Colector solar cu vid: principiu de funcționare + cum să-l asamblați singur

Se cheltuiesc sume considerabile pentru furnizarea de apă caldă și încălzirea spațiului. Dar există o sursă alternativă de energie - un colector solar cu vid.Ai auzit de asta? Vă permite să reduceți semnificativ costurile financiare ale menținerii confortului, oferind un efect maxim de încălzire cu pierderi minime de căldură.

Acest dispozitiv poate fi achiziționat de la producătorii de echipamente de uz casnic sau asamblat singur acasă. Pentru a alege modelul potrivit, trebuie să studiezi o mulțime de informații. Vă vom ajuta să vă decideți asupra principalelor criterii de cumpărare.

Articolul va discuta despre principiul de funcționare și designul unui colector de vid. Vom vorbi despre caracteristicile de design ale diferitelor modele, luați în considerare avantajele și dezavantajele acestor instalații. În plus, vom descrie în detaliu cum să realizați și să instalați singur un colector solar cu vid.

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

Principiul de funcționare al unității de vid

Colectorul solar în vid diferă de sistemele solare convenționale în felul în care procesarea energiei solare. O baterie clasică pur și simplu ia lumină și o transformă în electricitate. Colectorul este format din tuburi de sticlă cu un vid creat în interior. Acestea sunt combinate într-un singur sistem prin unități speciale de andocare.

În interiorul fiecărui tub există un canal de una sau două tije de cupru cu lichid de răcire. Captând razele soarelui, elementul activ încălzește materialul de răcire, asigurând astfel funcționarea colectorului.

Datorită acestui design, nivelul de eficiență energetică crește semnificativ, iar pierderile de căldură sunt semnificativ reduse, deoarece stratul de vid vă permite să economisiți aproximativ 95% din energia solară captată.

Un colector solar cu vid amplasat pe acoperișul unei case private va oferi locuitorilor apă caldă pe tot parcursul anului, iar în timpul sezonului rece vă va permite să încălziți confortabil camera fără a cheltui mulți bani pe ea.

În plus, este redusă dependența productivității colectorului de sezonalitate, temperatura mediului și diferite condiții meteorologice, cum ar fi rafale de vânt, parțial înnorat, precipitații etc.

Cum funcționează un colector de tip vid?

Dispozitivele moderne de vid care asigură încăperilor căldură și apă caldă folosind energia solară variază din punct de vedere tehnologic.

Colectorii sunt împărțiți în următoarele tipuri:

• tubular fără strat de protecție din sticlă;
• modul cu conversie redusă;
• versiune plată standard;
• dispozitiv cu izolație termică transparentă;
• unitate de aer;
• colector plat de vid.

Colectorul solar cu vid este capabil să furnizeze apă caldă și încălzire în orice moment al anului și în orice vreme (+)

Toate au o asemănare comună de design, deci constau din:

• teava transparenta exterioara, de unde aerul a fost complet pompat;
• teava incalzitasituat într-o conductă mare în care se deplasează lichidul de răcire lichid sau gazos;
• unul sau două distribuitoare prefabricate, la care se racordează țevi de calibru mai mare și intră un circuit de circulație de tuburi subțiri plasate în interior.

Întregul design amintește oarecum de un termos cu pereți transparenți, care menține un nivel de izolare termică fără precedent. Datorită acestei caracteristici, corpul tubului interior dobândește capacitatea de a se încălzi eficient și de a transfera complet resursa de energie către lichidul de răcire care circulă în interior.

Nuanțe de design și clasificare

Colectoarele de tip vid sunt clasificate in functie de tipul tuburilor de sticla instalate in structura, sau dupa caracteristicile canalelor termice. Tuburile sunt de obicei coaxiale și tip pene, iar canalele de căldură sunt în formă de U cu flux direct și tip conductă de căldură. .

Caracteristicile tuburilor coaxiale

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

Tuburile coaxiale sunt fabricate din sticlă borosilicată de înaltă rezistență, care are o transmisie ridicată a luminii. Elementele, în funcție de producător, au până la trei straturi de pulverizare cu magnetron, demonstrează o rezistență excelentă și rezistență la diferite condiții atmosferice (ploaie, grindină etc.), rezistă la o 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 timpul procesului de încălzire, se evaporă, renunță efectiv la căldură, se condensează și curge în partea de jos a tubului.Ciclul se repetă apoi, creând astfel un proces continuu de schimb de căldură.

Caracteristicile tuburilor de pene

Tuburile cu pene de vid au o grosime mai mare a peretelui decât cele coaxiale și constau nu din două, ci dintr-un balon. Elementul intern de absorbție de cupru este echipat pe toată lungimea sa cu un amplificator durabil - o placă ondulată cu un strat de absorbție de energie de nivel înalt.

Datorită acestei caracteristici de proiectare, vidul este situat direct în canalul termic, o parte din care, împreună cu absorbantul, este integrată direct în balon.

Tubul de vid cu pene conține o placă în interior care are forma unei pene. Nivelul de eficiență depășește capacitățile omologului său coaxial, dar are un cost semnificativ mai mare și este dificil de înlocuit dacă integritatea becului este deteriorată sau elementul de încălzire defectează.

Colectoarele fabricate din tuburi de vid cu pene sunt considerate cele mai eficiente din clasa lor, funcționează bine și oferă servicii de încredere de mulți ani.

Principiul de funcționare al conductei termice

Conductele de căldură constau din tuburi închise care conțin o compoziție lichidă care se evaporă ușor. Sub influența luminii solare, se încălzește, se deplasează în regiunea superioară a canalului și este concentrată acolo într-un colector special de căldură (colector).

În acest moment, fluidul de lucru renunță la toată căldura acumulată și cade din nou pentru a relua procesul.

Manșonul schimbătorului de căldură al conductei de căldură este conectat la schimbătorul de căldură cu distribuitor printr-o priză specială lipită în schimbătorul de căldură cu 1 conductă în sine sau este înfășurat în jurul unui schimbător de căldură cu 2 conducte.

Elementul de lucru al conductei de căldură este fabricat din cupru, iar în cazuri mai rare - din aluminiu. Prezintă rezistență ridicată la sarcinile operaționale, servește în mod fiabil timp de 15 ani, are un cost rezonabil și este unul dintre cele mai populare elemente ale sistemelor solare cu vid de tip tub modern.

Energia degajată este preluată din rezervorul termic de către lichidul de răcire și transferată în continuare prin sistem, asigurând astfel disponibilitatea apei calde în robinete și calorifere. Sistemul de conducte termice este ușor de instalat și demonstrează o eficiență ridicată de funcționare.

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

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

Lucrările de reparații pot fi efectuate cu ușurință direct la locația colectorului, fără a demonta unitatea și fără a aplica un efort inutil lucrării.

Descrierea schimbătorului de căldură cu trecere o dată în formă de U

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

Când este încălzită, compoziția activă se extinde și intră în rezervorul de stocare, creând astfel circulația naturală a lichidului în sistem. Un strat selectiv special aplicat pe pereții interiori crește capacitatea de absorbție a căldurii și îmbunătățește eficiența sistemului în ansamblu.

În comparație cu tuburile de tip heat-pipe, produsele în formă de U au o rezistență hidraulică mai mare, solicită mai mult lichid de răcire și sunt semnificativ mai scumpe. Colectorii care funcționează pe tuburi în U cu flux direct nu pot funcționa la presiune înaltă și oferă un transfer de căldură de înaltă calitate numai în timpul sezonului cald

Tuburile de tip U demonstrează performanțe ridicate și asigură un transfer de căldură solid, dar au un dezavantaj semnificativ. Ele formează o structură integrală cu colectorul și sunt întotdeauna montate împreună cu aceasta.

Nu va fi posibilă înlocuirea unui singur tub separat care a eșuat. Pentru reparații, va fi necesar să demontați întregul complex și să puneți unul nou în locul său.

Comparația diferitelor modificări

La fabricarea unităților solare, canalele termice și tuburile de sticlă vid pentru colectoare solare sunt combinate într-o varietate de combinații.

Cele mai populare printre consumatori sunt modelele coaxiale cu conductă de căldură. Cumpărătorii sunt atrași de prețul fidel al dispozitivelor și de întreținerea foarte simplă și accesibilă pe toată durata de viață.

Un colector solar cu vid cu canal de lucru pentru conducte termice poate fi reparat cu ușurință. Înlocuirea tuburilor deteriorate se efectuează la fața locului și nu implică demontarea sistemului sau mutarea acestuia în 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 termice demonstrează fiabilitate ridicată și nu au restricții de utilizare chiar și în complexe 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 produselor populare. Ele sunt caracterizate de parametri precum pierderea scăzută de căldură și eficiența de 70% și mai mult.

Pentru a funcționa corect, un dispozitiv de aspirare cu canal în U trebuie instalat corect. Este de dorit ca unghiul minim de înclinare să fie de cel puțin 20⁰. Doar astfel se va putea asigura un randament maxim

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

Tuburile cu pene sunt structural un singur cilindru din sticlă, cu pereți îngroșați, puternici (în funcție de producător, de la 2,5 mm și mai sus). Inserția absorbantă de pene conținută în interior se potrivește strâns canalului de lucru, realizată din metal termoconductor.

Izolarea aproape perfectă este creată de spațiul de vid din 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 cu pene trebuie reparate. Nu este nevoie să schimbați întregul sistem; este suficient să găsiți o unitate deteriorată, să o demontați și să puneți una nouă în locul ei.

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

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

Când instalați tuburi cu pene în cadru, pe tija fiecărei piese este plasată o piuliță puternică cu un inel și o garnitură rezistentă la căldură. Acest lucru asigură etanșeitatea întregii structuri și permite colectorului să funcționeze pe deplin în orice condiții

Prețul produselor este destul de mare, iar atunci când efectuați reparații, este necesar să scurgeți tot lichidul de răcire din sistem și abia apoi să începeți depanarea.

Cum ar trebui să fie colectorul de căldură?

Colectorul de căldură este un alt element de lucru foarte important al galeriei de vid. Prin această unitate, căldura acumulată este transferată de la tuburi la lichidul de răcire.

Colectorul de căldură este situat în partea de sus a dispozitivului. Una dintre componentele sale, un miez de cupru, primește energie și o transferă la lichidul de răcire principal care circulă într-un sistem închis de schimbător de căldură rezervor-colector.

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

Acest lucru vă permite să evitați contraîncălzirea, atunci când lichidul de răcire începe să ia căldura apei calde colectate în rezervorul de stocare.

Avantaje și dezavantaje ale colectoarelor de tip vid

Principalul avantaj al unităților este absența aproape completă a pierderilor de căldură în timpul funcționării. Acest lucru este asigurat de un mediu de vid, care este unul dintre izolatorii naturali de cea mai înaltă calitate. Dar lista de avantaje nu se oprește aici.

Dispozitivele au alte avantaje distincte:

• eficiență de funcționare la temperaturi scăzute (până la -30°C);
• capacitatea de a acumula temperaturi de până la 300°C;
• absorbția maximă posibilă a energiei termice, inclusiv spectrul invizibil;
• stabilitate operațională;
• susceptibilitate scăzută la manifestări atmosferice agresive;
• vânt redus datorită caracteristicilor de proiectare ale sistemelor tubulare capabile să treacă prin ele mase de aer de diferite densități;
• nivel ridicat de eficiență în regiunile cu climă temperată și rece, cu un număr mic de zile senine și însorite;
• durabilitatea supusă regulilor de funcționare de bază;
• accesibilitatea pentru reparații și capacitatea de a schimba nu întregul sistem, ci doar un fragment eșuat.

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

Un colector solar este un dispozitiv eficient care vă permite să convertiți energia solară în energie termică, practic fără pierderi.

Asamblarea unității pe cont propriu

Procesul de asamblare a unui colector de vid începe cu fabricarea unui cadru suport pentru elementele de lucru. Se instaleaza imediat in locul alocat unitatii.

Dimensiunile și dimensiunile cadrului depind în întregime de modelul care este planificat a fi realizat și sunt de obicei prescrise în instrucțiunile găsite printre documentele însoțitoare pentru componente.

Cadrul finit pentru colector este fixat pe acoperiș, astfel încât să ocupe o poziție liberă și să nu se balanseze. Dacă acoperișul clădirii este din ardezie, utilizați grinzi de înveliș și șuruburi groase de calibru mare. Pentru alte materiale de acoperiș, se folosesc ancore convenționale

Fixez suplimentar locurile în care cadrul se întâlnește cu suprafața acoperișului cu etanșant, astfel încât pe viitor apa să nu intre în casă prin găuri. Apoi rezervorul de stocare este livrat la locul de instalare și fixat cu șuruburi în partea de sus a cadrului.

În etapa următoare, elementul de încălzire, senzorul de temperatură și evacuarea automată a aerului sunt asamblate. Toate componentele auxiliare și piesele aferente sunt plasate pe plăcuțele de înmuiere incluse. Pentru a atașa senzorul de temperatură, utilizați o cheie tubulară.

În continuare, se realizează furnizarea de comunicații de alimentare cu apă. În acest scop, țevile sunt luate din orice material care este rezistent la temperaturi scăzute și poate rezista până la 95°C. Bine dovedit țevi și fitinguri din polipropilenă.

Țevile din polipropilenă sunt ideale pentru conectarea colectorului solar la sistemul sanitar rezidențial. Armătura are proprietăți fizice bune și rezistență operațională, servește fiabil mulți ani și este ușor înlocuită în caz de fisuri sau rupturi.

După conectarea la alimentarea cu apă, rezervorul de stocare este umplut cu apă și testat pentru scurgeri. Dacă se găsesc 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 învelit într-o foaie de aluminiu și plasat într-un tub vid de sticlă. De jos, pe balon se așează o cupă de fixare și o cizmă din cauciuc rezistent, flexibil.

Vârful superior de cupru al tubului este împins până la capăt în condensatorul din alamă. Unsoarea vâscoasă de contact termic nu este îndepărtată de pe țevi. Fixați mecanismul de blocare pe suport și montați toate tuburile de sticlă rămase folosind același principiu.

Colectoarele solare tubulare necesită întreținere regulată și curățare obligatorie, mai ales în perioadele de ninsoare activă. Dacă urmați aceste reguli simple, acestea vor funcționa mult timp și vor menține un nivel ridicat de eficiență pe toată durata de viață.

Un bloc de montare este plasat pe structură, îi este furnizată o sursă de alimentare de 220 de volți și trei unități auxiliare sunt conectate la sistem - un element de încălzire, un aerisire și un senzor de temperatură.

Ultimul lucru de conectat este un controler conceput pentru a controla corect complexul. Parametrii de funcționare doriti sunt introduși în meniul controlerului și sistemul pornește în modul standard.

Sunt prezentate instrucțiuni pas cu pas pentru construirea unui colector solar Acest articol.

Cum se plasează corect dispozitivul?

Pentru ca colectorul de vid să funcționeze complet și eficient, oferind spațiului de locuit energia necesară, este necesar să găsiți cea mai favorabilă locație pentru acesta și să orientați corect dispozitivul în raport cu părțile lumii.

Colectoarele solare de tip vid sunt mult mai practice decât omologii lor plate. Când unul dintre tuburile de lucru este deteriorat și se defectează, este foarte ușor să îl înlocuiți cu unul nou. După aceasta, sistemul va continua să funcționeze ca înainte. Dacă nu există o oportunitate imediată de a pune un nou element în locul celui deteriorat, nu contează. Unitatea își va putea îndeplini „datoriile” chiar dacă are o unitate 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 recomandabil să se asigure o abatere minimă pentru planul dispozitivului.

Dacă nu este posibil să direcționați suprafața spre sud, ar trebui să alegeți cel mai luminos unghi în spațiul deschis dintre vest și est.

Eficiența ridicată de funcționare a unui colector de tip vid se datorează și faptului că funcționează pe principiul oglinzii și își egalizează puterea termică în funcție de înălțimea curentă a soarelui.

Complexul de energie solară nu trebuie acoperit de coșuri de fum, fragmente decorative de acoperiș, ramuri de copaci răspândite și clădiri rezidențiale sau tehnice înalte. Acest lucru va reduce eficiența de funcționare și va reduce nivelul de încălzire al elementelor de operare.

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

Dacă nu aveți o experiență vastă în efectuarea lucrărilor complexe de reparații, instalare și instalații sanitare, este irațional să aspirați tuburile acasă. Acest proces necesită foarte multă muncă și necesită cunoștințe speciale și echipamente specializate.

În plus, elementele de tip vid realizate independent au un nivel de eficiență mult mai scăzut decât piesele din fabrică. Prin urmare, este cel mai logic să achiziționați produse de la un producător specializat și apoi să încercați să asamblați mai multe secțiuni acasă.

Site-ul are o selecție de articole despre amenajarea unui sistem de încălzire solară, vă recomandăm să citiți:

1. Sisteme de încălzire solară: analiza tehnologiilor de încălzire bazate pe sisteme solare
2. Încălzirea unei case private cu panouri solare: diagrame 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 ansamblu. Autorul vorbește despre câteva nuanțe interesante și arată că instalația poate deveni o alternativă reală la un cazan pe gaz.

Informații interesante despre funcționarea colectorului solar în timpul iernii.

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

Cunoscând principiul de funcționare de bază al unui colector solar tubular în vid, puteți asambla singur unitatea. Instalarea va fi pe deplin adaptată cerințelor și nevoilor dumneavoastră individuale.

Aceasta nu este o sarcină foarte dificilă, dar necesită o atenție sporită, scrupulozitate și anumite abilități, altfel riscul de a deteriora integritatea balonului și de a-i rupe etanșeitatea crește semnificativ.

Invităm pe toți cei interesați să aleagă, să instaleze sau să auto-asambla un colector solar să lase comentarii și să pună întrebări. Formularul de contact este situat în blocul inferior.