Veliko denarja se porabi za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje prostorov. Vendar pa obstaja alternativni vir energije - vakuumski sončni kolektor. Si slišal za to? Omogoča bistveno zmanjšanje finančnih stroškov vzdrževanja udobja, kar zagotavlja maksimalni učinek ogrevanja z minimalnimi toplotnimi izgubami.
To napravo lahko kupite pri proizvajalcih gospodinjskih aparatov ali se sami sestavite doma. Če želite izbrati primeren model, preučiti veliko informacij. Pomagali vam bomo določiti osnovna merila za nakup.
Članek bo obravnaval načelo delovanja in napravo vakuumskega zbiralnika. Govorili bomo o strukturnih značilnostih različnih modelov, upoštevali prednosti in slabosti teh naprav. Poleg tega bomo podrobno opisali, kako sami izdelati in namestiti vakuumski sončni kolektor.
Gradivo spremljajo videi, iz katerih boste spoznali pomembne značilnosti in principe delovanja vakuumskih kolektorjev.
Načelo delovanja vakuumske enote
Vakuumski sončni kolektor se od konvencionalnih solarnih sistemov razlikuje po načinu predelave sončne energije. Klasična baterija preprosto sprejema svetlobo in jo pretvarja v elektriko. Kolektor je sestavljen tudi iz steklenih cevi z vakuumom, ki je ponovno ustvarjen v notranjosti. Prek posebnih priklopnih postaj se združijo v en sistem.
V notranjosti vsake cevi je kanal enega ali dveh bakrenih palic s hladilno tekočino. Aktivni element, ko ujame sončne žarke, segreje hladilno sredstvo, kar zagotavlja delovanje kolektorja.
Vakuumski sončni kolektor, ki je nameščen na strehi zasebne hiše, bo prebivalcem zagotovil toplo vodo skozi celo leto, v hladni sezoni pa vam bo omogočal udobno ogrevanje prostora, ne da bi porabili veliko denarja za to.
Zaradi te zasnove se stopnja energetske učinkovitosti bistveno poveča, toplotne izgube pa se znatno zmanjšajo, saj vakuumski sloj omogoča, da prihranite približno 95% zajete sončne energije.
Poleg tega se zmanjšuje tudi odvisnost kolektivne produktivnosti od sezonskosti, temperature okolja in različnih vremenskih razmer, kot so: sunki vetra, delno oblačno vreme, padavine itd.
Kako je zbiralnik vakuumskega tipa?
Sodobne vakuumske naprave, ki zagotavljajo prostor s toploto in toplo vodo zaradi sončne energije, so tehnološko drugačne.
Zbiralci so razdeljeni na te vrste:
- cevasto brez zaščitnega premaza za steklo;
- modul z zmanjšano pretvorbo;
- standardna možnost stanovanja;
- naprava s prozorno izolacijo;
- zračna enota;
- ploski vakuumski kolektor.
Vakuumski sončni kolektor je sposoben zagotoviti toplo vodo in ogrevanje v vsakem letnem času, in v vseh vremenskih razmerah (+)
Vsi imajo skupno strukturno podobnost, zato so sestavljeni iz:
- zunanja prozorna cev, od koder je zrak popolnoma izčrpan;
- ogrevano cev, ki se nahaja v veliki cevi, kjer se premika tekočina ali plinasta tekočina za prenos toplote;
- eden ali dva montažna ventila, na katera so priključene cevi večjega kalibra in v notranjost vstopa cirkulacijski krog tankih cevi.
Celotna konstrukcija nekoliko spominja na termos z prozornimi stenami, v katerem se ohranja izjemno visoka toplotna izolacija. Zaradi tega je telo notranje cevi sposobno dobro segrevati in v celoti sprostiti energijski vir v krožečo hladilno tekočino.
Konstrukcijske nianse in klasifikacija
Vakuumski kolektorji so razvrščeni po vrsti steklenih cevi, vgrajenih v konstrukcijo, ali po značilnostih toplotnih kanalov. Cevi so običajno koaksialne in peresne, toplotni kanali pa so pravokotne in toplotne cevi v obliki črke U. .
Značilnosti koaksialnih cevi
Koaksialne cevi so dvojno stekleno termos bučko z umetnim prostorom vakuuma, ki je ustvarjen med stenami. Notranja površina cevi ima plast posebne prevleke, ki absorbira toploto, tako da dejanski prenos toplote poteka neposredno iz sten steklene žarnice.
Koaksialne cevi so izdelane iz visoko trdnega stekla na osnovi borosilikatov, ki ima visoko sposobnost prenosa svetlobe. Elementi, odvisno od proizvajalca, imajo do tri plasti magnetronskega razprševanja, kažejo odlično trdnost in odpornost na različne atmosferske manifestacije (dež, toča itd.), Prenesejo pritisk 1 Mpa in zanesljivo služijo 15 let
Kot absorpcijski element v stekleno cev spajkamo bakreno cev, ki vsebuje etrsko sestavo. V procesu ogrevanja izhlapi, učinkovito sprosti toploto, kondenzira in teče na dno cevi. Nato se cikel ponovi, s čimer se ustvari stalen proces izmenjave toplote.
Značilnosti Pen Tube
Vakuumske peresne cevi imajo večjo debelino stene kot koaksialne in so sestavljene ne iz dveh, temveč iz ene bučke. Notranji absorpcijski element iz bakra se dobavlja po vsej dolžini z vzdržljivim ojačevalnikom - valovito ploščo z visoko energijsko absorbirajočo prevleko.
Zaradi te strukturne značilnosti se vakuum nahaja neposredno v toplotnem kanalu, katerega del je skupaj z vpojnim sredstvom integriran neposredno v bučko.
V notranjosti vakuumske cevi je plošča, njena oblika je podobna peresu. V smislu učinkovitosti presega zmogljivosti svojega koaksialnega nasprotnika, vendar ima bistveno višje stroške in ga je težko zamenjati v primeru okvare celovitosti žarnice ali okvare grelnega elementa.
Zbiralniki, narejeni na osnovi vakuumskih cevi iz perja, veljajo za najučinkovitejše v svojem razredu, popolnoma se spopadajo z nalogami in zanesljivo služijo dolga leta.
Načelo delovanja toplotne cevi toplotne cevi
Toplotna cev za toplotne cevi je sestavljena iz zaprtih cevi, ki vsebujejo tekočo sestavo, ki se enostavno izhlapi. Pod vplivom sončne svetlobe se segreje, preide v zgornji del kanala in se tam koncentrira v posebnem toplotnem zbiralniku (kolektorju).
Delovna tekočina v tem trenutku odvzame vse akumulirane toplote in se spet zniža, da nadaljuje postopek.
Toplotni cevni izmenjevalnik je priključen na toplotni izmenjevalnik razdelilnika skozi posebno vtičnico, zaprto v 1-cevni toplotni izmenjevalnik ali okoli 2-cevnega toplotnega izmenjevalnika.
Delovni element toplotne cevi toplotnega kanala je iz bakra, v redkih primerih iz aluminija. To kaže visoko odpornost na operativne obremenitve, zanesljivo služi 15 let, ima razumno ceno in je eden izmed najbolj priljubljenih elementov sodobnih vakuumskih heliosistemov cevastega tipa.
Sproščena energija iz toplotnega rezervoarja potegne hladilno sredstvo in ga prenese naprej vzdolž sistema, kar zagotavlja prisotnost tople vode v pipah in radiatorjih. Sistem toplotnih cevi je enostaven za namestitev in dokazuje visoko zmogljivost.
Kolektorji, opremljeni z vakuumskimi cevmi za toplotne cevi, odlikujejo dobra stopnja zanesljivosti in so primerni za uporabo ne samo v vsakdanjem življenju, temveč tudi v visokotlačnih solarnih sistemih.
V primeru okvare ali okvare brez težav je mogoče poškodovano vozlišče zamenjati z novo, ne da bi se pri tem uporabila rekonstrukcija celotnega sistema.
Popravila je mogoče brez težav izvesti na mestu zbiranja, ne da bi razstavili napravo in ne bi povzročili nepotrebnih naporov pri delu.
Opis ravnega izmenjevalnika toplote v obliki črke U
Cev direktnega toplotnega izmenjevalnika ima obliko črke U. V njej kroži voda ali delovno hladilno sredstvo ogrevalnega sistema. En del elementa je namenjen hladnemu hladilnemu sredstvu, drugi del pa odstrani že segreto.
Med žarjenjem se aktivna spojina razširi in vstopi v akumulacijsko posodo, s čimer se ustvari naravno kroženje tekočine v sistemu. Poseben selektivni premaz na notranjih stenah povečuje sposobnost absorpcije toplote in povečuje učinkovitost celotnega sistema.
V primerjavi s cevi za toplotne cevi imajo izdelki v obliki črke U večji hidravlični upor, povzročajo povečane zahteve za hladilno sredstvo in so veliko dražji. Kolektorji, ki delujejo na ravne U-cevi, ne morejo delovati pod visokim tlakom in zagotavljajo visokokakovostni prenos toplote le v topli sezoni.
Cevi tipa U imajo visoko zmogljivost in dajejo trden prenos toplote, vendar imajo eno pomembno pomanjkljivost. Sestavljajo eno celostno konstrukcijo s kolektorjem in se z njo vedno montirajo.
Zamenjajte eno samo cev, ki ni uspela, ne bo delovala. Za popravilo bo potrebno v celoti razstaviti celoten kompleks in na njegovo mesto postaviti novo.
Primerjava različnih sprememb
Pri izdelavi helioagregatov se v različnih kombinacijah kombinirajo termalni kanali in vakuumske steklene cevi za sončne kolektorje.
Med potrošniki so najbolj priljubljeni koaksialni modeli s toplotno cevjo s toplotno cevjo. Kupce privlačijo zveste cene naprav in zelo preprosta, cenovno dostopna storitev v celotnem življenjskem ciklu.
Vakuumski sončni kolektor s popolno popravljeno cevjo za toploto. Zamenjava poškodovanih cevi se izvede na kraju samem in ne zagotavlja demontaže sistema ali premikanja na drugo lokacijo. Vendar je prenos toplote pri teh modelih težaven, zaradi česar učinkovitost na izhodu ni večja od 65%
Vakuumske naprave s kanali toplotne cevi izkazujejo visoko zanesljivost in nimajo omejitev pri uporabi tudi v visokotlačnih solarnih termalnih kompleksih.
Naprave s koaksialno bučko, ki vsebujejo kanale v obliki črke U, so prav tako vključene v seznam iskanih. Za njih so značilni takšni parametri, kot so nizke toplotne izgube in izkoristek 70% in več.
Za pravilno delovanje mora biti vakuumska naprava z U-kanalom pravilno nameščena. Zaželeno je, da je minimalni nagibni kot najmanj 20 °. Samo v tej izvedbi bo zagotovil največjo vrnitev.
Položaj je nekoliko pokvarjen: zapleten postopek popravila, specifično vzdrževanje med delovanjem in nezmožnost zamenjave enega samega poškodovanega vozlišča. Če se nekaj zgodi napravi, jo razstavimo in namestimo popolnoma nov zbiralnik.
Perforirane cevi so strukturno enojni valj iz stekla z debelimi, močnimi stenami (odvisno od proizvajalca od 2, 5 mm in več). Notranjost vpojnega vložka peresa se tesno prilega delovnemu kanalu iz toplotno prevodne kovine.
Skoraj popolna izolacija ustvarja vakuumski prostor v stekleni posodi. Absorbent prenese absorbirano toploto brez izgube in zagotavlja učinkovitost sistema do 77%.
V primeru napake je možno popraviti zbiralnike s pernatimi cevmi. Ni potrebno spreminjati celotnega sistema, dovolj je zaznati poškodovano enoto, jo demontirati in postaviti novo na tem mestu.
Modeli s peresnim elementom so nekoliko dražji od koaksialnih, vendar zaradi visoke učinkovitosti zagotavljajo popolno udobje v prostoru in se hitro plačajo sami.
Najbolj učinkoviti in produktivni so bučke s perjem z notranjimi kanali z neposrednim pretokom. Njihova dejanska učinkovitost včasih doseže rekordnih 80%.
Pri montaži perforiranih cevi v okvir na jedro vsakega dela nosite močno pritrdilno matico z obročem in tesnilom, ki je odporno na toploto. To zagotavlja celovitost celotne konstrukcije in omogoča popolno delovanje kolektorja v vseh pogojih.
Cena izdelkov je precej visoka in pri popravilih je nujno, da celotno hladilno sredstvo izpraznite iz sistema in šele nato začnete odpravljati težave.
Kakšen bi moral biti toplotni zbiralnik?
Toplotni zbiralnik je še en zelo pomemben delovni element vakuumskega zbiralnika. Preko tega vozlišča se akumulirana toplota prenese iz cevi v hladilno sredstvo.
Toplotni zbiralnik je nameščen na vrhu naprave. Ena od njegovih komponent, bakreno jedro, prejme energijo in jo prenese v glavno hladilno sredstvo, ki kroži v zaprtem sistemu »toplotni izmenjevalnik zbirnega rezervoarja«.
Pravilno delovanje zagotavlja obtočna črpalka, priključena na sistem. Avtomatski nadzor ogrevalnega kompleksa jasno spremlja temperaturo v kanalih in v primeru padca pod dopustno kritično vrednostjo (npr. Ponoči) ustavi delovanje črpalke.
To vam omogoča, da se izognete povratnemu ogrevanju, ko se hladilna tekočina začne zbirati toploto tople vode, zbrane v hranilniku.
Prednosti in slabosti vakuumskih kolektorjev
Glavna prednost enot se imenuje skoraj popolna odsotnost toplotnih izgub med obratovanjem. To zagotavlja vakuumsko okolje, ki je eden najkakovostnejših naravnih izolatorjev. Vendar se seznam koristi ne konča.
Naprave imajo drugačne prednosti:
- zmogljivost pri nizkih temperaturah (do -30 ° C);
- sposobnost kopičenja temperatur do 300 ° C;
- največjo možno absorpcijo toplotne energije, vključno z nevidnim spektrom;
- stabilnost delovanja;
- nizka dovzetnost za agresivne atmosferske manifestacije;
- nizko jadro, zaradi strukturnih značilnosti cevnih sistemov, ki lahko prehajajo skozi zračne mase različnih gostot;
- visoka stopnja učinkovitosti v regijah z zmerno in hladno klimo z nekaj jasnimi in sončnimi dnevi;
- trajnost v skladu z osnovnimi pravili delovanja;
- razpoložljivost za popravilo in zmožnost spreminjanja ne celotnega sistema, ampak samo en lomljeni fragment.
Sončni kolektor je učinkovita naprava, ki omogoča skoraj brez izgube pretvorbo sončne energije v toploto
Pomanjkljivosti so nezmožnost kolektorjev za samočiščenje pred zmrzaljo, ledom, snegom in visoko ceno sestavnih delov, ki so potrebni za montažo enote doma.
Sestavljanje enote z lastnimi rokami
Postopek sestavljanja vakuumskega zbiralnika se začne s proizvodnjo okvirja-podlage za delovne predmete. Namesti se takoj na mestu, ki je dodeljeno enoti.
Velikost in dimenzije okvirja so v celoti odvisne od modela, ki je predviden za izdelavo, in so običajno predpisane v navodilih, ki se nahajajo med spremnimi dokumenti za komponente.
Končni okvir pod kolektorjem je pritrjen na streho, tako da zavzame jasno pozicijo in se ne niha. Če je streha stavbe skrilavca, se uporabijo kamenasti nosilec in debeli vijaki velikega kalibra. Običajna sidra se uporabljajo za druge strešne materiale.
Prostori, kjer se okvir prilega površini strehe, so dodatno pritrjeni s tesnilnim sredstvom, tako da v prihodnosti voda ne pride v hišo skozi luknje. Nato se na mesto montaže dostavi akumulacijska posoda, ki je z vijaki pritrjena na vrh okvirja.
V naslednjem koraku se zberejo grelnik, temperaturni senzor in avtomatska odzračevalna odprtina. Vse dodatne enote in pripadajoči deli so nameščeni na priložene blazinice za mehčanje. Za pritrditev temperaturnega senzorja se uporablja vtičnica.
Nato opremite oskrbo z vodnimi komunikacijami. V ta namen se sprejmejo cevi iz vseh materialov, ki so odporne na parametre nizke temperature in lahko vzdržijo do 95 ° C. Polipropilenske cevi in fitingi so se dobro izkazali.
Cevi iz polipropilena so idealne za organizacijo priključitve solarnega kolektorja na vodovodni sistem stanovanja. Armature imajo dobro fizično zmogljivost in vzdržljivost, zanesljivo služijo dolga leta in se zlahka zamenjajo v primeru razpok ali razpok.
Po priključitvi vodovodnega sistema je hranilnik napolnjen z vodo in testiran na tesnost. Če je bilo puščanje ugotovljeno nekje v 3-4 urah, se odstranijo.
Na koncu namestite grelne elemente. V ta namen se bakrena cev zavije v aluminijasto pločevino in vstavi v stekleno vakuumsko cev. Na dno bučke so postavili skodelico za pritrditev in čevlje iz trpežne, prilagodljive gume.
Zgornjo bakreno konico cevi potisnemo v kovinski kondenzator, dokler se ne ustavi. Viskozna termična kontaktna mast se ne odstrani iz cevi. Pritrdite zaklepni mehanizem na nosilec in pritrdite vse preostale steklene cevi na enak način.
Cevni sončni kolektorji potrebujejo redno vzdrževanje in obvezno čiščenje, zlasti v času aktivnega sneženja. Če boste sledili tem preprostim pravilom, bodo dolgo delovali in ohranili visoko raven učinkovitosti skozi celotno življenjsko dobo.
Na konstrukcijo je nameščen montažni blok, do njega se priključi 220-voltni napajalnik, na sistem so priključene tri pomožne enote - grelni element, odzračevalnik in temperaturni senzor.
Slednji je priključen na krmilnik, ki je zasnovan za pravilno upravljanje kompleksa. V meniju krmilnika nastavite želene parametre delovanja in zaženite sistem v standardnem načinu.
V tem članku so navedena navodila po korakih za izdelavo sončnega kolektorja.
Kako namestiti napravo?
Da bi vakuumski zbiralnik popolnoma deloval in učinkovito zagotovil življenjski prostor s potrebno energijo, je treba najti najprimernejše mesto za to in pravilno usmeriti napravo glede na dele sveta.
Vakuumski sončni kolektorji so veliko bolj praktični kot njihovi stanovalci. Ko se ena od delovnih cevi poškoduje in odpove, jo je zelo enostavno zamenjati z novo. Po tem bo sistem še naprej deloval kot prej. Če naenkrat ni mogoče postaviti novega elementa na mesto pokvarjenega, ni problema. Enota bo lahko opravljala svoje "naloge", tudi ob prisotnosti vozlišča s poškodovanim elementom
Za naselja na severni polobli je pomembno, da postavimo zbiralnik v južni del strehe hiše ali na sončno stran mesta. Zaželeno je, da se za ravnino instrumenta zagotovi minimalno odstopanje.
Če ni možnosti, da bi površino usmerili proti jugu, je vredno izbrati med zahodom in vzhodom najsvetlejšo perspektivo v odprtem prostoru.
Visoka delovna učinkovitost kolektorja vakuumskega tipa je tudi posledica dejstva, da deluje po principu zrcala in izmeri svojo toplotno moč na osnovi trenutne višine sonca.
Energijski solarni kompleks ne sme biti zaprt z dimniki, okrasnimi delci strešne kritine, izvaljenimi drevesnimi vejami in visokimi stanovanjskimi ali tehničnimi objekti. To bo zmanjšalo učinkovitost dela in zmanjšalo raven ogrevanja obstoječih elementov.
Če je enota pravilno nameščena, bo zagotovila skoraj enak prenos toplote skozi celo leto, ne glede na letni čas.
Če ni veliko izkušenj pri izvajanju kompleksnih popravil in montaže ter vodovodnih del, je neracionalno evakuirati cevi doma. Ta proces je zelo težaven in zahteva posebno znanje in specializirano opremo.
Poleg tega imajo elementi vakuumskega tipa, izdelani samostojno, precej nižjo stopnjo učinkovitosti kot deli tovarne. Zato je najbolj smiselno kupiti izdelke od proizvajalca jedra, nato pa poskusite zbrati več delov doma.
Stran ima izbor artiklov o razporeditvi solarnega ogrevalnega sistema, svetujemo vam, da preberete:
- Solarni sistemi ogrevanja: analiza tehnologij za ureditev ogrevanja na osnovi solarnih sistemov
- Ogrevanje zasebne hiše s solarnimi paneli: shema in naprava
- Prilagodljivi sončni kolektorji: tipi, karakteristike + priključne funkcije
Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi
Podroben, podroben opis vakuumske cevi, načelo njegovega delovanja in značilnosti delovanja sončnega kolektorja kot celote. Avtor pripoveduje o nekaterih zanimivih odtenkih in kaže, da je lahko instalacija prava alternativa plinskemu kotlu.
Zanimive informacije o delu solarnega kolektorja v zimskem času.
Kako pravilno namestiti vakuumski sončni kolektor z lastnimi rokami doma. Vse nianse procesa, priporočila in koristne nasvete.
Če poznate osnovno načelo delovanja cevnega vakuumskega sončnega kolektorja, lahko napravo sestavite sami. Namestitev bo v celoti izpolnila osebne individualne zahteve in potrebe.
To ni pretežko, vendar zahteva večjo pozornost, temeljitost in določene spretnosti, saj se v nasprotnem primeru bistveno poveča tveganje poškodbe celovitosti bučke in motnje njene celovitosti.
Vsakdo, ki se zanima za izbiro, namestitev ali samostojno sestavljanje solarnega kolektorja, naj spodbuja k objavljanju komentarjev in postavljanju vprašanj. Kontaktni obrazec se nahaja v spodnjem bloku.