Вакумски соларни колектор: принцип рада + како га сами саставити

Значајне количине новца се троше на снабдевање топлом водом и грејање простора. Али постоји алтернативни извор енергије - вакуумски соларни колектор.Јесте ли чули за ово? Омогућава вам да значајно смањите финансијске трошкове одржавања удобности, пружајући максимални ефекат грејања уз минималне губитке топлоте.

Овај уређај се може купити од произвођача опреме за домаћинство или самостално саставити код куће. Да бисте изабрали прави модел, морате проучити много информација. Помоћи ћемо вам да одлучите о главним критеријумима куповине.

У чланку ће се говорити о принципу рада и дизајну вакуумског колектора. Разговараћемо о карактеристикама дизајна различитих модела, размотрити предности и недостатке ових инсталација. Поред тога, детаљно ћемо описати како сами направити и инсталирати вакуумски соларни колектор.

Материјал је пропраћен видео записима из којих ћете научити о важним карактеристикама и принципима рада вакуумских колектора.

Принцип рада вакуумске јединице

Вакуумски соларни колектор се по томе разликује од конвенционалних соларних система прерада сунчеве енергије. Класична батерија једноставно узима светлост и претвара је у електричну енергију. Колектор се састоји од стаклених цеви у којима се ствара вакуум. Комбинују се у јединствен систем преко посебних прикључних јединица.

Унутар сваке цеви налази се канал од једне или две бакарне шипке са расхладном течношћу. Хватајући сунчеве зраке, активни елемент загрева расхладни материјал, чиме се обезбеђује рад колектора.

Захваљујући овом дизајну, ниво енергетске ефикасности се значајно повећава, а губици топлоте су значајно смањени, пошто вакуумски слој омогућава уштеду око 95% ухваћене сунчеве енергије.

Вакуумски соларни колектор постављен на кров приватне куће ће обезбедити топлу воду становницима током целе године, а током хладне сезоне омогућиће вам да удобно загрејете просторију без трошења пуно новца на то.

Поред тога, смањена је зависност продуктивности колектора од сезонске природе, температуре околине и разних временских услова, као што су удари ветра, променљиво облачно, падавине и сл.

Како функционише колектор вакуумског типа?

Савремени вакуум уређаји који обезбеђују просторију топлотом и топлом водом користећи соларну енергију разликују се технолошки.

Колекционари су подељени у следеће врсте:

• цевасти без стакленог заштитног премаза;
• модул са смањеном конверзијом;
• стандардна равна верзија;
• уређај са провидном топлотном изолацијом;
• ваздушна јединица;
• равни вакуумски разводник.

Вакумски соларни колектор је способан да обезбеди снабдевање топлом водом и грејање у било које доба године и по било ком времену (+)

Сви имају заједничку сличност дизајна, тако да се састоје од:

• спољна провидна цев, одакле је ваздух потпуно испумпан;
• загрејана цевналази се у великој цеви где се креће течна или гасовита расхладна течност;
• један или два монтажна разводника, на који се спајају цеви већег калибра и улази у циркулационо коло од танких цеви смештених унутра.

Цео дизајн донекле подсећа на термос са провидним зидовима, који одржава невиђено висок ниво топлотне изолације. Захваљујући овој особини, тело унутрашње цеви стиче способност да се ефикасно загреје и потпуно пренесе енергетски ресурс на расхладну течност која циркулише унутра.

Дизајнерске нијансе и класификација

Колектори вакуумског типа се класификују према врсти стаклених цеви уграђених у конструкцију, односно према карактеристикама термичких канала. Цеви су обично коаксијалне и перо типа, а топлотни канали су у облику слова У са директним протоком и топлотне цеви. .

Карактеристике коаксијалних цеви

Коаксијалне цеви су двострука стаклена термос боца са вештачки створеним вакуумским простором између зидова. Унутрашња површина цеви има слој специјалног премаза који апсорбује топлоту, тако да се стварни пренос топлоте одвија директно са зидова стаклене сијалице.

Коаксијалне цеви су направљене од боросиликатног стакла високе чврстоће, које има високу пропусност светлости. Елементи, у зависности од произвођача, имају до три слоја магнетронског распршивања, показују одличну чврстоћу и отпорност на различите атмосферске услове (киша, град, итд.), издржавају притисак од 1 МПа и поуздано служе 15 година

Као апсорбујући елемент, бакарна цев која садржи етарски састав је залемљена у стаклену цев. Током процеса загревања, испарава, ефикасно одустаје од топлоте, кондензује се и тече на дно цеви.Циклус се затим понавља, стварајући тако континуирани процес размене топлоте.

Карактеристике перјаних цеви

Вакуумске перасте цеви имају већу дебљину зида од коаксијалних и не састоје се од две, већ од једне бочице. Унутрашњи апсорпциони елемент од бакра је по целој дужини опремљен издржљивим појачалом - валовитом плочом са слојем високог нивоа који апсорбује енергију.

Захваљујући овој особини дизајна, вакуум се налази директно у термалном каналу, чији је део, заједно са апсорбентом, интегрисан директно у боцу.

Вакумска цев за перје садржи унутрашњу плочу која је у облику пера. Ниво ефикасности превазилази могућности његовог коаксијалног колеге, али има знатно већу цену и тешко га је заменити ако је оштећен интегритет сијалице или грејни елемент поквари

Колектори направљени од вакумских цеви од перја сматрају се најефикаснијим у својој класи, добро раде и пружају поуздан сервис дуги низ година.

Принцип рада топлотне цеви

Топлотне цеви се састоје од затворених цеви које садрже течни састав који се лако испарава. Под утицајем сунчеве светлости, загрева се, креће се у горњи део канала и тамо се концентрише у посебном колектору топлоте (разводнику).

У овом тренутку радни флуид одустаје од акумулиране топлоте и поново пада да би наставио процес.

Навлака измењивача топлоте топлотне цеви је повезана са разводником топлоте преко посебне утичнице која је залемљена у сам 1-цевни измењивач топлоте, или је омотана око 2-цевног измењивача топлоте.

Радни елемент топлотне цеви је направљен од бакра, ау ређим случајевима - од алуминијума. Показује високу отпорност на радна оптерећења, поуздано служи 15 година, има разумну цену и један је од најпопуларнијих елемената модерних вакуумских соларних система са цевима.

Ослобођена енергија се узима из термалног резервоара расхладном течношћу и преноси даље кроз систем, чиме се обезбеђује доступност топле воде у славинама и радијаторима. Систем топлотних цеви се лако инсталира и показује високу оперативну ефикасност.

Колектори опремљени вакуумским топлотним цевима имају добар ниво поузданости и погодни су за употребу не само у свакодневном животу, већ иу соларним термалним системима високог притиска

У случају квара или квара без икаквих потешкоћа, могуће је заменити оштећену јединицу новом без прибегавања реконструкцији целог система.

Радови на поправци се могу лако извршити директно на месту колектора, без демонтаже јединице и без непотребног напора на раду.

Опис једнократног измењивача топлоте у облику слова У

Цев директноточног измењивача топлоте је обликована као слово У. Унутра циркулише вода или радна расхладна течност система грејања. Један део елемента је намењен за хладну расхладну течност, а други правилно уклања већ загрејану.

Када се загреје, активни састав се шири и улази у резервоар за складиштење, стварајући природну циркулацију течности у систему. Специјални селективни премаз нанет на унутрашње зидове повећава капацитет апсорпције топлоте и побољшава ефикасност система у целини.

У поређењу са цевима типа топлотне цеви, производи у облику слова У имају већи хидраулични отпор, постављају веће захтеве за расхладну течност и знатно су скупљи. Колектори који раде на У-цевима са директним протоком не могу радити под високим притиском и обезбеђују квалитетан пренос топлоте само током топле сезоне

У-тип цеви показују високе перформансе и пружају солидан пренос топлоте, али имају један значајан недостатак. Они чине једну интегралну структуру са колектором и увек се монтирају заједно са њим.

Неће бити могуће заменити одвојену једну цев која је покварила. За поправке ће бити потребно демонтирати цео комплекс и на његово место ставити нови.

Поређење разних модификација

У производњи соларних јединица, термални канали и вакуумске стаклене цеви за соларне колекторе се комбинују у разним комбинацијама.

Најпопуларнији међу потрошачима су коаксијални модели са топлотном цеви. Купце привлачи лојална цена уређаја и веома једноставно, приступачно одржавање током целог радног века.

Вакуумски соларни колектор са радним каналом топлотне цеви може се лако поправити. Замена оштећених цеви се врши на лицу места и не подразумева демонтажу система или премештање на другу локацију. Међутим, пренос топлоте у овим моделима је тежак, због чега излазна ефикасност није већа од 65%

Вакумски уређаји са топлотним каналима показују високу поузданост и немају ограничења у употреби чак ни у соларно термалним комплексима високог притиска.

Уређаји са коаксијалном боцом који садрже канале у облику слова У са директним протоком такође су укључени у листу популарних производа. Карактеришу их такви параметри као што су мали губитак топлоте и ефикасност од 70% и више.

Да би исправно функционисао, вакуум уређај са У-каналом мора бити правилно инсталиран. Пожељно је да минимални угао нагиба буде најмање 20⁰. Само на тај начин биће могуће обезбедити максималан принос

Ситуација је донекле покварена: сложеним процесом поправке, специфичним одржавањем током рада и немогућношћу замене појединачне оштећене јединице. Ако се нешто деси са уређајем, он се демонтира и поставља потпуно нови колектор.

Цеви за перо су конструктивно један цилиндар од стакла са задебљаним, јаким зидовима (у зависности од произвођача, од 2,5 мм и више). Уметак за упијање перја који се налази унутра чврсто пристаје на радни канал, направљен од метала који проводе топлоту.

Скоро савршену изолацију ствара вакуумски простор унутар стаклене посуде. Апсорбент преноси апсорбовану топлоту без губитака и обезбеђује систему ефикасност до 77%.

У случају квара, колектори опремљени перо цевима морају се поправити. Нема потребе да мењате цео систем, довољно је пронаћи оштећену јединицу, демонтирати је и на њено место ставити нову

Модели са елементом перја су нешто скупљи од коаксијалних, али због своје високе ефикасности пружају потпуну удобност у просторији и брзо се плаћају.

Најефикасније и продуктивније су бочице за перје са унутрашњим каналима директног протока. Њихова стварна ефикасност понекад достиже рекордне нивое од 80%.

Приликом уградње перјаних цеви у оквир, на шипку сваког дела поставља се јака навртка са прстеном и заптивком отпорном на топлоту. Ово обезбеђује непропусност целе структуре и омогућава колектору да у потпуности функционише у свим условима

Цена производа је прилично висока, а приликом поправке потребно је испразнити сву расхладну течност из система и тек онда започети решавање проблема.

Какав треба да буде колектор топлоте?

Колектор топлоте је још један веома важан радни елемент вакуумског колектора. Преко ове јединице, акумулирана топлота се преноси са цеви на расхладну течност.

Колектор топлоте се налази на врху уређаја. Једна од његових компоненти, бакарно језгро, прима енергију и преноси је на главну расхладну течност која циркулише у затвореном систему измењивача топлоте резервоар-колектор.

Исправан рад је загарантован када је повезан са системом. циркулациона пумпа. Аутоматизација која контролише грејни комплекс јасно прати ниво температуре у каналима и, ако падне испод дозвољеног критичног минимума (на пример, ноћу), зауставља пумпу.

Ово вам омогућава да избегнете повратно загревање, када расхладна течност почне да одузима топлоту топле воде прикупљене у резервоару за складиштење.

Предности и мане колектора вакуумског типа

Главна предност јединица је скоро потпуно одсуство губитка топлоте током рада. То обезбеђује вакуумско окружење, које је један од најквалитетнијих природних изолатора. Али листа предности се ту не завршава.

Уређаји имају и друге јасне предности:

• ефикасност рада на ниским температурама (до -30°Ц);
• способност акумулације температуре до 300 ° Ц;
• максимална могућа апсорпција топлотне енергије, укључујући невидљиви спектар;
• оперативна стабилност;
• ниска подложност агресивним атмосферским манифестацијама;
• мали ветрови због карактеристика дизајна цевастих система који могу да пропуштају ваздушне масе различите густине кроз њих;
• висок ниво ефикасности у регионима са умереном и хладном климом са малим бројем ведрих и сунчаних дана;
• трајност подложна основним правилима рада;
• доступност за поправку и могућност промене не целог система, већ само једног неуспелог фрагмента.

Недостаци укључују немогућност самочишћења колектора од мраза, леда, снега и високу цену компоненти неопходних за склапање јединице код куће.

Соларни колектор је ефикасан уређај који вам омогућава претварање сунчеве енергије у топлотну енергију практично без губитака.

Направите сами монтажу јединице

Процес монтаже вакуумског колектора почиње израдом потпорног оквира за радне елементе. Поставља се одмах на место додељено за јединицу.

Величина и димензије рама у потпуности зависе од модела који се планира израдити, а обично су прописани у упутствима која се налазе међу пратећим документима за компоненте.

Готови оквир за колектор је причвршћен за кров тако да заузима чисту позицију и да се не љуља. Ако је кров зграде од шкриљевца, користите греде за облагање и дебеле вијке великог калибра. За друге кровне материјале користе се конвенционална сидра

Додатно поправљам места где се оквир сусреће са површином крова са заптивачем, тако да вода у будућности не улази у кућу кроз рупе. Затим се резервоар за складиштење испоручује на место уградње и причвршћује завртњима на врх оквира.

У следећој фази се склапају грејни елемент, сензор температуре и аутоматизовани излаз ваздуха. Све помоћне компоненте и повезани делови су постављени на приложене јастучиће за омекшавање. Да бисте причврстили сензор температуре, користите насадни кључ.

Затим је уређено снабдевање водоводним комуникацијама. У ту сврху, цеви се узимају од било ког материјала који је отпоран на ниске температуре и може да издржи до 95°Ц. Добро доказано полипропиленске цеви и фитинзи.

Полипропиленске цеви су идеалне за повезивање соларног колектора на стамбени водоводни систем. Ојачање има добре физичке особине и оперативну издржљивост, поуздано служи дуги низ година и лако се замењује у случају пукотина или кидања.

Након повезивања довода воде, резервоар за складиштење се пуни водом и тестира на цурење. Ако се пронађу цурења негде у року од 3-4 сата, они се поправљају.

На крају се постављају грејни елементи. Да би се то урадило, бакарна цев је умотана у алуминијумски лим и постављена у стаклену вакуумску цев. Одоздо се на тиквицу постављају чаша за причвршћивање и чизма од издржљиве, флексибилне гуме.

Горњи бакарни врх цеви је гурнут до краја у месингани кондензатор. Вискозна термална контактна маст се не уклања са цеви. Причврстите механизам за закључавање на држач и монтирајте све преостале стаклене цеви користећи исти принцип.

Цевни соларни колектори захтевају редовно одржавање и обавезно чишћење, посебно у периодима активних снежних падавина. Ако пратите ова једноставна правила, они ће дуго радити и одржавати висок ниво ефикасности током целог радног века.

На конструкцију је постављен монтажни блок, на њега се доводи напајање од 220 волти, а на систем су прикључене три помоћне јединице - грејни елемент, вентилациони отвор и температурни сензор.

Последња ствар за повезивање је контролер дизајниран да правилно контролише комплекс. Жељени радни параметри се уносе у мени контролера и систем се покреће у стандардном режиму.

Дато је упутство корак по корак за изградњу соларног колектора Овај чланак.

Како правилно поставити уређај?

Да би вакуум колектор радио у потпуности и ефикасно обезбедио стамбени простор потребном енергијом, потребно је пронаћи најповољнију локацију за њега и правилно оријентисати уређај у односу на делове света.

Соларни колектори вакуумског типа су много практичнији од својих равних колега. Када се једна од радних цеви оштети и поквари, врло је лако заменити је новом. Након тога, систем ће наставити да функционише као и раније. Ако нема тренутне могућности да се нови елемент стави на место оштећеног, није важно. Јединица ће моћи да обавља своје „дужности“ чак и ако има јединицу са оштећеним елементом.

За насеља на северној хемисфери важно је поставити колектор на јужни део крова куће или на сунчану страну локације. Препоручљиво је осигурати минимално одступање за раван уређаја.

Ако није могуће усмерити површину на југ, треба изабрати најсветлији угао на отвореном простору између запада и истока.

Висока радна ефикасност колектора вакуумског типа је такође због чињенице да он ради на принципу огледала и изједначава своју топлотну снагу на основу тренутне висине сунца

Комплекс соларне енергије не би требало да буде прекривен димњацима, украсним фрагментима кровова, раширеним гранама дрвећа и високим стамбеним или техничким зградама. Ово ће смањити радну ефикасност и смањити ниво загревања радних елемената.

Ако је јединица правилно постављена, обезбедиће скоро исти пренос топлоте током целе године, без обзира на годишње доба.

Ако немате велико искуство у извођењу сложених поправки, монтаже и водоводних радова, нерационално је вакуумске цеви код куће. Овај процес је веома радно интензиван и захтева посебна знања и специјализовану опрему.

Поред тога, елементи вакуумског типа направљени независно имају много нижи ниво ефикасности од фабричких делова. Стога је најсмисленије купити производе од специјализованог произвођача, а затим покушати да саставите неколико секција код куће.

На сајту је избор чланака о уређењу соларног система грејања, препоручујемо да прочитате:

1. Соларни системи грејања: анализа технологија грејања заснованих на соларним системима
2. Грејање приватне куће са соларним панелима: дијаграми и уређај
3. Флексибилни соларни панели: типови, карактеристике + карактеристике повезивања

Закључци и користан видео на тему

Детаљан, детаљан опис вакуумске цеви, принцип њеног рада и карактеристике функционисања соларног колектора у целини. Аутор говори о неким занимљивим нијансама и показује да инсталација може постати права алтернатива гасном котлу.

Занимљиве информације о раду соларног колектора зими.

Како правилно инсталирати вакуумски соларни колектор својим рукама код куће. Све нијансе процеса, препоруке и корисни савети.

Познавајући основни принцип рада цевастог вакуумског соларног колектора, можете сами саставити јединицу. Инсталација ће бити у потпуности прилагођена вашим индивидуалним захтевима и потребама.

Ово није веома тежак задатак, али захтева повећану пажњу, скрупулозност и одређене вештине, у супротном ризик од оштећења интегритета тиквице и кршења њене непропусности значајно се повећава.

Позивамо све заинтересоване за избор, уградњу или самомонтажу соларног колектора да оставе коментаре и постављају питања. Контакт образац се налази у доњем блоку.