Принцип работы вакуумного солнечного коллектора с трубками

Пост опубликован: 4 мая, 2017

Солнечный коллектор – техническое устройство для поглощения тепловой энергии солнца в видимом и инфракрасном диапазонах с дальнейшей передачей полученной энергии теплоносителю. Используется в системах отопления и горячего водоснабжения зданий. По конструкции бывают: плоские и вакуумные.

Принцип работы вакуумного коллектора

Основной составляющей конструкции вакуумных солнечных коллекторов является стеклянная трубка, которая крепится в каркасе (панели) коллектора. В одной панели устанавливается несколько подобных трубок, в зависимости от конструкции количество их может различаться.

Трубка состоит из нескольких составных частей, это:

• Стеклянная трубка с поглощающим солнечные лучи слоем;
• Медная трубка меньшего диаметра, помещенная в стеклянную трубку.

Между трубками – вакуумное пространство.

Принцип работы подобных устройств следующий

1. Солнечные лучи попадают на стеклянные трубки, обработанные специальным слоем и их энергия поглощается этим элементом конструкции.

2. В трубках меньшего диаметра помещена специальная жидкость, которая под воздействием энергии поглощенной абсорбером (стеклянные трубки с поглощающим слоем) нагревается и при достижении определенных параметров – испаряется. В парообразном состоянии вещество поднимается вверх трубок.

3. Комплекты трубок помещены в общий блок, в котором контактируют с циркулирующим теплоносителем.
4. В парообразном состоянии энергия передается теплоносителю, после чего вещество конденсируется и в жидком состоянии стекает вниз.
5. Процесс повторяется снова.

Популярные марки вакуумных коллекторов

Сегодня, на рынке альтернативных источников энергии вакуумные коллекторы представлены отечественными и зарубежными производителями.

В России их производят в таких компаниях, как: «АльтЭнергия» (г. Анапа), ВПК «НПО Машиностроения» (г. Реутов), ПК «АНДИ Групп» (г. Москва).

В мире наиболее широко представлена продукция компании: «GREENoneTEC» (Австрия), «Soletrol» (Бразилия), «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» (Китай).

ВПК «НПО Машиностроения» выпускает солнечный коллектор «Сокол-Эффект»

Технические характеристики устройства:

• Материал поглощающей панели – медь/алюминий;
• Габаритные размеры – 2008х1093х76,7 мм;
• Поглощающая площадь – 2,06 м2;
• Мощность – 1,5 кВт;
• Масса – 36,5/32 кг;
• Рабочее давление – до 0,6 МПа;
• КПД – 82%;
• Теплоизоляция – минеральное волокно.

«АльтЭнергия» выпускает солнечные коллекторы серии R1 «SunRain»

Технические характеристики устройства:

• Материал поглощающей панели – трехслойное селективное покрытие;
• Габаритные размеры – 2420х2010х145 мм;
• Поглощающая площадь – 2,41 м2;
• Масса – 106,0 кг;
• КПД – 95%.

ПК «АНДИ Групп» выпускает солнечные коллекторы

Серии «ДАЧА» и «ДАЧА ЛЮКС».
Технические характеристики:

• Габаритные размеры – от 2350х950х1600 до 2350х2050х1600 мм (в зависимости от модели);
• Поглощающая площадь – от 1,32 до 3,17 м2 (в зависимости от модели);
• Масса – от 58,0 до 108,0 кг (в зависимости от модели);
• Количество вакуумных трубок – от 10 до 24 шт. (в зависимости от модели).

Серия «УНИВЕРСАЛ».
Технические характеристики:

• Габаритные размеры – от 2350х1350х1600 до 2350х3200х1600 мм (в зависимости от модели);
• Поглощающая площадь – от 1,97 до 4,76 м2 (в зависимости от модели);
• Мощность – 1,5 – 2,0 кВт;
• Масса – от 64,0 до 152,0 кг (в зависимости от модели);
• Количество вакуумных трубок – от 15 до 36 шт. (в зависимости от модели).

Серия SCH.

Технические характеристики:

• Габаритные размеры – от 2000х950х1420 до 2000х2300х1420 мм (в зависимости от модели);
• Поглощающая площадь – от 1,58 до 3,96 м2 (в зависимости от модели);
• Масса – от 37,0 до 93,0 кг (в зависимости от модели);
• Количество вакуумных трубок – от 12 до 30 шт. (в зависимости от модели).

Компания «GREENoneTEC» (Австрия)

Выпускает вакуумные солнечные коллекторы 2-х типов, это: FK 8200N 4H VS7E и FK 8200N 4H VS7E, которые отличаются по материалу абсорбера и мощности.
Технические характеристики устройств:

• Материал поглощающей панели – Cu-Al сплав Blue TiNox/Cu-Al сплав Black Ch;
• Габаритные размеры – 1730х1170х83 мм;
• Поглощающая площадь – 1,91 м2;
• Мощность – 1,91/1,81 кВт;
• Масса – 35,0 кг;
• Количество вакуумных трубок – 10 шт.

Вакуумные коллекторы компания «Soletrol» (Бразилия)

Представлены единичными экземплярами, техническаяинформация по ним отсутствует.

Компания «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» (Китай)

Выпускает вакуумные коллекторы серии AL-HP.
Технические характеристики:

• Габаритные размеры – от 2020х1240х180 до 2020х2440х180 мм (в зависимости от модели);
• Масса – от 51,0 до 97,0 кг (в зависимости от модели).

Пригоден ли вакуумный коллектор для отопления дома

• Альтернативные источники энергии получают все большее распространение в повседневной жизни.
• Солнечные вакуумные коллекторы не исключение, их используют для подогрева воды в бассейнах, горячего водоснабжения и отопления помещений, как в комплексе с другими источниками, так и в качестве самостоятельных систем.
• При устройстве системы отопления при помощи вакуумного коллектора, помимо самого агрегата, который служит приемником солнечной энергии, потребуются следующие приборы и устройства:
• 1 — Солнечные лучи;
• 2 — Вакуумные трубки коллектора;
• 3 — Теплообменник коллектора;
• 4 — Расширительный бак;
• 5 — Приборы контроля;
• 6 — Приборы учета;
• 7 и 8 — Приборы контроля теплоносителя;
• 9 — Аварийный клапан бака накопителя;
• 10 — Подача теплоносителя;
• 11 — Выход теплоносителя;
• 12 — Бак накопитель;
• 13 — Приборы управления теплоносителем;
• 14 — Регулирующая аппаратура системы отопления, горячего водоснабжения и подогрева воды;
• 15, 16, 17 — Потребители тепловой энергии (система отопления, ГВС и подогрева воды в бассейне).

Как сделать своими руками

Изготовить вакуумный коллектор своими руками возможно, но только в том случае, если воспользоваться вакуумными трубками и блоком концентратором заводского производства. Обусловлено это тем, что в кустарных условиях невозможно создать вакуум внутри основного элемента – трубок, а при попадании воздуха снизится теплопроводность устройства и как следствие КПД создаваемого агрегата.

Для изготовления коллектора понадобятся:

1. Вакуумные трубки – количество определяет конструирующий мастер. Используются трубки промышленного производства;
2. Блок концентратор – в зависимости от количества трубок выбирается тот либо иной размер устройства. Используется агрегат промышленного производства.
3. Материалы для изготовления рамы.

• На медный стержень надеваются теплопроводные пластины и заглушки;
• Устанавливается стержень в вакуумную колбу;
• Одеваются фиксирующие чашки;
• Одевается защитный пыльник;
• Стержень помещается в блок-концентратор;
• Процесс повторяется со следующей трубкой.

После сборки солнечный коллектор монтируется на подготовленной плоскости, при этом необходимо учесть следующие условия, как то:

• При монтаже коллектор следует ориентировать на юг;
• Создать условия для недопущения затенения коллектора;
• Создать защиту от перегрева;
• Надежно закрепить коллектор на подготовленной поверхности.

Средние цены

Как уже писалось выше, вакуумные солнечные коллекторы производят в нашей стране и многих странах мира. Для того чтобы понять порядок цифр, из которых складывается ситуация на рынке этих аппаратов, изучим сколько стоят вакуумные коллекторы, которые рассматривались выше, это:

• Стоимость солнечного коллектора «Сокол-Эффект» выпускаемого ВПК «НПО Машиностроения», по состоянию на 01.03.2017 года составляет — 21900,00 рублей.
• Стоимость коллекторов компании «АльтЭнергия» составляет для:

1. Серии R1 «SunRain» от 24000,00 до 60000,00 рублей в зависимости от конструкции.
2. Серии U от 18000,00 до 35000,00 рублей в зависимости от конструкции.

• Стоимость вакуумных коллекторов компании ПК «АНДИ Групп» составляет:

1. Серия «УНИВЕРСАЛ», от – 47700,00 до 89700,00 рублей в зависимости от модели;
2. Серия «ДАЧА» от 17500,00 до 36000,00 рублей в зависимости от модели;
3. Серия «ДАЧА ЛЮКС» от 24500,00 до 37500,00 рублей в зависимости от модели;
4. Серия SCH от 25400,00 до 61700,00 рублей в зависимости от модели.

• Стоимость коллекторов компании «GREENoneTEC» составляет:

1. Модель FK 8200N 4H VS7E – 454 евро;
2. FK 8200N 4H VS7E – 420 евро.

• Стоимость коллекторов компании «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» составляет:

1. Серия AL-HP — от 440 до 880 долларов.

Плюсы и минусы вакуумных коллекторов

К положительным аспектам использования можно отнести следующие:

• Возможность создания полностью автономной системы теплоснабжения.
• Неисчерпаемый, возобновляемый источник энергии, каким является солнце.
• Надежность устройств.
• Ремонтопригодность устройств.
• Экологическая безопасность устройств.

К недостаткам вакуумных коллекторов относятся:

• Высокая стоимость устройств.
• Влияние погодных условий на производительность аппаратов.
• Невозможность повсеместного использования, определяющаяся регионом проживания потенциальных потребителей.

1. Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:
2. Гелиоколлектор — как выбрать или сделать самому?;
3. Гелиосистема для нагрева воды, что это такое, своими руками и для отопления дома;
4. Солнечный водонагреватель

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал , Eсли статья Вам понравилась!

• Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии
• Добавляйтесь в нашу группу в ВК:
• ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Источник: https://forum.truba.ua/index.php?topic=2983.030 Апрель 2008

Принцип работы

Солнечный вакуумный коллектор (преобразователь тепловой энергии солнца) обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии таких коллекторов, при степени вакуума 10ֿ, составляет 98 %. Солнечные коллекторы обычно устанавливаются непосредственно на крыше зданий таким образом, чтобы наиболее эффективно использовать площадь крыши для сбора энергии. Коллекторы монтируются практически под любым углом, от 5 до 90 градусов. Минимальный угол наклона необходим для обеспечения циркуляции теплоносителя Срок службы вакуумных коллекторов — не менее 20 лет.

Резервуар-теплообменник представляет собой автоматизированную систему преобразования, поддержания и сохранения тепла, полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например, традиционный водонагреватель, работающий на электричестве, газе или дизтопливе), которые страхуют систему при недостаточном количестве солнечной энергии. Нагретая таким образом вода поступает из теплообменника внутреннего блока в радиаторы системы отопления, а вода из резервуара используется для горячего водоснабжения.

Блок управления предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе и резервуаре-теплообменнике, а также для выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток. При этом контроллер регулирует поток теплоносителя через теплообменник, определяет направление подачи тепла (на ГВС или на отопление). В ночное время автоматика системы обеспечивает минимально необходимое привлечение дополнительной энергии для поддержания заданной температуры внутри помещения. Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить:

• Круглогодичное горячее водоснабжение;
• Сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 80% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

Конструкция элементов

вакуумный коллектор

Конструкция коллекторов с вакуумными трубами состоит из параллельных рядов прозрачных трубчатых профилей. Используются трубы типа ”стекло-стекло”. Внутренняя труба покрыта специальным селективным слоем, который хорошо абсорбирует солнечную энергию и препятствует потерям тепла.

Такие трубы функционируют и в пасмурную погоду, и при отрицательной температуре, они преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло. Инфракрасное излучение, которое проходит сквозь облака, также поглощается и преобразуется в тепло. Трубки обычно выполнены из боросиликатного стекла.

Конструкция вакуумных труб похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Для всесезонных систем в коллекторах применяются вакуумные трубы с встроенными термотрубками (тепловыми трубками).

Термотрубка – это закрытая медная труба с небольшим содержанием легкокипящей жидкости. Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура водопотребления или незамерзающей жидкости отопительного контура.

Конденсат стекает вниз, и все повторяется снова.

Приемник солнечного коллектора медный с полиуретановой изоляцией, закрыт нержавеющим листом. Передача тепла происходит через медную „гильзу“ приемника. Благодаря этому отопительный контур отделен от трубок, при повреждении одной трубки коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, при этом нет необходимости сливать незамерзающую смесь из контура теплообменника.

Резервуар-теплообменник

Конструктивно выполнен в виде бойлера-накопителя. Предназначен для накопления и сохранения тепла, и обычно включает в себя одну или две внутренние теплообменные спирали.

Остальное оборудование системы обычно включает насос, манометр, клапан давления, вентили, кран регулировки налива воды, соединители, манометр, вентиль безопасности на 6 атм., набор для безопасного подсоединения к отопительной системе.

Как опция бак может оснащаться электронагревателем мощностью от 1 до 3 кВт.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом главного котла и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур.

Такая последовательность работы системы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что к ней легко могут подсоединяться другие нагревательные системы.

Системный контроллер для солнечных водонагревательных систем

Контроллер предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе, в резервуаре-теплообменнике и выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток.

Контроллер выполняет следующие основные функции:

• Индикацию температуры коллектора;
• Индикацию температуры в резервуаре;
• Индикацию температуры обратного потока теплоносителя;
• Установка температуры включения принудительной циркуляции теплоносителя;
• Установка времени включения и выключения системы отопления;
• Установка температуры и времени дополнительного подогрева;
• Установка температуры «антизамерзания»;
• Индикацию повреждения датчиков.

Типы гелиосистем

Различают два типа гелиосистем: сезонные и круглогодичные (всесезонные)

К сезонным системам относятся вакуумные коллекторы с прямой теплопередачей солнечной энергии воде. В таких системах вакуумные трубки расположены под определенным углом и соединены с накопительным баком. Из него вода протекает прямо в трубки, нагревается и возвращается обратно.

К преимуществам этой системы относится непосредственная передача тепла воде без участия других элементов. Минусом можно считать несколько больший объем воды контура теплообменника (60-200 литров). Основным преимуществом остается низкая стоимость и высокий КПД, до 98 %.

К всесезонным системам относятся вакуумные коллекторы с термотрубками. Принцип действия таких коллекторов прост и припоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, в которой, через верхнюю часть коллектора и змеевик протекает, незамерзающая жидкость.

Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников, а затем горячая жидкость перекачивается через змеевик бака-аккумулятора и нагревает воду в баке.

Цикл передачи тепла из коллектора к аккумулятору длится до тех пор, пока длится день (и температура на выходе коллектора выше температуры в баке на уровне теплообменника). Работу насоса контролирует электронный контроллер. Датчики контроллера находятся в коллекторе и в баке-аккумуляторе.

Они измеряют температуру в системе. Кроме того, расширительный бак предохраняет систему от слишком высокого давления, возникающего при возрастании температуры и не использовании воды потребителями.

Область применения

• Обеспечение горячим водоснабжением жилых домов, коттеджей, дачных домиков, гостиниц, ресторанов, теплиц, бассейнов и т.д.;
• Отопление помещений в весенне-осенний период и экономия энергоносителей системы отопления в зимний период до 50%.
• Поддерживающее отопление помещений при применении с технологией «теплый пол»

Эта статья прочитана 19831 раз(а)!

Продолжить чтение

• Вакуумный коллектор с баком Suntask STH
• Система с вакуумными коллекторами YFCY
• Сплит-система с вакуумными коллекторами
• Типы систем солнечного теплоснабжения
• Вакуумные солнечные коллекторы

Вакуумные трубки для солнечного коллектора: типы, эффективность и конструкция

В поисках альтернативной энергетики для отопления частного дома были придуманы солнечные тепловые коллекторы.

Это эффективные устройства, обладающие высокими качественными характеристиками, способные питать не только лампочку, но и осуществлять обогрев всех помещений за счет лучей.

Гелиоустановки успешно применяются в странах с суровым климатом, согласно отзывам покупателей, встроенная автоматизация помогает эффективно эксплуатировать вакуумное оборудование в разных условиях, сохраняя нужную температуру воздуха и воды.

Особенности

Принцип работы состоит в поглощении, накапливании и распределении энергии для потребностей владельцев частных домов. Гелиосистема оснащена собирательным устройством, контуром для теплообменника, аккумулятора, приемника и датчиков. Основной элемент изготовлен из медного сплава, изолирован полиуретаном и анодированным алюминиевым покрытием. Именно через поглотитель начинается подача тепла.

Действие происходит за счет движения жидкости через верхнюю часть оборудования. В процессе осуществляется забор энергии от наконечников из меди.

Носитель нагревается в змеевике – такой замкнутый цикл идет до тех пор, пока его температура не будет превышать показатель воды в накопителе.

Время работы вакуумного солнечного коллектора и качество отопления зависит от продолжительности светового дня и особенностей погоды.

Конструкция напоминает принцип термоса: у отдельных элементов прозрачная поверхность, что позволяет собирать излучение. На внутреннюю сторону деталей нанесено специальное покрытие, способствующее увеличению эффекта поглощения.

Между слоями коллектора находится вакуумное пространство, за счет которого вода всегда сохраняется в жидком виде, не замерзает даже при -30°C и аккумулирует тепло в пасмурную погоду и в ночное время суток, что способствует бесперебойному отоплению.

Вакуумный солнечный коллектор принцип работы

Солнечно вакуумные коллекторы являются наиболее эффективными устройствами для обрабатывания солнечной энергии. Для того чтобы достичь эффективности 85%, устройство использует всего 15% от получаемой солнечной энергии.

Вакуумные коллекторы эффективнее солнечных батарей, так как могут не только преобразовывать солнечную энергию в электричество, но также используются и для обогрева.

Данная особенность позволяет не только экономить на электроэнергии, но и не тратится на обогревательное оборудование.

Благодаря высокой эффективности, солнечные коллекторы широко используются в сферах деятельности, таких как:

• Частные дома, квартиры, дачи.
• Офисные помещения.
• Предприятие сельскохозяйственного назначения.
• Производственные комплексы любых масштабов.
• Здравоохранительные учреждения.
• Образовательные учреждения: школы, университеты.
• Детские учреждения.
• Торговые учреждения.
• Пункты общественного питания.
• ЖД вокзалы, порты и многие другие учреждения самого разного рода.

Солнечные коллекторы могут эффективно использоваться практически везде, где нужна электроэнергия и горячая вода.

Особенности эксплуатации солнечных коллекторов:

• В холодный зимний период, особенно в январе и декабре, солнечные коллекторы не могут производить более 30%-50% тепла. Так что в данный период придется прибегнуть к помощи традиционных источников энергии.
• Чем лучше теплоизоляция здания – тем эффективнее работает система отопления.
• Система теплых полов на водной основе также может нагреваться с помощью солнечных коллекторов. Рекомендуется использовать эту возможность для повышения эффективности системы.
• Пасмурная погода – главная помеха для солнечных коллекторов. При повышенной облачности придется чаще пользоваться традиционными источниками тепла.

Виды вакуумных коллекторов

Солнечные коллекторы разных типов содержат вакуумные трубки разных размеров. Чем больше трубка, и чем толще она – тем больше энергии будет подавать коллектор. Длина трубок составляет минимум 1 метр, максимальная длина – более двух метров. Трубки диаметром менее 58 мм не приветствуются, так как они менее эффективны.

Водонагреватели время от времени нужно чистить, но как это сделать читайте в статье слив воды из водонагревателя. Про накопительные водонагреватели термекс, отзывы смотри тут.

Ищешь где водонагреватель сухой тэн купить? Да вон по ссылке: https://prootoplenie.com/otopitelnoe-oborudovanie/vodonagrevateli/suhoy-ten.html

Трубки для подачи тепла также бывают разными:

• Медные трубки, находясь в стеклянных трубках, нагреваются. Тепло испаряется теплоносителем, поднимается в верхнюю часть трубки и конденсируется.
• В системе с Uтрубками, теплоноситель, проходя через нижнюю часть трубки, нагревается и быстро проходит через верхнюю ее часть – это система замкнутого контура. Она отличается ускоренным теплообменом и на 15-20% эффективнее стандартных систем.

Виды вакуумных трубок

Различают пять видов вакуумных трубок для солнечных коллекторов. Они отличаются внутренним строением и конструкцией. Кроме того, каждый из них может быть дополнен металлическим (чаще алюминиевым) абсорбером, который помещается внутрь стеклянной колбы в виде трубки.

Важно!

Большинство производителей заполняют нижний промежуток между стеклянными стенками барием – он поглощает примеси газов и улучшает термоизоляционные свойства. Его отсутствие может снизить эффективность работы коллектора до 15%.

Термосифонные (открытые) вакуумные трубки

Такой вид трубок солнечного коллектора используется в коллекторах с наружным баком-накопителем. они заполнены водой и образуют с резервуаром один объем. Нагретая вода из колбы поднимается в бак, а охлажденная опускается вниз.

  Годовой перерасчет за тепло. Разбираемся в нюансах

Технические характеристики

Итак, установка состоит из следующих деталей:

• Коллектор – преобразует солнечную энергию в тепло и электричество.
• Бак-аккумулятор – содержит воду для отопления.
• Станция управления – контролирует подачу воды и ее нагрев.
• Теплообменный контур – с его помощью теплоноситель нагревает воду в баке.
• Электронагревательный элемент – обеспечивает дополнительный подогрев в случае, если не хватает солнечной энергии.

Процесс отопления выглядит следующим образом: Трубки, в которых находится теплоноситель, проходят сквозь коллектор.

Энергия солнца посредством коллектора нагревает трубки, теплоносящую жидкость и, в свою очередь, передает тепло баку-аккумулятору с помощью теплообменивающего контура, и нагревает воду.

Баки-аккумуляторы оснащаются высокой теплоизоляцией, как в них и хранится нагретая вода.

Циркуляция теплообменника может проходить двумя способами:

1. Естественным.
2. Под механическим воздействием- с помощью циркулярного насоса.

Электронагревательный элемент, устанавливается в бак с водой и следит за температурой воды.

Если температура понизится ниже установленного уровня, нагреватель автоматически догревает воду до нужной температуры. Как видно, принцип работы вакуумного коллектора довольно прост.

При желании, в интернете можно найти более детальную схему, и, купив необходимые детали, собрать данное устройство своими руками.

Давайте разбираться в радиаторах отопления, а также радиаторы отопления какие лучше. Соберите печь камин с водяным контуром своими руками здесь.

Ты пришел в правильном направлении, солнечные батареи для отопления дома по ссылке:

Солнечные коллекторы с U-образными вакуумными трубками

Особенности

1. В вакуумных трубках нет воды и накипи, длительное применение не влияет на эффективность сбора тепла. 2. Угол установки не имеет ограничений, данные солнечные коллекторы могут быть установлены как вертикально, так и горизонтально. 3. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками и медными каналами будут работать, даже если одна из вакуумных трубок повреждена. 4.

Коллекторы с вакуумными трубками в системе теплоснабжения оснащены циркуляционным насосом, перекачивающим жидкость для достижения теплообменного кругового процесса. 5. В сравнении с солнечными коллекторами с тепловыми трубками данные солнечные панели имеют больший тепловой коэффициент полезного действия. 6.

Вакуумные трубки поглощают солнечную энергию и переводят ее в тепловую энергию, а затем передают ее медным каналам, которые обеспечивают высокую температуру. 7. Данные солнечные коллекторы должным образом сочетаются с любой архитектурой. Стандартная рама подходит как для скатной крыши, так и для плоской крыши. 8.

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками и медными каналами могут использоваться круглый год в холодном климате.

  Получение водорода из воды — новый шаг

Описание

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками и медными каналами состоят из U-образного канала для жидкости, алюминиевого оребрения, вакуумной трубки и коллекторной рамы.

Преимущества данного оборудования в хорошей циркуляции горячей и холодной воды, а также в высокой эффективности теплопередачи.

Без водяного бака, эти солнечные коллекторы используются для солнечных водонагревателей раздельного типа.

U образный стержень оснащен специальной средой для теплообмена, и может поглощать тепло непосредственно из алюминиевого оребрения для осуществления циркуляционного теплообмена. Если одна из вакуумных трубок сломается, то коллекторы могут по-прежнему работать в обычном режиме, т.к. в трубках отсутствует вода.

Солнечные коллекторы с вакуумными трубками и медными каналами могут быть установлены как параллельно, так и последовательно. Рабочее давление в системе может достигать 6 кгс / м2. Коллекторные трубки могут быть размещены в любом направлении. После установки устройства управления, система горячего водоснабжения может работать в автоматическом режиме.

Принцип работы солнечных коллекторов с U-образными вакуумными трубками

Вакуумные трубки поглощают солнечную энергию, и тепловая энергия легко передается медным каналам при помощи алюминиевого оребрения. Жидкость под действием циркуляционного насоса поступает во впускную трубу, а затем поступает в выпускное отверстие через медные каналы, тем самым поглощая тепло солнечного коллектора и впоследствии оставляя его в водяном баке аккумуляторе.

Параметры солнечных коллекторов с U-образными вакуумными трубками

Примечания к выбору

1.Мы предоставляем различные кровельные разъемы для наших клиентов, чтобы можно было установить их солнечные коллекторы как на плоской крыше так и на скатной крыше. 2.

Пожалуйста, убедитесь, что есть достаточно места для установки нашего коллектора с вакуумными трубками. 3.

Рама водосборника и U-образных трубок является единым целым и имеет большой объем, поэтому необходимо использовать подъемный кран для установки солнечного коллектора с U-образными трубками.

Примечание к эксплуатации

1. Угол установки и положение должны соответствовать требованиям проекта. 2. Солнечные коллекторы должны быть закреплены к основной конструкции здания или к подставке для коллектора для предотвращения соскальзывания. 3. Испытание на герметичность должно проводиться тогда, когда солнечные нагревательные коллекторы полностью подключены. 4.

Следует избегать длительной сушки на воздухе или оставления в нерабочем состоянии солнечных коллекторов с вакуумными трубками с медными каналами, т. к. это влияет на срок их службы. 5. Периодически проверяйте давление циркулирующей жидкости, если очевидно, что давление падает, проверьте систему трубок и наполнение. 6.

Если появился налет или вакуумная трубка сломалась, своевременно замените ее.

Вакуумный солнечный коллектор для отопления дома

В условиях непрекращающегося роста тарифов ЖКХ экономия на отоплении и горячем водоснабжении — насущный вопрос многих домохозяйств.

С развитием технологий появляются новые альтернативные способы получения энергии из света, обеспечивающие максимальный эффект при минимуме теплопотерь. Один из таких способов — вакуумный солнечный коллектор.

Его можно и собрать самостоятельно, и приобрести готовые варианты у продавцов.

Принцип работы

Идея улавливать и преобразовывать световую энергию не нова. В мире достаточно давно и успешно эксплуатируются ветряные электростанции и солнечные батареи, последние в регионах с большим количеством ясных дней позволяют обеспечивать практически полностью автономное снабжение жилищ, коммерческих помещений и техники.

Классическая гелиобатарея принимает и конвертирует в электричество падающий на нее свет. Далее энергия поступает к потребляющим аппаратам. Вакуумный гелиоколлектор устроен иначе: он состоит из крепких стеклянных трубок с откачанным для образования вакуума воздухом. Трубки объединены в систему.

Внутри такой стеклянной трубки находятся один-два медных стержня с заключенным в них теплоносителем. Падающие на медь лучи разогревают ее, и тепло передается носителю. Таким образом улавливается и накапливается солнечная энергия.

Конструкция позволяет обеспечить высокую энергоотдачу при низких потерях. Происходит это благодаря вакууму: поскольку нет отнимающей тепло среды, практически все оно остается в носителе.

Такой солнечный коллектор сохраняет примерно 95 % уловленной им энергии.

В качестве теплоносителя может использоваться жидкость или воздух. Первый вариант встречается чаще всего.

Конструктивное решение также снижает зависимость от погоды и окружающей температуры. Зимой комплекс будет работать так же эффективно, как и летом.

При текущих темпах неуклонного роста цен на органические энергоносители гелиоустановка для отопления дома окупится, в среднем, через 3–5 лет, а прослужит около 25.

То есть ее владелец спустя относительно недолгое время станет получать энергию бесплатно.

Рабочие температуры

Коллекторы делятся на виды по температуре рабочей среды:

• низкотемпературные — в них теплоноситель прогревается до 50 градусов. Их используют при подогреве емкостей с водой для полива, устройстве летних ванн и душевых, создании комфорта прохладной весной или осенью и других задачах, не требующих высоких температур;
• среднетемпературные, разогревающиеся до 80 градусов. С этой отметки гелиоколлектор можно использовать для отопления помещений (в том числе зимой), и подобные варианты распространены в проектах частных домов;
• высокотемпературные, где носитель нагревается вплоть до 300 градусов. Такие системы применяют в коммерческих зданиях, цехах и других подобных местах. Высокотемпературные комплексы нуждаются в сложном механизме аккумулирования и передачи тепла и занимают много места, из-за чего мало пригодны для частно-бытовых задач. Кроме того, они трудоемки в изготовлении и монтаже, требуют особого инструмента и соответствующих навыков.

Сфера применения

Вакуумные солнечные коллекторы используются везде, где необходимо обеспечить тепло и горячую воду в условиях ограниченности топлива, невозможности подвода традиционных коммуникаций или нестабильности их работы. Их устанавливают на различных объектах:

• сельскохозяйственных производствах;
• предприятиях;
• медицинских учреждениях;
• санаториях и других оздоровительных комплексах;
• детсадах, школах, летних лагерях;
• местах отдыха туристов и гостиницах;
• частных и многоквартирных домах;
• офисных зданиях;
• железнодорожном транспорте и тому подобное.

Такое устройство как вакуумный солнечный коллектор будет работать везде, где есть дневной свет и подвод холодной воды на объект. С его помощью решаются задачи:

• организации сезонного и круглогодичного снабжения объектов горячей водой;
• модернизации и оптимизации имеющейся водопроводной инфраструктуры;
• дежурного и полного отопления помещений;
• подогрев бассейнов;
• обогрев в нуждах сельского хозяйства (питомники, инкубаторы и так далее);
• подготовки технической подогретой воды и прочее.

Как устроен солнечный коллектор

Существуют различные варианты реализации преобразующих энергию Солнца вакуумных приборов. Основные виды коллекторов:

• без применения защищающего стекла — это трубчатый;
• аппарат с сокращенной конверсией;
• плоский;
• с прозрачной тепловой изоляцией;
• воздушный прибор;
• плоский вакуумный.

Все эти аппараты конструктивно похожи и несут следующие базовых компоненты:

• прозрачная вакуумная трубка;
• смонтированный в ней подогреваемый патрубок, где циркулирует рабочий теплоноситель;
• сборные распределители, соединяемые с трубами большего диаметра. В них находится циркуляционный контур внутренних трубок.

Упрощенно конструкцию можно представить как обычный термос с прозрачными стенками, через которые свет падает на внутреннюю колбу. Благодаря вакууму между стенками и колбой последняя хорошо прогревается и почти целиком передает тепло своему содержимому.

Правильной работой комплекса может управлять циркуляционный насос. Этот элемент обеспечит безопасное и слаженное взаимодействие всех частей гелиоколлектора.

Автоматизированная система управления нагревательным комплексом следит за температурой и, если она падает ниже разрешенного уровня (например, ночью), насос останавливается.

Благодаря этому удается избежать ситуации обратного прогрева и других связанных проблем.

Классификация по конструктивным отличиям

Вакуумные коллекторы разделяют по типужу стеклянных трубок и параметрам теплоканалов. Трубки обычно встречаются двух категорий:

А каналы бывают прямоточные U-образные и разновидности heat pipe (смотреть ниже).

Коаксиальные вакуумные трубки

Это классический «термос» — колба, в которой вакуум создается между двойными стеклянными стенками. Кроме того, внутренняя поверхность колбы покрыта особым теплопоглощающим слоем.

Их делают из боросиликатного высокопрочного стекла с хорошим светопропусканием.

Такие вакуумные трубки для солнечного коллектора должны служить не менее 15 лет, справляться с давлением 1 МПа и не бояться плохих погодных условий.

Поглотителем служит полый стержень из меди с эфирным наполнением. Нагреваясь, эфир испаряется, поднимается, передает набранное тепло и выпадает вниз конденсатом. Далее процесс повторяется, обеспечивая непрерывный теплообмен внутри модуля.

Перьевые

Их стенки толще коаксиальных и состоят из единственной колбы. Медный абсорбционный элемент обрамлен гофрированной пластиной с теплопоглощающим слоем. Это позволяет вакууму находится прямо в канале модуля.

КПД такой трубки выше, но перьевая система дороже, а заменить ее в случае поломки медного абсорбера или нарушения герметичности колбы сложнее. Но именно этот вариант считается самым надежным, эффективным и долговечным среди похожих устройств.

Технология Heat pipe

Выполненные по этой технологии модули несут в себе трубки с испаряющимся жидким теплоносителем. При нагреве паром он поднимается наверх и собирается в манифольде (manifold) — теплосборнике. Здесь носитель отдает тепло, осаждается, и цикл повторяется. Из манифольда носитель передает энергию по всей системе, обеспечивая нагрев в контурах отопления и горячего водоснабжения.

Рабочий элемент такого канала делается медным, реже — из алюминия. Срок службы должен составлять 15 лет. Стоимость решения на базе «хит-пайп» относительно невелика и делает его самым популярным вариантом для создания современных трубчатых гелиосистем. Если какой-то узел испортится, его легко заменить без разборки всего комплекса. Ремонт можно проводить на месте с минимумом инструментов.

Прямоточные U-образные обменники

Как видно из названия, трубка такого теплообменника похожа на букву U. В ней циркулирует или рабочее тело теплоносителя, или вода системы. При этом одна часть компонента работает с нагретой средой, другая — с холодным носителем.

Нагревшись, состав расширяется и попадает в накопитель; таким способом обеспечивается простая циркуляция жидкости. На внутренние стенки накопительного бака нанесено эффективно забирающее тепло покрытие.

Эти трубки весьма эффективны, но обладают недостатком: конструктивно они едины с манифольдом и ставятся только вместе с таковым. Замена одной испортившейся трубки невозможна, для этого придется снимать всю систему.

Преимущества и недостатки вакуумных коллекторов

Основное достоинство данного класса устройств — минимальные эксплуатационные теплопотери благодаря вакууму, идеальному природному изолятору. Среди прочих плюсов:

• эффективная работа обогревателей при температурах до −30 градусов и ниже, что делает их пригодными для зимней эксплуатации;
• сбор тепла с нагревом до 300 градусов включительно (у больших промышленных образцов);
• надежность и долговечность;
• поглощение как световой энергии, так и невидимого теплового излучения;
• стойкость к неблагоприятным погодным факторам;
• небольшая парусность и способность почти свободно пропускать воздушные массы (благодаря чему системы почти не боятся ветра);
• даже в местностях с малым числом ясных дней и холодным климатом способны показать высокую эффективность работы;
• ремонтопригодность распространенных heat pipe решений на высоком уровне;
• гелиобатарея остается работоспособной даже без контроллера (или при его отключении).

Установка одного или нескольких таких устройств дает возможность существенно сэкономить на отоплении и горячем водоснабжении любых нуждающихся в этом объектов и построек.

В среднем, затраты на нагрев воды снижаются на 60 %, а расходы на отопление — на 30 %. Достигается также оптимизация и снижение трат на эксплуатацию и поддержку коммуникаций.

Вакуумный солнечный коллектор выступает как автономный источник тепла и обеспечивает потребителей горячей водой даже при перебоях с газом или электропитанием.

Еще один плюс — продление срока службы имеющихся систем отопления.

Нагрузка на них снижается, и бойлер, например, способен прослужить до двух раз дольше: гелиоколлектор снижает нагрузку на него до 97 % от обычной. То же касается газовых котлов.

При этом вакуумные солнечные модули легко интегрируются в существующие коммуникации. Можно запланировать их установку и на этапе планирования возводимого объекта.

Немаловажный бонус — экологическая чистота. Рассматриваемый класс устройств не производит вредных выбросов, не загрязняет окружающую среду и использует фактически неисчерпаемый источник энергии — солнечный свет. При этом каждый поступающий в систему джоуль используется оптимальным образом.

Интересно: считается, что к 2020 году около 20 % мировой потребности в электроэнергии станут удовлетворяться за счет Солнца. Особенно актуально это для регионов с интенсивным солнечным излучением и большим количеством ясных дней. За год в среднем в эксплуатацию вводится около 3 млн гелиоэнергетических систем.

Отметим также обеззараживающие свойства: под нагревом гибнут многие вредоносные микроорганизмы, вакуум также затрудняет их размножение.

Но есть и минусы. К ним относят высокую стоимость при покупке комплектующих и инструмента для самостоятельной сборки, а также неспособность недорогих трубчатых комплексов самоочищаться от налипшего/намерзшего зимой снега, льда и прочих загрязнений. Хотя существуют и варианты с режимами антизамерзания, и образцы с иными дополнительными возможностями.

Самостоятельная сборка

В начале создания вакуумного коллектора необходимо собрать раму. Желательно ставить ее сразу там, где будет находиться будущий обогревательный комплекс. Размеры рамы зависят от запланированных характеристик будущей системы и собираемой модели. Как правило, подробные указания прописаны в прилагаемой к комплектующим инструкции.

Важно: на дне короба будущего коллектора обязательно должна быть теплоизоляция.

Пример проекта для сборки:

Собирая раму на крыше, в местах прилегания ее дополнительно укрепляют герметиком. Это необходимо для защиты от попадания воды через монтажные отверстия. Далее на место ставят бак накопителя и прикрепляют к раме.

Далее монтируется воздухоотвод, ТЭН и датчик температуры (если есть). Все узлы устанавливаются на смягчающие прокладки (должны быть в комплекте).

После этого к системе необходимо подвести водные коммуникации здания — для этого обычно используют фитинги и трубы из полипропилена, такая арматура достаточно вынослива, долговечна и легко меняется при выходе из строя. Трубы должны выдерживать температуру до 95 градусов.

Когда водопровод подключен, в накопительный бак заливают воду и несколько часов проверяют герметичность комплекса. При нахождении утечек их следует немедленно устранить. Финальный этап — монтаж нагревающих модулей.

В вакуумную стеклянную колбу помещают медную трубку, снизу конструкция фиксируется чашкой и резиновым пыльником.

В латунный конденсатор до упора задвигают наконечник медной трубки, затем фиксирующий механизм защелкивается на кронштейне.

Установка остальных трубок выполняется по тому же принципу.

После этого к системе подсоединяется монтажный блок (если предусмотрен). На него заводится электропитание от сети 220 В.

Также подключаются вспомогательные модули — температурный датчик, отвод воздуха и ТЭН. На финальном этапе монтируется управляющий контроллер комплекса (также если предусмотрен).

В него вносятся необходимые настройки, после чего новая система обогрева запускается в работу в обычном режиме.

Все основные детали можно собрать самостоятельно.

Но при отсутствии опыта слесарно-монтажных работ лучше обратиться к заводским комплектующим, поскольку собранный «с нуля» комплекс может содержать существенные огрехи и не давать требуемой эффективности.

На рынке Москвы готовый комплект подключаемого к холодному водопроводу нагревателя на 30 вакуумных трубок с баком объемом в 260 литров стоит около 90 тысяч рублей.

Где лучше размещать

Для эффективной и полноценной работы вакуумный солнечный коллектор должен быть правильно размещен и сориентирован по сторонам света. В северных широтах желательно ставить устройство на солнечной стороне земельного участка или в южной части крыши. Если сориентировать точно на юг возможности нет, следует выбрать максимально освещенную позицию в направлении запада или востока.

Важно: гелиоэнергетический комплекс не должен перекрываться деревьями, дымоходами, декоративными частями кровли, соседними домами и прочими строениями. Это способно существенно снизить эффективность. При правильном расположении обогреватель обеспечит отличную теплоотдачу на весь год вне зависимости от сезона.

Заключение

Солнечный коллектор — интересная и технологичная альтернатива как традиционным способам получения тепла, так и современным экологически чистым, наподобие фотоэлектрических панелей или ветряков. Все, что требуется такой системе — наличие холодной воды и света, все остальное она сделает сама или с помощью простого управляющего блока и насоса, которые не обязательны.

Вакуумный уловитель солнечной энергии автономен, не производит вредных выбросов, прост в устройстве и надежен: если систему собрать из качественных компонентов и следить за ней, она прослужит до четверти века и дольше.

Её отличают высокие показатели преобразования света и невидимого теплового излучения в полезное тепло и малый коэффициент потерь — используется до 95 % поступившей энергии. Такое сочетание эксплуатационных свойств делает данный класс устройств привлекательным для широких кругов потенциальных владельцев, от оборудующих дом/участок частных лиц до крупного бизнеса.

А с учетом нестабильной ситуации с ценами на энергоносители и тарифами ЖКХ, можно рассчитывать, что популярность вакуумных коллекторов будет лишь расти.

Видео по теме