Máy thu năng lượng mặt trời chân không: nguyên lý hoạt động + cách tự lắp ráp
Rất nhiều tiền được dành cho nước nóng và sưởi ấm không gian. Nhưng có một nguồn năng lượng thay thế - một bộ thu năng lượng mặt trời chân không. Bạn đã nghe nói về điều này? Nó cho phép bạn giảm đáng kể chi phí tài chính để duy trì sự thoải mái, cung cấp hiệu quả sưởi ấm tối đa với tổn thất nhiệt tối thiểu.
Thiết bị này có thể được mua từ các nhà sản xuất thiết bị gia dụng hoặc lắp ráp độc lập tại nhà. Để chọn một mô hình phù hợp, rất nhiều thông tin vẫn còn phải nghiên cứu. Chúng tôi sẽ giúp bạn xác định các tiêu chí chính cho việc mua hàng.
Bài viết sẽ tập trung vào nguyên tắc hoạt động và thiết kế của ống chân không. Chúng tôi sẽ nói về các tính năng thiết kế của các mô hình khác nhau, xem xét ưu và nhược điểm của các cài đặt này. Ngoài ra, chúng tôi sẽ mô tả chi tiết cách tự chế tạo và lắp đặt bộ thu năng lượng mặt trời chân không.
Tài liệu được kèm theo các video mà từ đó bạn sẽ tìm hiểu về các tính năng và nguyên tắc hoạt động quan trọng của bộ thu chân không.
Nội dung của bài viết:
Nguyên lý hoạt động của bộ phận chân không
Bộ thu năng lượng mặt trời chân không khác với các hệ mặt trời thông thường theo cách xử lý năng lượng mặt trời. Một pin cổ điển chỉ đơn giản là nhận được ánh sáng và chuyển đổi nó thành điện. Bộ sưu tập bao gồm các ống thủy tinh với chân không được tái tạo bên trong. Chúng được kết hợp thành một hệ thống duy nhất thông qua các nút lắp ghép đặc biệt.
Bên trong mỗi ống là một kênh gồm một hoặc hai thanh đồng có chất làm mát. Bằng cách thu các tia sáng mặt trời, phần tử hoạt động làm nóng vật liệu truyền nhiệt, do đó đảm bảo hoạt động của bộ thu.
Do thiết kế này, mức độ truyền năng lượng tăng đáng kể và giảm nhiệt giảm đáng kể, vì lớp chân không cho phép bạn tiết kiệm khoảng 95% năng lượng mặt trời thu được.
Ngoài ra, sự phụ thuộc của năng suất hồ chứa vào thời vụ, nhiệt độ môi trường và các điều kiện thời tiết khác nhau, như gió giật, mây che phủ thay đổi, lượng mưa, v.v., giảm.
Làm thế nào là một bộ sưu tập kiểu chân không được sắp xếp?
Các thiết bị chân không hiện đại cung cấp mặt bằng nhiệt và nước nóng do năng lượng mặt trời là khác nhau về mặt công nghệ.
Bộ sưu tập được chia thành các loại sau:
- hình ống không có lớp phủ bảo vệ bằng kính;
- mô-đun với chuyển đổi giảm;
- phiên bản phẳng tiêu chuẩn;
- thiết bị có cách nhiệt trong suốt;
- đơn vị không quân;
- ống chân không phẳng.
Tất cả chúng đều có sự tương đồng về cấu trúc chung, vì vậy chúng bao gồm:
- ống trong suốt bên ngoàitừ nơi không khí được bơm ra hoàn toàn;
- ống nước nóngnằm trong một đường ống lớn nơi chất làm mát chất lỏng hoặc khí di chuyển;
- một hoặc hai van đúc sẵnmà các ống có cỡ nòng lớn hơn được kết nối và một vòng tuần hoàn của các ống mỏng được đặt bên trong được bao gồm.
Toàn bộ thiết kế có phần gợi nhớ đến một phích nước với những bức tường trong suốt, trong đó một mức độ cách nhiệt cao chưa từng thấy được duy trì. Do tính năng này, vỏ của ống bên trong có được khả năng làm ấm hiệu quả và cung cấp đầy đủ nguồn năng lượng cho chất làm mát lưu thông bên trong.
Cấu trúc và phân loại
Bộ thu kiểu chân không được phân loại theo loại ống thủy tinh được lắp đặt trong cấu trúc, hoặc theo đặc điểm của các kênh nhiệt. Các ống thường là đồng trục và lông vũ, và các kênh nhiệt là các loại ống thẳng và ống dẫn nhiệt hình chữ U. .
Đặc tính ống đồng trục
Các ống đồng trục là một bình thủy tinh đôi với không gian chân không được tạo ra một cách nhân tạo giữa các bức tường.Bề mặt bên trong của ống có một lớp phủ hấp thụ nhiệt đặc biệt, do đó sự truyền nhiệt thực tế xảy ra trực tiếp từ các bức tường của bóng đèn thủy tinh.
Là một nguyên tố hấp thụ, một ống đồng có chứa thành phần ether được hàn vào ống thủy tinh. Trong quá trình gia nhiệt, nó bay hơi, tỏa nhiệt một cách hiệu quả, ngưng tụ và thoát nước xuống đáy ống. Sau đó chu kỳ lặp lại, do đó tạo ra một quá trình truyền nhiệt liên tục.
Tính năng ống lông
Ống bút chân không có độ dày thành lớn hơn so với đồng trục và không bao gồm hai, nhưng một bình. Phần tử hấp thụ đồng bên trong được cung cấp dọc theo toàn bộ chiều dài với bộ khuếch đại mạnh - một tấm tôn với lớp phủ hấp thụ năng lượng cao.
Do đặc điểm thiết kế này, chân không được đặt trực tiếp trong kênh nhiệt, một phần trong đó, cùng với chất hấp thụ, được tích hợp trực tiếp vào bình.
Các nhà sưu tập được thực hiện trên cơ sở ống chân không lông được coi là hiệu quả nhất trong lớp của họ, hoàn toàn đối phó với các nhiệm vụ và phục vụ đáng tin cậy trong nhiều năm.
Nguyên lý hoạt động của ống dẫn nhiệt
Các kênh nhiệt của ống dẫn nhiệt bao gồm các ống kín chứa thành phần chất lỏng dễ bay hơi. Dưới ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời, nó ấm lên, đi vào khu vực phía trên của kênh và tập trung ở đó trong một bộ thu nhiệt đặc biệt (đa tạp).
Chất lỏng làm việc tại thời điểm này tỏa ra tất cả nhiệt tích lũy và một lần nữa rơi xuống để tiếp tục quá trình.
Ống trao đổi nhiệt ống nhiệt được kết nối với bộ trao đổi nhiệt đa dạng thông qua một ổ cắm đặc biệt được hàn vào chính bộ trao đổi nhiệt 1 ống hoặc uốn cong xung quanh bằng bộ trao đổi nhiệt 2 ống.
Chất mang nhiệt chọn năng lượng được giải phóng từ bình chứa nhiệt và truyền nó qua hệ thống, do đó đảm bảo có sẵn nước nóng trong vòi và bộ tản nhiệt. Hệ thống ống dẫn nhiệt dễ lắp đặt và thể hiện hiệu quả cao trong quá trình vận hành.
Trong trường hợp hỏng hóc hoặc hỏng hóc mà không gặp khó khăn gì, có thể thay thế bộ phận bị hỏng bằng bộ phận mới mà không cần dùng đến việc tái cấu trúc toàn bộ hệ thống.
Công việc sửa chữa có thể dễ dàng được thực hiện ngay tại vị trí của người thu gom, mà không cần tháo dỡ thiết bị và không áp dụng những nỗ lực không cần thiết cho công việc.
Mô tả bộ trao đổi nhiệt hình chữ U
Ống của bộ trao đổi nhiệt dòng chảy trực tiếp có hình dạng của chữ U. Nước hoặc chất lỏng làm việc của hệ thống sưởi ấm lưu thông bên trong. Một phần của phần tử được dành cho chất làm mát lạnh, và phần thứ hai xả chính xác phần đã được làm nóng.
Trong thời gian phát sáng, chế phẩm hoạt động mở rộng và đi vào bể chứa, do đó tạo ra sự lưu thông tự nhiên của chất lỏng trong hệ thống. Một lớp phủ chọn lọc đặc biệt được áp dụng cho các bức tường bên trong làm tăng khả năng hấp thụ nhiệt và tăng hiệu quả của toàn bộ hệ thống.
Các loại ống chữ U thể hiện hiệu suất cao và truyền nhiệt tốt, nhưng đồng thời chúng có một nhược điểm đáng kể. Chúng tạo thành một cấu trúc không thể thiếu với đa dạng và luôn được gắn với nó.
Thay thế một ống duy nhất không thành công, sẽ không hoạt động. Để sửa chữa, bạn sẽ cần phải tháo dỡ toàn bộ khu phức hợp và đặt một cái mới vào vị trí của nó.
So sánh các sửa đổi khác nhau
Trong sản xuất các đơn vị năng lượng mặt trời, các kênh nhiệt và ống thủy tinh chân không cho các bộ thu năng lượng mặt trời được kết hợp trong một loạt các kết hợp.
Phổ biến nhất trong số những người tiêu dùng là các mô hình đồng trục với một ống dẫn nhiệt. Người mua bị thu hút bởi giá cả trung thành của thiết bị và dịch vụ rất đơn giản, giá cả phải chăng trong toàn bộ vòng đời.
Các thiết bị chân không với các kênh ống dẫn nhiệt thể hiện độ tin cậy cao và không có hạn chế sử dụng, ngay cả trong các tổ hợp nhiệt mặt trời áp suất cao.
Các thiết bị có bình đồng trục chứa các kênh hình chữ U chảy trực tiếp cũng được đưa vào danh sách các thiết bị phổ biến. Chúng được đặc trưng bởi các thông số như mất nhiệt thấp và hiệu quả từ 70% trở lên.
Tình hình có phần hư hỏng: một quy trình sửa chữa phức tạp, bảo trì cụ thể trong quá trình vận hành và không có khả năng thay thế một đơn vị bị hư hỏng. Nếu có điều gì đó xảy ra với thiết bị, nó sẽ bị tháo dỡ và một bộ sưu tập hoàn toàn mới được đưa vào vị trí.
Các ống đài phun có cấu trúc một xi lanh đơn làm bằng thủy tinh với các bức tường mạnh dày (tùy thuộc vào nhà sản xuất, từ 2,5 mm trở lên). Miếng chèn thấm bút chứa bên trong vừa khít với kênh làm việc được làm bằng kim loại dẫn nhiệt.
Cách nhiệt gần như hoàn hảo tạo ra một không gian chân không bên trong thùng chứa thủy tinh. Chất hấp thụ truyền nhiệt hấp thụ mà không mất và cung cấp cho hệ thống hiệu suất lên tới 77%.
Các mô hình có yếu tố lông vũ có phần đắt hơn so với mô hình đồng trục, nhưng do hiệu quả cao, chúng mang lại sự thoải mái đầy đủ trong phòng và nhanh chóng được đền đáp.
Hiệu quả và hiệu quả nhất là bình lông với các kênh dòng chảy trực tiếp bên trong. Hiệu quả thực tế của chúng đôi khi đạt mức kỷ lục 80%.
Giá của các sản phẩm khá cao, và trong quá trình sửa chữa, cần phải rút toàn bộ chất làm mát ra khỏi hệ thống và chỉ sau đó tiến hành xử lý sự cố.
Nên tản nhiệt là gì?
Bộ thu nhiệt là một yếu tố làm việc rất quan trọng khác của ống chân không. Thông qua nút này, nhiệt tích lũy được truyền từ các ống sang chất làm mát.
Bộ thu nhiệt được đặt ở phần trên của thiết bị. Một trong những thành phần của nó, lõi đồng, nhận năng lượng và truyền nó đến chất mang nhiệt chính lưu thông trong hệ thống trao đổi nhiệt của bộ thu gom xe tăng.
Hoạt động chính xác được đảm bảo khi kết nối với hệ thống bơm tuần hoàn. Việc tự động hóa điều khiển tổ hợp sưởi ấm theo dõi rõ ràng mức nhiệt độ trong các kênh và, nếu nó xuống dưới mức tối thiểu quan trọng cho phép (ví dụ, vào ban đêm), sẽ dừng bơm.
Điều này cho phép bạn tránh làm nóng ngược khi chất làm mát bắt đầu thu nhiệt của nước nóng được thu thập trong bể chứa.
Ưu và nhược điểm của người thu gom chân không
Ưu điểm chính của các thiết bị là không có sự mất nhiệt gần như hoàn toàn trong quá trình vận hành. Điều này cung cấp một môi trường chân không, là một trong những chất cách điện tự nhiên chất lượng cao nhất. Nhưng danh sách các lợi ích không kết thúc ở đó.
Thiết bị có những ưu điểm rõ rệt khác:
- hiệu quả làm việc ở các chỉ số nhiệt độ thấp (lên đến -30 ° С);
- khả năng tích lũy nhiệt độ lên tới 300 ° C;
- sự hấp thụ tối đa có thể của năng lượng nhiệt, bao gồm quang phổ vô hình;
- hoạt động ổn định;
- tính nhạy cảm thấp đối với các biểu hiện khí quyển hung hăng;
- sức gió thấp do các đặc điểm cấu trúc của các hệ thống ống có khả năng truyền các khối không khí có mật độ khác nhau thông qua chính chúng;
- mức độ hiệu quả cao ở những vùng có khí hậu ôn hòa và mát mẻ với một số ít ngày trời trong và nắng;
- độ bền tuân theo các quy tắc hoạt động cơ bản;
- sẵn sàng để sửa chữa và khả năng thay đổi không phải toàn bộ hệ thống, nhưng chỉ có một đoạn bị lỗi.
Những nhược điểm bao gồm việc các nhà sưu tập không có khả năng tự làm sạch khỏi sương muối, băng, tuyết và giá cao của các bộ phận cần thiết để lắp ráp thiết bị tại nhà.
Tự lắp ráp
Quá trình lắp ráp một ống dẫn chân không bắt đầu bằng việc sản xuất khung đế cho các hạng mục công việc. Nó được gắn ngay lập tức ở nơi được phân bổ cho đơn vị.
Kích thước và kích thước của khung hoàn toàn và hoàn toàn phụ thuộc vào mô hình mà bạn dự định thực hiện và thường được quy định trong hướng dẫn nằm trong số các tài liệu hỗ trợ cho các thành phần.
Tôi sửa các vị trí mà khung tiếp giáp với bề mặt mái bằng keo, để trong tương lai nước sẽ không vào nhà thông qua các khe hở. Sau đó, bể chứa được chuyển đến vị trí lắp đặt và nó được cố định bằng ốc vít ở phần trên của khung.
Bước tiếp theo là thu thập máy sưởi, cảm biến nhiệt độ và lỗ thông hơi tự động. Tất cả các đơn vị phụ trợ và các bộ phận liên quan được đặt trên các chất làm mềm được cung cấp. Để sửa cảm biến nhiệt độ, sử dụng cờ lê ổ cắm.
Tiếp theo, trang bị cho việc cung cấp thông tin liên lạc nước. Với mục đích này, các đường ống được lấy từ bất kỳ vật liệu nào chịu được các chỉ số nhiệt độ thấp và có khả năng chịu được tới 95 ° C. Được chứng minh tốt ống và phụ kiện polypropylen.
Bằng cách kết nối nguồn cấp nước, bể chứa chứa đầy nước và được kiểm tra rò rỉ. Nếu rò rỉ được phát hiện ở đâu đó trong vòng 3-4 giờ, chúng sẽ được sửa chữa.
Cuối cùng, các yếu tố làm nóng được cài đặt. Để làm điều này, ống đồng được bọc trong tấm nhôm và đặt trong ống chân không làm bằng thủy tinh. Từ bên dưới, một cốc cố định và bao phấn bằng cao su bền, dẻo được đặt trên bình.
Đầu đồng phía trên của ống được đẩy toàn bộ vào tụ điện bằng đồng. Mỡ tiếp xúc nhiệt nhớt không được loại bỏ khỏi đường ống. Cơ cấu khóa được chốt vào giá đỡ và tất cả các ống thủy tinh còn lại được gắn trên cùng một nguyên tắc.
Một khối gắn được đặt trên cấu trúc, nguồn điện 220 volt được kết nối với nó và ba bộ phận phụ được kết nối với hệ thống - bộ phận làm nóng, cửa thoát khí và cảm biến nhiệt độ.
Việc cuối cùng để kết nối bộ điều khiển, được thiết kế để quản lý chính xác phức tạp. Các tham số vận hành mong muốn được nhập vào menu điều khiển và hệ thống được khởi động ở chế độ tiêu chuẩn.
Một hướng dẫn từng bước về việc xây dựng một bộ thu năng lượng mặt trời được đưa ra trong bài viết này.
Làm thế nào để đặt thiết bị?
Để bộ thu chân không hoạt động đầy đủ và cung cấp hiệu quả cho phòng khách năng lượng cần thiết, anh ta cần phải tìm một nơi phù hợp nhất và định hướng chính xác thiết bị so với các nơi trên thế giới.
Đối với các khu định cư của bán cầu bắc, điều quan trọng là phải đặt người thu gom ở phần phía nam của mái nhà hoặc ở phía nắng của khu vực. Đó là mong muốn để đảm bảo độ lệch tối thiểu cho mặt phẳng của thiết bị.
Nếu không có khả năng hướng bề mặt về phía nam, thì đáng để lựa chọn giữa phía tây và phía đông góc sáng nhất trong không gian mở.
Tổ hợp năng lượng mặt trời không nên bao gồm các ống khói, các mảnh trang trí của tấm lợp, trải các nhánh cây và các tòa nhà dân cư hoặc kỹ thuật cao. Điều này sẽ làm giảm hiệu quả và giảm mức độ gia nhiệt của các yếu tố hoạt động.
Nếu thiết bị được đặt chính xác, nó sẽ cung cấp sự truyền nhiệt gần như giống nhau trong suốt cả năm, bất kể mùa nào.
Nếu không có nhiều kinh nghiệm trong việc thực hiện các công việc sửa chữa, lắp đặt và sửa chữa phức tạp, việc hút bụi ở nhà là không hợp lý. Quá trình này rất tốn công và đòi hỏi kiến thức đặc biệt và thiết bị chuyên dụng.
Ngoài ra, các yếu tố kiểu chân không tự chế có mức hiệu quả thấp hơn nhiều so với các bộ phận của nhà máy. Do đó, hợp lý nhất là mua sản phẩm từ một nhà sản xuất chuyên dụng, và sau đó cố gắng lắp ráp một số phần tại nhà.
Trang web có một lựa chọn các bài viết về sự sắp xếp của hệ thống sưởi năng lượng mặt trời, chúng tôi khuyên bạn nên đọc:
- Hệ thống sưởi năng lượng mặt trời: phân tích công nghệ sưởi ấm dựa trên hệ thống năng lượng mặt trời
- Làm nóng một ngôi nhà riêng với các tấm pin mặt trời: sơ đồ và thiết bị
- Tấm năng lượng mặt trời linh hoạt: các loại, đặc điểm + tính năng kết nối
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Một mô tả chi tiết, chi tiết về ống chân không, nguyên lý hoạt động của nó và các tính năng hoạt động của bộ thu năng lượng mặt trời nói chung. Tác giả nói về một số sắc thái thú vị và cho thấy rằng việc cài đặt có thể là một sự thay thế thực sự cho một lò hơi.
Thông tin thú vị về công việc của người thu gom năng lượng mặt trời trong mùa đông.
Làm thế nào để gắn một bộ thu năng lượng mặt trời chân không bằng tay của chính bạn ở nhà. Tất cả các sắc thái của quá trình, khuyến nghị và lời khuyên hữu ích.
Biết nguyên lý hoạt động cơ bản của bộ thu năng lượng mặt trời hình ống, bạn có thể tự lắp ráp thiết bị. Việc cài đặt sẽ đáp ứng đầy đủ các yêu cầu và nhu cầu cá nhân.
Điều này không quá khó, nhưng nó đòi hỏi sự chú ý, sự cẩn thận và các kỹ năng nhất định, nếu không, nguy cơ làm hỏng tính toàn vẹn của bình và vi phạm tính toàn vẹn của nó tăng lên đáng kể.
Tất cả quan tâm đến vấn đề lựa chọn, lắp đặt hoặc tự lắp ráp của bộ thu năng lượng mặt trời được mời để lại nhận xét và đặt câu hỏi. Các hình thức liên lạc được đặt ở khối dưới.
Một thay thế tốt cho các tấm pin mặt trời hấp phụ. Dù sao, phần lớn điện được dành cho sưởi ấm: sưởi ấm, nước nóng. Và ở đây, mọi thứ rất đơn giản và rẻ tiền - sưởi ấm xảy ra trực tiếp từ Mặt trời, bỏ qua giai đoạn sản xuất điện, trong đó, chính xác, tổn thất lớn nhất về hiệu quả là. Ở làn giữa (ví dụ: N. Novgorod) nó hoạt động rất hiệu quả.
Người chồng trong nhà chúng tôi lắp đặt một bộ thu năng lượng mặt trời chân không.Chúng tôi đã mua phiên bản hoàn thiện, nhưng tự cài đặt nó và nó không mất nhiều thời gian. Tôi không hiểu tại sao họ yêu cầu số tiền như vậy cho việc cài đặt ... Và họ rất hài lòng với thiết bị này, đủ ngay cả vào những ngày không nắng, nó hoạt động mà không gặp vấn đề gì trong mùa đông ở âm 15-20. Chỉ cần định kỳ cần được làm sạch.
Anna, bạn đã mua nó ở đâu?
Ở đâu vào mùa hè để đặt ấm ??? Làm thế nào để chuyển đổi nó thành năng lượng điện ???)
Dmitry, nếu nhiệt độ nước vào mùa hè vượt quá 80 độ, bạn có thể xem xét tùy chọn thải nhiệt dư thừa vào hồ bơi. Nếu bạn muốn dễ dàng hơn, bạn có thể may các dải vải có chiều dài 150-160 cm và chiều rộng bằng chu vi của ống + 2 cm. Với một trường hợp đơn giản như vậy, bạn có thể quấn bao nhiêu ống cho mùa hè như cung cấp thêm năng lượng. Cất cánh trước mùa thu :)))