В случае неисправности коллекторы, оснащенные крыловидными трубками, можно отремонтировать. При этом не обязательно заменять всю систему — достаточно найти неисправный узел, снять его и заменить новым.
Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы + как собрать самому
На подогрев воды и отопление помещений тратится много денег. Но существует альтернативный источник энергии — солнечный вакуумный коллектор. Слышали ли вы о нем? Он позволяет значительно сократить финансовые затраты на поддержание комфорта и обеспечивает максимальный отопительный эффект при минимальных теплопотерях.
Это устройство можно приобрести у производителей бытовой техники или установить самостоятельно в домашних условиях. Чтобы выбрать подходящую модель, необходимо изучить много информации. Мы поможем вам определиться с основными критериями покупки.
Эта статья о том, как работает вакуумный коллектор и как он устроен. Мы расскажем вам о конструктивных особенностях различных моделей и углубимся в преимущества и недостатки этих устройств. Также подробно описано, как можно самостоятельно собрать и установить солнечный вакуумный коллектор.
Материал сопровождается видеороликами, в которых вы узнаете о наиболее важных особенностях и принципах работы вакуумных коллекторов.
Принцип работы вакуумного агрегата
Солнечный вакуумный коллектор отличается от обычных солнечных тепловых систем тем, как он перерабатывает солнечную энергию. Обычная батарея просто поглощает свет и преобразует его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с восстановленным вакуумом внутри. Они соединяются между собой специальными соединительными узлами, образуя единую систему.
Внутри каждой трубки находится канал из одного или двух медных стержней с охлаждающей средой. Улавливая солнечные лучи, активный элемент нагревает теплопередающий материал, заставляя коллектор работать.
Вакуумные солнечные коллекторы намного эффективнее обычных солнечных коллекторов, в которых вода нагревается только ультрафиолетовыми лучами.
Вакуумные коллекторы успешно нагревают воду или воздух в качестве теплоносителя, горячую воду для санитарных и гигиенических целей.
Воздух или вода, нагретые солнечным излучением, проводятся по трубам в дом, где они могут подаваться непосредственно в систему отопления или в буферный накопитель.
Специальная конструкция труб вакуумного солнечного коллектора увеличивает тепловую мощность и исключает потери тепла при транспортировке теплоносителя
Установка вакуумного солнечного коллектора начинается с монтажа рамы. В основном он устанавливается на крышах домов, но может быть размещен и на открытых, хорошо освещенных участках.
Вакуумные трубки вставляются в трубу коллектора, которая подсоединяется к трубопроводу системы. Нижняя часть крепится к резьбовым соединениям с помощью хомутов.
Подобно системам водяного и воздушного отопления, вакуумные коллекторы могут быть оснащены температурными датчиками, которые автоматизируют очистку воды в зависимости от погодных условий.
Нагретый воздух или жидкость, поступающие в дом по трубам, передают свое тепло воде, которая может храниться в изолированном резервуаре в течение определенного времени.
Такая конструкция значительно увеличивает производство энергии и существенно снижает потери тепла, поскольку вакуумный слой позволяет сохранить около 95% собранной солнечной энергии.
Вакуумный солнечный коллектор на крыше частного дома обеспечивает жильцов горячей водой круглый год и позволяет комфортно обогревать помещения в холодное время года без больших финансовых затрат.
Это также снижает зависимость мощности коллектора от времени года, температуры окружающей среды и различных погодных условий, таких как порывы ветра, изменение облачности, осадки и т.д.
Как устроен коллектор вакуумного типа?
Современные вакуумные устройства, обеспечивающие помещения теплом и горячей водой за счет солнечной энергии, технологически отличаются друг от друга.
Коллекторы делятся на следующие типы:
- трубчатый без стеклянного защитного покрытия;
- модуль с редуцированной конверсией;
- стандартный плоский вариант;
- устройство с прозрачной теплоизоляцией;
- воздушный агрегат;
- плоский вакуумный коллектор.
Солнечный вакуумный коллектор способен обеспечить горячую воду и отопление в любое время года и при любых погодных условиях (+).
Все они имеют общее конструктивное сходство, заключающееся в том, что они состоят из:
- внешней прозрачной трубы , откуда полностью выкачан воздух;
- нагреваемого патрубка , расположенного в большой трубе, где перемещается жидкий или газообразный теплоноситель;
- одного или двух сборных распределителей , к которым присоединяются трубы большего калибра и входит циркуляционный контур тонких, размещенных внутри, трубок.
Вся конструкция напоминает колбу термоса с прозрачными стенками, в которой поддерживается беспрецедентный уровень теплоизоляции. Благодаря этой особенности оболочка внутренней трубки может нагреваться до высокого уровня, а энергетический ресурс циркулирующего внутри теплоносителя может быть полностью исключен.
Что это такое?
Солнечный коллектор работает на энергии солнца. Он собирает инфракрасное излучение и видимый свет для нагрева определенного материала. В этом заключается существенное отличие коллектора от солнечного модуля, накапливающего электроэнергию.
Эта технология используется для нагрева воды в системах водоснабжения и отопления даже зимой. Производители обращают внимание на качество коллекторов.
Как это работает?
Основным компонентом солнечного коллектора является теплоноситель. Жидкость непрерывно циркулирует, нагревается в коллекторе и передает эту энергию в накопительный бак, который накапливает ее для отопления. И? Накопительный бак собирает горячую воду, таков принцип работы. В качестве теплоносителя используется масло, вода, антифриз или, в некоторых случаях, воздух.
Солнечный коллектор с нагревательной трубой
В самых простых вариантах накопительный бак всегда располагается выше коллектора. Циркуляция происходит естественным образом за счет разницы температур, особенно зимой.
Более сложные варианты оснащены отдельным контуром, который циркулирует с помощью специального насоса. В этом случае накопительный бак своими руками можно разместить в любом месте, даже внутри дома.
В морозы, когда солнечная энергия не может обеспечить необходимую мощность обогрева, можно установить дополнительный электронагреватель рядом с накопительным баком. Это разумное решение, поскольку зимой, например, нельзя полагаться только на погоду. Следует также учитывать, что чем сильнее нагревается теплоноситель, тем менее практичен коллектор.
Независимо от этого, вам следует подумать о солнечных тепловых системах с накопительными баками. Они не состоят из двух отдельных частей, но накопительный бак находится внутри солнечного коллектора, и это является основой принципа работы.
Какие бывают солнечные коллекторы?
Солнечные коллекторы могут быть коллекторами с плоскими пластинами или вакуумными коллекторами.
Основным компонентом плоского пластинчатого коллектора является абсорбер — покрытие, поглощающее солнечные лучи. Спереди абсорбер имеет прозрачный защитный слой, а сзади — теплоизоляцию. Плоские пластинчатые коллекторы, содержащие эти детали, должны быть герметичными.
Плоскостные солнечные коллекторы и вакуумные коллекторы
Абсорбер и накопитель энергии соединены трубами, по которым циркулирует теплоноситель. Максимальная эффективность составляет 190-210 °C.
Вакуумный вариант может нагревать отопительную воду до 250-300 °C. Принцип работы основан именно на использовании вакуума. Такой коллектор имеет устройство, напоминающее колбу термоса. Между стенками создается вакуум.
Однако внешняя стенка коллектора прозрачна, а внутренняя покрыта, что способствует сбору солнечной энергии. При этом нагревается теплоноситель во внутренней трубке, а вакуум увеличивает аккумулирование тепла на 95 %.
Кроме того, производители используют тепловые трубки в вакуумных моделях. Принцип работы прост: жидкость на дне трубки нагревается солнечным светом и превращается в пар. Он поднимается вверх и конденсируется там, одновременно выделяя тепло. Таким образом, достаточное отопление возможно даже зимой.
В чем разница?
Каждый тип солнечного коллектора имеет свои преимущества и недостатки, так как служит разным целям. Так в чем же разница, каков принцип работы?
-
Вакуумный коллектор легко установить, в то время как плоский коллектор нужно поднимать на крышу уже в собранном виде.
Вакуумный солнечный коллектор
В целом, вакуумные коллекторы являются лучшим выбором в зимний период, а плоские коллекторы — в более теплом климате. При правильных условиях оба типа имеют идеальное соотношение цена/производительность.
Коллектор атмосфера свк nano
Вакуумный солнечный коллектор svc nano — это относительно недорогая и высококачественная модель, доступная с 2013 года. Он имеет гарантию до 15 лет, но средний срок службы составляет не менее 25 лет.
Вакуумный солнечный коллектор SVK-Nano
Его отличает от других способность эффективно работать круглый год. В среднем он покрывает 30% потребностей в отоплении и до 90% производства горячей воды.
В настоящее время это лучший выбор на рынке с точки зрения качества и цены. Но если даже этого чрезвычайно экономичного варианта вам недостаточно, вы можете построить свой собственный коллектор.
Конструктивные отличия и преимущества вакуумных коллекторов.
Коллекторы используются для нагрева жидкостей, которые затем можно использовать для отопления и личных нужд на кухне или дома. Предыдущие коллекторы были сконструированы как обычные нагреватели. То есть, трубы находились внутри самих солнечных коллекторов и нагревались за счет тепла, вырабатываемого солнечными коллекторами. Современные коллекторы с откачанной трубкой для альтернативной энергетики сконструированы несколько иначе. Эти солнечные коллекторы обладают целым рядом преимуществ:
- площадь, занимаемая устройством намного меньше предшественников,
- теплопотери сведены к минимуму,
- позволяют существенно экономить затраты на горячее водоснабжение,
- увеличенный срок службы,
- легкая установка, не занимающая много времени,
- простая замена комплектующих элементов,
- легкость в обслуживании за счет малой площади.
За счет чего достигаются все эти уникальные характеристики? Это связано с конструкцией самих трубок. Вакуумные трубки состоят из двух трубок разного диаметра. Меньшая трубка вставляется в большую, создавая воздушный зазор между стенками.
Таким образом, эти вакуумные коллекторы имеют структуру обычной колбы термоса, которая сохраняет свое тепло благодаря отсутствию потерь тепла при охлаждении стенок. В предыдущих аналогах потери тепла были очень высокими, и нагреть воду или любой другой теплоноситель до температуры выше 60 °C было практически невозможно. Технология батарей, использующая вакуумную технологию, позволяет нагревать теплоноситель до температуры 120-160 °C.
Благодаря тем же преимуществам вакуумные коллекторы способны нагреваться при любой температуре окружающей среды и, прежде всего, сохранять тепло. Это является неоспоримым преимуществом подобных устройств перед другими аналогами.
Интересной особенностью, позволяющей сэкономить много места на крыше, является расположение световых элементов, преобразующих солнечные лучи в бесплатную энергию. Солнечные элементы расположены непосредственно на поверхности трубок, а это значит, что сами трубки представляют собой цилиндрические батареи. Несомненно, цилиндрическая форма не дает столько энергии, как плоские батареи, но благодаря преимуществам расположения трубок с двойными стенками, форма батареи становится карликовой.
Варианты исполнения вакуумных нагревателей.
Вакуумные коллекторы в настоящее время доступны в трех различных технологических исполнениях:
- вакуумные коллекторы, в которых солнечные батареи передают тепло непосредственно воде, без каких либо сторонних приспособлений и нагревателей. Такие коллекторы изготавливаются исключительно в Китае, что уже само по себе наводит на мысль о качестве, но, тем не менее, имеют успех среди тех, кто не желает выкладывать значительные суммы денег.Устройство подобных агрегатов довольно простое и основано на явлении естественной конвекции воды. То есть холодная вода опускается на дно, а горячая поднимается наверх. За счет этого и происходит перемешивание и нагрев воды. Как правило, подобные солнечные конвекторы не имеют емкости для накапливания воды или теплоносителя.
- солнечные коллекторы с использованием теплообменника. Устройство подобных агрегатов схоже с предыдущими за исключением наличия емкости для сбора воды и установленным теплообменником. Такая схема позволяет встраивать солнечные коллекторы в контур централизованного отопления и использовать платную горячую воду только при необходимости.
- солнечные батареи с нагревательными термоэлементами. Этот вариант исполнения самый сложный и, безусловно, дорогой. Основное отличие от других исполнений, наличие нагревательного элемента в виде легко нагреваемого теплоносителя. Подобные системы могут работать при значительных отрицательных температурах. Систему можно заправлять как водой, так и специальными жидкостями, к примеру, тосол или антифриз, в том случае если нагреватель работает исключительно для отопления.
Применение таких жидкостей оправдано, когда солнечные коллекторы используются для нагрева теплоносителя при высоких температурах. Эти специальные жидкости при нагревании не оставляют внутри батареи отложений и другого вредного мусора.
Недостатки уникальных устройств.
Каждое устройство и изобретение имеет свои преимущества и недостатки. Вакуумные коллекторы не свободны от недостатков, к которым можно отнести, пожалуй, только стоимость устройства по сравнению с его плоским предшественником; минус такого коллектора в пониженном коэффициенте выработки электроэнергии для цилиндрической решетки нельзя считать тяжелым из-за избыточной мощности устройства. Все это позволяет сделать вывод, что последние разработки вакуумных коллекторов значительно превосходят своих плоских пластинчатых собратьев по всем преимуществам, включая материальную сторону, так как срок окупаемости в конечном итоге подтвердит целесообразность приобретения именно таких солнечных устройств.
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 была прочитана 27768 раз!
Продолжить чтение
Солнечное тепло: горячая вода и отопление с помощью солнечных вакуумных коллекторов В солнечном водонагревателе с вакуумным коллектором объем, содержащий темную поверхность, поглощающую солнечное излучение, отделен от окружающего пространства вакуумом, что снижает потери тепла в окружающую среду.
Солнечные коллекторы: общая площадь поверхности и площадь апертуры Каждый проект солнечного отопления неизбежно начинается с оценки размеров коллектора. Например, для условий отопления на юге России эмпирическим правилом является 10% от отапливаемой площади пола плюс 1 квадратный метр на 100 литров…
Интересные ссылки о солнечных коллекторах Солнечные коллекторы: Правда и мифы. Есть сравнение между коллекторами с плоскими пластинами и вакуумными коллекторами. Все написано с удивительной точностью — видно, что статью писал не журналист, а профессионал. Видео о солнечных коллекторах https://youtu.be/Bm-hgBhgwL0 Процесс кипячения воды в вакуумной трубке Испытание…
Выдержка из журнала «Наука и жизнь», кажется, № 12 за 1985 г. Арх. А. Семенов. Возможность использования солнечной энергии для экономии топлива на отопление показана на следующих рисунках. Среднее значение за год…
ЗЕСТОС? КАЖДЫЙ ПЕРИОД! Многие сельские жители и садоводы имеют на своих участках душевые. Обычно это небольшое, отдельно стоящее, закрытое здание с крышей из кастрюли. Холодная вода самотеком поступает из бака по трубе к стенке душа. Конечно, когда горячая…
Солнечное тепло: горячая вода и отопление Среднегодовой поток солнечной радиации на поверхности Земли составляет от 100 до 250 Вт/м2 , в зависимости от климатических условий и широты. Он достигает своего пика в полдень, когда небо ясное, т.е. почти каждый час.
Параболические концентраторы
Параболические концентраторы имеют параболическую форму вращения. Параболическое зеркало управляется двумя координатами, когда оно следит за солнцем. Солнечная энергия концентрируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92 % падающего солнечного излучения. Двигатель Стирлинга или фотоэлектрические элементы устанавливаются на кронштейне в фокальной точке отражателя. Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя. Двигатель Стирлинга обычно использует водород или гелий в качестве рабочей среды.
В феврале 2008 года Сандийская национальная лаборатория достигла эффективности 31,25 % на установке, состоящей из концентратора с параболическим желобом и двигателя Стирлинга. 7
В настоящее время ведется строительство установок с параболическими корытными концентраторами мощностью 9-25 кВт. В настоящее время разрабатываются установки для жилых домов мощностью 3 кВт. КПД этих систем составляет около 22-24 %, что выше, чем у фотоэлектрических элементов. Коллекторы изготавливаются из обычных материалов: стали, меди, алюминия и т.д., без использования кремния «солнечного класса». В металлургии используется так называемый «металлургический кремний» с чистотой 98 %. Для производства фотоэлектрических элементов используется кремний «солнечного качества» или «солнечной чистоты» с чистотой 99,9999 %8.
В 2001 году стоимость электроэнергии, произведенной на солнечных батареях, составляла
Распространение
В 2010 году в мире действовало 1170 МВт солнечной тепловой энергии. Из них 582 МВт — в Испании и 507 МВт — в США. Всего планируется построить 17,54 ГВт солнечных тепловых электростанций. Из них 8670 МВт в США, 4460 МВт в Испании и 2500 МВт в Китае.9 В 2011 году насчитывалось 23 производителя и поставщика плоских коллекторов из 12 стран; 88 производителей и поставщиков вакуумных коллекторов из 21 страны. 10
- ↑ 1 2 3 Екатерина Зубкова. Дорогой коллектор для бесплатной энергии.. Energyland.info (19.07.12).Архивировано из первоисточника 6 августа 2012.Проверено 1 августа 2012.
- ↑ 1 2 Gary Reysa Small Panel Tests of copper and PEX collectors (англ.) . Build it Solar (2008-2011).Архивировано из первоисточника 20 ноября 2012.Проверено 2 ноября 2012.
- ↑ German Aerospace Centre (DLR), 2007, “Aqua-CSP:Concentrating Solar Power for Seawater Desalination”.
- ↑ В.А. Бутузов Солнечное теплоснабжение в России: состояние дел и региональные особенности. журнал Энергосовет № 5 (18) (2011).Архивировано из первоисточника 5 ноября 2012.Проверено 1 ноября 2012.
- ↑ The other kind of solar power
- ↑ SkyFuel’s Parabolic Troughs Are 73% Efficient 31 Август 2010
- ↑ «Установлен новый рекорд эффективности»
- ↑ Кремний для солнечной энергетики и электроники
- ↑ Ucilia Wang The Rise of Concentrating Solar Thermal Power 6 Июнь 2011 г.
- ↑ Solar thermal industry: worldwide 2011 (англ.) .Архивировано из первоисточника 5 ноября 2012.Проверено 1 ноября 2012.
На уровне 0,09-0,12 за кВт/ч. По оценкам Министерства энергетики США, стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечными концентраторами, составляет
См. также
- А. И. Капралов Рекомендации по применению жидкостных солнечных коллекторов. ВИНИТИ, 1988
- Гелиотехника. Академия Наук Узбекской АССР, 1966
- Солнечный душ\\Наука и жизнь, издательство Правда. 1986 №1, стр 131
- Г. В. Казаков Принципы совершенствования гелиоархитектуры. Свит, 1990
| Солнечный коллектор на Викискладе ? |
- Солнечная энергия
- Экология
- Теплотехника
Фонд Викимедиа . 2010 .
.04-0.05 к 2015-2020 годам.
Компания Stirling Solar Energy разрабатывает крупномасштабные солнечные концентраторы мощностью до 150 кВт с двигателями Стирлинга. Компания строит крупнейшую в мире солнечную электростанцию в Южной Калифорнии. К 2010 году на ней будет установлено 20 000 параболических корытообразных коллекторов диаметром 11 метров. Общая мощность станции может быть увеличена до 850 МВт.
