Вакуумный солнечный коллектор

Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы, как устроен и советы при выборе

Солнечная энергетика

Солнечный коллектор — это прибор, который использует солнечное тепло, преобразует его и отдает в систему теплоснабжения. С помощью него можно отапливать дома и подогревать воду для системы горячего водоснабжения.

Главным плюсом является отказ от стандартного топлива, которое имеет очень высокую цену и экологичность устройства.

Как устроен вакуумный солнечный коллектор

Вакуумный коллектор более эффективен в сравнении с другими аналогами, именно из-за вакуума между трубками. Вакуум помогает снизить теплопотери до возможного минимума.

Как устроен солнечный коллектор

Элементы вакуумного солнечного коллектора включают в себя:
1. Стеклянную трубку.
2. Слой бария.
3. Вакуум.
4. Теплопроводящие ребра с селективным поглощающим покрытием.
5. Медную тепловую трубку.
6. Конденсатор.

Конструкция коллектора — это каркас (рама), на эту основу прикрепляют вакуумные трубки. Колбы выполнены из боросиликатного стекла, одна трубка помещается внутрь другой, а пространство между ними — это вакуум. Верхняя часть трубки прозрачная, а внутренняя покрыта специальным поглощающим селективным покрытием. Также в трубке есть слой бариевого газопоглотителя, который помогает поддерживать вакуум. Кроме того, что он поглощает газы, которые выделяются во время эксплуатации является индикатором цельности трубки. Если вдруг происходит разгерметизация, то он поменяет свой цвет с серебристого на белый.

Внутри каждой вакуумной трубки расположена медная тепловая трубка, в ней находится теплоноситель (антифриз с низкой температурой кипения) с пониженным давлением. Медная трубка заканчивается конденсатором, который помещен в теплообменник.

Принцип работы вакуумного коллектора

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Принцип работы солнечного вакуумного коллектор практически одинаков для всех моделей, в нем протекают одни и те же физические процессы, небольшая разница есть лишь в конструктивных особенностях, которые помогают улучшить производительность.

Солнечные лучи падают на трубки вакуумного коллектора, которые нагреваются и благодаря ребрам тепло передается внутренней медной трубке. В ней нагревается теплоноситель (антифриз), он начинает испаряться и, подымаясь вверх, попадает в конденсатор. Здесь вещество конденсируется, передавая свое тепло воде, которая циркулирует в теплообменнике, а далее отправляется в отопительный контур или в систему горячего водоснабжения. Антифриз стекает обратно в медную трубку, и цикл повторяется.

 

Такой коллектор сможет работать в зимнее время, специальное селективное покрытие помогает притягивать малейшее тепло, вакуум помогает максимально сократить тепловые потери, а антифриз не замерзает при минусовых температурах.

Типы вакуумных солнечных коллекторов

Все вакуумные солнечные коллекторы имеют похожие конструкции и принципы работы, но технологически все же отличаются.

Виды вакуумных тепловых коллекторов:
1. С редуцированной конвекцией.
2. Стандартный плоский.
3. С прозрачной теплоизоляцией.
4. Без стеклянного покрытия.
5. Вакуумный плоский.
6. Воздушный.

Они могут иметь разный тип трубок:
1. Перьевые.
2. Коаксиальные.

Типы каналов являются еще одной различительной особенностью:
1. Heat pipe.
2. Прямоточные.

Коаксиальная колба

Коаксиальную трубку можно сравнить с конструкцией обычного термоса. Это двойная колба, а между ее стенками искусственно создан вакуум. Именно он дает возможность передавать тепло непосредственно от стеклянных трубок. На вторую внутреннюю трубку нанесен специальный раствор, который помогает более эффективно поглощать тепло. Само стекло создано из боросиликата, который помогает лучше пропускать свет и делает колбу более прочной. Коаксиальные трубки выдерживают давление до 1 МПа, легко переносят разные погодные условия, а служат около 15 лет.

Перьевая трубка

В отличие от коаксиальной перьевая является более толстостенной трубкой, ведь она состоит не из двух, а из одной колбы. Внутренняя медная трубка усиливается ребристой пластиной, которая покрыта энергопоглащающим слоем. Именно за счет внешнего вида пластины, похожего на перо, эта трубка и получила название перьевая. Вакуум создается внутри теплового канала.

Такой тип трубок имеет более высокий КПД, но и цена их выше, а также их довольно трудно менять, если они выходят из строя.

Тепловая трубка «Heat pipe»

Тепловые каналы типа «Heat pipe» укомплектованы запаянными трубками, в них находится легкоиспаряющееся вещество. При нагреве от солнечных лучей оно испаряется и попадает в верхнюю часть канала, где собирается в теплосборнике.
Сам рабочий элемент в таких каналах может быть как медным, так и алюминиевым. Они надежно служат и стойкие к эксплуатационным нагрузкам. Также их цена не слишком высока и легко меняются при выходе из строя. Все эти особенности делают их самыми популярными на рынке.

С прямоточным тепловым каналом или U-образные

Главным отличием таких каналов является то, что в трубку впаяно сразу два медных патрубка с жидкостью. Она поступает по одному каналу, проходит по стеклянной трубке при этом, нагреваясь, после отправляется по другому каналу в бак накопления.

Прямоточные каналы имеют большую гидравлическую сопротивляемость, а к теплоносителю предъявляются повышенные требования. Также они довольно дорогие, не могут выдерживать высокого давления и в холодное время года являются неэффективными. Они неразборные, цельная конструкция, поэтому заменить одну трубку не получиться.

Плюсы и минусы вакуумных солнечных коллекторов

Одним из важных преимуществ является минимизированные тепловые потери, этого возможно достичь за счет вакуума, который выступает эффективным теплоизолятором.

К плюсам вакуумных тепловых коллекторов относятся:
• Устойчивость к разным погодным условиям.
• Эффективная работа при минусовых температурах почти до -30 °С
• Отличное поглощение тепловой энергии.
• Эксплуатационная устойчивость.
• Эффективность в областях с малым количеством ясных дней.
• Низкая парусность.

К минусам относятся высокая стоимость и неспособность самоочищаться от снега, льда, и инея.

Какой лучше коллектор — плоский или вакуумный, сравнение их КПД

Для более наглядного представления о достоинствах и недостатках вакуумного солнечного коллектора для отопления и плоского сведем их характеристики в таблицу.

Плоские коллекторы

Трубчатые вакуумные

Неустойчив при сильных ветрах

Устойчив к ветрам

Может автоматически очищаться от снега и льда

Нет функции самоочистки от наледи и снега

Большие теплопотери

Теплопотери маленькие

Хорошая цена при такой производительности, подходит только для теплого климата

Хорошая цена по отношению к большой мощности, можно использовать и в зимнее время, а также в северных регионах

Неэффективен в морозы

Имеет высокую производительность даже в сильные морозы до -30°С

Сложная система монтажа

Легко монтируется

Можно монтировать под разными углами наклона

При установке требуется соблюсти наклон менее 20°

Нет возможности нагреть теплоноситель до высоких температур

Может выдавать теплоноситель с высокими температурами

Максимальная мощность только в летний период, в холода сильно снижается

Мощность не сильно понижается в морозы

Цена ниже

Высокая стоимость проекта

Вакуумные солнечные коллекторы имеют более высокий КПД, чем плоские. Так как коэффициент полезного действия сильно зависит от разницы температур теплоносителя и наружной среды, то у плоского коллектора КПД при похолодании сильно снижается, а у вакуумного практически постоянный.

Советы при выборе солнечного коллектора

Эффективность работы солнечных коллекторов зависит от множества факторов — начиная от региона установки и заканчивая жесткостью воды. При выборе коллектора стоит учитывать все факторы.

Цены на вакуумные солнечные коллекторы

1. Для чего нужен солнечный коллектор — отопление или гвс.
2. Требуемая температура воды, не все типы коллекторов смогут обеспечить высокую температуру.
3. Регион установки коллектора, насколько он восприимчив к пасмурной погоде, дождям и другим климатическим условиям. Если часто идет град не стоит выбирать вакуумный, а если сильные ветра, то стоит отказаться от плоского. Если же часто пасмурно лучше приобрести вакуумный.
4. Наружная температура — сможет ли коллектор эффективно работать в холодный период.
5. Качество воды будет сильно влиять на выбор технологии и вид теплообменника.
Также при выборе коллектора стоит обратить внимание на такие нюансы — параметры КПД, теплопотери и площадь коллектора. Это важно, потому что по этим параметрам проводят расчеты производительности.

Цены на вакуумные солнечные коллекторы

Для понимания примерной стоимости солнечных коллекторов, приведем пример средних рыночных цен.

• Коллекторы от «АльтЭнергия» имеют цену от 18 000 до 60 000 руб.
• Коллекторы от ПК «АНДИ Групп» имеют разбежность в цене от 245 000 до 897 000 руб.
• Коллекторы от иностранной компании «GREENoneTEC» имеют цену около 450 евро.
• Цены на коллекторы от «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» от 440 до 880 долларов.

Солнечные коллекторы очень сложные системы, поэтому они имеют высокую стоимость. Но их производительность и возможность отказаться от закупки топлива или от оплаты коммунальных счетов с лихвой окупают большие капиталовложения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *