Vakuumski solarni kolektor: princip rada + kako ga sami sastaviti

Značajni iznosi novca troše se na opskrbu toplom vodom i grijanje prostora. Ali postoji alternativni izvor energije - vakuumski solarni kolektor.Jeste li čuli za ovo? Omogućuje vam značajno smanjenje financijskih troškova održavanja udobnosti, pružajući maksimalni učinak grijanja uz minimalne gubitke topline.

Ovaj uređaj možete kupiti od proizvođača kućanske opreme ili sastaviti sami kod kuće. Da biste odabrali pravi model, morate proučiti puno informacija. Pomoći ćemo vam da odlučite o glavnim kriterijima kupnje.

U članku će se raspravljati o principu rada i dizajnu vakuumskog razdjelnika. Razgovarat ćemo o značajkama dizajna različitih modela, razmotriti prednosti i mane ovih instalacija. Osim toga, detaljno ćemo opisati kako sami napraviti i montirati vakuumski solarni kolektor.

Materijal je popraćen video zapisima iz kojih ćete naučiti o važnim značajkama i principima rada vakuumskih razdjelnika.

Princip rada vakuumske jedinice

Vakuumski solarni kolektor se po tome razlikuje od konvencionalnih solarnih sustava obrada sunčeve energije. Klasična baterija jednostavno uzima svjetlost i pretvara je u električnu energiju. Kolektor se sastoji od staklenih cijevi u kojima se stvara vakuum. Kombiniraju se u jedinstveni sustav pomoću posebnih priključnih jedinica.

Unutar svake cijevi nalazi se kanal od jedne ili dvije bakrene šipke s rashladnom tekućinom. Hvatajući sunčeve zrake, aktivni element zagrijava rashladni materijal, čime se osigurava rad kolektora.

Zahvaljujući ovom dizajnu, razina energetske učinkovitosti značajno se povećava, a gubitak topline značajno se smanjuje, budući da vakuumski sloj omogućuje uštedu oko 95% uhvaćene sunčeve energije.

Vakuumski solarni kolektor postavljen na krovu privatne kuće osigurat će toplu vodu stanovnicima tijekom cijele godine, a tijekom hladne sezone omogućit će vam udobno zagrijavanje sobe bez trošenja puno novca na to.

Osim toga, smanjuje se ovisnost produktivnosti kolektora o sezoni, temperaturi okoline i raznim vremenskim uvjetima, kao što su udari vjetra, mjestimično oblačno, oborine itd.

Kako radi razdjelnik vakuumskog tipa?

Suvremeni vakuumski uređaji koji opskrbljuju prostorije toplinom i toplom vodom pomoću sunčeve energije razlikuju se tehnološki.

Kolektori se dijele na sljedeće vrste:

• cjevasti bez staklene zaštitne prevlake;
• modul sa smanjenom pretvorbom;
• standardna ravna verzija;
• uređaj s prozirnom toplinskom izolacijom;
• zračna jedinica;
• ravni vakuumski razdjelnik.

Vakuumski solarni kolektor može osigurati opskrbu toplom vodom i grijanje u bilo koje doba godine iu svim vremenskim uvjetima (+)

Svi imaju zajedničku sličnost dizajna, pa se sastoje od:

• vanjska prozirna cijev, odakle je zrak potpuno ispumpan;
• grijana cijevnalazi se u velikoj cijevi gdje se kreće tekuće ili plinovito rashladno sredstvo;
• jedan ili dva montažna razdjelnika, na koji se spajaju cijevi većeg kalibra i ulazi cirkulacijski krug tankih cijevi postavljenih unutra.

Cijeli dizajn pomalo podsjeća na termosicu s prozirnim stijenkama, koja održava neviđeno visoku razinu toplinske izolacije. Zahvaljujući ovoj značajci, tijelo unutarnje cijevi stječe sposobnost učinkovitog zagrijavanja i potpunog prijenosa izvora energije na rashladnu tekućinu koja cirkulira unutra.

Dizajnerske nijanse i klasifikacija

Vakuumski kolektori klasificiraju se prema vrsti staklenih cijevi ugrađenih u konstrukciju, odnosno prema karakteristikama toplinskih kanala. Cijevi su obično koaksijalne i peraste, a toplinski kanali su izravnog protoka u obliku slova U i tipa toplinske cijevi. .

Karakteristike koaksijalnih cijevi

Koaksijalne cijevi su dvostruka staklena termos boca s umjetno stvorenim vakuumskim prostorom između stijenki. Unutarnja površina cijevi ima sloj posebnog premaza koji apsorbira toplinu, tako da se stvarni prijenos topline događa izravno sa stijenki staklene žarulje.

Koaksijalne cijevi izrađene su od borosilikatnog stakla visoke čvrstoće koje ima visoku propusnost svjetlosti. Elementi, ovisno o proizvođaču, imaju do tri sloja magnetronskog raspršivanja, pokazuju izvrsnu čvrstoću i otpornost na različite atmosferske uvjete (kiša, tuča itd.), podnose tlak od 1 MPa i pouzdano služe 15 godina

Kao apsorbirajući element, bakrena cijev koja sadrži sastav etera zalemljena je u staklenu cijev. Tijekom procesa zagrijavanja isparava, učinkovito predaje toplinu, kondenzira se i teče na dno cijevi.Ciklus se zatim ponavlja, čime se stvara kontinuirani proces izmjene topline.

Značajke pernatih cijevi

Vakuumske pernate cijevi imaju veću debljinu stjenke od koaksijalnih i ne sastoje se od dvije, već od jedne tikvice. Unutarnji bakreni apsorpcijski element opremljen je cijelom dužinom s izdržljivim pojačalom - valovitom pločom s visokokvalitetnim premazom koji apsorbira energiju.

Zahvaljujući ovoj značajki dizajna, vakuum se nalazi izravno u toplinskom kanalu, čiji je dio, zajedno s apsorbentom, integriran izravno u tikvicu.

Vakuumska cijev s perjem sadrži unutarnju ploču koja je oblikovana poput pera. Razina učinkovitosti premašuje mogućnosti svog koaksijalnog analoga, ali ima znatno veću cijenu i teško ju je zamijeniti ako je integritet žarulje oštećen ili grijaći element pokvari

Kolektori izrađeni od pernatih vakuumskih cijevi smatraju se najučinkovitijima u svojoj klasi, dobro rade i pružaju pouzdanu uslugu dugi niz godina.

Princip rada toplinske cijevi

Toplinske cijevi sastoje se od zatvorenih cijevi koje sadrže tekući sastav koji lako isparava. Pod utjecajem sunčeve svjetlosti zagrijava se, prelazi u gornji dio kanala i tamo se koncentrira u posebnom kolektoru topline (razdjelniku).

U ovom trenutku radna tekućina predaje svu akumuliranu toplinu i ponovno pada kako bi nastavila proces.

Čahura izmjenjivača topline toplinske cijevi spojena je na izmjenjivač topline razvodnika kroz posebnu utičnicu zalemljenu u sam 1-cijevni izmjenjivač topline ili je omotana oko 2-cijevnog izmjenjivača topline.

Radni element toplinske cijevi izrađen je od bakra, au rjeđim slučajevima - od aluminija. Pokazuje visoku otpornost na radna opterećenja, pouzdano služi 15 godina, ima razumnu cijenu i jedan je od najpopularnijih elemenata modernih cijevnih vakuumskih solarnih sustava

Oslobođenu energiju rashladna tekućina preuzima iz toplinskog spremnika i prenosi dalje kroz sustav, čime se osigurava dostupnost tople vode u slavinama i radijatorima. Sustav toplinske cijevi jednostavan je za instalaciju i pokazuje visoku radnu učinkovitost.

Kolektori opremljeni vakuumskim toplinskim cijevima imaju dobru razinu pouzdanosti i prikladni su za korištenje ne samo u svakodnevnom životu, već iu visokotlačnim solarnim toplinskim sustavima

U slučaju kvara ili kvara bez ikakvih poteškoća moguće je zamijeniti oštećenu jedinicu novom bez pribjegavanja rekonstrukciji cijelog sustava.

Radovi na popravcima mogu se lako izvesti izravno na mjestu kolektora, bez rastavljanja jedinice i bez nepotrebnog napora u radu.

Opis jednokratnog izmjenjivača topline u obliku slova U

Cijev izmjenjivača topline s izravnim protokom ima oblik slova U. Unutra cirkulira voda ili radna rashladna tekućina sustava grijanja. Jedan dio elementa namijenjen je za hladnu rashladnu tekućinu, a drugi ispravno uklanja već zagrijanu.

Kada se zagrijava, aktivni sastav se širi i ulazi u spremnik, stvarajući tako prirodnu cirkulaciju tekućine u sustavu. Poseban selektivni premaz nanesen na unutarnje stijenke povećava sposobnost apsorpcije topline i poboljšava učinkovitost sustava u cjelini.

U usporedbi s cijevima tipa toplinske cijevi, proizvodi u obliku slova U imaju veći hidraulički otpor, postavljaju veće zahtjeve za rashladno sredstvo i znatno su skuplji. Kolektori koji rade na U-cijevi s izravnim protokom ne mogu raditi pod visokim tlakom i pružaju visokokvalitetni prijenos topline samo tijekom tople sezone

Cijevi U-tipa pokazuju visoku učinkovitost i solidan prijenos topline, ali imaju jedan značajan nedostatak. Oni čine jednu cjelovitu strukturu s razdjelnikom i uvijek se montiraju zajedno s njim.

Neće biti moguće zamijeniti zasebnu pojedinačnu cijev koja je pokvarila. Za sanaciju će biti potrebno rastaviti cijeli kompleks i na njegovo mjesto postaviti novi.

Usporedba raznih modifikacija

U proizvodnji solarnih jedinica toplinski kanali i vakuumske staklene cijevi za solarne kolektore kombiniraju se u raznim kombinacijama.

Najpopularniji među potrošačima su koaksijalni modeli s toplinskom cijevi. Kupce privlači lojalna cijena uređaja i vrlo jednostavno, pristupačno održavanje tijekom cijelog životnog vijeka.

Vakuumski solarni kolektor s radnim kanalom toplinske cijevi može se lako popraviti. Zamjena oštećenih cijevi se vrši na licu mjesta i ne uključuje demontažu sustava niti njegovo premještanje na drugo mjesto. Međutim, prijenos topline u ovim modelima je težak, zbog čega izlazna učinkovitost nije veća od 65%

Vakuumski uređaji s kanalima toplinske cijevi pokazuju visoku pouzdanost i nemaju ograničenja u uporabi čak ni u visokotlačnim solarnim toplinskim kompleksima.

Uređaji s koaksijalnom bocom koja sadrži kanale u obliku slova U s izravnim protokom također su uključeni u popis popularnih proizvoda. Karakteriziraju ih takvi parametri kao što su niski gubitak topline i učinkovitost od 70% i više.

Da bi ispravno funkcionirao, vakuumski uređaj s U-kanalom mora biti ispravno instaliran. Poželjno je da minimalni kut nagiba bude najmanje 20⁰. Samo na taj način bit će moguće osigurati maksimalan povrat

Situaciju donekle kvare: složen proces popravka, specifično održavanje tijekom rada i nemogućnost zamjene pojedine oštećene jedinice. Ako se nešto dogodi uređaju, on se rastavlja i postavlja potpuno novi kolektor.

Pernate cijevi strukturno su jedan cilindar izrađen od stakla sa zadebljanim, jakim stijenkama (ovisno o proizvođaču, od 2,5 mm i više). Umetak za upijanje perja koji se nalazi unutra čvrsto prianja uz radni kanal, izrađen od metala koji provodi toplinu.

Gotovo savršenu izolaciju stvara vakuumski prostor unutar staklene posude. Apsorbent prenosi apsorbiranu toplinu bez gubitka i osigurava sustavu učinkovitost do 77%.

U slučaju kvara, razdjelnici opremljeni pernatim cijevima moraju se popraviti. Nema potrebe mijenjati cijeli sustav, dovoljno je pronaći oštećeni uređaj, rastaviti ga i na njegovo mjesto postaviti novi

Modeli s pernatim elementom nešto su skuplji od koaksijalnih, ali zbog svoje visoke učinkovitosti pružaju potpunu udobnost u sobi i brzo se plaćaju.

Najučinkovitije i produktivnije su pernate tikvice s unutarnjim kanalima s izravnim protokom. Njihova stvarna učinkovitost ponekad doseže rekordne razine od 80%.

Prilikom ugradnje pernatih cijevi u okvir, na šipku svakog dijela postavlja se jaka stegnuta matica s prstenom i brtvom otpornom na toplinu. To osigurava nepropusnost cijele strukture i omogućuje kolektoru da u potpunosti funkcionira u svim uvjetima

Cijena proizvoda je prilično visoka, a prilikom popravaka potrebno je ispustiti svu rashladnu tekućinu iz sustava i tek tada započeti s rješavanjem problema.

Kakav bi trebao biti kolektor topline?

Sakupljač topline je još jedan vrlo važan radni element vakuumskog razdjelnika. Kroz ovu jedinicu, akumulirana toplina se prenosi iz cijevi u rashladnu tekućinu.

Kolektor topline nalazi se na vrhu uređaja. Jedna od njegovih komponenti, bakrena jezgra, prima energiju i prenosi je u glavnu rashladnu tekućinu koja cirkulira u zatvorenom sustavu izmjenjivača topline spremnik-kolektor.

Ispravan rad je zajamčen kada je spojen na sustav. cirkulacijska pumpa. Automatizacija koja kontrolira kompleks grijanja jasno prati razinu temperature u kanalima i, ako padne ispod dopuštenog kritičnog minimuma (na primjer, noću), zaustavlja crpku.

To vam omogućuje da izbjegnete povratno zagrijavanje, kada rashladna tekućina počne oduzimati toplinu tople vode prikupljene u spremniku.

Prednosti i mane vakuumskih kolektora

Glavna prednost jedinica je gotovo potpuna odsutnost gubitka topline tijekom rada. To omogućuje vakuumsko okruženje koje je jedan od najkvalitetnijih prirodnih izolatora. No popis prednosti tu ne završava.

Uređaji imaju i druge značajne prednosti:

• radna učinkovitost pri niskim temperaturama (do -30°C);
• sposobnost akumulacije temperature do 300 ° C;
• maksimalna moguća apsorpcija toplinske energije, uključujući nevidljivi spektar;
• radna stabilnost;
• niska osjetljivost na agresivne atmosferske manifestacije;
• nizak vjetar zbog značajki dizajna cjevastih sustava koji mogu kroz njih prolaziti zračne mase različite gustoće;
• visoka razina učinkovitosti u regijama s umjerenom i hladnom klimom s malim brojem vedrih i sunčanih dana;
• trajnost podložna osnovnim pravilima rada;
• dostupnost za popravak i mogućnost promjene ne cijelog sustava, već samo jednog neuspjelog fragmenta.

Nedostaci uključuju nemogućnost samočišćenja kolektora od mraza, leda, snijega i visoku cijenu komponenti potrebnih za sastavljanje jedinice kod kuće.

Solarni kolektor je učinkovit uređaj koji vam omogućuje pretvaranje sunčeve energije u toplinsku energiju bez gubitka.

Montaža jedinice "uradi sam".

Proces sastavljanja vakuumskog razdjelnika započinje izradom okvira za potporu radnih elemenata. Instalira se odmah na mjestu dodijeljenom za jedinicu.

Veličina i dimenzije okvira u potpunosti ovise o modelu koji se planira izrađivati, a obično su propisane u uputama koje se nalaze među popratnim dokumentima za komponente.

Gotovi okvir kolektora pričvršćen je na krov tako da zauzima čist položaj i da se ne ljulja. Ako je krov zgrade od škriljevca, koristite grede za oblaganje i debele vijke velikog kalibra. Za ostale krovne materijale koriste se konvencionalna sidra

Dodatno popravljam mjesta gdje se okvir susreće s krovnom površinom brtvilom tako da u budućnosti voda ne ulazi u kuću kroz rupe. Zatim se spremnik isporučuje na mjesto ugradnje i pričvršćuje vijcima na vrh okvira.

U sljedećoj fazi sastavljaju se grijaći element, senzor temperature i automatski izlaz zraka. Sve pomoćne komponente i povezani dijelovi nalaze se na priloženim jastučićima za omekšavanje. Za pričvršćivanje senzora temperature koristite nasadni ključ.

Zatim je uređena opskrba vodoopskrbnih komunikacija. U tu svrhu uzimaju se cijevi od bilo kojeg materijala koji je otporan na niske temperature i može izdržati do 95°C. Dobro dokazano polipropilenske cijevi i fitinzi.

Polipropilenske cijevi idealne su za spajanje solarnog kolektora na stambeni vodovodni sustav. Armatura ima dobra fizikalna svojstva i radnu izdržljivost, pouzdano služi dugi niz godina i lako se mijenja u slučaju pukotina ili pukotina.

Nakon spajanja dovoda vode, spremnik se puni vodom i ispituje na nepropusnost. Ako se negdje unutar 3-4 sata pronađe curenje, sanira se.

Na kraju se postavljaju grijaći elementi. Za to se bakrena cijev omota aluminijskim limom i stavi u staklenu vakuumsku cijev. Odozdo se na tikvicu postavljaju čašica za pričvršćivanje i čizma od izdržljive, fleksibilne gume.

Gornji bakreni vrh cijevi gurnut je do kraja u mjedeni kondenzator. Viskozna toplinska kontaktna mast se ne uklanja iz cijevi. Pričvrstite mehanizam za zaključavanje na nosač i montirajte sve preostale staklene cijevi koristeći isti princip.

Cijevasti solarni kolektori zahtijevaju redovito održavanje i obavezno čišćenje, posebno u razdobljima aktivnih snježnih padalina. Ako slijedite ova jednostavna pravila, oni će dugo raditi i održavati visoku razinu učinkovitosti tijekom cijelog radnog vijeka.

Na konstrukciju se postavlja montažni blok, na njega se dovodi napajanje od 220 volti, a na sustav su spojene tri pomoćne jedinice - grijaći element, ventilacijski otvor i senzor temperature.

Posljednje što treba spojiti je kontroler dizajniran za ispravnu kontrolu kompleksa. Željeni radni parametri unose se u izbornik regulatora i sustav se pokreće u standardnom načinu rada.

Korak po korak upute za izradu solarnog kolektora su dane u ovaj članak.

Kako pravilno postaviti uređaj?

Kako bi vakuumski kolektor radio u potpunosti i učinkovito opskrbljivao životni prostor potrebnom energijom, potrebno je pronaći najpovoljnije mjesto za njegovo postavljanje i pravilno orijentirati uređaj u odnosu na strane svijeta.

Vakuumski solarni kolektori mnogo su praktičniji od svojih ravnih kolektora. Kada se jedna od radnih cijevi ošteti i zakaže, vrlo ju je lako zamijeniti novom. Nakon toga sustav će nastaviti funkcionirati kao i prije. Ako ne postoji trenutna prilika za postavljanje novog elementa umjesto oštećenog, nije važno. Jedinica će moći obavljati svoje "dužnosti" čak i ako ima jedinicu s oštećenim elementom.

Za naselja na sjevernoj hemisferi važno je postaviti kolektor na južni dio krova kuće ili na sunčanu stranu mjesta. Preporučljivo je osigurati minimalno odstupanje za ravninu uređaja.

Ako nije moguće usmjeriti površinu prema jugu, trebali biste odabrati najsvjetliji kut na otvorenom prostoru između zapada i istoka.

Visoka učinkovitost rada vakuumskog kolektora također je posljedica činjenice da radi na principu zrcala i izjednačava svoju toplinsku snagu na temelju trenutne visine sunca

Solarni energetski kompleks ne smije biti prekriven dimnjacima, ukrasnim dijelovima krovišta, raširenim granama drveća i visokim stambenim ili tehničkim zgradama. To će smanjiti učinkovitost rada i smanjiti razinu zagrijavanja radnih elemenata.

Ako je jedinica pravilno postavljena, osigurat će gotovo isti prijenos topline tijekom cijele godine, bez obzira na godišnje doba.

Ako nemate veliko iskustvo u izvođenju složenih popravaka, instalacija i vodovodnih radova, neracionalno je vakuumirati cijevi kod kuće. Ovaj proces je vrlo naporan i zahtijeva posebno znanje i specijaliziranu opremu.

Osim toga, elementi vakuumskog tipa izrađeni samostalno imaju mnogo nižu razinu učinkovitosti od tvorničkih dijelova. Stoga je najrazumnije kupiti proizvode od specijaliziranog proizvođača, a zatim pokušati sastaviti nekoliko dijelova kod kuće.

Web stranica ima izbor članaka o uređenju solarnog sustava grijanja, preporučujemo da pročitate:

1. Solarni sustavi grijanja: analiza tehnologija grijanja temeljenih na solarnim sustavima
2. Grijanje privatne kuće solarnim pločama: dijagrami i uređaj
3. Fleksibilni solarni paneli: vrste, karakteristike + mogućnosti povezivanja

Zaključci i koristan video na tu temu

Detaljan, detaljan opis vakuumske cijevi, princip njegovog rada i značajke funkcioniranja solarnog kolektora u cjelini. Autor govori o nekim zanimljivim nijansama i pokazuje da instalacija može postati prava alternativa plinskom kotlu.

Zanimljive informacije o radu solarnog kolektora zimi.

Kako pravilno instalirati vakuumski solarni kolektor vlastitim rukama kod kuće. Sve nijanse procesa, preporuke i korisni savjeti.

Poznavajući osnovni princip rada cjevastog vakuumskog solarnog kolektora, jedinicu možete sastaviti sami. Instalacija će biti u potpunosti prilagođena Vašim individualnim zahtjevima i potrebama.

Ovo nije vrlo težak zadatak, ali zahtijeva povećanu pažnju, skrupuloznost i određene vještine, inače se rizik od oštećenja integriteta tikvice i kršenja njezine nepropusnosti značajno povećava.

Pozivamo sve zainteresirane za odabir, montažu ili samostalnu montažu solarnog kolektora da ostave komentare i postave pitanja. Kontakt obrazac nalazi se u donjem bloku.