Vakuuma saules kolektors: darbības princips + kā to salikt pašam

Ievērojamas naudas summas tiek tērētas karstā ūdens apgādei un telpu apkurei. Taču ir alternatīvs enerģijas avots – vakuuma saules kolektors.Vai esat par šo dzirdējuši? Tas ļauj ievērojami samazināt komforta uzturēšanas finansiālās izmaksas, nodrošinot maksimālu sildīšanas efektu ar minimāliem siltuma zudumiem.

Šo ierīci var iegādāties no sadzīves tehnikas ražotājiem vai salikt pats mājās. Lai izvēlētos pareizo modeli, jums ir jāizpēta daudz informācijas. Mēs palīdzēsim jums izlemt par galvenajiem pirkšanas kritērijiem.

Rakstā tiks apspriests vakuuma kolektora darbības princips un konstrukcija. Mēs runāsim par dažādu modeļu dizaina iezīmēm, apsvērsim šo instalāciju plusus un mīnusus. Turklāt mēs detalizēti aprakstīsim, kā pašam izgatavot un uzstādīt vakuuma saules kolektoru.

Materiālam pievienoti video, no kuriem uzzināsiet par vakuuma kolektoru svarīgām īpašībām un darbības principiem.

Vakuuma bloka darbības princips

Vakuuma saules kolektors savā veidā atšķiras no parastajām saules sistēmām saules enerģijas apstrāde. Klasisks akumulators vienkārši uzņem gaismu un pārvērš to elektrībā. Kolektors sastāv no stikla caurulēm, kuru iekšpusē ir izveidots vakuums. Tie ir apvienoti vienā sistēmā, izmantojot īpašas dokstacijas.

Katras caurules iekšpusē ir viena vai divu vara stieņu kanāls ar dzesēšanas šķidrumu. Uztverot saules starus, aktīvais elements silda dzesēšanas šķidruma materiālu, tādējādi nodrošinot kolektora darbību.

Pateicoties šim dizainam, ievērojami palielinās energoefektivitātes līmenis un ievērojami samazinās siltuma zudumi, jo vakuuma slānis ļauj ietaupīt aptuveni 95% no uztvertās saules enerģijas.

Uz privātmājas jumta novietotais vakuuma saules kolektors nodrošinās iedzīvotājus ar karsto ūdeni visa gada garumā, savukārt aukstajā sezonā ļaus ērti uzsildīt telpu, par to netērējot lielus līdzekļus.

Turklāt tiek samazināta kolektora produktivitātes atkarība no sezonalitātes, apkārtējās vides temperatūras un dažādiem laikapstākļiem, piemēram, vēja brāzmām, daļēji mākoņainiem, nokrišņiem u.c.

Kā darbojas vakuuma tipa kolektors?

Mūsdienu vakuuma ierīces, kas nodrošina telpas ar siltumu un karsto ūdeni, izmantojot saules enerģiju, tehnoloģiski atšķiras.

Kolekcionāri ir sadalīti šādos veidos:

• cauruļveida bez stikla aizsargpārklājuma;
• modulis ar samazinātu konversiju;
• standarta plakana versija;
• ierīce ar caurspīdīgu siltumizolāciju;
• gaisa vienība;
• plakans vakuuma kolektors.

Vakuuma saules kolektors spēj nodrošināt karstā ūdens padevi un apkuri jebkurā gadalaikā un jebkuros laikapstākļos (+)

Viņiem visiem ir kopīga dizaina līdzība, tāpēc tie sastāv no:

• ārējā caurspīdīgā caurule, no kurienes gaiss ir pilnībā izsūknēts;
• apsildāma cauruleatrodas lielā caurulē, kur pārvietojas šķidrais vai gāzveida dzesēšanas šķidrums;
• viens vai divi saliekamie izplatītāji, kam tiek pieslēgtas lielāka kalibra caurules un ieiet iekšā ievietotu tievu cauruļu cirkulācijas kontūra.

Viss dizains nedaudz atgādina termosu ar caurspīdīgām sienām, kas saglabā nepieredzēti augstu siltumizolācijas līmeni. Pateicoties šai funkcijai, iekšējās caurules korpuss iegūst spēju efektīvi sasilt un pilnībā nodot enerģijas resursu iekšā cirkulējošajam dzesēšanas šķidrumam.

Dizaina nianses un klasifikācija

Vakuuma kolektorus klasificē pēc konstrukcijā uzstādīto stikla cauruļu veida vai pēc termisko kanālu īpašībām. Caurules parasti ir koaksiālās un spalvu tipa, un siltuma kanāli ir U formas tiešās plūsmas un siltuma caurules tipa. .

Koaksiālo cauruļu raksturojums

Koaksiālās caurules ir dubultstikla termosa kolba ar mākslīgi izveidotu vakuuma telpu starp sienām. Caurules iekšējai virsmai ir speciāla siltumu absorbējoša pārklājuma slānis, tāpēc faktiskā siltuma pārnese notiek tieši no stikla spuldzes sieniņām.

Koaksiālās caurules ir izgatavotas no augstas stiprības borsilikāta stikla, kam ir augsta gaismas caurlaidība. Elementiem, atkarībā no ražotāja, ir līdz trim magnetrona izsmidzināšanas slāņiem, tie demonstrē izcilu izturību un izturību pret dažādiem atmosfēras apstākļiem (lietus, krusa utt.), iztur spiedienu 1 MPa un uzticami kalpo 15 gadus.

Kā absorbējošs elements vara caurule, kas satur ētera sastāvu, tiek pielodēta stikla caurulē. Sildīšanas procesā tas iztvaiko, efektīvi atdod savu siltumu, kondensējas un plūst uz caurules dibenu.Pēc tam cikls tiek atkārtots, tādējādi radot nepārtrauktu siltuma apmaiņas procesu.

Spalvu cauruļu īpašības

Vakuuma spalvu caurulēm ir lielāks sieniņu biezums nekā koaksiālajām, un tās sastāv nevis no divām, bet no vienas kolbas. Iekšējais vara absorbcijas elements visā garumā ir aprīkots ar izturīgu pastiprinātāju - gofrētu plāksni ar augsta līmeņa enerģiju absorbējošu pārklājumu.

Pateicoties šai konstrukcijas iezīmei, vakuums atrodas tieši termiskajā kanālā, kura daļa kopā ar absorbentu ir integrēta tieši kolbā.

Spalvu vakuuma caurulē ir plāksne, kas ir veidota kā spalva. Efektivitātes līmenis pārsniedz tā koaksiālā līdzinieka iespējas, taču tam ir ievērojami augstākas izmaksas, un to ir grūti nomainīt, ja ir bojāta spuldzes integritāte vai sildelements sabojājas.

Kolektori, kas izgatavoti no spalvu vakuuma caurulēm, tiek uzskatīti par visefektīvākajiem savā klasē, labi darbojas un nodrošina uzticamu servisu daudzus gadus.

Siltuma caurules darbības princips

Siltuma caurules sastāv no slēgtām caurulēm, kas satur viegli iztvaikojošu šķidruma sastāvu. Saules gaismas ietekmē tas sasilst, virzās uz kanāla augšējo reģionu un koncentrējas tur īpašā siltuma kolektorā (kolektorā).

Šajā brīdī darba šķidrums atdod visu uzkrāto siltumu un atkal nokrīt, lai atsāktu procesu.

Siltumcaurules siltummaiņa uzmava ir savienota ar kolektora siltummaini caur īpašu ligzdu, kas ielodēta pašā 1 caurules siltummainī, vai ir aptīta ap 2 cauruļu siltummaini.

Siltuma caurules darba elements ir izgatavots no vara, bet retāk - no alumīnija. Tam ir augsta izturība pret ekspluatācijas slodzēm, tas uzticami kalpo 15 gadus, tam ir saprātīgas izmaksas un tas ir viens no populārākajiem mūsdienu cauruļveida vakuuma saules sistēmu elementiem.

Atbrīvoto enerģiju no termiskā rezervuāra paņem dzesēšanas šķidrums un novada tālāk pa sistēmu, tādējādi nodrošinot karstā ūdens pieejamību krānos un radiatoros. Siltuma cauruļu sistēma ir viegli uzstādāma un demonstrē augstu darbības efektivitāti.

Kolektoriem, kas aprīkoti ar vakuuma siltuma caurulēm, ir labs uzticamības līmenis un tie ir piemēroti lietošanai ne tikai ikdienas dzīvē, bet arī augstspiediena saules siltuma sistēmās

Bojājuma vai atteices gadījumā bez grūtībām ir iespējams nomainīt bojāto bloku pret jaunu, neizmantojot visas sistēmas rekonstrukciju.

Remontdarbus var viegli veikt tieši kolektora vietā, neizjaucot iekārtu un nepieliekot darbam nevajadzīgas pūles.

U-veida vienreizēja siltummaiņa apraksts

Tiešās plūsmas siltummaiņa caurule ir veidota kā burts U. Iekšpusē cirkulē ūdens vai apkures sistēmas darba dzesēšanas šķidrums. Viena elementa daļa ir paredzēta aukstam dzesēšanas šķidrumam, bet otrā pareizi noņem jau uzkarsēto.

Sildot, aktīvā kompozīcija izplešas un nonāk uzglabāšanas tvertnē, tādējādi radot dabisku šķidruma cirkulāciju sistēmā. Īpašs selektīvs pārklājums, kas tiek uzklāts uz iekšējām sienām, palielina siltuma absorbcijas spēju un uzlabo sistēmas efektivitāti kopumā.

Salīdzinot ar siltumcaurules tipa caurulēm, U formas izstrādājumiem ir lielāka hidrauliskā pretestība, tie izvirza augstākas prasības dzesēšanas šķidrumam un ir ievērojami dārgāki. Kolektori, kas darbojas uz tiešās plūsmas U veida caurulēm, nevar darboties zem augsta spiediena un nodrošināt augstas kvalitātes siltuma pārnesi tikai siltajā sezonā

U veida caurules demonstrē augstu veiktspēju un nodrošina stabilu siltuma pārnesi, taču tām ir viens būtisks trūkums. Tie veido vienu neatņemamu konstrukciju ar kolektoru un vienmēr tiek montēti kopā ar to.

Nebūs iespējams nomainīt atsevišķu vienu cauruli, kas ir sabojājusies. Remontdarbiem būs nepieciešams demontēt visu kompleksu un tā vietā ievietot jaunu.

Dažādu modifikāciju salīdzinājums

Saules bloku ražošanā termiskos kanālus un vakuuma stikla caurules saules kolektoriem apvieno dažādās kombinācijās.

Patērētāju vidū vispopulārākie ir koaksiālie modeļi ar siltuma cauruli. Pircējus piesaista ierīču lojāla cena un ļoti vienkārša, pieņemama apkope visā kalpošanas laikā.

Vakuuma saules kolektoru ar siltuma caurules darba kanālu var viegli salabot. Bojāto cauruļu nomaiņa tiek veikta uz vietas, un tā nav saistīta ar sistēmas demontāžu vai pārvietošanu uz citu vietu. Tomēr siltuma pārnese šajos modeļos ir apgrūtināta, tāpēc izejas efektivitāte nav lielāka par 65%.

Vakuuma ierīces ar siltuma cauruļu kanāliem demonstrē augstu uzticamību, un tām nav ierobežojumu lietošanai pat augsta spiediena saules siltuma kompleksos.

Populāro produktu sarakstā ir iekļautas arī ierīces ar koaksiālo kolbu, kurā ir tiešās plūsmas U veida kanāli. Tos raksturo tādi parametri kā zemi siltuma zudumi un efektivitāte 70% un vairāk.

Lai pareizi darbotos, vakuuma ierīcei ar U-kanālu ir jābūt pareizi uzstādītai. Vēlams, lai minimālais slīpuma leņķis būtu vismaz 20⁰. Tikai tādā veidā būs iespējams nodrošināt maksimālu atdevi

Situāciju nedaudz sabojā: sarežģīts remonta process, specifiska apkope ekspluatācijas laikā un nespēja nomainīt atsevišķu bojātu bloku. Ja ar ierīci kaut kas notiek, tā tiek demontēta un vietā tiek likts pilnīgi jauns kolektors.

Spalvu caurules ir strukturāli viens cilindrs, kas izgatavots no stikla ar sabiezētām, spēcīgām sienām (atkarībā no ražotāja, no 2,5 mm un vairāk). Iekšpusē esošais spalvu absorbējošais ieliktnis cieši pieguļ darba kanālam, izgatavots no siltumu vadoša metāla.

Gandrīz ideālu izolāciju rada vakuuma telpa stikla trauka iekšpusē. Absorbents pārnes absorbēto siltumu bez zudumiem un nodrošina sistēmas efektivitāti līdz 77%.

Nepareizas darbības gadījumā ir jāremontē kolektori, kas aprīkoti ar spalvu caurulēm. Nav jāmaina visa sistēma, pietiek atrast bojāto bloku, to demontēt un vietā ievietot jaunu.

Modeļi ar spalvu elementu ir nedaudz dārgāki nekā koaksiālie, taču to augstās efektivitātes dēļ tie nodrošina pilnīgu komfortu telpā un ātri atmaksājas.

Visefektīvākās un produktīvākās ir spalvu kolbas ar iekšējiem tiešās plūsmas kanāliem. To faktiskā efektivitāte dažkārt sasniedz rekordlīmeni 80%.

Uzstādot spalvu caurules rāmī, uz katras daļas stieņa tiek uzlikts stingrs presēšanas uzgrieznis ar gredzenu un karstumizturīgu blīvi. Tas nodrošina visas konstrukcijas hermētiskumu un ļauj kolektoram pilnībā darboties jebkuros apstākļos

Produktu cena ir diezgan augsta, un, veicot remontu, ir nepieciešams iztukšot visu dzesēšanas šķidrumu no sistēmas un tikai pēc tam sākt problēmu novēršanu.

Kādam jābūt siltuma kolektoram?

Siltuma savācējs ir vēl viens ļoti svarīgs vakuuma kolektora darba elements. Caur šo ierīci uzkrātais siltums tiek pārnests no caurulēm uz dzesēšanas šķidrumu.

Siltuma savācējs atrodas ierīces augšpusē. Viena no tās sastāvdaļām, vara kodols, saņem enerģiju un nodod to galvenajam dzesēšanas šķidrumam, kas cirkulē slēgtā tvertnes-kolektora siltummaiņa sistēmā.

Pareiza darbība tiek garantēta, pievienojot sistēmai. cirkulācijas sūknis. Automātika, kas kontrolē apkures kompleksu, skaidri uzrauga temperatūras līmeni kanālos un, ja tas nokrītas zem pieļaujamā kritiskā minimuma (piemēram, naktī), aptur sūkni.

Tas ļauj izvairīties no atpakaļsildīšanas, kad dzesēšanas šķidrums sāk atņemt uzglabāšanas tvertnē savāktā karstā ūdens siltumu.

Vakuuma tipa kolektoru plusi un mīnusi

Iekārtu galvenā priekšrocība ir gandrīz pilnīga siltuma zudumu neesamība darbības laikā. To nodrošina vakuuma vide, kas ir viens no kvalitatīvākajiem dabiskajiem izolatoriem. Bet ar to priekšrocību saraksts nebeidzas.

Ierīcēm ir arī citas atšķirīgas priekšrocības:

• darbības efektivitāte zemā temperatūrā (līdz -30°C);
• spēja uzkrāties temperatūru līdz 300°C;
• maksimālā iespējamā siltumenerģijas absorbcija, ieskaitot neredzamo spektru;
• darbības stabilitāte;
• zema jutība pret agresīvām atmosfēras izpausmēm;
• zems vējš cauruļveida sistēmu konstrukcijas īpatnību dēļ, kas spēj caur tām izvadīt dažāda blīvuma gaisa masas;
• augsts efektivitātes līmenis reģionos ar mērenu un vēsu klimatu ar nelielu skaidru un saulainu dienu skaitu;
• izturība saskaņā ar darbības pamatnoteikumiem;
• pieejamība remontam un iespēja mainīt nevis visu sistēmu, bet tikai vienu neveiksmīgu fragmentu.

Starp trūkumiem var minēt kolektoru nespēju pašattīrīties no sala, ledus, sniega un to komponentu augstās cenas, kas nepieciešamas ierīces montāžai mājās.

Saules kolektors ir efektīva ierīce, kas ļauj pārvērst saules enerģiju siltumenerģijā praktiski bez zaudējumiem.

Iekārtas montāža pats

Vakuuma kolektora montāžas process sākas ar darba elementu atbalsta rāmja izgatavošanu. Tas tiek uzstādīts nekavējoties iekārtai atvēlētajā vietā.

Rāmja izmērs un izmēri ir pilnībā atkarīgi no modeļa, kuru plānots izgatavot, un parasti tie ir norādīti instrukcijās, kas atrodamas komponentu pavaddokumentos.

Gatavais kolektora rāmis ir piestiprināts pie jumta tā, lai tas ieņemtu brīvu pozīciju un nesvārstītos. Ja ēkas jumts ir šīfera, izmantojiet apvalka sijas un liela kalibra biezas skrūves. Citiem jumta seguma materiāliem tiek izmantoti parastie enkuri

Vietas, kur karkass saskaras ar jumta virsmu, papildus piestiprinu ar hermētiķi, lai turpmāk pa urbumiem mājā neiekļūtu ūdens. Pēc tam uzglabāšanas tvertne tiek nogādāta uzstādīšanas vietā un piestiprināta ar skrūvēm rāmja augšpusē.

Nākamajā posmā tiek montēts sildelements, temperatūras sensors un automatizētā gaisa izplūde. Visas palīgkomponentes un saistītās detaļas tiek novietotas uz komplektā iekļautajiem mīkstināšanas paliktņiem. Lai piestiprinātu temperatūras sensoru, izmantojiet uzgriežņu atslēgu.

Tālāk tiek sakārtota ūdensvada komunikāciju piegāde. Šim nolūkam caurules tiek ņemtas no jebkura materiāla, kas ir izturīgs pret zemām temperatūrām un var izturēt līdz 95°C. Labi pierādīts polipropilēna caurules un veidgabali.

Polipropilēna caurules ir ideāli piemērotas saules kolektora savienošanai ar dzīvojamo māju santehnikas sistēmu. Armatūrai ir labas fizikālās īpašības un ekspluatācijas izturība, tā kalpo daudzus gadus un ir viegli nomaināma plaisu vai plīsumu gadījumā.

Pēc ūdens padeves pievienošanas uzglabāšanas tvertne tiek piepildīta ar ūdeni un pārbaudīta noplūdes. Ja 3-4 stundu laikā kaut kur tiek konstatētas noplūdes, tās tiek novērstas.

Beigās tiek uzstādīti sildelementi. Lai to izdarītu, vara cauruli iesaiņo alumīnija loksnē un ievieto stikla vakuuma caurulē. No apakšas uz kolbas uzliek fiksācijas kausu un zābaku no izturīgas, elastīgas gumijas.

Caurules augšējais vara gals tiek līdz galam iespiests misiņa kondensatorā. Viskozā termokontakta smērviela no caurulēm netiek noņemta. Piestipriniet bloķēšanas mehānismu uz kronšteina un uzstādiet visas atlikušās stikla caurules, izmantojot to pašu principu.

Cauruļveida saules kolektoriem nepieciešama regulāra apkope un obligāta tīrīšana, īpaši aktīvas snigšanas periodos. Ja ievērosit šos vienkāršos noteikumus, tie darbosies ilgu laiku un saglabās augstu efektivitātes līmeni visā to kalpošanas laikā.

Uz konstrukcijas tiek uzlikts montāžas bloks, tam tiek piegādāts 220 voltu barošanas avots, un sistēmai ir pievienoti trīs palīgmezgli - sildelements, gaisa atvere un temperatūras sensors.

Pēdējā savienojuma lieta ir kontrolieris, kas paredzēts kompleksa pareizai vadībai. Kontroliera izvēlnē tiek ievadīti vēlamie darbības parametri, un sistēma sāk darboties standarta režīmā.

Soli pa solim ir sniegtas instrukcijas saules kolektora konstruēšanai Šis raksts.

Kā pareizi novietot ierīci?

Lai vakuuma kolektors darbotos pilnvērtīgi un efektīvi nodrošinātu dzīvojamo telpu ar nepieciešamo enerģiju, ir jāatrod tam visizdevīgākā atrašanās vieta un pareizi jāorientē ierīce attiecībā pret pasaules daļām.

Vakuuma tipa saules kolektori ir daudz praktiskāki nekā to plakanie kolēģi. Ja kāda no darba caurulēm tiek bojāta un sabojājas, to ir ļoti viegli nomainīt pret jaunu. Pēc tam sistēma turpinās darboties kā iepriekš. Ja nav tūlītējas iespējas bojātā vietā ievietot jaunu, tam nav nozīmes. Iekārta spēs pildīt savus “pienākumus” arī tad, ja tai ir iekārta ar bojātu elementu.

Apmetnēm ziemeļu puslodē ir svarīgi kolektoru novietot mājas jumta dienvidu daļā vai vietas saulainā pusē. Ierīces plaknei vēlams nodrošināt minimālu novirzi.

Ja nav iespējams virzīt virsmu uz dienvidiem, jums jāizvēlas spilgtākais leņķis atklātā telpā starp rietumiem un austrumiem.

Vakuuma kolektora augstā darbības efektivitāte ir saistīta arī ar to, ka tas darbojas pēc spoguļa principa un izlīdzina savu siltuma jaudu, pamatojoties uz pašreizējo saules augstumu.

Saules enerģijas kompleksu nedrīkst aizsegt skursteņi, jumta seguma dekoratīvie fragmenti, izplesušies koku zari un augstas dzīvojamās vai tehniskās ēkas. Tas samazinās darbības efektivitāti un samazinās darbības elementu sildīšanas līmeni.

Ja iekārta ir pareizi novietota, tā nodrošinās gandrīz vienādu siltuma pārnesi visu gadu, neatkarīgi no sezonas.

Ja jums nav lielas pieredzes sarežģītu remonta, uzstādīšanas un santehnikas darbu veikšanā, ir neracionāli sūkt caurules mājās. Šis process ir ļoti darbietilpīgs un prasa īpašas zināšanas un specializētu aprīkojumu.

Turklāt vakuuma tipa elementiem, kas izgatavoti neatkarīgi, ir daudz zemāks efektivitātes līmenis nekā rūpnīcas daļām. Tāpēc vissaprātīgāk ir iegādāties produktus no specializēta ražotāja un pēc tam mēģināt salikt vairākas sadaļas mājās.

Vietnē ir rakstu izlase par saules apkures sistēmas iekārtošanu, iesakām izlasīt:

1. Saules apkures sistēmas: uz saules sistēmām balstītu apkures tehnoloģiju analīze
2. Privātmājas apkure ar saules paneļiem: diagrammas un ierīce
3. Elastīgie saules paneļi: veidi, īpašības + savienojuma iespējas

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Detalizēts, detalizēts vakuuma caurules apraksts, tās darbības princips un saules kolektora darbības iezīmes kopumā. Autore stāsta par dažām interesantām niansēm un parāda, ka uzstādīšana var kļūt par reālu alternatīvu gāzes katlam.

Interesanta informācija par saules kolektora darbību ziemā.

Kā pareizi uzstādīt vakuuma saules kolektoru ar savām rokām mājās. Visas procesa nianses, ieteikumi un noderīgi padomi.

Zinot cauruļveida vakuuma saules kolektora darbības pamatprincipu, jūs varat pats salikt ierīci. Uzstādīšana tiks pilnībā pielāgota jūsu individuālajām prasībām un vajadzībām.

Tas nav īpaši grūts uzdevums, taču tas prasa pastiprinātu uzmanību, skrupulozitāti un noteiktas prasmes, pretējā gadījumā ievērojami palielinās risks sabojāt kolbas integritāti un salauzt tās hermētiskumu.

Aicinām ikvienu, kas interesējas par saules kolektora izvēli, uzstādīšanu vai pašmontēšanu, atstāt komentārus un uzdot jautājumus. Kontaktforma atrodas apakšējā blokā.