Colector solar de vid: principiul funcționării + modul de asamblare

Mulți bani sunt cheltuiți pentru apă caldă și pentru încălzirea spațiului. Există însă o sursă alternativă de energie - un colector solar de vid. Ați auzit despre asta? Vă permite să reduceți semnificativ costurile financiare pentru menținerea confortului, oferind un efect de încălzire maxim cu pierderi de căldură minime.

Acest dispozitiv poate fi cumpărat de la producători de echipamente casnice sau asamblat independent acasă. Pentru a alege un model adecvat, rămâne de studiat o mulțime de informații. Vă vom ajuta să determinați principalele criterii pentru achiziție.

Articolul se va concentra pe principiul funcționării și pe proiectarea colectorului de vid. Vom vorbi despre caracteristicile de proiectare ale diferitelor modele, luăm în considerare avantajele și contra contra acestor instalații. În plus, vom descrie în detaliu cum să faceți și instalați singur un colector solar cu vid.

Materialul este însoțit de videoclipuri din care veți afla despre caracteristicile și principiile importante de funcționare a colectoarelor de vid.

Principiul funcționării unității de vid

Colectorul solar de vid diferă de sistemele solare convenționale prelucrarea energiei solare. O baterie clasică primește pur și simplu lumină și o transformă în electricitate. Colectorul este format din tuburi de sticlă cu vid recreat în interior. Acestea sunt combinate într-un singur sistem prin noduri speciale de andocare.

În interiorul fiecărui tub se află un canal de una sau două tije de cupru cu un lichid de răcire. Prin captarea razelor solare, elementul activ încălzește materialul de transfer de căldură, asigurând astfel funcționarea colectorului.

Datorită acestui proiect, nivelul de transfer de energie crește semnificativ, iar pierderea de căldură este semnificativ redusă, deoarece stratul de vid vă permite să economisiți aproximativ 95% din energia solară capturată.

Un colector solar de vid situat pe acoperișul unei case private va oferi rezidenților apă caldă pe tot parcursul anului, iar în sezonul rece va încălzi confortabil camera fără a cheltui mulți bani

În plus, dependența productivității rezervorului de sezon, temperatură ambientală și diferite condiții meteorologice, cum ar fi rafale de vânt, acoperire variabilă a norului, precipitații etc.

Cum este aranjat un colector de tip vid?

Dispozitivele moderne de vid care furnizează spații cu căldură și apă caldă datorită energiei solare sunt diferite din punct de vedere tehnologic.

Colecționarii sunt împărțiți în următoarele tipuri:

• tubulară fără acoperire de protecție din sticlă;
• modul cu conversie redusă;
• versiunea standard standard;
• dispozitiv cu izolatie termica transparenta;
• unitate aeriană;
• colector de vid plat.

Un colector solar de vid este capabil să furnizeze apă caldă și încălzire în orice moment al anului și în orice vreme (+)

Toate au o asemănare structurală comună, deci constau în:

• conducta transparentă externăde unde aerul este complet pompat;
• conducta încălzităsituat într-o conductă mare în care se mișcă lichidul de răcire lichid sau gazos;
• una sau două valve prefabricatela care sunt conectate conducte cu un calibru mai mare și este inclusă o buclă de circulație a tuburilor subțiri amplasate în interior.

Întregul design amintește oarecum de un termos cu pereți transparenti, în care se menține un nivel fără precedent de izolare termică. Datorită acestei caracteristici, carcasa tubului interior capătă capacitatea de a se încălzi eficient și de a oferi pe deplin resursa energetică lichidului de răcire care circulă în interior.

Nuanțe structurale și clasificare

Colectoarele de vid sunt clasificate în funcție de tipul de tuburi de sticlă instalate în structură sau de caracteristicile canalelor de căldură. Tuburile sunt de obicei coaxiale și cu pene, iar canalele de căldură sunt în formă de U drepte și conducte de căldură. .

Caracteristica tubului coaxial

Tuburile coaxiale sunt un balon termos dublu din sticlă cu un spațiu vid creat artificial între pereți.Suprafața interioară a tubului are un strat de acoperire special absorbant de căldură, astfel încât transferul real de căldură are loc direct de pereții becului de sticlă.

Tuburile coaxiale sunt confecționate din sticlă pe bază de borosilicat de înaltă rezistență, cu o transmisie ridicată a luminii. Elementele, în funcție de producător, au până la trei straturi de pulverizare cu magnetron, demonstrează rezistență excelentă și rezistență la diverse manifestări atmosferice (ploaie, grindină etc.), rezistă la presiune de 1 Mpa și servesc în mod fiabil timp de 15 ani

Ca element absorbant, un tub de cupru care conține o compoziție de eter este lipit într-un tub de sticlă. În procesul de încălzire, se evaporă, își degajă eficient căldura, se condensează și se scurge până la fundul tubului. Apoi ciclul se repetă, creând astfel un proces continuu de transfer de căldură.

Caracteristici ale tubului cu pene

Tuburile cu stilou vid au o grosime mai mare a peretelui decât coaxială și nu constau din două, ci un balon. Elementul intern de absorbție a cuprului este prevăzut pe întreaga lungime cu un amplificator puternic - o placă ondulată cu un înveliș de absorbție energetică la nivel înalt.

Datorită acestei caracteristici de proiectare, vidul este localizat direct în canalul de căldură, o parte din care, împreună cu absorbantul, este integrat direct în balon.

În interiorul tubului de vid al stiloului conține o placă care seamănă cu un stilou în formă. În ceea ce privește eficiența, depășește capacitățile omologului său coaxial, dar are un cost semnificativ mai mare și este dificil de înlocuit în caz de încălcare a integrității balonului sau defectarea elementului de încălzire

Colectoarele realizate pe baza tuburilor de vid cu pene sunt considerate a fi cele mai eficiente din clasa lor, pot face față perfect sarcinilor și servesc în mod fiabil mai mulți ani.

Principiul de funcționare a conductei de căldură

Canalele de căldură ale unei conducte de căldură constau din tuburi închise care conțin o compoziție lichidă ușor volatilă. Sub influența luminii solare, acesta se încălzește, trece în zona superioară a canalului și se concentrează acolo într-un colector special de căldură (galerie).

Lichidul de lucru în acest moment degajă toată căldura acumulată și scade din nou pentru a relua procesul.

Manșonul schimbătorului de căldură cu țeavă de căldură este conectat la schimbătorul de căldură al galeriei printr-o priză specială care este livrată în schimbătorul de căldură cu 1 conductă sau îndoită de un schimbător de căldură cu 2 conducte.

Elementul de lucru al conductei de căldură a conductei de căldură este realizat din cupru, în cazuri mai rare - din aluminiu. Prezintă o rezistență ridicată la încărcări operaționale, este de încredere timp de 15 ani, are un cost rezonabil și este unul dintre cele mai populare elemente ale sistemelor solare moderne de vid tip tub

Transportorul de căldură selectează energia eliberată din rezervorul de căldură și o transferă mai departe prin sistem, asigurând astfel disponibilitatea apei calde la robinete și calorifere. Sistemul de conducte de căldură este ușor de instalat și demonstrează eficiență ridicată în timpul funcționării.

Colectoarele echipate cu tuburi de vid cu conducte de căldură au un nivel bun de fiabilitate și sunt potrivite pentru utilizare nu numai în viața de zi cu zi, ci și în sisteme solare de înaltă presiune

În cazul unei defecțiuni sau a unei defecțiuni fără dificultăți, este posibil să înlocuiți unitatea deteriorată cu una nouă, fără a recurge la reconstrucția întregului sistem.

Lucrările de reparație pot fi realizate cu ușurință chiar la locația colectorului, fără a demonta unitatea și fără a aplica eforturi inutile lucrării.

Descrierea schimbătorului de căldură în formă de U

Tubul schimbătorului de căldură cu flux direct are forma literei U. Apa sau fluidul de lucru al sistemului de încălzire circulă în interior. O parte a elementului este destinată lichidului de răcire rece, iar a doua îl descarcă corect pe cel deja încălzit.

În timpul incandescenței, compoziția activă se extinde și intră în rezervorul de stocare, creând astfel o circulație naturală a fluidului în sistem. O acoperire selectivă specială aplicată pe pereții interiori mărește capacitatea de absorbție a căldurii și crește eficiența sistemului în ansamblu.

În comparație cu tuburile cu conductă de căldură, produsele în formă de U au o rezistență hidraulică mai mare, impun cereri crescute pentru lichidul de răcire și sunt mult mai scumpe. Colecționarii care funcționează pe tuburi U, o singură dată, nu pot funcționa sub presiune înaltă și asigură un transfer de căldură de înaltă calitate numai în sezonul cald

Tuburile tip U demonstrează performanțe ridicate și oferă un transfer de căldură solid, dar au în același timp un dezavantaj semnificativ. Acestea formează o singură construcție integrală cu colectorul și sunt întotdeauna montate împreună cu aceasta.

Înlocuiți un singur tub care nu a reușit, nu va funcționa. Pentru reparații, va trebui să demontați întregul complex și să puneți unul nou la locul său.

Compararea diferitelor modificări

La fabricarea unităților solare, canalele de căldură și tuburile de sticlă vidate pentru colectoarele solare sunt combinate într-o varietate de combinații.

Cele mai populare în rândul consumatorilor sunt modelele coaxiale cu o conductă de căldură a căldurii. Cumpărătorii sunt atrași de prețul fidel al dispozitivelor și de un serviciu foarte simplu, accesibil pe întregul ciclu de viață.

Colectorul solar de vid cu o conductă de căldură cu canal de lucru este perfect reparat. Tuburile deteriorate sunt înlocuite la fața locului și nu implică demontarea sistemului sau mutarea acestuia într-o altă locație. Cu toate acestea, transferul de căldură în aceste modele este dificil, datorită căruia eficiența de ieșire nu este mai mare de 65%

Dispozitivele de vid cu canale de conductă de căldură demonstrează fiabilitate ridicată și nu au restricții de utilizare, chiar și în complexele termice solare de înaltă presiune.

Dispozitivele cu un balon coaxial care conține canale în formă de U cu flux direct sunt de asemenea incluse în lista celor populare. Acestea se caracterizează prin parametri ca pierderi de căldură scăzute și eficiență de 70% și mai mare.

Pentru o funcționare corectă, trebuie instalat corect un dispozitiv cu un canal U. Este de dorit ca unghiul minim de înclinare să fie de cel puțin 20⁰. Numai în acest caz va fi posibilă asigurarea unei rentabilități maxime

Situația este oarecum stricată: un proces de reparații complexe, întreținere specifică în timpul funcționării și incapacitatea de a înlocui o singură unitate deteriorată. Dacă se întâmplă ceva cu dispozitivul, acesta este demontat și se pune un colector complet nou.

Tuburile de fântână sunt structurale un singur cilindru din sticlă cu pereți puternici îngroșați (în funcție de producător, de la 2,5 mm sau mai mult). Insertul absorbant de stilou conținut în interior se potrivește strâns pe un canal de lucru din metal termoreductor.

Izolația aproape perfectă creează un spațiu vid în interiorul recipientului de sticlă. Absorbantul transferă căldura absorbită fără pierderi și oferă sistemului o eficiență de până la 77%.

În cazul unei defecțiuni, colectoarele echipate cu tuburi de pene trebuie reparate. Nu este necesar să schimbați întregul sistem, este suficient să detectați o unitate deteriorată, să o demontați și să puneți una nouă în acest loc

Modelele cu un element de pene sunt ceva mai scumpe decât cele coaxiale, dar datorită eficienței ridicate oferă confort deplin în cameră și plătesc rapid.

Cele mai eficiente și eficiente sunt vasele cu pene cu canale interne cu flux direct. Eficiența lor reală atinge uneori niveluri record de 80%.

Când instalați tuburile cu pene în cadru, pe miezul fiecărei părți se pune o piuliță de compresie puternică cu un inel și o garnitură termorezistentă.Aceasta asigură integritatea întregii structuri și permite colectorului să funcționeze pe deplin în orice condiții

Prețul produselor este destul de mare, iar în timpul reparației este necesar să scurgeți întregul lichid de răcire din sistem și abia apoi să continuați cu depanarea.

Care ar trebui să fie radiatorul de căldură?

Colectorul de căldură este un alt element de lucru foarte important al colectorului de vid. Prin acest nod, căldura acumulată este transferată din tuburi în lichidul de răcire.

Colectorul de căldură este situat în partea de sus a dispozitivului. Una dintre componentele sale, miezul de cupru, primește energie și o transferă principalului purtător de căldură care circulă în sistemul închis „schimbător de căldură-colector de rezervoare”.

Funcționarea corectă este garantată atunci când este conectat la sistem pompa de circulatie. Automatizarea care controlează complexul de încălzire monitorizează clar nivelul de temperatură în canale și, dacă scade sub minimul critic admis (de exemplu, noaptea), oprește pompa.

Acest lucru vă permite să evitați încălzirea inversă atunci când lichidul de răcire începe să colecteze căldura apei calde colectate în rezervorul de depozitare.

Pro și contra contra colectoarelor de vid

Principalul avantaj al unităților este absența aproape completă a pierderilor de căldură în timpul funcționării. Aceasta oferă un mediu de vid, care este unul dintre izolatorii naturali de cea mai bună calitate. Dar lista de beneficii nu se termină aici.

Dispozitivele prezintă alte avantaje pronunțate:

• eficiența muncii la indicatori de temperatură scăzută (până la -30 ° С);
• capacitatea de a acumula temperaturi de până la 300 ° C;
• absorbția maximă posibilă a energiei termice, inclusiv a spectrului invizibil;
• stabilitatea operațională;
• susceptibilitate scăzută la manifestările atmosferice agresive;
• vânt redus datorită caracteristicilor structurale ale sistemelor tubulare capabile să treacă masele de aer de densități diferite prin ele însele;
• nivel ridicat de eficiență în regiunile cu un climat temperat și rece, cu un număr mic de zile senine și însorite;
• durabilitate supusă regulilor de bază de funcționare;
• disponibilitatea pentru reparații și posibilitatea de a schimba nu întregul sistem, ci doar un singur fragment eșuat.

Dezavantajele includ incapacitatea colectoarelor de a se auto-curăța de gheață, gheață, zăpadă și prețul ridicat al componentelor necesare pentru asamblarea unității acasă.

Colectorul solar este un dispozitiv eficient care permite transformarea energiei solare în energie termică fără practic pierderi

Ansamblu DIY

Procesul de asamblare a unui colector de vid începe cu fabricarea unui cadru de substrat pentru articole de lucru. Se montează imediat în locul alocat pentru unitate.

Mărimea și dimensiunile cadrului depind în întregime de modelul pe care intenționați să-l realizați și sunt de obicei prescrise în instrucțiunile, care se află printre documentele justificative pentru componente.

Cadrul finisat pentru colector este fixat pe acoperiș astfel încât să ocupe o poziție limpede și să nu se balanseze. Dacă acoperișul clădirii este cu ardezie, se folosesc grinzi de întindere și șuruburi groase de calibru mare. Pentru alte materiale pentru acoperișuri, se folosesc ancore convenționale.

Remediaz locurile în care cadrul alătură suprafața acoperișului cu sigilant, astfel încât în ​​viitor apa să nu intre în casă prin deschideri. Apoi, rezervorul de depozitare este livrat pe locul de instalare și este fixat cu șuruburi pe partea superioară a cadrului.

Următorul pas este colectarea încălzitorului, senzorului de temperatură și aerisirea automată. Toate unitățile auxiliare și piesele aferente sunt plasate pe catifelatoarele furnizate. Pentru a fixa senzorul de temperatură folosiți o cheie priză.

În continuare, echipați alimentarea cu comunicații pe apă. În acest scop, conductele sunt prelevate din orice material rezistent la indicatoare de temperatură scăzută și capabile să reziste până la 95 ° C. Bine dovedit conducte și fitinguri din polipropilenă.

Țevile din polipropilenă sunt ideale pentru organizarea conexiunii colectorului solar cu sistemul de instalații sanitare din camera de zi. Armăturile au caracteristici fizice bune și rezistență operațională, servesc în mod fiabil timp de mai mulți ani și se înlocuiesc ușor în caz de fisuri sau lacrimi

Prin conectarea alimentării cu apă, rezervorul de stocare este umplut cu apă și testat pentru scurgeri. Dacă sunt detectate scurgeri undeva în 3-4 ore, acestea sunt reparate.

La final, sunt instalate elemente de încălzire. Pentru a face acest lucru, tubul de cupru este înfășurat în foi de aluminiu și introdus într-un tub din sticlă. De dedesubt, o cană de fixare și o anteră de cauciuc rezistent și flexibil sunt așezate pe balon.

Vârful superior de cupru al tubului este împins până la condensatorul de aramă. Unsoarea de contact termic vâscoasă nu este îndepărtată din conducte. Mecanismul de blocare este fixat pe suport și toate tuburile de sticlă rămase sunt montate pe același principiu.

Colectorii solari tubulari necesită o întreținere regulată și curățare obligatorie, în special în perioadele cu ninsori abundente. Dacă urmați aceste reguli simple, acestea vor funcționa mult timp și vor menține un nivel ridicat de eficiență pe întreaga perioadă operațională.

Pe structură este amplasat un bloc de montare, i se furnizează o sursă de alimentare de 220 volți și trei unități auxiliare sunt conectate la sistem - un element de încălzire, o ieșire de aer și un senzor de temperatură.

Ultima care conectează regulatorul, proiectat pentru gestionarea corectă a complexului. Parametrii de operare doriți sunt introduși în meniul controlerului și sistemul este pornit în modul standard.

O instrucțiune pas cu pas cu privire la construcția unui colector solar este dată în acest articol.

Cum să plasați dispozitivul?

Pentru ca colectorul de vid să funcționeze pe deplin și să furnizeze eficient camera de zi energia necesară, este necesar ca el să găsească cel mai potrivit loc și să orienteze corect dispozitivul în raport cu părțile lumii.

Colectoarele solare de vid sunt mult mai practice decât omologii lor plate. Când unul dintre tuburile de lucru se deteriorează și nu reușește, este foarte ușor să îl înlocuiți cu unul nou. După aceea, sistemul va continua să funcționeze ca înainte. Dacă dintr-o dată nu există posibilitatea de a pune un element nou în locul său, nu contează. Unitatea își va putea îndeplini „îndatoririle” sale, chiar dacă este disponibil un nod cu un element deteriorat

Pentru așezările din emisfera nordică, este important să plasați colectorul în partea de sud a acoperișului casei sau pe partea însorită a sitului. Este de dorit să se asigure o abatere minimă pentru planul dispozitivului.

Dacă nu există posibilitatea de a direcționa suprafața spre sud, merită să alegeți dintre vest și est unghiul cel mai ușor din spațiul deschis.

Eficiența ridicată de lucru a colectorului de vid se datorează și faptului că acționează pe principiul unei oglinzi și își compensează puterea termică în funcție de înălțimea actuală a soarelui

Complexul solar energetic nu trebuie să acopere coșuri de fum, fragmente decorative de acoperișuri, răspândirea ramurilor copacilor și clădiri rezidențiale sau tehnice înalte. Acest lucru va reduce eficiența și va reduce nivelul de încălzire al elementelor active.

Dacă unitatea este amplasată corect, va oferi aproape același transfer de căldură pe tot parcursul anului, indiferent de anotimp.

Dacă nu există prea multă experiență în implementarea lucrărilor complexe de reparație, instalare și lăcătușă, vidarea tuburilor la domiciliu este irațională. Acest proces este foarte laborios și necesită cunoștințe speciale și echipament specializat.

În plus, elementele de tip auto-fabricate în vid au un nivel de eficiență mult mai mic decât piesele din fabrică. Prin urmare, este cel mai rezonabil să cumpărați produse de la un producător specializat, apoi să încercați să asamblați mai multe secțiuni acasă.

Site-ul are o selecție de articole privind amenajarea sistemului de încălzire solară, vă recomandăm să citiți:

1. Sisteme de încălzire solară: analiza tehnologiei de încălzire bazată pe sisteme solare
2. Încălzirea unei case private cu panouri solare: scheme și dispozitiv
3. Panouri solare flexibile: tipuri, caracteristici + caracteristici de conectare

Concluzii și video util pe această temă

O descriere detaliată și detaliată a tubului de vid, principiul funcționării acestuia și caracteristicile funcționării colectorului solar în ansamblul său. Autorul vorbește despre câteva nuanțe interesante și arată că instalarea poate fi o alternativă reală la un cazan pe gaz.

Informații interesante despre activitatea colectorului solar în timpul iernii.

Cum să montați un colector solar cu vid cu propriile mâini acasă. Toate nuanțele procesului, recomandări și sfaturi utile.

Cunoscând principiul de bază al funcționării unui colector solar de vid tubular, puteți asambla singur unitatea. Instalarea va satisface pe deplin cerințele și nevoile individuale personale.

Acest lucru nu este prea dificil, dar necesită o atenție sporită, scrupulozitate și anumite abilități, altfel riscul de deteriorare a integrității balonului și de încălcare a integrității sale crește semnificativ.

Toți cei interesați de alegerea, instalarea sau auto-asamblarea colectorului solar sunt invitați să lase comentarii și să pună întrebări. Formularul de contact se află în blocul inferior.