Vakuuminis saulės kolektorius: veikimo principas + kaip jį surinkti patiems

Nemažai pinigų išleidžiama karšto vandens tiekimui ir patalpų šildymui. Tačiau yra alternatyvus energijos šaltinis – vakuuminis saulės kolektorius.Ar girdėjote apie tai? Tai leidžia žymiai sumažinti finansines komforto palaikymo išlaidas, užtikrinant maksimalų šildymo efektą su minimaliais šilumos nuostoliais.

Šį įrenginį galima įsigyti iš buitinės technikos gamintojų arba surinkti patiems namuose. Norėdami pasirinkti tinkamą modelį, turite išstudijuoti daug informacijos. Padėsime apsispręsti dėl pagrindinių pirkimo kriterijų.

Straipsnyje bus aptariamas vakuuminio kolektoriaus veikimo principas ir konstrukcija. Mes kalbėsime apie įvairių modelių dizaino ypatybes, apsvarstysime šių įrenginių privalumus ir trūkumus. Be to, išsamiai aprašysime, kaip patiems pasigaminti ir sumontuoti vakuuminį saulės kolektorių.

Prie medžiagos pridedami vaizdo įrašai, iš kurių sužinosite apie svarbias vakuuminių kolektorių savybes ir veikimo principus.

Vakuuminio įrenginio veikimo principas

Vakuuminis saulės kolektorius skiriasi nuo įprastų saulės sistemų saulės energijos apdorojimas. Klasikinis akumuliatorius tiesiog paima šviesą ir paverčia ją elektra. Kolektorius susideda iš stiklinių vamzdelių, kurių viduje yra sukurtas vakuumas. Jie sujungiami į vieną sistemą per specialius prijungimo įrenginius.

Kiekvieno vamzdžio viduje yra vieno arba dviejų varinių strypų kanalas su aušinimo skysčiu. Gaudydamas saulės spindulius, aktyvusis elementas šildo aušinimo skysčio medžiagą, taip užtikrindamas kolektoriaus veikimą.

Dėl šios konstrukcijos žymiai padidėja energijos vartojimo efektyvumo lygis, o šilumos nuostoliai žymiai sumažėja, nes vakuuminis sluoksnis leidžia sutaupyti apie 95% sugautos saulės energijos.

Ant privataus namo stogo pastatytas vakuuminis saulės kolektorius karštu vandeniu aprūpins gyventojus ištisus metus, o šaltuoju metų laiku leis patogiai šildyti patalpą, tam neišleidžiant daug pinigų.

Be to, sumažėja kolektoriaus našumo priklausomybė nuo sezoniškumo, aplinkos temperatūros ir įvairių oro sąlygų, tokių kaip vėjo gūsiai, debesuotumas, krituliai ir kt.

Kaip veikia vakuuminio tipo kolektorius?

Šiuolaikiniai vakuuminiai įrenginiai, aprūpinantys patalpas šiluma ir karštu vandeniu naudojant saulės energiją, skiriasi technologiškai.

Kolekcionieriai skirstomi į šiuos tipus:

• vamzdinis be stiklo apsauginės dangos;
• modulis su sumažinta konversija;
• standartinė plokščia versija;
• prietaisas su skaidria šilumos izoliacija;
• oro blokas;
• plokščias vakuuminis kolektorius.

Vakuuminis saulės kolektorius gali tiekti karštą vandenį ir šildyti bet kuriuo metų laiku ir bet kokiu oru (+)

Jie visi turi bendrą dizaino panašumą, todėl juos sudaro:

• išorinis skaidrus vamzdis, iš kurio oras buvo visiškai išpumpuotas;
• šildomas vamzdisesantis dideliame vamzdyje, kuriame juda skystas arba dujinis aušinimo skystis;
• vienas ar du surenkami skirstytuvai, prie kurio prijungiami didesnio kalibro vamzdžiai ir įeina į vidų patalpintų plonų vamzdelių cirkuliacinė grandinė.

Visas dizainas kažkuo primena termosą permatomomis sienelėmis, išlaikančiu precedento neturintį aukštą šilumos izoliacijos lygį. Dėl šios savybės vidinio vamzdžio korpusas įgyja galimybę efektyviai sušilti ir pilnai perduoti energijos išteklius viduje cirkuliuojančiam aušinimo skysčiui.

Dizaino niuansai ir klasifikacija

Vakuuminio tipo kolektoriai klasifikuojami pagal konstrukcijoje sumontuotų stiklinių vamzdžių tipą, arba pagal šilumos kanalų charakteristikas. Vamzdžiai paprastai yra bendraašio ir plunksninio tipo, o šilumos kanalai yra U formos tiesioginio srauto ir šilumos vamzdžio tipo. .

Koaksialinių vamzdžių charakteristikos

Koaksialiniai vamzdžiai yra dvigubo stiklo termosas su dirbtinai sukurta vakuumine erdve tarp sienų. Vidiniame vamzdžio paviršiuje yra specialios šilumą sugeriančios dangos sluoksnis, todėl tikrasis šilumos perdavimas vyksta tiesiai iš stiklinės lemputės sienelių.

Koaksialiniai vamzdžiai pagaminti iš didelio stiprumo borosilikatinio stiklo, kuris pasižymi dideliu šviesos pralaidumu. Elementai, priklausomai nuo gamintojo, turi iki trijų magnetroninio purškimo sluoksnių, demonstruoja puikų stiprumą ir atsparumą įvairioms atmosferos sąlygoms (lietui, krušai ir kt.), atlaiko 1 MPa slėgį ir patikimai tarnauja 15 metų.

Kaip sugeriantis elementas, varinis vamzdis su eterio kompozicija yra lituojamas į stiklinį vamzdelį. Kaitinimo metu jis išgaruoja, efektyviai atiduoda šilumą, kondensuojasi ir nuteka į vamzdžio dugną.Tada ciklas kartojamas, taip sukuriant nenutrūkstamą šilumos mainų procesą.

Plunksnų vamzdžių savybės

Vakuuminiai plunksnų vamzdžiai turi didesnį sienelių storį nei bendraašiai ir susideda ne iš dviejų, o iš vienos kolbos. Vidinis vario sugėrimo elementas per visą ilgį aprūpintas patvariu stiprintuvu – gofruota plokšte su aukšto lygio energiją sugeriančia danga.

Dėl šios konstrukcijos ypatybės vakuumas yra tiesiai šiluminiame kanale, kurio dalis kartu su absorbentu yra integruota tiesiai į kolbą.

Plunksnų vakuuminio vamzdžio viduje yra plunksnos formos plokštė. Efektyvumo lygis viršija koaksialinio atitikmens galimybes, tačiau kainuoja žymiai daugiau ir jį sunku pakeisti, jei pažeidžiamas lemputės vientisumas arba sugenda kaitinimo elementas.

Kolektoriai, pagaminti iš plunksnų vakuuminių vamzdžių, laikomi efektyviausiais savo klasėje, puikiai veikia ir patikimai aptarnauja daugelį metų.

Šilumos vamzdžio veikimo principas

Šilumos vamzdžiai susideda iš uždarų vamzdžių, kuriuose yra lengvai garuojanti skysta kompozicija. Veikiamas saulės spindulių, jis įšyla, pereina į viršutinę kanalo sritį ir ten koncentruojasi specialiame šilumos kolektoriuje (kolektoriuje).

Šiuo metu darbinis skystis atiduoda visą sukauptą šilumą ir vėl nukrenta žemyn, kad atnaujintų procesą.

Šilumos vamzdžio šilumokaičio įvorė sujungiama su kolektoriaus šilumokaičiu per specialų lizdą, įlituotą į patį 1 vamzdžio šilumokaitį, arba apvyniojama aplink 2 vamzdžių šilumokaitį.

Šilumos vamzdžio darbinis elementas pagamintas iš vario, o retesniais atvejais - iš aliuminio. Jis pasižymi dideliu atsparumu eksploatacinėms apkrovoms, patikimai tarnauja 15 metų, turi priimtiną kainą ir yra vienas populiariausių šiuolaikinių vamzdinių vakuuminių saulės sistemų elementų.

Išsiskiriančią energiją iš šiluminio rezervuaro paima aušinimo skystis ir perduoda toliau per sistemą, taip užtikrinant karšto vandens prieinamumą čiaupuose ir radiatoriuose. Šilumos vamzdžių sistema yra lengvai montuojama ir demonstruoja aukštą veikimo efektyvumą.

Kolektoriai su vakuuminiais šilumos vamzdžiais turi gerą patikimumo lygį ir yra tinkami naudoti ne tik kasdieniame gyvenime, bet ir aukšto slėgio saulės šilumos sistemose

Sugedus ar sugedus be jokių sunkumų, sugadintą bloką galima pakeisti nauju, nesiimant visos sistemos rekonstrukcijos.

Remonto darbus galima nesunkiai atlikti tiesiai kolektoriaus vietoje, neišardant įrenginio ir nededant bereikalingų darbų.

U formos vienkartinio šilumokaičio aprašymas

Tiesioginio srauto šilumokaičio vamzdis yra raidės U formos. Viduje cirkuliuoja vanduo arba darbinis šildymo sistemos aušinimo skystis. Viena elemento dalis skirta šaltam aušinimo skysčiui, o antroji teisingai pašalina jau pašildytą.

Kaitinant, aktyvi kompozicija plečiasi ir patenka į akumuliacinį baką, taip sukurdama natūralią skysčio cirkuliaciją sistemoje. Speciali selektyvi vidinių sienų danga padidina šilumos sugėrimo gebą ir pagerina visos sistemos efektyvumą.

Palyginti su termovamzdžių tipo vamzdžiais, U formos gaminiai turi didesnį hidraulinį pasipriešinimą, kelia didesnius reikalavimus aušinimo skysčiui ir yra žymiai brangesni. Kolektoriai, veikiantys ant tiesioginio srauto U formos vamzdžių, negali veikti esant aukštam slėgiui ir užtikrinti kokybišką šilumos perdavimą tik šiltuoju metų laiku

U tipo vamzdžiai pasižymi dideliu našumu ir užtikrina tvirtą šilumos perdavimą, tačiau jie turi vieną reikšmingą trūkumą. Jie sudaro vieną vientisą konstrukciją su kolektoriumi ir visada montuojami kartu su juo.

Nebus įmanoma pakeisti atskiro vieno vamzdžio, kuris sugedo. Remontui reikės išardyti visą kompleksą ir vietoje jo pastatyti naują.

Įvairių modifikacijų palyginimas

Gaminant saulės blokus, šiluminiai kanalai ir vakuuminiai stiklo vamzdžiai saulės kolektoriams derinami įvairiais deriniais.

Populiariausi tarp vartotojų yra bendraašiai modeliai su šilumos vamzdžiu. Pirkėjus vilioja lojali įrenginių kaina ir labai paprasta, prieinama priežiūra per visą tarnavimo laiką.

Vakuuminis saulės kolektorius su šilumos vamzdžio darbiniu kanalu gali būti lengvai suremontuotas. Pažeistų vamzdžių keitimas atliekamas vietoje ir nėra susijęs su sistemos išmontavimu ar perkėlimu į kitą vietą. Tačiau šilumos perdavimas šiuose modeliuose yra sunkus, todėl išėjimo efektyvumas yra ne didesnis kaip 65%.

Vakuuminiai įrenginiai su šilumos vamzdžių kanalais demonstruoja didelį patikimumą ir neturi jokių naudojimo apribojimų net aukšto slėgio saulės šiluminiuose kompleksuose.

Prietaisai su koaksialine kolba, kurioje yra tiesioginio srauto U formos kanalai, taip pat yra įtraukti į populiarių produktų sąrašą. Jie pasižymi tokiais parametrais kaip maži šilumos nuostoliai ir 70% ir didesnis efektyvumas.

Kad veiktų tinkamai, vakuuminis įtaisas su U kanalu turi būti tinkamai sumontuotas. Pageidautina, kad minimalus pasvirimo kampas būtų bent 20⁰. Tik tokiu būdu bus galima užtikrinti maksimalią grąžą

Situaciją šiek tiek gadina: sudėtingas remonto procesas, specifinė priežiūra eksploatacijos metu ir nesugebėjimas pakeisti atskiro sugadinto įrenginio. Jei įrenginiui kas nors nutinka, jis išmontuojamas ir įdedamas visiškai naujas kolektorius.

Plunksnų vamzdžiai struktūriškai yra vienas cilindras, pagamintas iš stiklo su pastorintomis, tvirtomis sienelėmis (priklausomai nuo gamintojo, nuo 2,5 mm ir daugiau). Viduje esantis plunksnų sugeriantis įdėklas tvirtai priglunda prie darbinio kanalo, pagamintas iš šilumą laidaus metalo.

Beveik tobula izoliacija sukuriama stiklinėje talpykloje esanti vakuuminė erdvė. Absorbentas be nuostolių perduoda sugertą šilumą ir užtikrina sistemos efektyvumą iki 77%.

Gedimo atveju kolektoriai su plunksniniais vamzdeliais turi būti suremontuoti. Nereikia keisti visos sistemos, užtenka surasti sugedusį įrenginį, jį išmontuoti ir vietoje jo įdėti naują.

Modeliai su plunksnų elementu yra šiek tiek brangesni nei bendraašiai, tačiau dėl didelio efektyvumo jie suteikia visišką komfortą patalpoje ir greitai atsiperka.

Veiksmingiausios ir produktyviausios yra plunksnų kolbos su vidiniais tiesioginio srauto kanalais. Jų tikrasis efektyvumas kartais pasiekia rekordinį 80 % lygį.

Montuojant plunksnų vamzdelius į rėmą, ant kiekvienos dalies strypo uždedama tvirta užspaudžiama veržlė su žiedu ir karščiui atspariu tarpikliu. Tai užtikrina visos konstrukcijos sandarumą ir leidžia kolektoriaus pilnai funkcionuoti bet kokiomis sąlygomis

Gaminių kaina yra gana didelė, o atliekant remontą būtina iš sistemos išleisti visą aušinimo skystį ir tik tada pradėti trikčių šalinimą.

Koks turėtų būti šilumos kolektorius?

Šilumos kolektorius yra dar vienas labai svarbus vakuuminio kolektoriaus darbinis elementas. Per šį įrenginį sukaupta šiluma iš vamzdžių perduodama aušinimo skysčiui.

Šilumos kolektorius yra įrenginio viršuje. Vienas iš jo komponentų – varinė šerdis – gauna energiją ir perduoda ją pagrindiniam aušinimo skysčiui, cirkuliuojančiam uždaroje bako-kolektoriaus šilumokaičio sistemoje.

Prijungus prie sistemos, garantuojamas teisingas veikimas. cirkuliacinis siurblys. Šildymo kompleksą valdanti automatika aiškiai stebi temperatūros lygį kanaluose ir jam nukritus žemiau leistino kritinio minimumo (pavyzdžiui, naktį), sustabdo siurblį.

Tai leidžia išvengti atšilimo, kai aušinimo skystis pradeda šalinti akumuliaciniame bake surinkto karšto vandens šilumą.

Vakuuminio tipo kolektorių privalumai ir trūkumai

Pagrindinis įrenginių privalumas yra beveik visiškas šilumos nuostolių nebuvimas eksploatacijos metu. Tai užtikrina vakuuminė aplinka, kuri yra vienas kokybiškiausių natūralių izoliatorių. Tačiau privalumų sąrašas tuo nesibaigia.

Įrenginiai turi ir kitų privalumų:

• darbo efektyvumas žemoje temperatūroje (iki -30°C);
• gebėjimas kaupti temperatūrą iki 300°C;
• maksimali galima šiluminės energijos sugertis, įskaitant nematomą spektrą;
• veikimo stabilumas;
• mažas jautrumas agresyvioms atmosferos apraiškoms;
• mažas vėjo pralaidumas dėl vamzdinių sistemų, galinčių pro jas praleisti skirtingo tankio oro mases, konstrukcijos ypatybių;
• aukštas efektyvumo lygis vidutinio ir vėsaus klimato regionuose su nedideliu skaičiumi giedrų ir saulėtų dienų;
• ilgaamžiškumas, laikantis pagrindinių eksploatavimo taisyklių;
• remonto prieinamumas ir galimybė keisti ne visą sistemą, o tik vieną sugedusį fragmentą.

Trūkumai apima kolektorių nesugebėjimą savarankiškai išsivalyti nuo šalčio, ledo, sniego ir didelės komponentų, reikalingų surinkti įrenginį namuose, kaina.

Saulės kolektorius yra efektyvus prietaisas, leidžiantis saulės energiją paversti šilumine energija praktiškai be nuostolių.

Įrenginio surinkimas „pasidaryk pats“.

Vakuuminio kolektoriaus surinkimo procesas prasideda gaminant darbinių elementų atraminį rėmą. Jis montuojamas nedelsiant įrenginiui skirtoje vietoje.

Rėmo dydis ir matmenys visiškai priklauso nuo modelio, kurį planuojama pagaminti, ir paprastai yra nurodyti instrukcijose, esančiose kartu su komponentų dokumentais.

Paruoštas kolektoriaus rėmas tvirtinamas prie stogo taip, kad jis užimtų laisvą padėtį ir nesisvyruotų. Jei pastato stogas yra šiferis, naudokite apvalkalo sijas ir didelio kalibro storus varžtus. Kitoms stogo dangoms naudojami įprasti inkarai

Karkaso susikirtimo su stogo paviršiumi vietas papildomai tvirtinu sandarikliu, kad ateityje vanduo per skylutes nepatektų į namą. Tada rezervuaras pristatomas į montavimo vietą ir pritvirtinamas varžtais prie rėmo viršaus.

Kitame etape surenkamas šildymo elementas, temperatūros jutiklis ir automatizuota oro išleidimo anga. Visi pagalbiniai komponentai ir susijusios dalys dedamos ant komplekte esančių minkštinimo pagalvėlių. Norėdami pritvirtinti temperatūros jutiklį, naudokite veržliaraktį.

Toliau sutvarkomas vandentiekio komunikacijų tiekimas. Šiuo tikslu vamzdžiai imami iš bet kokios medžiagos, atsparios žemai temperatūrai ir galinčios atlaikyti iki 95°C. Gerai įrodyta polipropileniniai vamzdžiai ir jungiamosios detalės.

Polipropileniniai vamzdžiai idealiai tinka prijungti saulės kolektorių prie gyvenamųjų namų vandentiekio sistemos. Armatūra pasižymi geromis fizinėmis savybėmis ir eksploataciniu patvarumu, patikimai tarnauja daugelį metų ir lengvai pakeičiama įtrūkus ar plyšus.

Prijungus vandens tiekimą, rezervuaras pripildomas vandens ir patikrinamas sandarumas. Jei per 3-4 valandas kur nors aptinkamas nesandarumas, jie sutvarkomi.

Pabaigoje sumontuojami šildymo elementai. Norėdami tai padaryti, varinis vamzdis apvyniojamas aliuminio lakštu ir įdedamas į stiklinį vakuuminį vamzdelį. Iš apačios ant kolbos uždedamas tvirtinimo puodelis ir batas iš patvarios lanksčios gumos.

Viršutinis varinis vamzdžio galas iki galo įstumiamas į žalvarinį kondensatorių. Nuo vamzdžių nepašalinamas klampus terminis kontaktinis tepalas. Užfiksuokite fiksavimo mechanizmą ant laikiklio ir tuo pačiu principu pritvirtinkite visus likusius stiklo vamzdelius.

Vamzdiniams saulės kolektoriams reikalinga reguliari priežiūra ir privalomas valymas, ypač aktyvaus snigimo metu. Jei laikysitės šių paprastų taisyklių, jie veiks ilgą laiką ir išlaikys aukštą efektyvumo lygį per visą tarnavimo laiką.

Ant konstrukcijos dedamas tvirtinimo blokas, į jį tiekiamas 220 voltų maitinimas, prie sistemos prijungti trys pagalbiniai mazgai - šildymo elementas, orlaidė ir temperatūros jutiklis.

Paskutinis dalykas, kurį reikia prijungti, yra valdiklis, skirtas teisingai valdyti kompleksą. Į valdiklio meniu įvedami pageidaujami veikimo parametrai ir sistema pradeda veikti standartiniu režimu.

Žingsnis po žingsnio pateikiamos saulės kolektoriaus konstravimo instrukcijos Šis straipsnis.

Kaip teisingai įdėti įrenginį?

Norint, kad vakuuminis kolektorius veiktų pilnai ir efektyviai aprūpintų gyvenamąją erdvę reikiama energija, būtina rasti jam palankiausią vietą ir teisingai orientuoti įrenginį pasaulio kraštų atžvilgiu.

Vakuuminio tipo saulės kolektoriai yra daug praktiškesni nei jų plokštieji kolegos. Kai vienas iš darbinių vamzdžių sugenda ir sugenda, jį labai lengva pakeisti nauju. Po to sistema veiks kaip anksčiau. Jei iš karto nėra galimybės vietoje sugadinto elemento įdėti naują, tai nesvarbu. Įrenginys galės atlikti savo „pareigas“, net jei jame yra įrenginys su pažeistu elementu.

Šiaurinio pusrutulio gyvenvietėse svarbu kolektorių pastatyti pietinėje namo stogo dalyje arba saulėtoje aikštelės pusėje. Patartina užtikrinti minimalų įrenginio plokštumos nuokrypį.

Jei nėra galimybės nukreipti paviršiaus į pietus, atviroje erdvėje turėtumėte pasirinkti ryškiausią kampą tarp vakarų ir rytų.

Vakuuminio kolektoriaus aukštą veikimo efektyvumą lemia ir tai, kad jis veikia veidrodžio principu ir pagal esamą saulės aukštį išlygina savo šiluminę galią.

Saulės energijos komplekso neturėtų uždengti kaminai, dekoratyviniai stogo dangos fragmentai, besiskleidžiančios medžių šakos ir aukšti gyvenamieji ar techniniai pastatai. Tai sumažins veikimo efektyvumą ir sumažins valdymo elementų šildymo lygį.

Jei įrenginys yra tinkamai išdėstytas, jis užtikrins beveik vienodą šilumos perdavimą ištisus metus, nepriklausomai nuo sezono.

Jei neturite didelės patirties atliekant kompleksinius remonto, montavimo ir santechnikos darbus, neracionalu siurbti vamzdžius namuose. Šis procesas yra labai daug darbo reikalaujantis ir reikalauja specialių žinių bei specializuotos įrangos.

Be to, savarankiškai pagaminti vakuuminiai elementai turi daug mažesnį efektyvumo lygį nei gamyklinės dalys. Todėl prasmingiausia pirkti produktus iš specializuoto gamintojo, o tada pabandyti surinkti kelias dalis namuose.

Svetainėje yra keletas straipsnių apie saulės šildymo sistemos įrengimą, rekomenduojame perskaityti:

1. Saulės šildymo sistemos: saulės sistemomis pagrįstų šildymo technologijų analizė
2. Privataus namo šildymas saulės baterijomis: diagramos ir prietaisas
3. Lanksčios saulės baterijos: tipai, charakteristikos + prijungimo ypatybės

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Išsamus, išsamus vakuuminio vamzdžio, jo veikimo principo ir viso saulės kolektoriaus veikimo ypatybių aprašymas. Autorius pasakoja apie keletą įdomių niuansų ir parodo, kad montavimas gali tapti tikra alternatyva dujiniam katilui.

Įdomi informacija apie saulės kolektoriaus veikimą žiemą.

Kaip tinkamai sumontuoti vakuuminį saulės kolektorių savo rankomis namuose. Visi proceso niuansai, rekomendacijos ir naudingi patarimai.

Žinodami pagrindinį vamzdinio vakuuminio saulės kolektoriaus veikimo principą, įrenginį galite surinkti patys. Įrengimas bus visiškai pritaikytas jūsų individualiems poreikiams ir poreikiams.

Tai nėra labai sudėtinga užduotis, tačiau ji reikalauja didesnio atidumo, kruopštumo ir tam tikrų įgūdžių, priešingu atveju žymiai padidėja rizika pažeisti kolbos vientisumą ir sulaužyti jos sandarumą.

Kviečiame visus, norinčius pasirinkti, įrengti ar savarankiškai surinkti saulės kolektorių, komentuoti ir užduoti klausimus. Kontaktinė forma yra apatiniame bloke.