Próżniowy kolektor słoneczny: zasada działania + sposób samodzielnego montażu

Dużo pieniędzy wydaje się na ciepłą wodę i ogrzewanie pomieszczeń. Ale istnieje alternatywne źródło energii - próżniowy kolektor słoneczny. Czy słyszałeś o tym? Pozwala znacznie obniżyć koszty finansowe utrzymania komfortu, zapewniając maksymalny efekt grzewczy przy minimalnych stratach ciepła.

To urządzenie można kupić od producentów sprzętu gospodarstwa domowego lub zmontować niezależnie w domu. Aby wybrać odpowiedni model, należy zbadać wiele informacji. Pomożemy Ci określić główne kryteria zakupu.

Artykuł koncentruje się na zasadzie działania i konstrukcji kolektora próżniowego. Porozmawiamy o cechach konstrukcyjnych różnych modeli, rozważymy zalety i wady tych instalacji. Ponadto opiszemy szczegółowo, jak samodzielnie wykonać i zainstalować próżniowy kolektor słoneczny.

Materiałowi towarzyszą filmy wideo, z których poznasz ważne cechy i zasady działania kolektorów próżniowych.

Zasada działania jednostki próżniowej

Próżniowy kolektor słoneczny różni się od konwencjonalnych systemów słonecznych przetwarzanie energii słonecznej. Klasyczna bateria po prostu odbiera światło i zamienia je w elektryczność. Kolektor składa się ze szklanych rurek z odtworzoną w nim próżnią. Są one połączone w jeden system za pomocą specjalnych węzłów dokujących.

Wewnątrz każdej rury jest kanał jednego lub dwóch miedzianych prętów z chłodziwem. Przechwytując promienie słoneczne, element aktywny ogrzewa materiał przenoszący ciepło, zapewniając w ten sposób działanie kolektora.

Dzięki tej konstrukcji poziom transferu energii znacznie wzrasta, a straty ciepła są znacznie zmniejszone, ponieważ warstwa próżniowa pozwala zaoszczędzić około 95% przechwyconej energii słonecznej.

Próżniowy kolektor słoneczny umieszczony na dachu prywatnego domu zapewni mieszkańcom ciepłą wodę przez cały rok, a podczas zimnej pory komfortowo ogrzeje pomieszczenie bez wydawania dużych pieniędzy

Ponadto maleje zależność produktywności zbiorników od sezonowości, temperatury otoczenia i różnych warunków pogodowych, takich jak podmuchy wiatru, zmienne zachmurzenie, opady itp.

Jak rozmieszczony jest kolektor próżniowy?

Nowoczesne urządzenia próżniowe, które zaopatrują pomieszczenia w ciepło i ciepłą wodę dzięki energii słonecznej, różnią się technologicznie.

Kolektory są podzielone na następujące typy:

• rurowy bez szklanej powłoki ochronnej;
• moduł ze zmniejszoną konwersją;
• standardowa wersja płaska;
• urządzenie z przezroczystą izolacją termiczną;
• jednostka powietrzna;
• kolektor próżniowy płaski.

Próżniowy kolektor słoneczny jest w stanie zapewnić ciepłą wodę i ogrzewanie o każdej porze roku i przy każdej pogodzie (+)

Wszystkie mają wspólne podobieństwo strukturalne, więc składają się z:

• zewnętrzna przezroczysta ruraskąd powietrze jest całkowicie wypompowywane;
• podgrzewana ruraumieszczony w dużej rurze, w której porusza się ciecz lub gazowy czynnik chłodzący;
• jeden lub dwa prefabrykowane zaworydo którego są podłączone rury o większym kalibrze i dołączona jest pętla cyrkulacyjna z cienkimi rurkami umieszczonymi wewnątrz.

Cały projekt przypomina nieco termos z przezroczystymi ścianami, w którym utrzymuje się niespotykanie wysoki poziom izolacji termicznej. Dzięki tej funkcji obudowa rurki wewnętrznej zyskuje zdolność do efektywnego rozgrzania się i pełnego dostarczenia zasobów energii do krążącego wewnątrz płynu chłodzącego.

Niuanse strukturalne i klasyfikacja

Kolektory próżniowe są klasyfikowane według rodzaju szklanych rurek zainstalowanych w konstrukcji lub według właściwości kanałów cieplnych. Rurki są zwykle współosiowe i piórowe, a kanały cieplne są prostymi rurkami w kształcie litery U i rurami grzewczymi. .

Współosiowa charakterystyka rurki

Rury koncentryczne to podwójna szklana termos z sztuczną przestrzenią próżniową utworzoną między ścianami.Wewnętrzna powierzchnia tuby ma warstwę specjalnej pochłaniającej ciepło powłoki, więc faktyczny transfer ciepła następuje bezpośrednio ze ścianek szklanej bańki.

Rury koncentryczne wykonane są ze szkła o wysokiej wytrzymałości na bazie borokrzemianu o wysokiej przepuszczalności światła. Elementy, w zależności od producenta, mają do trzech warstw rozpylania magnetronowego, wykazują doskonałą wytrzymałość i odporność na różne przejawy atmosferyczne (deszcz, grad itp.), Wytrzymują ciśnienie 1 Mpa i działają niezawodnie przez 15 lat

Jako element absorbujący miedzianą rurkę zawierającą kompozycję eterową lutuje się do szklanej rurki. W procesie ogrzewania odparowuje, skutecznie oddaje ciepło, skrapla się i spływa na dno rurki. Następnie cykl się powtarza, tworząc ciągły proces wymiany ciepła.

Funkcje rurki z piórami

Rurki próżniowe mają większą grubość ścianki niż koncentryczna i nie składają się z dwóch, ale z jednej kolby. Wewnętrzny miedziany element absorpcyjny jest zaopatrzony na całej długości w mocny wzmacniacz - płytę falistą z powłoką pochłaniającą energię na wysokim poziomie.

Ze względu na tę cechę konstrukcyjną próżnia znajduje się bezpośrednio w kanale ciepła, którego część wraz z absorbentem jest zintegrowana bezpośrednio z kolbą.

Wewnątrz rurki próżniowej pióra znajduje się płytka przypominająca kształtem długopis. Pod względem wydajności przekracza możliwości swojego współosiowego odpowiednika, ale ma znacznie wyższy koszt i jest trudny do wymiany w przypadku naruszenia integralności kolby lub awarii elementu grzejnego

Kolektory wykonane na podstawie piórowych lamp próżniowych są uważane za najbardziej wydajne w swojej klasie, doskonale radzą sobie z zadaniami i niezawodnie służą przez wiele lat.

Zasada działania rury cieplnej

Kanały cieplne rury cieplnej składają się z zamkniętych rurek zawierających łatwo lotną ciekłą kompozycję. Pod wpływem światła słonecznego rozgrzewa się, przechodzi do górnego obszaru kanału i koncentruje się w specjalnym kolektorze ciepła (kolektorze).

W tym momencie płyn roboczy oddaje całe zgromadzone ciepło i ponownie opada, aby wznowić proces.

Tuleja wymiennika ciepła jest połączona z wymiennikiem ciepła kolektora za pomocą specjalnego gniazda przylutowanego do samego 1-rurowego wymiennika ciepła lub wygięta wokół 2-rurowego wymiennika ciepła.

Element roboczy rury cieplnej rury cieplnej jest wykonany z miedzi, w rzadszych przypadkach - z aluminium. Wykazuje wysoką odporność na obciążenia operacyjne, jest niezawodny od 15 lat, ma rozsądny koszt i jest jednym z najbardziej popularnych elementów nowoczesnych próżniowych systemów solarnych typu rurowego

Nośnik ciepła wybiera uwolnioną energię ze zbiornika ciepła i przenosi ją dalej przez system, zapewniając w ten sposób dostępność ciepłej wody w kranach i grzejnikach. System rur grzewczych jest łatwy w instalacji i wykazuje wysoką wydajność podczas pracy.

Kolektory wyposażone w rurki próżniowe z rurą cieplną mają dobry poziom niezawodności i nadają się do stosowania nie tylko w życiu codziennym, ale także w wysokociśnieniowych układach słonecznych

W przypadku awarii lub awarii bez żadnych trudności można wymienić uszkodzoną jednostkę na nową bez konieczności przebudowy całego systemu.

Prace naprawcze można łatwo przeprowadzić bezpośrednio w miejscu odbioru, bez demontażu urządzenia i bez nadmiernego wysiłku.

Opis wbudowanego wymiennika ciepła w kształcie litery U.

Rura wymiennika ciepła o przepływie bezpośrednim ma kształt litery U. Woda lub płyn roboczy systemu grzewczego krąży w środku. Jedna część elementu jest przeznaczona do zimnego chłodziwa, a druga prawidłowo odprowadza już podgrzaną.

Podczas żarzenia aktywna kompozycja rozszerza się i wchodzi do zbiornika magazynowego, tworząc w ten sposób naturalny obieg płynu w układzie. Specjalna selektywna powłoka nakładana na ściany wewnętrzne zwiększa zdolność pochłaniania ciepła i zwiększa wydajność całego systemu.

W porównaniu z rurami typu heat-pipe produkty w kształcie litery U mają większy opór hydrauliczny, nakładają zwiększone wymagania na chłodziwo i są znacznie droższe. Kolektory działające na jednorazowych rurkach U nie mogą pracować pod wysokim ciśnieniem i zapewniają wysokiej jakości wymianę ciepła tylko w ciepłym sezonie

Rury typu U wykazują wysoką wydajność i zapewniają stałe przenikanie ciepła, ale jednocześnie mają jedną istotną wadę. Tworzą one jedną integralną konstrukcję z kolektorami i są zawsze montowane razem z nią.

Wymień pojedynczą rurkę, która uległa awarii, nie będzie działać. Do naprawy będziesz musiał zdemontować cały kompleks i umieścić nowy na swoim miejscu.

Porównanie różnych modyfikacji

W produkcji modułów słonecznych kanały cieplne i próżniowe rurki szklane do kolektorów słonecznych są łączone w różnych kombinacjach.

Najpopularniejsze wśród konsumentów są modele koncentryczne z rurą cieplną. Kupujących przyciąga lojalna cena urządzeń oraz bardzo prosta i niedroga usługa przez cały cykl życia.

Próżniowy kolektor słoneczny z działającą rurą grzewczą jest doskonale naprawiony. Uszkodzone rurki są wymieniane na miejscu i nie wymagają demontażu systemu ani przenoszenia go w inne miejsce. Jednak wymiana ciepła w tych modelach jest trudna, dzięki czemu wydajność wyjściowa nie przekracza 65%

Urządzenia próżniowe z kanałami rur cieplnych wykazują wysoką niezawodność i nie mają żadnych ograniczeń użytkowania, nawet w wysokociśnieniowych kompleksach solarnych.

Urządzenia z kolbą koncentryczną zawierającą kanały w kształcie litery U z bezpośrednim przepływem znajdują się również na liście popularnych. Charakteryzują się takimi parametrami, jak niskie straty ciepła i sprawność od 70% i więcej.

Aby zapewnić prawidłowe działanie, urządzenie próżniowe z kanałem U musi być poprawnie zainstalowane. Pożądane jest, aby minimalny kąt nachylenia wynosił co najmniej 20⁰. Tylko w takim przypadku możliwe będzie zapewnienie maksymalnego zwrotu

Sytuacja jest nieco zepsuta: złożony proces naprawy, konkretna konserwacja podczas pracy i niemożność wymiany jednego uszkodzonego urządzenia. Jeśli coś się stanie z urządzeniem, jest ono demontowane i instalowany jest zupełnie nowy kolektor.

Rury fontannowe są strukturalnie pojedynczym cylindrem wykonanym ze szkła o pogrubionych mocnych ścianach (w zależności od producenta, od 2,5 mm i więcej). Wkładka pochłaniająca wstrzykiwacz umieszczona wewnątrz ściśle przylega do kanału roboczego z metalu przewodzącego ciepło.

Prawie idealna izolacja tworzy próżnię w szklanym pojemniku. Absorbent przenosi pochłonięte ciepło bez strat i zapewnia systemowi wydajność do 77%.

W przypadku usterki kolektory wyposażone w rurki z piórami muszą zostać naprawione. Nie trzeba zmieniać całego systemu, wystarczy wykryć uszkodzoną jednostkę, zdemontować ją i włożyć nowe w to miejsce

Modele z elementem piórkowym są nieco droższe niż współosiowe, ale ze względu na ich wysoką wydajność zapewniają pełen komfort w pomieszczeniu i szybko się spłacają.

Najbardziej skuteczne i wydajne są kolby z piórami z wewnętrznymi kanałami bezpośredniego przepływu. Ich faktyczna wydajność czasami osiąga rekordowy poziom 80%.

Podczas instalowania rur piórowych w ramie na rdzeniu każdej części umieszcza się mocną nakrętkę kompresyjną z pierścieniem i żaroodporną uszczelkę.Zapewnia to integralność całej konstrukcji i umożliwia pełne funkcjonowanie kolektora w każdych warunkach

Cena produktów jest dość wysoka, a podczas naprawy konieczne jest spuszczenie całego płynu chłodzącego z systemu, a dopiero potem przystąpienie do rozwiązywania problemów.

Jaki powinien być radiator?

Kolektor ciepła jest kolejnym bardzo ważnym elementem roboczym kolektora próżniowego. Przez ten węzeł zgromadzone ciepło jest przekazywane z rur do chłodziwa.

Kolektor ciepła znajduje się w górnej części urządzenia. Jeden z jego elementów, rdzeń miedziany, odbiera energię i przenosi ją do głównego nośnika ciepła krążącego w układzie zamkniętym „wymiennik ciepła zbiornik-kolektor”.

Prawidłowe działanie jest gwarantowane po podłączeniu do systemu pompa obiegowa. Automatyka kontrolująca kompleks grzewczy wyraźnie monitoruje poziom temperatury w kanałach, a jeśli spadnie poniżej dopuszczalnego krytycznego minimum (na przykład w nocy), zatrzymuje pompę.

Pozwala to uniknąć odwrotnego podgrzewania, gdy płyn chłodzący zaczyna gromadzić ciepło ciepłej wody zgromadzonej w zbiorniku.

Plusy i minusy kolektorów próżniowych

Główną zaletą urządzeń jest prawie całkowity brak strat ciepła podczas pracy. Zapewnia to środowisko próżniowe, które jest jednym z najwyższej jakości naturalnych izolatorów. Ale lista korzyści na tym się nie kończy.

Urządzenia mają inne wyraźne zalety:

• wydajność pracy przy wskaźnikach niskiej temperatury (do -30 ° С);
• zdolność do akumulacji temperatur do 300 ° C;
• maksymalna możliwa absorpcja energii cieplnej, w tym widmo niewidoczne;
• stabilność operacyjna;
• niska podatność na agresywne objawy atmosferyczne;
• niski wiatr z powodu cech strukturalnych systemów rurowych zdolnych do przepuszczania przez siebie mas powietrza o różnych gęstościach;
• wysoki poziom wydajności w regionach o klimacie umiarkowanym i chłodnym z niewielką liczbą jasnych i słonecznych dni;
• trwałość z zastrzeżeniem podstawowych zasad działania;
• dostępność do naprawy i możliwość zmiany nie całego systemu, ale tylko jeden uszkodzony fragment.

Wady obejmują niezdolność kolektorów do samoczyszczenia od szronu, lodu, śniegu oraz wysoką cenę komponentów potrzebnych do montażu urządzenia w domu.

Kolektor słoneczny jest skutecznym urządzeniem, które pozwala przetwarzać energię słoneczną w energię cieplną praktycznie bez strat

Samodzielny montaż

Proces montażu kolektora próżniowego rozpoczyna się od wytworzenia ramy podłoża dla elementów roboczych. Jest on montowany natychmiast w miejscu przeznaczonym dla urządzenia.

Rozmiar i wymiary ramy całkowicie zależą od modelu, który planujesz wykonać, i są zwykle określone w instrukcjach, które znajdują się w dokumentach pomocniczych komponentów.

Gotowa rama kolektora jest przymocowana do dachu, dzięki czemu zajmuje czystą pozycję i nie kołysze się. Jeśli dach budynku jest łupkowy, używają belek i śrub o dużej grubości. W przypadku innych pokryć dachowych stosuje się tradycyjne kotwy.

Miejsca, w których rama przylega do powierzchni dachu, naprawiam szczeliwem, aby w przyszłości woda nie dostała się do domu przez otwory. Następnie zbiornik magazynowy jest dostarczany na miejsce instalacji i mocowany za pomocą śrub w górnej części ramy.

Następnym krokiem jest zebranie grzejnika, czujnika temperatury i automatycznego odpowietrznika. Wszystkie jednostki pomocnicze i powiązane części są umieszczone na dostarczonych zmiękczaczach. Aby naprawić czujnik temperatury, użyj klucza nasadowego.

Następnie należy wyposażyć sieć wodociągową. W tym celu rury są pobierane z dowolnego materiału odpornego na wskaźniki niskiej temperatury i odpornego na temperaturę do 95 ° C. Dobrze sprawdzone rury i kształtki z polipropylenu.

Rury z polipropylenu są idealne do organizacji połączenia kolektora słonecznego z instalacją wodną w salonie. Okucia mają dobre właściwości fizyczne i wytrzymałość operacyjną, niezawodnie służą przez wiele lat i można je łatwo wymienić w przypadku pęknięć lub łez

Podłączając dopływ wody, zbiornik magazynowy jest napełniany wodą i testowany na szczelność. Jeśli wycieki zostaną wykryte gdzieś w ciągu 3-4 godzin, zostaną naprawione.

Na końcu instalowane są elementy grzewcze. Aby to zrobić, miedziana rura jest owinięta blachą aluminiową i umieszczona w próżniowej szklanej rurce. Od dołu miseczkę mocującą i pylnik z wytrzymałej, elastycznej gumy umieszcza się na kolbie.

Górna miedziana końcówka rurki jest wciśnięta do końca w mosiężny kondensator. Lepki smar kontaktowy nie jest usuwany z rur. Mechanizm blokujący jest zatrzaśnięty na wsporniku, a wszystkie pozostałe szklane rurki są montowane na tej samej zasadzie.

Rurowe kolektory słoneczne wymagają regularnej konserwacji i obowiązkowego czyszczenia, szczególnie w okresach obfitych opadów śniegu. Jeśli zastosujesz się do tych prostych zasad, będą one działać przez długi czas i utrzymają wysoki poziom wydajności przez cały okres eksploatacji.

Na konstrukcji umieszcza się blok montażowy, zasila się go napięciem 220 woltów, a do systemu podłącza się trzy jednostki pomocnicze - element grzewczy, wylot powietrza i czujnik temperatury.

Ostatni do podłączenia kontrolera, przeznaczony do prawidłowego zarządzania kompleksem. Żądane parametry operacyjne są wprowadzane do menu sterownika i system jest uruchamiany w trybie standardowym.

Instrukcja krok po kroku dotycząca budowy kolektora słonecznego znajduje się w ten artykuł.

Jak umieścić urządzenie?

Aby kolektor próżniowy w pełni działał i skutecznie dostarczał salonowi niezbędną energię, konieczne jest, aby znalazł najbardziej odpowiednie miejsce i prawidłowo zorientował urządzenie względem części świata.

Próżniowe kolektory słoneczne są znacznie bardziej praktyczne niż ich płaskie odpowiedniki. Gdy jedna z pracujących rur ulegnie uszkodzeniu i ulegnie awarii, bardzo łatwo jest ją wymienić na nową. Następnie system będzie nadal działał jak poprzednio. Jeśli od razu nie ma możliwości umieszczenia nowego elementu na swoim miejscu, nie ma to znaczenia. Jednostka będzie w stanie wypełniać swoje „obowiązki”, nawet jeśli dostępny jest węzeł z uszkodzonym elementem

W przypadku osad na półkuli północnej ważne jest, aby umieścić kolektor w południowej części dachu domu lub po słonecznej stronie terenu. Pożądane jest zapewnienie minimalnego odchylenia dla płaszczyzny urządzenia.

Jeśli nie ma możliwości skierowania powierzchni na południe, warto wybrać spośród zachodu i wschodu najbardziej jasny kąt na otwartej przestrzeni.

Wysoka wydajność robocza kolektora próżniowego wynika również z faktu, że działa on na zasadzie lustra i wyrównuje swoją moc cieplną w oparciu o aktualną wysokość słońca

Energetyczny kompleks słoneczny nie powinien obejmować kominów, ozdobnych fragmentów dachów, rozkładających się gałęzi drzew i wysokich budynków mieszkalnych lub technicznych. Zmniejszy to wydajność i zmniejszy poziom nagrzewania aktywnych elementów.

Jeśli urządzenie zostanie prawidłowo umieszczone, zapewni prawie taki sam przepływ ciepła przez cały rok, niezależnie od pory roku.

Jeśli nie ma dużego doświadczenia w realizacji skomplikowanych prac naprawczych, instalacyjnych i ślusarskich, odkurzanie rur w domu jest nieracjonalne. Proces ten jest bardzo pracochłonny i wymaga specjalnej wiedzy i specjalistycznego sprzętu.

Ponadto samodzielnie wykonane elementy próżniowe mają znacznie niższy poziom wydajności niż części fabryczne. Dlatego najbardziej uzasadnione jest kupowanie produktów od wyspecjalizowanego producenta, a następnie próba złożenia kilku sekcji w domu.

Strona zawiera wybór artykułów na temat układu słonecznego systemu grzewczego, zalecamy przeczytanie:

1. Solarne systemy grzewcze: analiza technologii grzewczej opartej na systemach słonecznych
2. Ogrzewanie prywatnego domu za pomocą paneli słonecznych: schematy i urządzenie
3. Elastyczne panele słoneczne: rodzaje, charakterystyka + funkcje połączeń

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Szczegółowy, szczegółowy opis lampy próżniowej, zasada jej działania i cechy funkcjonowania kolektora słonecznego jako całości. Autor mówi o kilku interesujących niuansach i pokazuje, że instalacja może być prawdziwą alternatywą dla kotła gazowego.

Ciekawe informacje o pracy kolektora słonecznego w zimie.

Jak zamontować próżniowy kolektor słoneczny własnymi rękami w domu. Wszystkie niuanse procesu, rekomendacje i przydatne wskazówki.

Znając podstawową zasadę działania cylindrycznego próżniowego kolektora słonecznego, możesz samodzielnie zmontować urządzenie. Instalacja w pełni zaspokoi indywidualne indywidualne wymagania i potrzeby.

Nie jest to zbyt trudne, ale wymaga zwiększonej uwagi, skrupulatności i pewnych umiejętności, w przeciwnym razie ryzyko uszkodzenia integralności kolby i naruszenia jej integralności znacznie wzrośnie.

Wszystkich zainteresowanych kwestią wyboru, montażu lub samodzielnego montażu kolektora słonecznego zapraszamy do komentowania i zadawania pytań. Formularz kontaktowy znajduje się w dolnym bloku.