ביחס לחלקי העולם.

קולטי שמש מסוג ואקום הם הרבה יותר פרקטיים מאשר עמיתיהם השטוחים. כאשר אחד מצינורות העבודה נפגע ונכשל, קל מאוד להחליפו בחדש. לאחר מכן המערכת תמשיך לתפקד כמו קודם. אם בבת אחת אין הזדמנות להכניס אלמנט חדש במקומו, זה לא משנה. היחידה תוכל למלא את "חובותיה", גם אם קיים צומת עם אלמנט פגום

עבור יישובים בחצי הכדור הצפוני, חשוב למקם את האספן בחלקו הדרומי של גג הבית או בצד שטוף השמש של האתר. רצוי להבטיח סטייה מינימלית למישור המכשיר.

אם אין אפשרות לכוון את המשטח לכיוון דרום, כדאי לבחור מבין מערב ומזרח את זווית האור ביותר במרחב הפתוח.

יעילות העבודה הגבוהה של האספן מסוג ואקום נובעת גם מהעובדה שהוא פועל על עיקרון המראה ומיישם את עוצמתו התרמית על בסיס גובה השמש הנוכחי.

מתחם השמש האנרגטי לא אמור לכסות ארובות, שברי גג דקורטיביים, פריסת ענפי עצים ומבנים מגורים או טכניים גבוהים. זה יקטין את היעילות ויוריד את רמת החימום של האלמנטים הפעילים.

אם היחידה ממוקמת נכון, היא תספק כמעט אותו העברת חום לאורך כל השנה, ללא קשר לעונה.

אם אין ניסיון רב ביישום עבודות תיקון, התקנה ומנעולנות מורכבות, שאיבת הצינורות בבית אינה הגיונית. תהליך זה מאוד עמל ודורש ידע מיוחד וציוד מיוחד.

בנוסף, לאלמנטים מסוג ואקום מתוצרת עצמית יש יעילות נמוכה בהרבה מחלקי המפעל. לכן, סביר ביותר לרכוש מוצרים מיצרן המתמחה, ואז לנסות להרכיב כמה חלקים בבית.

באתר מבחר מאמרים בנושא סידור מערכת החימום הסולארית, אנו ממליצים שתקראו:

1. מערכות חימום סולארי: ניתוח טכנולוגיית חימום על בסיס מערכות סולאריות
2. חימום בית פרטי עם פאנלים סולאריים: סכמות ומכשירים
3. פאנלים סולאריים גמישים: סוגים, מאפיינים + תכונות חיבור

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

תיאור מפורט ומפורט של צינור הוואקום, עקרון פעולתו ותכונות תפקודו של קולט השמש בכללותו. הכותב מדבר על כמה ניואנסים מעניינים ומראה כי ההתקנה יכולה להיות אלטרנטיבה אמיתית לדוד גז.

מידע מעניין על עבודתו של קולט השמש בחורף.

כיצד להרכיב קולטי שמש ואקום במו ידיכם בבית. כל הניואנסים של התהליך, המלצות וטיפים שימושיים.

בהכרת העיקרון הבסיסי להפעלה של קולט שמש ואקום צינורי, תוכלו להרכיב את היחידה בעצמכם. ההתקנה תענה באופן מלא על דרישות וצרכים אישיים אישיים.

זה לא קשה מדי, אבל זה דורש התייחסות מוגברת, קפדן ומיומנויות מסוימות, אחרת הסיכון לפגוע בשלמות הבקבוק ולהפר את שלמותו עולה משמעותית.

כל המעוניינים בנושא בחירה, התקנה או הרכבה עצמית של קולט השמש מוזמנים להשאיר הערות ולשאול שאלות. טופס יצירת הקשר נמצא בגוש התחתון.