Vákuový solárny kolektor: princíp činnosti + ako si ho zložiť svojpomocne

Značné množstvo peňazí sa vynakladá na zásobovanie teplou vodou a vykurovanie priestorov. Existuje však alternatívny zdroj energie – vákuový solárny kolektor.Počuli ste o tom? Umožňuje výrazne znížiť finančné náklady na udržanie komfortu, poskytuje maximálny vykurovací efekt s minimálnymi tepelnými stratami.

Toto zariadenie je možné zakúpiť od výrobcov domácich spotrebičov alebo si ho zostaviť sami doma. Aby ste si vybrali ten správny model, musíte si naštudovať množstvo informácií. Pomôžeme vám pri rozhodovaní o hlavných nákupných kritériách.

Článok sa bude zaoberať princípom činnosti a konštrukciou vákuového rozdeľovača. Budeme hovoriť o dizajnových vlastnostiach rôznych modelov, zvážime výhody a nevýhody týchto inštalácií. Okrem toho podrobne popíšeme, ako si sami vyrobiť a nainštalovať vákuový solárny kolektor.

Materiál je doplnený videami, z ktorých sa dozviete o dôležitých vlastnostiach a princípoch fungovania vákuových rozdeľovačov.

Princíp činnosti vákuovej jednotky

Vákuový solárny kolektor sa od bežných solárnych systémov líši spôsobom spracovanie solárnej energie. Klasická batéria jednoducho odoberá svetlo a premieňa ho na elektrinu. Kolektor pozostáva zo sklenených trubíc, vo vnútri ktorých je vytvorené vákuum. Sú spojené do jedného systému prostredníctvom špeciálnych dokovacích jednotiek.

Vo vnútri každej rúrky je kanál jednej alebo dvoch medených tyčí s chladivom. Aktívny prvok zachytáva slnečné lúče a ohrieva materiál chladiacej kvapaliny, čím zabezpečuje prevádzku kolektora.

Vďaka tomuto dizajnu sa úroveň energetickej účinnosti výrazne zvyšuje a tepelné straty sú výrazne znížené, pretože vákuová vrstva vám umožňuje ušetriť asi 95% zachytenej slnečnej energie.

Vákuový solárny kolektor umiestnený na streche súkromného domu poskytne obyvateľom teplú vodu počas celého roka a v chladnom období vám umožní pohodlne vykurovať miestnosť bez toho, aby ste na to utratili veľa peňazí.

Okrem toho sa znižuje závislosť produktivity kolektorov od sezónnosti, okolitej teploty a rôznych poveternostných podmienok, ako sú nárazy vetra, polooblačno, zrážky a pod.

Ako funguje rozdeľovač vákuového typu?

Moderné vákuové zariadenia, ktoré poskytujú miestnostiam teplo a teplú vodu pomocou solárnej energie, sa technologicky líšia.

Kolektory sú rozdelené do nasledujúcich typov:

• rúrkové bez ochranného skla;
• modul so zníženou konverziou;
• štandardná plochá verzia;
• zariadenie s priehľadnou tepelnou izoláciou;
• vzduchová jednotka;
• ploché vákuové potrubie.

Vákuový solárny kolektor je schopný zabezpečiť dodávku teplej vody a vykurovanie kedykoľvek počas roka a za každého počasia (+)

Všetky majú spoločnú dizajnovú podobnosť, takže pozostávajú z:

• vonkajšie priehľadné potrubie, odkiaľ bol vzduch úplne odčerpaný;
• vyhrievané potrubieumiestnené vo veľkom potrubí, kde sa pohybuje kvapalná alebo plynná chladiaca kvapalina;
• jeden alebo dva prefabrikované rozvádzače, na ktorý sa pripájajú rúrky väčšieho kalibru a vstupuje do nej obehový okruh z tenkých rúrok umiestnených vo vnútri.

Celý dizajn tak trochu pripomína termosku s priehľadnými stenami, ktorá si zachováva nevídane vysokú úroveň tepelnej izolácie. Vďaka tejto vlastnosti získava telo duše schopnosť efektívne sa zahriať a plne preniesť zdroj energie do chladiacej kvapaliny cirkulujúcej vo vnútri.

Dizajnové nuansy a klasifikácia

Vákuové kolektory sú klasifikované podľa typu sklenených trubíc inštalovaných v konštrukcii alebo podľa vlastností tepelných kanálov. Rúry sú zvyčajne koaxiálne a typu pier a tepelné kanály sú typu U s priamym prietokom a typu tepelnej trubice. .

Charakteristika koaxiálnych trubíc

Koaxiálne trubice sú dvojitá sklenená termoska s umelo vytvoreným vákuovým priestorom medzi stenami. Vnútorný povrch trubice má vrstvu špeciálneho teplo pohlcujúceho povlaku, takže k skutočnému prenosu tepla dochádza priamo zo stien sklenenej banky.

Koaxiálne trubice sú vyrobené z vysoko pevného borosilikátového skla, ktoré má vysokú priepustnosť svetla. Prvky majú v závislosti od výrobcu až tri vrstvy magnetrónového naprašovania, vykazujú vynikajúcu pevnosť a odolnosť voči rôznym atmosférickým podmienkam (dážď, krupobitie a pod.), odolávajú tlaku 1 MPa a spoľahlivo slúžia 15 rokov

Ako absorbujúci prvok je medená rúrka obsahujúca éterovú kompozíciu prispájkovaná do sklenenej rúrky. Počas procesu zahrievania sa odparuje, efektívne odovzdáva svoje teplo, kondenzuje a steká na dno trubice.Cyklus sa potom opakuje, čím sa vytvára kontinuálny proces výmeny tepla.

Vlastnosti perových rúrok

Vákuové perové trubice majú väčšiu hrúbku steny ako koaxiálne a pozostávajú nie z dvoch, ale z jednej banky. Vnútorný medený absorpčný prvok je po celej dĺžke vybavený odolným zosilňovačom - vlnitým plechom s vysokoúrovňovým povlakom absorbujúcim energiu.

Vďaka tejto konštrukčnej vlastnosti je vákuum umiestnené priamo v tepelnom kanáli, ktorého časť je spolu s absorbentom integrovaná priamo do banky.

Vákuová trubica z peria obsahuje vo vnútri platňu, ktorá má tvar pierka. Úroveň účinnosti presahuje možnosti jeho koaxiálneho náprotivku, ale má výrazne vyššie náklady a je ťažké ho nahradiť, ak je poškodená integrita žiarovky alebo zlyhá vykurovacie teleso

Kolektory vyrobené z perových vákuových trubíc sú považované za najúčinnejšie vo svojej triede, fungujú dobre a poskytujú spoľahlivú službu po mnoho rokov.

Princíp činnosti tepelnej trubice

Tepelné trubice pozostávajú z uzavretých rúrok obsahujúcich ľahko sa vyparujúcu kvapalnú kompozíciu. Vplyvom slnečného žiarenia sa ohrieva, pohybuje sa do hornej oblasti kanála a tam sa koncentruje v špeciálnom kolektore tepla (rozdeľovači).

V tomto momente sa pracovná tekutina vzdá všetkého nahromadeného tepla a opäť klesne, aby sa proces obnovil.

Objímka tepelného výmenníka je pripojená k rozdeľovaciemu výmenníku tepla cez špeciálnu objímku priletovanú do samotného 1-rúrkového výmenníka tepla alebo je omotaná okolo 2-rúrkového výmenníka tepla.

Pracovný prvok tepelnej trubice je vyrobený z medi a vo vzácnejších prípadoch z hliníka. Vykazuje vysokú odolnosť voči prevádzkovému zaťaženiu, spoľahlivo slúži 15 rokov, má prijateľnú cenu a je jedným z najobľúbenejších prvkov moderných trubicových vákuových solárnych systémov.

Uvoľnenú energiu odoberá chladivo z tepelného zásobníka a prenáša ďalej cez systém, čím je zabezpečená dostupnosť teplej vody v kohútikoch a radiátoroch. Systém tepelných trubíc sa ľahko inštaluje a vykazuje vysokú prevádzkovú účinnosť.

Kolektory vybavené vákuovými tepelnými trubicami majú dobrú úroveň spoľahlivosti a sú vhodné na použitie nielen v každodennom živote, ale aj vo vysokotlakových solárnych termických systémoch

V prípade poruchy alebo poruchy bez akýchkoľvek ťažkostí je možné poškodenú jednotku vymeniť za novú bez toho, aby ste museli pristupovať k rekonštrukcii celého systému.

Opravné práce je možné ľahko vykonať priamo na mieste kolektora, bez demontáže jednotky a bez vynaloženia zbytočného úsilia na prácu.

Popis prietokového výmenníka tepla v tvare U

Rúrka priamoprúdového výmenníka má tvar písmena U. Vnútri cirkuluje voda alebo pracovné chladivo vykurovacieho systému. Jedna časť prvku je určená pre studenú chladiacu kvapalinu a druhá správne odstraňuje už zahriatu.

Pri zahriatí sa aktívna kompozícia rozširuje a vstupuje do zásobníka, čím vytvára prirodzenú cirkuláciu kvapaliny v systéme. Špeciálny selektívny náter aplikovaný na vnútorné steny zvyšuje kapacitu absorpcie tepla a zlepšuje účinnosť systému ako celku.

V porovnaní s trubicami typu heat-pipe majú výrobky v tvare U väčší hydraulický odpor, kladú vyššie nároky na chladiacu kvapalinu a sú výrazne drahšie. Kolektory pracujúce na priamoprúdových U-rúrkach nemôžu pracovať pod vysokým tlakom a poskytujú kvalitný prenos tepla iba v teplom období

Rúrky typu U vykazujú vysoký výkon a poskytujú solídny prenos tepla, majú však jednu významnú nevýhodu. Tvoria jednu integrálnu štruktúru s rozdeľovačom a montujú sa vždy spolu s ním.

Samostatnú jedinú trubicu, ktorá zlyhala, nebude možné vymeniť. Pre opravy bude potrebné celý areál rozobrať a na jeho miesto postaviť nový.

Porovnanie rôznych modifikácií

Pri výrobe solárnych jednotiek sa tepelné kanály a vákuové sklenené trubice pre solárne kolektory kombinujú v rôznych kombináciách.

Najpopulárnejšie medzi spotrebiteľmi sú koaxiálne modely s tepelnou rúrkou. Kupujúcich láka verná cena zariadení a veľmi jednoduchá, cenovo dostupná údržba počas celej životnosti.

Vákuový solárny kolektor s pracovným kanálom heatpipe možno ľahko opraviť. Výmena poškodených rúrok sa vykonáva na mieste a nezahŕňa demontáž systému alebo jeho premiestnenie na iné miesto. Prenos tepla v týchto modeloch je však náročný, vďaka čomu výstupná účinnosť nie je väčšia ako 65%

Vákuové zariadenia s tepelnými kanálikmi vykazujú vysokú spoľahlivosť a nemajú žiadne obmedzenia na použitie ani vo vysokotlakových solárnych termických komplexoch.

Zariadenia s koaxiálnou bankou obsahujúcou kanály v tvare U s priamym prietokom sú tiež zahrnuté v zozname obľúbených produktov. Vyznačujú sa takými parametrami, ako sú nízke tepelné straty a účinnosť 70 % a viac.

Pre správne fungovanie musí byť vákuové zariadenie s U-kanálom správne nainštalované. Je žiaduce, aby minimálny uhol sklonu bol aspoň 20°. Len tak bude možné zabezpečiť maximálnu návratnosť

Situáciu trochu kazí: zložitý proces opravy, špecifická údržba počas prevádzky a nemožnosť vymeniť jednotlivú poškodenú jednotku. Ak sa so zariadením niečo stane, demontuje sa a nasadí sa úplne nový kolektor.

Pérové ​​trubice sú konštrukčne jednovalec vyrobený zo skla so zhrubnutými pevnými stenami (v závislosti od výrobcu od 2,5 mm a viac). Vo vnútri obsiahnutá vložka absorbujúca perie tesne prilieha k pracovnému kanálu vyrobenému z teplovodivého kovu.

Takmer dokonalú izoláciu vytvára podtlakový priestor vo vnútri sklenenej nádoby. Absorbent odovzdáva absorbované teplo bez strát a poskytuje systému účinnosť až 77%.

V prípade poruchy je potrebné opraviť rozdeľovače vybavené perovými trubicami. Nie je potrebné meniť celý systém, stačí nájsť poškodenú jednotku, demontovať ju a dať na jej miesto novú

Modely s perovým prvkom sú o niečo drahšie ako koaxiálne, ale vďaka svojej vysokej účinnosti poskytujú úplný komfort v miestnosti a rýchlo platia.

Najúčinnejšie a najproduktívnejšie sú perové banky s vnútornými kanálmi s priamym prietokom. Ich skutočná účinnosť niekedy dosahuje rekordných 80 %.

Pri inštalácii perových rúrok do rámu je na tyč každej časti umiestnená silná lisovacia matica s krúžkom a tepelne odolným tesnením. To zaisťuje tesnosť celej konštrukcie a umožňuje plnú funkčnosť kolektora za akýchkoľvek podmienok

Cena výrobkov je pomerne vysoká a pri vykonávaní opráv je potrebné vypustiť všetku chladiacu kvapalinu zo systému a až potom začať odstraňovať problémy.

Aký by mal byť kolektor tepla?

Zberač tepla je ďalším veľmi dôležitým pracovným prvkom vákuového rozdeľovača. Prostredníctvom tejto jednotky sa akumulované teplo prenáša z rúrok do chladiacej kvapaliny.

Zberač tepla je umiestnený v hornej časti zariadenia. Jedna z jeho súčastí, medené jadro, prijíma energiu a prenáša ju do hlavného chladiaceho média cirkulujúceho v uzavretom systéme výmenníka tepla zásobník-kolektor.

Po pripojení k systému je zaručená správna prevádzka. obehové čerpadlo. Automatizácia, ktorá riadi vykurovací komplex, jasne monitoruje úroveň teploty v kanáloch a ak klesne pod povolené kritické minimum (napríklad v noci), zastaví čerpadlo.

To vám umožní vyhnúť sa spätnému ohrevu, keď chladiaca kvapalina začne odoberať teplo horúcej vode zhromaždenej v zásobníku.

Výhody a nevýhody vákuových kolektorov

Hlavnou výhodou jednotiek je takmer úplná absencia tepelných strát počas prevádzky. Tú zabezpečuje vákuové prostredie, ktoré patrí medzi najkvalitnejšie prírodné izolanty. Tým ale zoznam výhod nekončí.

Zariadenia majú ďalšie výrazné výhody:

• prevádzková účinnosť pri nízkych teplotách (do -30 ° C);
• schopnosť akumulovať teploty až do 300 ° C;
• maximálna možná absorpcia tepelnej energie vrátane neviditeľného spektra;
• prevádzková stabilita;
• nízka náchylnosť k agresívnym atmosférickým prejavom;
• nízky vietor v dôsledku konštrukčných prvkov rúrkových systémov schopných prechádzať cez ne vzduchové hmoty rôznych hustôt;
• vysoká úroveň účinnosti v regiónoch s miernym a chladným podnebím s malým počtom jasných a slnečných dní;
• trvanlivosť podľa základných prevádzkových pravidiel;
• dostupnosť na opravu a možnosť zmeniť nie celý systém, ale iba jeden neúspešný fragment.

Medzi nevýhody patrí nemožnosť samočistenia kolektorov od mrazu, ľadu, snehu a vysoká cena komponentov potrebných na montáž jednotky doma.

Solárny kolektor je efektívne zariadenie, ktoré umožňuje premieňať slnečnú energiu na tepelnú energiu prakticky bez strát.

Montáž jednotky svojpomocne

Proces montáže vákuového rozdeľovača začína výrobou nosného rámu pre pracovné prvky. Ihneď sa inštaluje na miesto určené pre jednotku.

Veľkosť a rozmery rámu závisia výlučne od modelu, ktorý sa má vyrobiť, a zvyčajne sú predpísané v pokynoch, ktoré nájdete v sprievodných dokumentoch komponentov.

Hotový rám pre kolektor je pripevnený k streche tak, aby zaujímal voľnú polohu a nekýval sa. Ak je strecha budovy bridlicová, použite obkladové trámy a hrubé skrutky veľkého kalibru. Pre iné strešné materiály sa používajú bežné kotvy

Miesta, kde sa rám stretáva s povrchom strechy, dodatočne fixujem tmelom, aby v budúcnosti voda nevnikla do domu cez otvory. Potom je zásobník dodaný na miesto inštalácie a pripevnený skrutkami k hornej časti rámu.

V ďalšej fáze sa zmontuje vykurovacie teleso, snímač teploty a automatický odvzdušňovací ventil. Všetky pomocné komponenty a súvisiace časti sú umiestnené na priložených zmäkčovacích podložkách. Na pripevnenie snímača teploty použite nástrčný kľúč.

Ďalej je usporiadaná dodávka vodovodných komunikácií. Na tento účel sa odoberajú rúry z akéhokoľvek materiálu, ktorý je odolný voči nízkym teplotám a znesie až 95°C. Dobre dokázané polypropylénové rúry a tvarovky.

Polypropylénové rúry sú ideálne na pripojenie solárneho kolektora k domovému vodovodnému systému. Výstuž má dobré fyzikálne vlastnosti a prevádzkovú odolnosť, spoľahlivo slúži mnoho rokov a v prípade prasklín alebo trhlín sa ľahko vymení.

Po pripojení prívodu vody sa zásobník naplní vodou a otestuje sa na tesnosť. Ak sa niekde zistia netesnosti do 3-4 hodín, sú opravené.

Na konci sú nainštalované vykurovacie telesá. Za týmto účelom je medená trubica zabalená do hliníkového plechu a umiestnená do sklenenej vákuovej trubice. Zospodu je na banku umiestnená upevňovacia miska a nánožník vyrobený z odolnej pružnej gumy.

Horný medený hrot rúrky je úplne zasunutý do mosadzného kondenzátora. Viskózny tepelný kontaktný tuk sa z rúrok neodstraňuje. Zaklapnite uzamykací mechanizmus na držiak a namontujte všetky zostávajúce sklenené trubice rovnakým princípom.

Trubicové solárne kolektory vyžadujú pravidelnú údržbu a povinné čistenie, najmä v období aktívneho sneženia. Ak sa budete riadiť týmito jednoduchými pravidlami, budú fungovať dlho a zachovajú si vysokú úroveň účinnosti počas celej svojej životnosti.

Na konštrukcii je umiestnený montážny blok, je k nemu privedený 220-voltový zdroj a k systému sú pripojené tri pomocné jednotky - vykurovacie teleso, odvzdušňovač a snímač teploty.

Posledná vec, ktorú treba pripojiť, je ovládač určený na správne ovládanie komplexu. Požadované prevádzkové parametre sa zadajú do menu regulátora a systém sa spustí v štandardnom režime.

Podrobné pokyny na konštrukciu solárneho kolektora sú uvedené v tento článok.

Ako správne umiestniť zariadenie?

Na to, aby vákuový kolektor fungoval naplno a efektívne poskytoval obytnému priestoru potrebnú energiu, je potrebné nájsť preň najvýhodnejšie umiestnenie a správne nasmerovať zariadenie na svetové strany.

Slnečné kolektory vákuového typu sú oveľa praktickejšie ako ich ploché náprotivky. Keď sa jedna z pracovných trubíc poškodí a zlyhá, je veľmi jednoduché ju vymeniť za novú. Potom bude systém naďalej fungovať ako predtým. Ak nie je okamžitá príležitosť umiestniť nový prvok na miesto poškodeného, ​​nezáleží na tom. Jednotka bude schopná plniť svoje „povinnosti“, aj keď má jednotku s poškodeným prvkom.

Pre sídla na severnej pologuli je dôležité umiestniť kolektor v južnej časti strechy domu alebo na slnečnej strane pozemku. Odporúča sa zabezpečiť minimálnu odchýlku pre rovinu zariadenia.

Ak nie je možné nasmerovať povrch na juh, mali by ste zvoliť najjasnejší uhol na otvorenom priestranstve medzi západom a východom.

Vysoká prevádzková účinnosť vákuového kolektora je spôsobená aj tým, že pracuje na princípe zrkadla a vyrovnáva svoj tepelný výkon na základe aktuálnej výšky slnka.

Komplex solárnej energie by nemali zakrývať komíny, ozdobné fragmenty strešnej krytiny, roztiahnuté konáre stromov a vysoké obytné či technické budovy. Tým sa zníži prevádzková účinnosť a zníži sa úroveň zahrievania ovládacích prvkov.

Ak je jednotka správne umiestnená, zabezpečí takmer rovnaký prenos tepla počas celého roka, bez ohľadu na ročné obdobie.

Ak nemáte rozsiahle skúsenosti s vykonávaním zložitých opravárenských, inštalačných a inštalatérskych prác, je iracionálne používať vákuové trubice doma. Tento proces je veľmi náročný na prácu a vyžaduje špeciálne znalosti a špeciálne vybavenie.

Okrem toho prvky vákuového typu vyrobené nezávisle majú oveľa nižšiu úroveň účinnosti ako továrenské diely. Preto je najrozumnejšie nakupovať výrobky od špecializovaného výrobcu a potom sa pokúsiť zostaviť niekoľko sekcií doma.

Webová stránka obsahuje výber článkov o usporiadaní solárneho vykurovacieho systému, odporúčame vám prečítať si:

1. Solárne vykurovacie systémy: analýza vykurovacích technológií založených na solárnych systémoch
2. Vykurovanie súkromného domu solárnymi panelmi: schémy a zariadenie
3. Flexibilné solárne panely: typy, vlastnosti + vlastnosti pripojenia

Závery a užitočné video na túto tému

Podrobný, podrobný popis vákuovej trubice, princíp jej činnosti a vlastnosti fungovania solárneho kolektora ako celku. Autor hovorí o niektorých zaujímavých nuansách a ukazuje, že inštalácia sa môže stať skutočnou alternatívou plynového kotla.

Zaujímavé informácie o prevádzke slnečného kolektora v zime.

Ako správne nainštalovať vákuový solárny kolektor vlastnými rukami doma. Všetky nuansy procesu, odporúčania a užitočné tipy.

Keď poznáte základný princíp fungovania trubicového vákuového solárneho kolektora, môžete si jednotku zostaviť sami. Inštalácia bude plne prispôsobená vašim individuálnym požiadavkám a potrebám.

Nie je to veľmi náročná úloha, ale vyžaduje si zvýšenú pozornosť, dôslednosť a určité zručnosti, inak sa výrazne zvyšuje riziko poškodenia celistvosti banky a porušenia jej tesnosti.

Pozývame všetkých, ktorí majú záujem o výber, inštaláciu alebo vlastnú montáž solárneho kolektora, aby zanechali pripomienky a položili otázky. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.