Vakuumski sončni kolektor: princip delovanja + kako ga sestaviti sam

Precej denarja se porabi za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje prostorov. Vendar obstaja alternativni vir energije - vakuumski sončni kolektor.Ste že slišali za to? Omogoča vam znatno zmanjšanje finančnih stroškov vzdrževanja udobja, kar zagotavlja največji učinek ogrevanja z minimalnimi toplotnimi izgubami.

To napravo lahko kupite pri proizvajalcih gospodinjske opreme ali sestavite sami doma. Če želite izbrati pravi model, morate preučiti veliko informacij. Pomagali vam bomo pri odločanju o glavnih kriterijih nakupa.

Članek bo obravnaval princip delovanja in zasnovo vakuumskega kolektorja. Govorili bomo o oblikovnih značilnostih različnih modelov, razmislili o prednostih in slabostih teh naprav. Poleg tega bomo podrobno opisali, kako sami izdelati in namestiti vakuumski sončni kolektor.

Gradivo spremljajo video posnetki, iz katerih boste spoznali pomembne lastnosti in principe delovanja vakuumskih razdelilnikov.

Načelo delovanja vakuumske enote

Vakuumski sončni kolektor se od klasičnih solarnih sistemov razlikuje po načinu predelava sončne energije. Klasična baterija enostavno vzame svetlobo in jo pretvori v elektriko. Zbiralnik je sestavljen iz steklenih cevi, v notranjosti katerih je ustvarjen vakuum. S pomočjo posebnih priklopnih enot so združeni v en sam sistem.

V vsaki cevi je kanal ene ali dveh bakrenih palic s hladilno tekočino. Aktivni element, ki lovi sončne žarke, segreva material hladilne tekočine in tako zagotavlja delovanje kolektorja.

Zaradi te zasnove se raven energetske učinkovitosti znatno poveča, toplotne izgube pa se znatno zmanjšajo, saj vakuumska plast omogoča prihranek približno 95% zajete sončne energije.

Vakuumski sončni kolektor, nameščen na strehi zasebne hiše, bo prebivalcem zagotavljal toplo vodo skozi vse leto, v hladni sezoni pa vam bo omogočil udobno ogrevanje prostora, ne da bi za to porabili veliko denarja.

Poleg tega se zmanjša odvisnost produktivnosti kolektorja od sezonskosti, temperature okolja in različnih vremenskih razmer, kot so sunki vetra, delna oblačnost, padavine itd.

Kako deluje vakuumski razdelilnik?

Sodobne vakuumske naprave, ki s sončno energijo oskrbujejo prostore s toploto in toplo vodo, se tehnološko razlikujejo.

Zbiralniki so razdeljeni na naslednje vrste:

• cevasto brez steklene zaščitne prevleke;
• modul z zmanjšano pretvorbo;
• standardna ravna različica;
• naprava s prozorno toplotno izolacijo;
• zračna enota;
• ploščati vakuumski zbiralnik.

Vakuumski sončni kolektor omogoča oskrbo s toplo vodo in ogrevanje kadar koli v letu in v vsakem vremenu (+)

Vsi imajo skupno konstrukcijsko podobnost, zato so sestavljeni iz:

• zunanja prozorna cev, od koder je bil zrak popolnoma izčrpan;
• ogrevana cevnahaja se v veliki cevi, kjer se premika tekoče ali plinasto hladilno sredstvo;
• en ali dva montažna razdelilnika, na katerega so priključene cevi večjega kalibra in vstopi krožni krog tankih cevi, ki so nameščene v notranjosti.

Celotna zasnova nekoliko spominja na termovko s prozornimi stenami, ki ohranja izjemno visoko raven toplotne izolacije. Zahvaljujoč tej funkciji telo zračnice pridobi sposobnost učinkovitega segrevanja in v celoti prenese vir energije na hladilno tekočino, ki kroži v notranjosti.

Oblikovalske nianse in razvrstitev

Vakuumski kolektorji so razvrščeni glede na vrsto steklenih cevi, vgrajenih v konstrukcijo, ali glede na značilnosti toplotnih kanalov. Cevi so običajno koaksialne in pernate, toplotni kanali pa so v obliki črke U z direktnim tokom in toplotno cevjo. .

Značilnosti koaksialnih cevi

Koaksialne cevi so dvojna steklena termovka z umetno ustvarjenim vakuumskim prostorom med stenami. Notranja površina cevi ima plast posebnega premaza, ki absorbira toploto, tako da dejanski prenos toplote poteka neposredno s sten steklene žarnice.

Koaksialne cevi so izdelane iz borosilikatnega stekla visoke trdnosti, ki ima visoko svetlobno prepustnost. Elementi imajo, odvisno od proizvajalca, do tri plasti magnetronskega naprševanja, izkazujejo odlično trdnost in odpornost na različne atmosferske razmere (dež, toča itd.), vzdržijo pritisk 1 MPa in zanesljivo služijo 15 let.

Kot absorbcijski element je v stekleno cev spajkana bakrena cev, ki vsebuje etrsko sestavo. Med procesom segrevanja izhlapi, učinkovito odda svojo toploto, kondenzira in steče na dno cevi.Cikel se nato ponovi in ​​tako ustvari neprekinjen proces izmenjave toplote.

Značilnosti peresnih cevi

Vakuumske pernate cevi imajo večjo debelino stene kot koaksialne in niso sestavljene iz dveh, ampak iz ene bučke. Notranji bakreni absorpcijski element je po celotni dolžini opremljen s trpežnim ojačevalcem - valovito ploščo z visoko stopnjo absorbcijske prevleke.

Zahvaljujoč tej konstrukcijski značilnosti se vakuum nahaja neposredno v termalnem kanalu, katerega del je skupaj z absorbentom integriran neposredno v bučko.

Vakuumska cev s peresom vsebuje v notranjosti ploščo, ki je oblikovana kot pero. Raven učinkovitosti presega zmožnosti njegovega koaksialnega dvojnika, vendar ima bistveno višje stroške in ga je težko zamenjati, če je poškodovana celovitost žarnice ali grelni element odpove

Zbiralniki iz pernatih vakuumskih cevi veljajo za najučinkovitejše v svojem razredu, delujejo dobro in zagotavljajo zanesljivo storitev več let.

Načelo delovanja toplotne cevi

Toplotne cevi so sestavljene iz zaprtih cevi, ki vsebujejo tekočo sestavo, ki zlahka izhlapi. Pod vplivom sončne svetlobe se segreje, premakne v zgornji del kanala in se tam koncentrira v posebnem toplotnem zbiralniku (razdelilniku).

V tem trenutku delovna tekočina odda vso akumulirano toploto in ponovno pade navzdol, da nadaljuje proces.

Objemka toplotnega izmenjevalnika toplotne cevi je povezana z razdelilnim toplotnim izmenjevalnikom prek posebne vtičnice, ki je spajkana v sam 1-cevni toplotni izmenjevalnik, ali pa je ovit okoli 2-cevnega toplotnega izmenjevalnika.

Delovni element toplotne cevi je izdelan iz bakra, v bolj redkih primerih - iz aluminija. Izkazuje visoko odpornost na delovne obremenitve, zanesljivo služi 15 let, ima razumno ceno in je eden najbolj priljubljenih elementov sodobnih cevnih vakuumskih solarnih sistemov.

Sproščeno energijo hladilna tekočina odvzema iz toplotnega zbiralnika in jo prenaša naprej po sistemu ter tako zagotavlja razpoložljivost tople vode v pipah in radiatorjih. Sistem toplotnih cevi je enostaven za namestitev in izkazuje visoko učinkovitost delovanja.

Kolektorji, opremljeni z vakuumskimi toplotnimi cevmi, imajo dobro stopnjo zanesljivosti in so primerni za uporabo ne le v vsakdanjem življenju, temveč tudi v visokotlačnih solarnih termalnih sistemih.

V primeru okvare ali okvare brez težav je možno zamenjati poškodovano enoto z novo, ne da bi se zatekli k rekonstrukciji celotnega sistema.

Popravila je mogoče enostavno izvesti neposredno na mestu zbiralnika, brez razstavljanja enote in brez nepotrebnega napora pri delu.

Opis pretočnega izmenjevalnika toplote v obliki črke U

Cev direktnotočnega toplotnega izmenjevalnika je oblikovana kot črka U. V njej kroži voda ali delovna hladilna tekočina ogrevalnega sistema. En del elementa je namenjen za hladno hladilno tekočino, drugi pa pravilno odstrani že segreto.

Pri segrevanju se aktivna sestava razširi in vstopi v rezervoar, s čimer se ustvari naravno kroženje tekočine v sistemu. Poseben selektivni premaz na notranjih stenah poveča sposobnost absorpcije toplote in izboljša učinkovitost sistema kot celote.

V primerjavi s toplovodnimi cevmi imajo izdelki v obliki črke U večji hidravlični upor, postavljajo višje zahteve do hladilne tekočine in so bistveno dražji. Kolektorji, ki delujejo na U-cevi z neposrednim tokom, ne morejo delovati pod visokim tlakom in zagotavljajo kakovosten prenos toplote samo v topli sezoni

Cevi tipa U kažejo visoko zmogljivost in zagotavljajo soliden prenos toplote, vendar imajo eno pomembno pomanjkljivost. Z razdelilnikom tvorijo eno celostno strukturo in so vedno montirani skupaj z njim.

Ločene posamezne cevi, ki se je pokvarila, ne bo mogoče zamenjati. Za popravila bo treba celoten kompleks razstaviti in na njegovo mesto postaviti novega.

Primerjava različnih modifikacij

Pri izdelavi solarnih enot termične kanale in vakuumske steklene cevi za sončne kolektorje kombiniramo v najrazličnejših kombinacijah.

Najbolj priljubljeni med potrošniki so koaksialni modeli s toplotno cevjo. Kupce pritegne zvesta cena naprav in zelo preprosto, dostopno vzdrževanje skozi celotno življenjsko dobo.

Vakuumski sončni kolektor z delovnim kanalom toplotne cevi je enostavno popraviti. Zamenjava poškodovanih cevi se izvede na licu mesta in ne vključuje demontaže sistema ali prestavljanja na drugo lokacijo. Vendar pa je prenos toplote v teh modelih težaven, zaradi česar izhodna učinkovitost ni večja od 65%

Vakuumske naprave s kanali za toplotne cevi izkazujejo visoko zanesljivost in nimajo omejitev pri uporabi niti v visokotlačnih solarnih termalnih kompleksih.

Na seznamu priljubljenih izdelkov so tudi naprave s koaksialno bučko, ki vsebuje kanale z neposrednim tokom v obliki črke U. Zanje so značilni parametri, kot so nizke toplotne izgube in učinkovitost 70% in več.

Za pravilno delovanje mora biti vakuumska naprava z U-kanalom pravilno nameščena. Zaželeno je, da je najmanjši kot nagiba vsaj 20⁰. Le tako bo mogoče zagotoviti največji donos

Stanje nekoliko kvarijo: zapleten postopek popravila, specifično vzdrževanje med obratovanjem in nezmožnost zamenjave posamezne poškodovane enote. Če se napravi kaj zgodi, jo razstavimo in namestimo popolnoma nov kolektor.

Peresne cevi so strukturno enojni valj iz stekla z odebeljenimi, močnimi stenami (odvisno od proizvajalca od 2,5 mm in več). Pernati vpojni vložek v notranjosti se tesno prilega delovnemu kanalu iz toplotno prevodne kovine.

Skoraj popolno izolacijo ustvarja vakuumski prostor znotraj steklene posode. Absorbent prenaša absorbirano toploto brez izgub in zagotavlja sistemu učinkovitost do 77 %.

V primeru okvare je treba razdelilnike, opremljene s peresnimi cevmi, popraviti. Ni treba menjati celotnega sistema, dovolj je, da poiščete poškodovano enoto, jo razstavite in na njeno mesto postavite novo

Modeli s peresnim elementom so nekoliko dražji od koaksialnih, vendar zaradi visoke učinkovitosti zagotavljajo popolno udobje v prostoru in se hitro povrnejo.

Najbolj učinkovite in produktivne so peresne bučke z notranjimi direktnimi kanali. Njihova dejanska učinkovitost včasih doseže rekordno raven 80%.

Pri nameščanju peresnih cevi v okvir je na palico vsakega dela nameščena močna stiskalna matica z obročem in toplotno odpornim tesnilom. To zagotavlja tesnost celotne strukture in omogoča polno delovanje kolektorja v vseh pogojih

Cena izdelkov je precej visoka, pri popravilih pa je potrebno izprazniti vso hladilno tekočino iz sistema in šele nato začeti odpravljati težave.

Kakšen naj bo zbiralnik toplote?

Toplotni zbiralnik je še en zelo pomemben delovni element vakuumskega kolektorja. Skozi to enoto se akumulirana toplota prenese iz cevi v hladilno tekočino.

Zbiralnik toplote se nahaja na vrhu naprave. Ena od njegovih komponent, bakreno jedro, sprejema energijo in jo prenaša na glavno hladilno tekočino, ki kroži v zaprtem sistemu toplotnega izmenjevalnika zbiralnika.

Ko je priključen na sistem, je zagotovljeno pravilno delovanje. obtočna črpalka. Avtomatizacija, ki nadzoruje ogrevalni kompleks, jasno spremlja temperaturo v kanalih in, če pade pod dovoljeni kritični minimum (na primer ponoči), ustavi črpalko.

To vam omogoča, da se izognete povratnemu segrevanju, ko hladilna tekočina začne odvzemati toploto tople vode, zbrane v hranilniku.

Prednosti in slabosti vakuumskih kolektorjev

Glavna prednost enot je skoraj popolna odsotnost toplotne izgube med delovanjem. To zagotavlja vakuumsko okolje, ki je eden najkakovostnejših naravnih izolatorjev. Toda seznam prednosti se tu ne konča.

Naprave imajo še druge izrazite prednosti:

• učinkovitost delovanja pri nizkih temperaturah (do -30°C);
• sposobnost akumulacije temperatur do 300 ° C;
• največja možna absorpcija toplotne energije, vključno z nevidnim spektrom;
• stabilnost delovanja;
• nizka dovzetnost za agresivne atmosferske manifestacije;
• nizka vetrnost zaradi konstrukcijskih značilnosti cevnih sistemov, ki lahko skozi njih prehajajo zračne mase različnih gostot;
• visoka stopnja učinkovitosti v regijah z zmernim in hladnim podnebjem z majhnim številom jasnih in sončnih dni;
• vzdržljivost ob upoštevanju osnovnih pravil delovanja;
• dostopnost za popravilo in zmožnost spreminjanja ne celotnega sistema, ampak samo enega neuspelega fragmenta.

Pomanjkljivosti vključujejo nezmožnost samočiščenja kolektorjev pred zmrzaljo, ledom, snegom in visoko ceno komponent, potrebnih za sestavljanje enote doma.

Sončni kolektor je učinkovita naprava, ki omogoča pretvarjanje sončne energije v toplotno tako rekoč brez izgube.

Sestavljanje enote naredite sami

Postopek sestavljanja vakuumskega razdelilnika se začne z izdelavo nosilnega okvirja za delovne elemente. Nameščen je takoj na mestu, dodeljenem za enoto.

Velikost in dimenzije okvirja so v celoti odvisne od modela, ki ga nameravamo izdelati in so običajno predpisane v navodilih, ki jih najdete med spremnimi dokumenti za komponente.

Končni okvir za kolektor je pritrjen na streho, tako da zavzame prosto lego in se ne niha. Če je streha stavbe iz skrilavca, uporabite tramove za obloge in debele vijake velikega kalibra. Za druge strešne materiale se uporabljajo običajna sidra

Mesta stika okvirja s površino strehe dodatno pritrdim s tesnilno maso, tako da v prihodnosti voda skozi luknje ne pride v hišo. Nato se zalogovnik dostavi na mesto namestitve in pritrdi z vijaki na vrh okvirja.

Na naslednji stopnji se sestavi grelni element, temperaturni senzor in avtomatski izpust zraka. Vse pomožne komponente in povezani deli so nameščeni na priloženih mehčalnih blazinicah. Za pritrditev temperaturnega tipala uporabite nasadni ključ.

Nato je urejena oskrba z vodovodnimi komunikacijami. V ta namen so cevi vzete iz katerega koli materiala, ki je odporen na nizke temperature in lahko prenese do 95 ° C. Dobro dokazano polipropilenske cevi in ​​fitingi.

Polipropilenske cevi so idealne za priključitev sončnega kolektorja na stanovanjski vodovod. Armatura ima dobre fizikalne lastnosti in obratovalno vzdržljivost, zanesljivo služi več let in se zlahka zamenja v primeru razpok ali raztrganin.

Po priključitvi dovoda vode se zalogovnik napolni z vodo in preizkusi tesnjenje. Če nekje v 3-4 urah ugotovimo puščanje, jih popravimo.

Na koncu so nameščeni grelni elementi. Da bi to naredili, je bakrena cev ovita v aluminijasto pločevino in postavljena v stekleno vakuumsko cev. Od spodaj sta na bučko nameščena pritrdilna skodelica in čevelj iz trpežne, prožne gume.

Zgornja bakrena konica cevi je potisnjena do konca v medeninasti kondenzator. Viskozna termalna kontaktna mast se ne odstrani iz cevi. Zaklepni mehanizem zaskočite na nosilec in namestite vse preostale steklene cevi po istem principu.

Cevni sončni kolektorji zahtevajo redno vzdrževanje in obvezno čiščenje, še posebej v času aktivnega sneženja. Če upoštevate ta preprosta pravila, bodo delovali dolgo časa in ohranili visoko raven učinkovitosti skozi celotno življenjsko dobo.

Na konstrukcijo je nameščen montažni blok, na katerega se napaja 220-voltno napajanje, na sistem pa so priključene tri pomožne enote - grelni element, zračnik in temperaturni senzor.

Zadnja stvar, ki jo je treba povezati, je krmilnik, zasnovan za pravilno krmiljenje kompleksa. Želeni parametri delovanja se vnesejo v meni krmilnika in sistem se zažene v standardnem načinu.

Navodila po korakih za izdelavo sončnega kolektorja so navedena v Ta članek.

Kako pravilno namestiti napravo?

Da bi vakuumski kolektor deloval polno in učinkovito oskrboval bivalni prostor s potrebno energijo, je treba zanj najti najugodnejšo lokacijo in napravo pravilno usmeriti glede na dele sveta.

Vakuumski sončni kolektorji so veliko bolj praktični od svojih ploščatih kolektorjev. Ko se ena od delovnih cevi poškoduje in odpove, jo je zelo enostavno zamenjati z novo. Po tem bo sistem deloval kot prej. Če ni takojšnje priložnosti za namestitev novega elementa namesto poškodovanega, ni pomembno. Enota bo lahko opravljala svoje "dolžnosti", tudi če ima enoto s poškodovanim elementom.

Za naselja na severni polobli je pomembno, da kolektor postavite na južni del strehe hiše ali na sončno stran mesta. Priporočljivo je zagotoviti minimalno odstopanje ravnine naprave.

Če površine ni mogoče usmeriti proti jugu, je treba izbrati najsvetlejši kot na odprtem prostoru med zahodom in vzhodom.

Visoka učinkovitost delovanja vakuumskega kolektorja je tudi posledica dejstva, da deluje na principu ogledala in svojo toplotno moč izenačuje glede na trenutno višino sonca.

Solarni energetski kompleks ne sme biti prekrit z dimniki, okrasnimi deli strešne kritine, razprostrtimi vejami dreves in visokimi stanovanjskimi ali tehničnimi zgradbami. To bo zmanjšalo učinkovitost delovanja in zmanjšalo stopnjo segrevanja delovnih elementov.

Če je enota pravilno nameščena, bo zagotavljala skoraj enak prenos toplote skozi vse leto, ne glede na letni čas.

Če nimate bogatih izkušenj pri izvajanju zapletenih popravil, inštalacij in vodovodnih del, je neracionalno vakuumirati cevi doma. Ta postopek je zelo delovno intenziven in zahteva posebno znanje in specializirano opremo.

Poleg tega imajo vakuumski elementi, izdelani neodvisno, veliko nižjo stopnjo učinkovitosti kot tovarniški deli. Zato je najbolj smiselno kupiti izdelke specializiranega proizvajalca, nato pa poskušati doma sestaviti več delov.

Spletna stran ima izbor člankov o ureditvi solarnega ogrevalnega sistema, priporočamo, da preberete:

1. Solarni ogrevalni sistemi: analiza ogrevalnih tehnologij na osnovi solarnih sistemov
2. Ogrevanje zasebne hiše s sončnimi kolektorji: diagrami in naprava
3. Fleksibilni solarni paneli: vrste, značilnosti + značilnosti povezave

Zaključki in uporaben video na to temo

Podroben, podroben opis vakuumske cevi, principa njegovega delovanja in značilnosti delovanja sončnega kolektorja kot celote. Avtor govori o nekaterih zanimivih odtenkih in kaže, da lahko namestitev postane prava alternativa plinskemu kotlu.

Zanimiva informacija o delovanju sončnega kolektorja pozimi.

Kako pravilno namestiti vakuumski sončni kolektor z lastnimi rokami doma. Vse nianse postopka, priporočila in koristni nasveti.

Če poznate osnovni princip delovanja cevnega vakuumskega sončnega kolektorja, lahko enoto sestavite sami. Namestitev bo v celoti prilagojena vašim individualnim zahtevam in potrebam.

To ni zelo težka naloga, vendar zahteva večjo pozornost, natančnost in določene spretnosti, sicer se tveganje za poškodbe celovitosti bučke in zloma njene tesnosti znatno poveča.

Vabimo vse, ki jih zanima izbira, namestitev ali samomontaža sončnega kolektorja, da pustijo komentarje in postavljajo vprašanja. Kontaktni obrazec se nahaja v spodnjem bloku.