8-3842-33-85-00 - магазин жидких обоев

г. Кемерово, Рынок "Привоз" бокс №1

Солнечные трубчатые вакуумированные коллекторы: Вакуумные (трубчатые) солнечные коллекторы

Содержание

Вакуумные (трубчатые) солнечные коллекторы

В основе конструкции вакуумного солнечного коллектора заложена трубчатая система изоляции медного абсорбера. Тут каждая медная трубка вставлена в запаянный по концам стеклянный сосуд цилиндрической формы и имеет свою собственную изоляцию. Причём, как видно из названия, теплоизолирующим материалом в таком коллекторе служит вакуум. Он совсем не проводит тепла, поэтому полностью исключает потери на конвекцию и теплопроводность и, таким образом, сводит общие тепловые потери коллектора к минимуму.

Это позволяет обеспечить высокий и стабильный КПД коллектора даже при слабом рассеянном солнечном излучении в облачный день, а также при отрицательной температуре наружного воздуха.

Поэтому вакуумные солнечные коллекторы производят в среднем на 30-40% больше тепловой энергии в течение года по сравнению с другими типами коллекторов.

Стеклянные трубы вакуумных коллекторов позволяют солнечным лучам всегда падать на приёмную поверхность медных трубок под прямым углом, сводя отражения к минимуму.

При первых лучах солнца ранним утром, или днём, когда солнце нестерпимо палит, или вечером, на закате, — всегда теплоносная жидкость в коллекторе будет нагреваться постоянно, с одинаковой интенсивностью. Даже при сильной облачности или во время дождя коллектор будет снабжать дом тёплой водой.

Трубки вакуумного коллектора выполнены из ударопрочного стекла, способного выдержать удары града даже большого размера или падение коллектора с небольшой высоты.

Тем не менее стеклянные трубки имеют тонкие стенки — за счёт минимальной толщины стенок стеклянных трубок вакуумные коллекторы обладают наименьшей тепловой инерцией. Благодаря этому

вакуумный коллектор намного быстрее освобождается от оледенения, инея, снега.

Приходя в рабочее состояние практически сразу на рассвете, он начинает производить горячую воду, в то время как плоские коллекторы все ещё простаивают.

Все части коллектора, контактирующие с теплоносной жидкостью, выполнены из высококачественной меди.

Трубки абсорбера, по которым перемещается теплопроводящая жидкость, выполняются или U-образной формы, или коаксиально, то есть в виде двух трубок разного диаметра, вставленных друг в друга. При этом по внутренней трубке вниз подаётся холодная жидкость, нагревающаяся по мере движения. А потом, уже частично прогретая, она устремляется вверх по наружной трубке, где ещё сильнее нагревается и часть своего тепла отдаёт внутренней трубке, которая уже греет очередную порцию воды.

Очень часто внутренняя сторона стеклянной трубки, обращённая к солнцу, покрывается зеркальным слоем, чтобы лучи, проходящие мимо медной трубки, отразились от изогнутого зеркала и все же попали на неё, только с обратной стороны.

 Таким образом, в нагреве теплоносной жидкости принимает участие вся поверхность медной трубки.

И это опять-таки выгодное отличие от абсорбера плоского коллектора.

Обладая низкой парусностью, вакуумные коллекторы просто, легко и надёжно крепятся к кровле. Снег, дождь и ветер свободно проходят между трубками. Поэтому такие коллекторы могут успешно использоваться даже в районах, где часто бывают штормовые ветры и ураганы, на побережье или в горах. При механическом повреждении одной или нескольких вакуумных трубок их легко можно заменить без остановки и слива всей системы. Одна трубка стоит значительно дешевле, чем весь коллектор.

Высокая надёжность и долговечность вакуумных коллекторов обеспечивают потребителей теплом и горячей водой на долгие годы. Такие коллекторы могут использоваться и в системах с принудительной циркуляцией теплоносной жидкости, и в системах с естественной циркуляцией. Есть даже модели, у которых теплоаккумулирующий бак не отнесён от коллектора на некоторое расстояние, а соединён с трубками напрямую, Это позволяет системе занимать наименьшее пространство и сокращает потери тепла, неизбежно получаемые при перемещении горячей жидкости по трубопроводам.

До недавнего времени высокая стоимость вакуумных коллекторов была чуть ли не единственным их недостатком, что в значительной степени ограничивало число лиц, желающих их приобрести, и было серьёзным препятствием к началу их широкого потребления. Бал правили плоские коллекторы. В некоторых странах их производство налажено не только на государственном и высокопрофессиональном уровне, но даже в небольших гаражных мастерских.

С приходом на рынок солнечных коллекторов производителей из Азиатского региона, цены на вакуумные коллекторы существенно упали. И теперь даже модели известных европейских производителей можно приобрести по вполне умеренным ценам.

Инвестиции в солярные системы, как показывает практика, окупаются уже за 1-5 лет.  После окупаемости системы начинается период, при котором природа и технологии начинают работать на потребителя и приносить ему доход в виде экономии средств на энергопотребление последующие тридцать или сорок лет.

ТИПЫ ВАКУУМНЫХ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ.

Вакуумный коллектор с прямой теплопередачей воде

В таком коллекторе вакуумные трубки соединены с накопительным баком. Из контура теплообменника вода течёт прямо в трубки, нагревается и возвращается обратно. Такие системы еще называют термосифонными.

К преимуществам этих систем относится непосредственная передача тепла воде без участия других элементов. Термосифонные системы работают на принципе явления естественной конвекции, когда теплая вода стремится вверх. В термосифонных системах бак должен быть расположен выше коллектора. Когда вода в трубках коллектора нагревается, она становится легче и естественно поднимается в верхнюю часть бака. Более прохладная вода в баке течет вниз в трубки, таким образом, обеспечивается циркуляция во всей системе.

В этих системах бак объединен с коллектором и не рассчитан на магистральное давление, поэтому термосифонные системы нужно использовать либо с подачей воды из выше расположенной емкости, либо через уменьшающие давление редукторы. Такая система имеет минимальное гидравлическое сопротивление.

Вакуумный коллектор с прямой теплопередачей воде и встроенным теплообменником

Такой коллектор имеет все преимущества и особенности предыдущего типа коллекторов.

Отличием является наличие встроенного в бак эффективного теплообменника, что позволяет подсоединить коллектор с баком к напорной сети водоснабжения. При этом в трубках по-прежнему практически нет давления.

Одним из преимуществ также является возможность заполнения водонагревательного контура незамерзающей жидкостью, что позволяет использовать его и при небольших минусовых температурах.

Другим преимуществом является то, что в коллекторе не откладываются соли жесткости и другие загрязнения, так как объем теплоносителя один и тот же, а расходуемая вода проходит только по внутреннему медному теплообменнику.

Вакуумный коллектор с термотрубками

Главным элементом солнечных коллекторов данной конструкции является термотрубка – закрытая медная труба с небольшим содержанием легкокипящей жидкости.

Работа высокотехнологичных вакуумных трубок основана на простом принципе тепловой трубы, которая представляет собой полый медный стержень, запаянный с обоих концов с расширением в верхней части. Внутри него находиться нетоксичная жидкость (иноргатик). При нагревании жидкости до температуры кипения она закипает и в парообразном состоянии поднимается в верхнюю часть – наконечник (конденсатор), температура на котором может достигать 250-380°С. И там конденсируется, отдавая тепло. А конденсат стекает по стенкам трубки вниз и процесс повторяется. Тепловая трубка вставляется в стеклянную трубу и фиксируется между двумя алюминиевыми ребрами. Форма ребер такова, что площадь их контакта с тепловой трубкой и внутренней поверхностью вакуумной трубы максимальна. Такая модель ребер обеспечивает максимальную передачу тепла к медной тепловой трубке, а потом теплоносителю в проточном теплообменнике. Внутренняя полость тепловой трубки – вакуумирована, поэтому эта жидкость испаряется даже при температуре около 30°С. При меньшей температуре трубка «запирается» и дополнительно сохраняет тепло.

Солнечные коллекторы всех указанных типов есть в арсенале нашей компании.

ВАКУУМНЫЙ КОЛЛЕКТОР С ПРЯМОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕЙ ВОДЕ.

Бренд  АНДИ Групп  Серия  ДАЧА   Модель XF-II. Cистема без  давления  сезонной  эксплуатации.

Необходимо использовать сезонно (апрель-октябрь). Дальнейшее их использование невозможно за счет вероятности замерзания жидкости внутри трубок и дальнейшего повреждения прибора.

Использование этих коллекторов наиболее выгодно в регионах, где нет отрицательных температур. В этом случае, их установка окупается меньше чем за сезон. Поскольку данный вид коллектораработает исключительно без давления (не допускается давление в баке более 0,2 атмосфер), то подключение данного оборудование к магистральным трубопроводам возможно только с использованием понижающего редуктора или открытого бака с поплавковым механизмом. Поэтому, если на выходе необходим напор (например, для работы сантехнических приборов — кранов, санузла и т.п.),

после солнечной водонагревательной установки нужно ставить гидроаккумулятор (насос с резиновым баком), рассчитанный на работу с горячей водой. Также к недостаткам можно отнести и возможность откладывания солей и другие загрязнения внутренней поверхности трубок при повышенной жёсткости или загрязненности воды. Это может привести к ухудшению поглощающих свойств вакуумных трубок.

ВАКУУМНЫЙ КОЛЛЕКТОР С ПРЯМОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕЙ ВОДЕ И ВСТРОЕННЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ.  

Бренд  АНДИ Групп  Серия  УНИВЕРСАЛ    Модель CP-II.  Система под давлением круглогодичной эксплуатации.

Это более технологичный вариант предыдущего вида коллектора. За счет неизменности теплоносителя (можно залить незамерзающую жидкость, увеличивая диапазон эксплуатации до круглогодичного использования) в вакуумных трубках он не подвержен риску загрязнения внутренних поверхностей. Кроме того возможно подключение коллектора к трубам с магистральным давлением.

ВАКУУМНЫЙ КОЛЛЕКТОР С ТЕРМОТРУБКАМИ.

Бренд  АНДИ Групп  Серия  ПАНЕЛЬ    Модель SCH.  Круглогодичное применение   в сплит-системах солнечного водонагревателя

Самый технологичный на данный момент тип коллектора. Может эффективно работать при температуре до -35°С  без электрического догрева.

В отличие от плоского коллектора, при механическом повреждении одной или нескольких вакуумных трубок, они легко заменяются без остановки и слива всей системы. Из-за формы трубок и более эффективного поглощения солнечной радиации с одного м2 вакуумный коллектор собирает в 1,5 раза больше тепловой энергии. К недостаткам данного типа приборов можно отнести относительно большую цену. Но этот «минус» компенсируется большим количеством « плюсов».


Солнечный вакуумный коллектор: классификация | SolarSoul.net ☀️

Вакуумный солнечный коллектор имеет значительно меньшие тепловые потери в окружающую среду, поскольку вакуум является идеальным теплоизолятором. Однако достаточно сложно сделать вакуум, а точнее разреженный воздух с давлением меньшим атмосферного, и удержать его в солнечном коллекторе со временем эксплуатации. Как правило, в промышленности значение давления не должно превышать 300 мбар.

Плоский вакуумный солнечный коллектор.

В плоских солнечных коллекторах проблематично добиться герметичности для удержания вакуума из-за большого объема и конструкции корпуса. Так же существует проблема прогиба стекла. Для решения проблемы используют дополнительные опорные стойки, которые приводят к нежелательному частичному затенению.

Плоский вакуумный солнечный коллектор

Трубчатая форма в виде колбы оптимальна для создания и удержания вакуума. Именно поэтому наибольшее распространение в бытовом секторе получили именно вакуумные трубчатые солнечные коллекторы. Поэтому в данной статье речь пойдет о них.

Общая классификация трубчатых вакуумных солнечных коллекторов.

Наиболее распространенные солнечные вакуумные трубчатые коллекторы можно классифицировать по двум основным конструктивным особенностям стеклянных трубок и теплового канала, используемых в качестве абсорбера солнечного коллектора:

  • по типу стеклянной трубки;
  • по типу теплового канала;

Рассмотрим классификацию по типу стеклянной трубки. Её так же можно разделить на два основных типа конструкции:

  • коаксиальная трубка;
  • перьевая трубка.

Коаксиальная трубка фактически является термосом, представляет собой двойную стеклянную колбу, в пространстве между трубками откачан воздух (создан вакуум). На стенке внутренней трубки нанесено поглощающее покрытие, поэтому передача тепла происходит от самой поверхности стекла.

Вакуумная коаксиальная колба

Перьевая трубка представляет собой одностенную стеклянную колбу. Вакуум находится в пространстве теплового канала, в данных трубках часть теплового канала и абсорбера интегрирована внутри самой колбы.

Примеры перьевых трубок 

По типу теплового канала солнечные вакуумные коллекторы можно разделить на два типа:

  • тепловой канал типа «Heat pipe»;
  • прямоточный тепловой канал;

Солнечный вакуумный коллектор с трубкой типа «Heat pipe» так же известны под названием тепловая труба, занимает большую часть рынка вакуумных солнечных коллекторов. Принцип работы основан на том, что в закрытых трубках из теплопроводящего металла (меди или алюминия) находится легкоиспаряющаяся жидкость, перенос тепла происходит за счёт того, что жидкость нагреваясь под действием солнечного излучения, испаряется на нижней части трубки, поглощает теплоту испарения и конденсируется в верхней части (теплосборнике), а затем снова перетекает вниз и процесс повторяется. Теплоноситель через поглотитель отбирает выделяемое тепло.

Схема работы тепловой трубки в вакуумном солнечном коллекторе

Конструктивная особенность солнечного коллектора с тепловой трубкой

В вакуумных трубчатых солнечных коллекторах с прямоточным каналом теплоноситель непосредственно протекает и нагревается в каждой из трубок коллектора.

Конструктивная особенность солнечного коллектора с прямоточным тепловым каналом

Различные типы тепловых каналов могут сочетаться с различными типами вакуумных колб.

Рассмотрим более подробно возможные конфигурации вакуумных солнечных коллекторов. Вакуумная коаксиальная трубка может сочетаться с тепловым каналом типа «Heat pipe». Данный солнечный коллектор является наиболее распространенным ввиду своей дешевизны и простоты замены поврежденных трубок.

Вакуумная коаксиальная трубка в сочетании с тепловым каналом “Heat pipe”

1-внешняя стеклянная колба, 2-высокоселективное поглощающее покрытие, 3-алюминиевое оребрение, 4-вакуумная прослойка, 5-тепловой канал с легкоиспаряющейся жидкостью, 6-внутренняя стеклянная колба.

Эти коллекторы имеет довольно сложный процесс передачи тепла. Тепло передается несколько раз, от стекла к алюминиевому оребрению затем от алюминия к самой тепловой трубке и только потом передается теплоносителю гелиосистемы. Поэтому в сочетании с круглой формой абсорбирующей поверхности эффективность солнечного коллектора этого типа невысока. Показатели максимального КПД (оптического КПД “η₀”) коллектора до 65%.

Коаксиальная вакуумная трубка так же может быть использована для коллектора с прямоточным тепловым каналом. Данный тип солнечного вакуумного коллектора получил название коллектор с «U»-образной трубкой.

Вакуумная коаксиальная трубка с прямоточным тепловым каналом 

1-внешняя стеклянная колба, 2-высокоселективное поглощающее покрытие, 3-алюминиевая вставка, 4-тепловой канал с теплоносителем, 5-вакуумная прослойка, 6-внутренняя стеклянная колба.

Данный вакуумный солнечный коллектор, за счет уменьшения количества теплопередач (теплота от алюминиевого слоя передается сразу трубкам, в которых циркулирует теплоноситель гелиосистемы), имеет максимальный КПД до 76%. Недостатком может являться то, что при определенном характере повреждения замены может потребовать весь солнечный коллектор, а не только колба.

Перьевая трубка так же может сочетаться с тепловым каналом «Heat pipe».

Перьевая трубка с тепловым каналом типа “Heat pipe”

1-стеклянная колба, 2-вакуумная прослойка, 3-медный абсорбер с высокоселективным покрытием, 4-тепловой канал с легкоиспаряющейся жидкостью.

Данные солнечные вакуумные трубчатые коллекторы имеют более высокие оптические характеристики, чем коллекторы с коаксиальной трубкой. У некоторых производителей значение максимального КПД достигает 77%. Этому способствуют некоторые конструктивные особенности: плоский абсорбер с непосредственной передачей теплоты к тепловой трубке, а также один слой стекла, что значительно уменьшает отражение солнечного излучения. Так же удобным является процесс замены поврежденных трубок, не требующий замены всего коллектора и сливания теплоносителя всей гелиосистемы.

Наиболее эффективным сочетанием является перьевая трубка и прямоточный тепловой канал.

Перьевая трубка с прямоточным тепловым каналом

1-стеклянная колба, 2-вакуумная прослойка, 3-медный абсорбер с высокоселективным покрытием, 4- внутренний тепловой канал с теплоносителем (подающий), 5-наружный тепловой канал с теплоносителем (нагреваемый).

Схема циркуляции теплоносителя в вакуумном коллекторе с перьевой трубкой и прямоточным тепловым каналом

Такой вакуумный солнечный коллектор имеет максимальный КПД до 80%. При замене поврежденных трубок требуется сливать теплоноситель всей гелиосистемы. Так же эти коллекторы обладают довольно высокой ценой.

Типы солнечных коллекторов | Atmosfera™. Альтернативные источники энергии. Солнце. Ветер. Вода. Земля.

Плоские солнечные коллекторы

Основным элементом плоского солнечного коллектора является абсорбер — металлическая пластина со специальным поглощающим покрытием и напаянным на нее проточным трубопроводом. Абсорбер заключен в специальный корпус, у которого лицевая стенка прозрачная (через нее в коллектор проникает солнечное излучение), а тыльная утеплена минераловатной плитой либо слоем другого утеплителя.

Внутренний трубопровод, по которому циркулирует теплоноситель, на абсорбере может располагаться по-разному. Выделяют 2 основных типа расположения: “меандр” и “арфа”. Компания Атмосфера предлагает плоские солнечные коллекторы обоих типов.

Для повышения эффективности коллектора на абсорбер может быть нанесено специальное селективное покрытие. Наличие селективного покрытия значительно увеличивает производительность плоского коллектора, но, в то же время, увеличивает его стоимость.

Для уменьшения теплопотерь в холодное время года корпус плоского коллектора делают максимально герметичным. Таким образом теплоизоляция абсорбера достигается за счет слоя воздуха или инертного газа со стороны прозрачной передней стенки, и слоя утеплителя со стороны задней стенки.

Плоские коллекторы являются более эффективными в теплое время года, однако в зимнее время их эффективность значительно снижается по причине достаточно высоких теплопотерь.

Существуют также еще один вид плоских солнечных коллекторов — вакуумный плоский коллектор. В вакуумном плоском коллекторе теплоизоляция абсорбера от окружающей среды достигается не за счет слоя теплоизоляции, а за счет создания внутри короба глубокого вакуума, предотвращающего теплопотери. Такие коллекторы обладают максимальной продуктивностью среди плоских коллекторов, однако, являются более сложными в монтаже и эксплуатации, и, что существенно, очень дорогими.

Неоспоримыми преимуществами плоских солнечных коллекторов являются их невысокая цена при высокой эффективности в теплое время года. К недостаткам можно отнести низкую производительность в зимний период, а также сравнительное неудобство их монтажа на труднодоступные кровли. Плоский коллектор являются цельной неразборной конструкцией, из-за чего поднимать и устанавливать на крышу его приходится целиком.

 

Солнечные коллекторы. Часто задаваемые вопросы.

 

1. Могут ли солнечные водонагреватели являться конкурентоспособной альтернативой газа или электричества?

Солнечная энергия не должна рассматриваться в качестве альтернативы газа или электричества, скорее в качестве дополнения к ним. Она не может полностью заменить потребность в газе или электрическом отоплении, поскольку есть дни с недостаточным уровнем солнечного освещения. Правильный расчёт системы, солнечного нагрева воды, может обеспечить 60% -70% от потребности горячей воды.

Можно точно утверждать что, гелиосистема будет выгодна в том случае, если на объекте отсутствует газ или нагрев воды происходит за счет электричества.

 

2. В течение какого срока солнечный коллектор сможет окупить мои инвестиции?

Для семи из 3-5 человек, стоимость гелиосистемы будет схожа со стоимостью газовой или электрической системой нагрева воды. Сроки окупаемости напрямую зависят от того, в каком колличестве будет потребляться вода, нагретая солнечным коллектором и размера системы.

Эсли на объекте нагрев воды осуществляется за счет электричества, то срок окупаемости будет от 1 года до 2 лет, причем необходимо учитывать, что и работоспособность электрокотлов, электробойлеров и другого отопительного оборудование имеет не такой уж большой срок службы, в отличие от гелиосистемы, которая может проработать не менее 20-25 лет без замены главных и дорогостоящих частей системы. Работая совместно с действующей системой нагрева воды, солнечные коллектора могут экономить до 75% топлива или электроэнергии в осенне-весенний период.

 

3. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы в холодных условиях?

Да. Наши вакуумные трубчатые коллекторы могут использоваться при очень низких температурах, в солнечных системах водонагрева, установленных в регионах России, температура в которых достигает -45°C. Удивительно, но даже при этих температурах система может производить горячую воду с хорошей эффективностью за счет вакуума в трубках коллекторов, который является идеальным теплоизолятором. В яркий солнечный день, эффективность коллектора будет примерно одинаковой как в зимний период времени, так и в летний.

 

 

4. Что произойдет, если целостность одной из вакуумных трубок нарушится?

Вакуумные трубки достаточно прочные, и их нелегко разбить, но если это всё-таки произошло, это с лёгкостью решается заменой вакуумной трубки на новую. Хотя наши солнечные коллекторы обладают способностью работать с некоторым количеством повреждённых трубок, рекомендуется повреждённые трубки немедленно заменить, чтобы удерживать эффективность солнечного коллектора на должном уровне. Запасные трубки Вы всегда можете приобрести в нашем магазине.

 

5. Будет ли вода нагреваться в пасмурный день?

Да. Несмотря на то, что тепловая мощность солнечного коллектора снижается в пасмурные дни, поглощаемой энергии хватает для нагрева воды. Если это, по большей степени, туманный день или дождь, то может потребоваться больше ресурсов газового или электрического нагрева, чтобы сохранить температуру воды оптимальной для использования. Солнечная система нагрева воды является автоматизированной, так что вам не придется беспокоиться о нехватке горячей воды в дождливый день.

За своевременным включением котлов, ТЭНов и др нагревательных приборов следит контроллер гелиосистемы.

 

6. Могу ли я использовать солнечный коллектор с системой горячего водоснабжения, которая у меня уже есть?

ДА. Клапаны попросту модернизированы, и они зачастую могут быть использованы, чтобы позволить солнечной энергии подключаться к существующей подаче холодной воды. Если ваш бак не может принять солнечную энергию напрямую, вы можете установить дополнительный накопительный бак для предварительного нагрева холодной воды перед входом в уже существующий. Любая действующая система отопления и водоснабжения может быть доработана гелиосистемой без глобальной реконструкции котельной. Действующая котельная прекрасно будет работать совместно с гелиосистемой, причем экономия топлива и электроэнергии традиционной котельной будет значительной.

 

 

7. Могут ли солнечные коллекторы быть установлены на плоской поверхности?

Да. Они могут быть установлены на плоской крыше или на земле с помощью алюминиевых опорных подставок. Для оптимальной работы солнечного коллектора, его следует установить под углом 45 градусов, чтобы гарантировать оптимальную работу тепловых трубок.

 

8. Как я могу защитить свою солнечную систему при минусовых температурах?

Если ваша солнечная система нагрева воды работает в регионах с минусовыми температурами, то Вам следует принять меры по защите от замерзания. Самым простым способом предотвращения замерзания является использование солнечного контроллера с настройками низких температур. Таким образом, когда температура падает ниже определенной заранее установленной температуры (5°C), насос будет циркулировать и нагревать коллектор водой снизу из резервуара. Насос будет работать сессионно, частота сессий которого зависит от температуры наружного воздуха. В особо холодных регионах целесообразно использовать замкнутый контур с помощью пропиленгликоля, температура замерзания которого ниже 30 градусов.

 

9. Может ли солнечный коллектор стать причиной возникновения пожара во время жаркой и засушливой погоды?

Нет. Все компоненты наших тепловых солнечных коллекторов рассчитаны на воздействие высоких температур и не воспламеняются, так что даже при сильном солнечном свете система нагрева воды не загорится и не подожжёт сухой материал. Даже самым жарким летом к вакуумным трубкам можно прикоснуться и не обжечься, т. к. вся температура находится в самой трубке, за вакуумом.

 

 

10. Может ли солнечный коллектор нагревать воду до достаточно высокой температуры?

Да, в хорошую погоду коллектор может довести воду до кипения. Как правило, это не является необходимым, поэтому система должна быть разработана грамотно. Нелогично доводить воду до кипения в домашних условиях солнечным коллектором, т. к. из за температуры близкой к кипению может произойти деформация пластиковых и резиновых уплотнителей в системе, тем самым увеличивается риск протечек. Если горячая вода не используется в течение одного дня, то на следующий день система будет сбрасывать воду через предохранительный клапан. Это пустая трата энергии и воды! Пожалуйста, используйте разумно энергию, получаемую солнечным водонагревателем, для обеспечения оптимальной производительности и минимального расхода воды.

 

11. Что требуется для обслуживания солнечного коллектора?

При нормальных обстоятельствах обслуживание не требуется. Хотя солнечные коллекторы могут работать с несколькими сломанными трубами, тепловая эффективность будет снижена незначительно. Но разбитые трубки всё же следует заменить как можно скорее.

 

12. Могут ли солнечные коллекторы быть использованы для крупномасштабного производства горячей воды?

Да. Наши солнечные тепловые коллекторы могут быть соединены последовательно или параллельно, чтобы обеспечить крупномасштабное производство горячей воды для нужд коммерческих и муниципальных организаций, таких как школы, гостиницы или офисные здания.

 

 

13. Могу ли я нагреть воду в своём бассейне или спа, используя солнечный коллектор?

Да. Вакуумные трубчатые коллекторы могут быть использованы для нагрева спа или жилого плавательного бассейна. Для любого бассейна, который необходимо нагреть, должен быть использован изолирующий защитный слой, чтобы свести к минимуму потери тепла и испарение.

 

 

14. Вакуумные трубчатые коллекторы более эффективные, чем плоские?

 

Существует небольшая разница между вакуумным трубчатым коллектором и плоским коллектором при сравнении максимальной эффективности. На самом деле, эффективность плоской пластины коллектора может быть выше трубки вакуумного коллектора, но при условиях с минимальными потерями тепла. При средних же показателях за год, вакуумный трубчатый коллектор имеет явные преимущества. Ключевыми являются следующие моменты:

 

1) Солнечные вакуумные трубки могут пассивно отслеживать положение солнца в течение дня из-за цилиндрической формы трубок. Пластина плоского солнечного коллектора обеспечивает выходной импульсной энергии в полдень, когда солнце находится в зените

2) Вакуум в трубках значительно снижает потери конвективного тепла из внутренней части трубки. Таким образом, ветра и низкие температуры оказывают намного меньшее влияние на эффективность вакуумного коллектора.

3) Вакуумные трубки прочны и долговечны, так как сделаны из сверхпрочного боросиликатного стекла. По отдельности трубки стоят недорого и сломанную легко заменить.

4) Из-за различных преимуществ вакуумной трубки коллектора над плоской пластиной коллектора, понадобится меньшее количество коллекторов, чтобы обеспечить такую же производительность нагрева. Например, в семье из 4-5 человек, как правило, потребуется резервуар с 250-300 литров воды. В зависимости от вашего местоположения, летом все 30 вакуумных трубок коллектора будут обязаны предоставлять все потребности в горячей воде и большой процент в другие сезоны.

5) Плоские солнечные коллекторы могут производить подобный выход тепла в вакуумных трубчатых коллекторах, но, как правило, исключительно в солнечных условиях. При среднем в течение всего года, тепловая мощность вакуумной трубки коллектора на квадратный метр на 25%-40% больше, чем плоской пластины коллектора.

 

Различия параметров солнечных коллекторов — вакуумного и плоского

Вакуумные коллекторы

1. Tрубчатый коллектор работает при рассеянном излучении, в том числе в зимний период и в пасмурную погоду, так как он способен абсорбировать диффузионную радиацию благодаря высокоселективной абсорбционной поверхности.


Зависимость КПД коллекторов от разности температур теплоносителя и окружающей среды

2. При равенстве площади воспринимающей поверхности (для плоского это площадь абсорбера, для вакуумного – апертурная площадь), вакуумный коллектор имеет мощность почти в 2 раза больше, чем плоский, так как он поглощает полное излучение даже с задней поверхности вакуумной трубки. Этот эффект можно усилить, если располагать за коллектором отражающую поверхность. Отражение от снега также увеличивает выработку тепла вакуумным коллектором.

3. Высокая мощность коллектора позволяет достичь 70% экономии электроэнергии, необходимой для обогрева технологической воды.

4. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно механического повреждения, так как они изготовлены из упрочненного боросиликатного стекла с толщиной стенки 2,5 мм.

5. Вакуумные трубки обладают высокой стойкостью относительно внешнего загрязнения благодаря их цилиндрической форме и расстоянию между ними – это позволяет снегу, листьям, веткам, пыли и т. п. проходить между трубками под коллектор и таким образом дать коллектору возможность работать максимально эффективно без необходимости технического ухода.

6. Вакуумный коллектор обладает меньшей парусностью (препятствие ветру), так как вакуумные трубки находятся на расстоянии друг относительно друга и дают возможность продува ветра между ними. Плоский коллектор, наоборот, должен противостоять ветру всей своей поверхностью – этим самым прочность конструкции плоского коллектора должна быть существенно выше, чем вакуумного.

7. Вакуумный коллектор с тепловыми трубками очень просто устанавливается. Подсоединение трубок реализуется сухим путем, т. е. без прямого контакта с рабочей жидкостью солнечного контура – в результате этого возникает надежное подсоединение трубок, которое позволяет также производить замену отдельных трубок в ходе эксплуатации коллектора под давлением. В случае повреждения плоского коллектора необходимо сначала осуществить отключение всей системы и лишь тогда производить ремонт или замену.

Термоснимок коллекторов

Плоский коллектор излучает значительное количество тепла в окружающую среду

8. Трубчатый коллектор обладает незначительными тепловыми потерями, так как внутри вакуумных трубок имеется вакуум 5×10-3 Па. Поэтому температура окружающей среды оказывает на мощность вакуумного коллектора влияние лишь в очень незначительной степени. По этой причине вакуумная трубка не нагревается даже несмотря на то, что теплоноситель в контуре солнечного коллектора нагрелся, например, до 150 °С. В случае плоских коллекторов внутри коллектора не находится вакуум, а теплоизоляция и воздух, которые не обладают такими термо-изоляционными характеристиками, как вакуум. Поэтому при низких температурах плоский коллектор должен сначала подогреть “самого себя“ и лишь затем он способен передавать тепло теплонесущей жидкости в системе солнечного нагрева.

Плоские коллекторы

  1. Плоский солнечный коллектор производится современным промышленным методом пайки, без заклепочных соединений, винтов или классических уплотняющих материалов, которые со временем оказываются неплотными.
  2. Высокоэффективный плоский коллектор обеспечивает высокую степень абсорбции тепла прежде всего летом и в переходные сезоны года.
  3. В качественных коллекторах селективный абсорбционный слой наносится специальным методом в вакууме. Простые плоские коллекторы используют черную термостойкую краску. Они дешевле, но их эффективность может быть на 20-30% меньше, чем у коллекторов с селективным покрытием.
  4. Простой монтаж с возможностью последовательного или параллельного подсоединения в целях увеличения мощности.
  5. Высококачественные материалы, обеспечивающие срок службы 20 и более лет.
  6. Высокая мощность плоского коллектора позволяет летом при оптимальных условиях достичь до 70% экономии энергии для обогрева технологической воды.

Сравнение эффективности работы плоских и вакуумных солнечных коллекторов для нагрева воды

 

Какой солнечный коллектор лучше – плоский или вакуумный? По этому вопросу сломано много копий. Несмотря на то, что вакуумный коллектор дороже, его преимущества перевешивают разницу в цене.

Солнечные системы нагрева воды с вакуумными коллекторами:

  • Более эффективны при передаче тепла –  до 163% по сравнению с плоскими в условиях умеренного климата!
  • Могут работать при отрицательных температурах воздуха
  • Долговечны. Если ломается трубка, ее можно легко заменить без замены всего коллектора
  • Отлично работают в пасмурную погоду
  • Для получения одинакового количества тепла требуется меньшая площадь крыши, чем в случае с плоскими коллекторами.
  • Проблема коррозии гораздо меньше, по сравнению с плоскими солнечными коллекторами.

Сравнение КПД солнечных коллекторов

Ниже приведены результаты сравнительных испытаний плоских и вакуумных коллекторов в различных климатических условиях. Результаты говорят сами за себя – лучший КПД вакуумных коллекторов наблюдается практически в любых условиях.

Результаты испытаний, приведенные ниже, даны при нагреве воды солнечными коллекторами с температуры окружающей среды до  75 °C – данные предоставлены Hills Solar. Плоские солнечные коллекторы были испытаны в National Solar Test Facility, Канада.

Сидней

 

Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 426 Вт/м²  и температура окружающего воздуха была 13.1 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 104%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.

Лето: Солнечная радиация была 840 Вт/м², температура воздуха 21.3 °C. Вакуумный коллектор оказался на 150.5% более эффективным  из расчета на м² апертурной поверхности**.

** Данные взяты из отчета Hills Solar  – hills-collector-efficiency (380kb PDF)

Мельбурн, Виктория

 

Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 296 Вт/м²  и температура окружающего воздуха была 9.9 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 163,5%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.

Лето: Солнечная радиация была 861 Вт/м², температура воздуха 19.8 °C. Вакуумный коллектор оказался на 151.5% более эффективным  из расчета на м² апертурной поверхности**.

Брисбан, Квинсланд

 

Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 546 Вт/м²  и температура окружающего воздуха была 17.8 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 81%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.

Лето: Солнечная радиация была 828 Вт/м², температура воздуха 25.1 °C. Вакуумный коллектор оказался на 54.5% более эффективным  из расчета на м² апертурной поверхности**.

 Аделаида, Южная Австралия

 

Зима:
Уровень солнечной радиации во время испытаний был 452 Вт/м²  и температура окружающего воздуха была 10.9 °C. Вакуумный коллектор оказался лучше на 132%, чем плоский, из расчета на один м² апертурной поверхности для вакуумного коллектора или общей площади для плоского коллектора.

Лето: Солнечная радиация была 953 Вт/м², температура воздуха 22.1 °C. Вакуумный коллектор оказался на 52% более эффективным  из расчета на м² апертурной поверхности**.

Как видим, чем ниже температура окружающей среды, тем больше заметна разница в работе вакуумного и плоского коллектора. Чем холоднее, т.е. чем больше дельта температур, на которую нагревается вода в солнечном коллекторе, тем более явные преимущества у вакуумного солнечного коллектора.

Справедливости ради, в  исследовании, результаты которого приведены выше, использовалось приведение выработки вакуумного солнечного коллектора к апертурной поверхности, а для плоского использовалась общая поверхность. Если в расчетах принимать общую площадь для обоих типов коллекторов, разница в эффективности будет существенно меньше.

Ниже приведено соотношение поверхностей и теплопроизводительность для разных типов коллекторов (Источник).

Параметр Вакуумный с 30 трубками AP-30 Плоский SS-32  
  Размеры    
1 Полная площадь, м² 4.15 2,96
2 Апертурная площадь, м² 2,79 2,78
3 Площадь абсорбера, м² 2,45 2,78
  Теплопроизводительность при среднем уровне солнечной радиации, Категория С
4 На коллектор, кВт*ч/день 8,59 6.68
5 Приведённая к общей площади коллектора, кВт*ч/день 2.065 2.15
6 Приведённая к площади абсорбера, кВт*ч/день 3.066 2.3

Заметьте, что разница между общей и апертурной площадью плоского коллектора около 0,18 м². Это площадь металлической рамы вокруг остекления.

Категория С – это условия умеренно тёплого климата. При испытаниях в более суровых условиях Категории D преимущества вакуумного коллектора намного ощутимее.

Можно видеть, что данные могут быть использованы для обоснования преимуществ как одного, так и другого типа коллекторов. Выбор нужно делать для конкретного климата и температуры окружающего воздуха. Этот выбор делается на основе решения проектировщика, решения владельца или на основе общего бюджета солнечного системы теплоснабжения. Также, могут быть другие факторы, которые влияют на выбор типа солнечного коллектора для системы солнечного горячего водоснабжения. К таким факторам могут относиться: термосифонное самоохлаждение, укрываемость снегом, способность противостоять граду, эктремальные погодные и климатические условия в месте установки, или наоборот, высокие температуры во время работы системы.

Но, очень часть окончательное решение определяется ценой системы. После анализа всех параметров и доводов за и против, решение может быть принято после ответа на простой вопрос. Например, если один коллектор стоит на 30% дороже, чем другой, будет ли он экономить на 30% больше денег на водоподготовку в реальных условиях эксплуатации? Вдумчивый анализ технических характеристик и каталожных данных для оборудования должен быть отправной точкой, но окончательное решение принимается на основе технико-экономической эффективности разных вариантов.

Эта статья прочитана 13940 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 73

    Интересные ссылки по солнечным коллекторам Солнечные коллекторы: правда и мифы. Приведено сравнение плоских и вакуумных коллекторов. Написано все, на удивление, правильно, видно что писал не журналист, а практик. Видео о солнечных коллекторах https://youtu.be/Bm-hgBhgwL0 Процесс кипячения воды в вакуумной трубке Испытания…

  • 69

    Энергия Солнца на все случаи жизни Источник: Аква-терм №3 (19) май 2004 Самым простым и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев воды в плоских солнечных коллекторах.Принцип действия такого устройства весьма прост: видимые лучи солнца, проникая сквозь стекло (проходит…
  • 65

    Плоские и вакуумные солнечные коллекторы: правда и мифы Источник: svetdv.ru — сейчас уже не работает Когда нам рассказывают об очередной чудо-технологии, то обычно во всех красках расписывают достоинства и деликатно умалчивают о недостатках. Также очень часто потребителям дают нелестные отзывы…
  • 65

    Пластинчатый TopSon F3-1/F3-Q Назначение Солнечные коллекторы разного типа позволяют получить тепловую энергию, которая, в первую очередь, используется для приготовления горячей воды, что особенно актуально в летний период года, когда наблюдается максимальная солнечная активность и максимальное потребление горячей воды. Фирма Wolf предлагает комплексное использование…
  • 64

    Расчеты систем солнечного горячего водоснабжения Нагреть 1 кг воды на 1 градус можно, затратив 1,16 Вт*ч. Значит, нагреть тонну воды на 30 градусов (от 20 до 50) можно, затратив 1,16х1000х30=34800 Вт*ч. Считается, что минимальная мощность, при которой еще более-менее будет…
  • 59

    Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в…

энергоэффективное отопительное оборудование: поставка, монтаж, сервис

Приглашаем в шоу-рум салона отопительного оборудования «АТМОС», где можно купить пиролизный котел длительного горения ATMOS, купить пеллетный котел с автоматической подачей пеллет ATMOS, купить накопительный косвенный и комбинированный бойлер DRAZICE, купить вакуумный солнечный коллектор и тепловой насос REGULUS, купить теплоаккумулятор DRAZICE, купить электрический котел MORA-TOP, насосные группы быстрого монтажа REGULUS, купить группы быстрого монтажа HANSA и многое другое, необходимое для качественного монтажа и установки твердотопливных и газовых котлов.

Доступные цены, рассрочки, акции, скидки — множество выгодных предложений от импортера чешского отопительного оборудования.


ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР


Акции

Новое на сайте

ООО «Торговый дом «Атмос» ООО «Торговый дом «Атмос» — официальный дилер в Беларуси торговых марок — ATMOS , DRAZICE , MORA-TOP , REGULUS, HANSA . г. Минск, ул.Каменногорская, 47, офис 4 +375 29 374-13-45 +375 29 604-04-11 тел.+375 17 323-69-47 Демонстрационный зал широкого ассортимента

подробнее

При выборе вакуумного солнечного коллектора рекомендуем обратить внимание на вид и строение трубки, покрытие внутренней части вакуумной трубки. Существуют следующие виды трубок вакуумных солнечных коллекторов: 1. U-образные трубки; 2. Стержневые термотрубки Heat Pipe. Основные различия — в

подробнее

Использование возобновляемых источников энергии для загородных домов способствует улучшению эколологической обстановки и снижению потребления традиционных энергоресурсов. В частных домах солнечная энергия может использоваться на нужды горячего водоснабжения. В настоящее время наиболее применяемыми

подробнее

Часто при выборе водонагревателя потребитель оценивает стоимость и базовые характеристики, оставляя без внимания немаловажные, на первый взгляд, параметры. Однако именно они способны повлиять на эффективность и качество приобретаемого изделия. Быстрый переход: 1. Виды водонагревателей. 2. Как

подробнее

В нашем климатическом поясе отопление является насущной необходимостью. Не просто так в городах выросли громады теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), районных котельных и прочих больших и малых тепловых станций. На большинстве предприятий режим работы собственных котельных и ТЭЦ неразрывно связан с

подробнее

При выборе электрического котла помимо мощности необходимо обратить внимание на следующие вопросы: 1. Из какого материала изготовлены ТЭНы? 2. Есть ли ротация ТЭНов и почему эта функция необходима? 3. Какой насос установлен в электрическом котле? 4. Можно ли заливать «Теплый дом» в электрокотел? 5.

подробнее

Ниже приведены наиболее частые вопросы владельцев водонагревателей по эксплуатации и обслуживанию бойлеров DRAZICE. 1. Для чего необходимо устанавливать предохранительный клапан? 2. Как установить обратный клапанан в комбинированных бойлерах? 3. Почему горячая вода может иметь запах? 4. Как слить

подробнее

С 2021 года бойлер комбинированного нагрева DRAZICE OKC 200/1м² объемом 200 литров выпускается в новом современном дизайне с усовершенствованными пластиковыми крышками и держателями для удобной эксплуатации бойлера. Купить комбинированный бойлер DRAZICE OKC 200/1м² в новом дизайне!

подробнее

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Солнечная энергия представляет собой большую часть энергии, которая находится и используется на Земле. Количество солнечной энергии, ежегодно поступающей на Землю, варьируется в Европе от 900 кВт/ч/м2 на севере до примерно 1500 кВт/ч/м2 на юге. Солнечные тепловые

подробнее

ООО «Торговый дом Атмос» − официальный представитель брендов ATMOS, DRAZICE, MORA-TOP, REGULUS, HANSA в Республике Беларусь.

Купить пиролизный котел Атмос или пеллетный котел Atmos у прямого поставщика в Минске с доставкой по всей Беларуси. Купить бойлер косвенного нагрева Дражице и комбинированный водонагреватель чешского производителя Drazice с гарантией 5 лет в рассрочку до 8 месяцев. Купить электрокотел для отопления частного дома мощностью 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24 кВт MORA-TOP (Мора топ) чешский, заказать монтаж и проект системы отопления в Минске. Купить чешский одноконтурный или двухконтурный настенный газовый котел MORA-TOP в Минске с доставкой. Купить трубчатый солнечный коллектор для нагрева воды в бассейне чешского производства REGULUS (Регулус), заказать проект с солнечными коллекторами, монтаж и установку солнечного коллектора.

Сравнение конструкций различных солнечных коллекторов


 Площадь солнечного коллектора.
     Солнечный коллектор ЯSolar имеет площадь в 2 м². Сторона, обращенная к солнцу, покрыта специальным светопоглощающим слоем и имеет практически 95%-е поглощение тепла. Обратная (теневая сторона) имеет специальное двухслойное утепление 70мм. Подсчитаем потери тепла, происходящие на теневой стороне. Коэффициент теплопередачи утеплителя равен 0,03 Вт/м*°С. С учетом толщины и перепада температуры например в 45°C, получим потери равные 50 Вт. Торцы солнечного коллектора, трубы и пр. будут излучать меньше тепла. Из-за специального селективного покрытия и правильно подобранного расстояния между стеклом и абсорбером излучение тепла и конвекция воздуха будут минимальны. В итоге получаем теплопотери двухметрового плоского солнечного коллектора 250-450 Вт. Данные потери подтверждаются испытаниями и сертификатами солнечного коллектора.
     Для расчета будет брать поток солнечной энергии равный 1000 Вт/м², вычитаем теплопотери и получаем величину 700 Вт/м². Для плоского коллектора площадью 2м² реальная тепловая мощность при разнице температуры 45°C составляет 1300-1400Вт.
     При наличии автоматики, плоские солнечные коллекторы начинают работать при температурах, превышающих всего на несколько градусов температуру нагреваемой жидкости. Это особо актуально для нагрева бассейнов и холодных теплоносителей (например, для тепловых насосов), благодаря этому уменьшаются теплопотери и увеличивается эффективность.

     Следует иметь ввиду, что площадь абсорбера типового китайского вакуумного коллектора с 18 трубками диаметром 47 мм и длинной 1,8м составляет всего 0,047м*1,8м*18= 1,522 м². При лучшем их КПД 75%, основанном на реальных данных центров сертификации, при идеальных погодных условиях 1000 Вт/м² один солнечный коллектор с вакуумными трубками вырабатывает только 1100 Вт. Значений выше этих получить физически не возможно, энергия не берется из ни от куда.


Рабочая площадь плоского и вакуумного солнечного водонагревателя

    Отношение апертуры (рабочей поверхности) к общей площади солнечного коллектора у вакуумного водонагревателя в два раза меньше, чем у плоского солнечного коллектора. Следует иметь ввиду, что площадь абсорбера типового китайского вакуумного коллектора с 18 трубками диаметром 47 мм и длинной 1,8м составляет всего 0,047м*1,8м*18= 1,522 м².

Конструкция качественного плоского солнечного коллектора.
    Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение, прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя. Поглощающий элемент называется абсорбером; он связан с теплопроводящей системой. Прозрачный элемент (стекло) обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов. Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Для её повышения применяется специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре. Стандартным решением повышения эффективности коллектора также стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности.

Конструкция солнечного коллектора с вакуумной трубкой
    Стеклянные вакуумные трубки по конструкции являются термосами – одна трубка расположена в другой, между ними технический вакуум. В стеклянную трубку, вставляются медные термотрубки, соединенные со стеклянные трубками тонкими листами алюминия.

   Термотрубка — это закрытая медная труба с небольшим содержанием «легкокипящей жидкости». В качестве «легкокипящей жидкости» используется обычная вода под низким давлением. Под воздействием тепла жидкость испаряется при температуре около 30°С и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть головки, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура с незамерзающей жидкостью. Конденсат стекает вниз, и все повторяется снова. Но дальнейшем повышении температуры плотность пара будет расти, а плотность воды будет падать. В критической точке плотность станет одинаковой, и процесс конденсации и испарения прекратится, поступающая энергия передается только за счет стенки латунного стержня, при её небольшой толщине (0,5 мм), эффективность передачи будет мала.
    Приемник солнечного коллектора латунный с изоляцией, в лучшем случае, из минеральной ваты толщиной обычно всего 4 см, закрыт листом жести.


 
Реальный КПД вакуумного солнечного коллектора 70%.

    Эффективность вакуумного солнечного коллектора складывается из потерь на отражение и поглощение двойного стекла и теплопотерь, связанных с излучением тепла поглощающим слоем. Также неэффективность получается из-за того, что солнцем нагревается поверхность внутренней стеклянной колбы, от которой тепло передается через стекло (плохой теплопроводник) тонким алюминиевым пластинам на медную трубку.
    Значительны теплопотери возникают через изоляцию приемника коллектора, выполненную из минеральной ваты.

Работа зимой вакуумного и плоского солнечного коллектора

    Начальный КПД (оптический) вакуумных коллекторов ниже чем у плоских на 10-15%. Это подтверждается всеми исследованиями и сертификатами, да и продавцы вакуумных коллекторов не скрывают это. Поэтому при разнице нагреваемого теплоносителя и окружающего воздуха до 50°C эффективнее качественные плоские солнечные коллекторы. При большей разнице эффективность вакуумных по отношение к плоскими является незначительной, при этом световой день в зимний период уменьшается в разы. Поэтому общая годовая производительность тепловой энергии качественных плоских солнечных коллекторов будет выше.

  Любые солнечные коллекторы установленные под углом до 50-70° часто засыпаются снегом, после чего они не работают. Только у плоских солнечных коллекторов возможно реализовать режим принудительной оттайки, путем пропускания горячего теплоносителя несколько минут через солнечный коллектор. Выпавший снег растапливается из-за минимальных теплопотерь через стекло и соскальзывает.

  Также только плоские солнечные коллекторы могут монтироваться вертикально для получения максимум тепловой энергии в зимний период. Термосифонные системы (без электричества) с естественной циркуляцией антифриза круглогодичного использования возможны только с плоскими солнечными коллекторами.

  В зимний период вакуумные трубчатые коллекторы могут покрываться инеем на достаточно продолжительный период. Особенно это актуально для регионов с резким перепадом температур и высокой влажностью.

Улавливание и отражение солнечного света


 
Падение и отражение света от вакуумных трубок

    Благодаря цилиндрической форме трубок солнечные лучи падают на постоянную поверхность перпендикулярно к оси трубки, но при этом все остальные лучи, не перпендикулярные оси трубки, будут отражаться. Это означает что в течении дня получение энергии будет усредненное, в том числе во время прихода максимальной солнечной энергии. Плоские же солнечных коллекторы в период максимальной солнечной интенсивности 11.00-16.00 улавливают максимально возможное количество тепловой энергии. Отражение по вертикале (вдоль трубок) будет такое же как и у плоских солнечных коллекторов.


 
Реальный КПД солнечных коллекторов различных конструкций
в зависимости от разницы температуры коллектора и окружающей среды.

    При выборе солнечного коллектора любой конструкции необходимо учитывать их отличия, стоимость, реальный КПД, цели и климат использования. Идеальных конструкций нет! Доверять проектирование следует профессионалам, имеющим большой опыт монтажа и эксплуатации систем с надёжными солнечными коллекторами. Наши специалисты будут рады оказать Вам качественную помощь в решении задач солнечной энергетики и предоставить объективную консультацию.

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения

Вакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения Статья Учебники по альтернативной энергии 18.06.2010 08.03.2021 Учебные пособия по альтернативным источникам энергии

Солнечные вакуумные трубчатые коллекторы для горячей воды

Вакуумные трубчатые коллекторы (ETC) состоят из ряда герметичных стеклянных трубок, которые имеют внутри теплопроводный медный стержень или трубу, что обеспечивает гораздо более высокий тепловой КПД и рабочую температуру по сравнению с плоские солнечные коллекторы даже в морозный день.

В предыдущем уроке мы рассмотрели плоские солнечные коллекторы и увидели, что они состоят из почерневшей металлической абсорбирующей пластины и водопроводных труб, заключенных в герметичную застекленную и изолированную металлическую (или деревянную) коробку. Трубы, называемые стояками, припаяны к пластине абсорбера, переносят жидкость, которая нагревается солнцем, а в системе прямого нагрева вода нагревается, когда она циркулирует через панели в резервуар для хранения. В непрямых системах энергия солнца нагревает смесь гликоля и воды, которая не может замерзнуть и которая, в свою очередь, нагревает воду в резервуаре.

Хотя этот тип солнечных систем горячего водоснабжения дешев и прост в установке, проблема плоских пластинчатых коллекторов заключается в том, что они «плоские». Это ограничивает их эффективность, поскольку они могут работать с максимальной эффективностью только тогда, когда солнце находится прямо над головой в полдень. В других случаях солнечные лучи падают на коллектор под разными углами, отражаясь от материала остекления, что снижает их эффективность.

Солнечные системы горячего водоснабжения, в которых используются вакуумные трубчатые коллекторы в качестве источника тепла, преодолевают эту проблему, поскольку в солнечных коллекторах используются отдельные закругленные трубы, которые всегда перпендикулярны солнечным лучам в течение большей части дня.Это позволяет солнечной системе горячего водоснабжения, использующей вакуумный трубчатый коллектор , работать с гораздо более высокой эффективностью и температурой в течение гораздо более длительного периода, чем обычная система с монтируемым одним плоским коллектором.

Кроме того, еще одним преимуществом технологии солнечных вакуумных трубок является то, что устраняются проблемы веса и конструкции крыши, вызываемые стандартными системами плоских пластин, поскольку солнечные трубки не заполнены большим количеством тяжелой воды.

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор

Вакуумный трубчатый коллектор состоит из ряда рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, соединенных с коллекторной трубой и которые используются вместо почерневшей теплопоглощающей пластины, которую мы видели в предыдущий плоский коллектор.

Эти стеклянные трубки имеют цилиндрическую форму. Следовательно, угол падения солнечного света всегда перпендикулярен теплопоглощающим трубкам, что позволяет этим коллекторам работать хорошо даже при слабом солнечном свете, например, когда он ранним утром или поздно днем, или когда он затенен облаками. Вакуумные трубчатые коллекторы особенно полезны в регионах с холодной, пасмурной и зимней погодой.

Так как же работают вакуумные трубчатые коллекторы ?. Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из одного или нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, поддерживаемых на раме.Каждая отдельная трубка имеет диаметр от 1 дюйма (25 мм) до 3 дюймов (75 мм) и от 5 футов (1500 мм) до 8 футов (2400 мм) в длину в зависимости от производителя.

Каждая трубка состоит из толстой внешней стеклянной трубки и более тонкой внутренней стеклянной трубки (называемой «двойная стеклянная трубка») или «трубки термоса», которая покрыта специальным покрытием, поглощающим солнечную энергию, но задерживающим тепло. потеря. Трубки изготовлены из боросиликатного или натриево-кальциевого стекла, которое является прочным, устойчивым к высоким температурам и имеет высокий коэффициент пропускания солнечного излучения.

В отличие от плоских коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы не нагревают воду непосредственно внутри труб. Вместо этого воздух удаляется или откачивается из пространства между двумя трубками, образуя вакуум (отсюда и название вакуумные трубки ).

Этот вакуум действует как изолятор, значительно снижая любые потери тепла в окружающую атмосферу за счет конвекции или излучения, что делает коллектор намного более эффективным, чем внутренняя изоляция, которую могут предложить плоские пластинчатые коллекторы.С помощью этого вакуума вакуумные трубчатые коллекторы обычно производят более высокую температуру жидкости, чем их аналоги с плоскими пластинами, поэтому летом они могут сильно нагреваться.

Коллектор с вакуумной трубкой

Внутри каждой стеклянной трубки плоское или изогнутое алюминиевое или медное ребро прикреплено к металлической тепловой трубке, проходящей через внутреннюю трубку. Ребро покрыто селективным покрытием, которое передает тепло жидкости, циркулирующей по трубе. Эта герметичная медная тепловая трубка передает солнечное тепло посредством конвекции своего внутреннего теплоносителя к «горячей лампе», которая косвенно нагревает медный коллектор в напорном баке.

Все эти медные трубы подключены к общему коллектору, который затем подключается к резервуару для хранения, таким образом нагревая горячую воду в течение дня. Затем горячую воду можно использовать ночью или на следующий день благодаря изоляционным свойствам бака.

Изоляционные свойства вакуума настолько хороши, что, хотя температура внутренней трубки может достигать 150 o C, внешняя трубка холоднее на ощупь. Это означает, что водонагреватели с вакуумными трубками могут работать хорошо и могут нагревать воду до довольно высоких температур даже в холодную погоду, когда плоские пластинчатые коллекторы работают плохо из-за потерь тепла.

Однако недостатком использования откачанных трубок является то, что панель может быть намного дороже по сравнению со стандартными плоскими коллекторами или солнечными коллекторами периодического действия. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками хорошо подходят для коммерческого и промышленного нагрева горячей воды и могут быть эффективной альтернативой плоским пластинчатым коллекторам для отопления жилых помещений, особенно в районах, где часто бывает облачно.

Вакуумные трубчатые коллекторы в целом более современные и более эффективные по сравнению со стандартными плоскими коллекторами, поскольку они могут извлекать тепло из воздуха во влажные пасмурные дни и не нуждаются в прямом солнечном свете для работы.Из-за вакуума внутри стеклянной трубки общая эффективность во всех областях выше, и производительность выше, даже когда солнце находится под неоптимальным углом.

Для этих типов солнечных панелей для горячей воды действительно важна конфигурация вакуумной трубки. Существует несколько различных конфигураций вакуумных трубок, одностенных, двустенных, прямоточных или тепловых трубок, и эти различия могут определять, как жидкость циркулирует вокруг солнечной панели для горячего водоснабжения.

Вакуумные трубчатые коллекторы с тепловыми трубками

В вакуумных трубчатых коллекторах с тепловыми трубками герметичная тепловая трубка, обычно сделанная из меди для повышения эффективности коллектора при низких температурах, прикреплена к теплоотражающей пластине внутри вакуумной герметичной трубки.Из полой медной тепловой трубки внутри трубки откачивается воздух, но она содержит небольшое количество жидкости спирт / вода низкого давления, а также некоторые дополнительные добавки для предотвращения коррозии или окисления.

Этот вакуум позволяет жидкости испаряться при очень более низких температурах, чем обычно при атмосферном давлении. Когда солнечный свет в форме солнечного излучения попадает на поверхность пластины поглотителя внутри трубки, жидкость в тепловой трубке быстро превращается в горячий газ типа пара из-за наличия вакуума.Поскольку теперь этот газовый пар стал легче, он поднимается к верхней части трубы, нагревая его до очень высокой температуры.

Верхняя часть тепловой трубы и, следовательно, откачиваемая трубка соединены с медным теплообменником, называемым «коллектором». Когда горячие пары, все еще находящиеся внутри герметичной тепловой трубки, попадают в коллектор, тепловая энергия пара передается воде или гликолевой жидкости, протекающей через соединительный коллектор. Когда горячий пар теряет энергию и охлаждается, он снова конденсируется из газа в жидкость, стекающую обратно по тепловой трубе для повторного нагрева.

Тепловая труба и, следовательно, вакуумные трубчатые коллекторы должны быть установлены таким образом, чтобы иметь минимальный угол наклона (около 30 o ), чтобы внутренняя жидкость тепловой трубы возвращалась обратно в горячий поглотитель. пластина внизу трубки. Этот процесс преобразования жидкости в газ и обратно в жидкость снова продолжается внутри герметичной тепловой трубы, пока светит солнце.

Основное преимущество вакуумных коллекторов с тепловыми трубками заключается в том, что между пластиной абсорбера и коллектором имеется «сухое» соединение, что значительно упрощает установку по сравнению с прямоточными коллекторами.Кроме того, в случае растрескивания или разрушения откачанной трубки и потери вакуума, отдельную трубку можно заменить без опорожнения или демонтажа всей системы. Такая гибкость делает солнечные коллекторы горячей воды с вакуумными трубками с тепловыми трубками идеальными для солнечных батарей с замкнутым контуром, поскольку модульная сборка обеспечивает легкую установку и возможность простого расширения за счет добавления любого количества трубок.

Прямоточный вакуумный трубчатый коллектор

Прямой вакуумный трубчатый коллектор, также известный как U-образный трубчатый коллектор, отличается от предыдущих тем, что у них есть две тепловые трубки, проходящие через центр трубки.Одна труба действует как подающая труба, а другая — как обратная труба. Обе трубы соединены вместе в нижней части трубы с помощью «U-образного изгиба», отсюда и название.

Теплопоглощающая отражающая пластина действует как разделительная полоса, разделяющая подающую и обратную трубы через трубы солнечного коллектора. Пластина абсорбера и трубка теплопередачи также герметизированы под вакуумом внутри стеклянной трубки, что обеспечивает исключительные изоляционные свойства.

Полые тепловые трубки и плоская или изогнутая пластина отражателя изготовлены из меди с селективным покрытием для повышения общей эффективности коллектора.Эта конкретная конфигурация вакуумированной трубки аналогична работе плоских пластинчатых коллекторов, за исключением вакуума, создаваемого внешней трубкой.

Поскольку теплоноситель течет в каждую трубку и из нее, вакуумные трубчатые коллекторы прямого потока не так гибки, как тепловые трубки. Если трубка треснула или сломалась, ее нелегко заменить. Система потребует слива, так как между трубкой и коллектором имеется «мокрое» соединение.

Многие специалисты в области солнечной энергетики считают, что конструкции с прямоточными вакуумными трубками более энергоэффективны, чем конструкции с тепловыми трубками, поскольку при прямом потоке не происходит теплообмена между жидкостями.Кроме того, в цельностеклянной конструкции с прямым потоком две тепловые трубки размещены одна внутри другой, так что нагретая жидкость проходит по середине внутренней трубки, а затем обратно вверх через внешнюю абсорбирующую трубку.

Вакуумные трубки прямого потока могут собирать как прямое, так и рассеянное излучение и не требуют отслеживания солнечного излучения. Тем не менее, отражатели различной формы, расположенные за трубками, иногда используются для полезного сбора некоторой части солнечной энергии, которая в противном случае может быть потеряна, обеспечивая тем самым небольшую концентрацию солнечного света.

Другие соображения при использовании вакуумных трубчатых коллекторов

Вследствие герметичного вакуума в их конструкции вакуумные трубчатые коллекторы могут сильно нагреваться, превышая температуру кипения воды в жаркие летние месяцы. Эти высокие температуры могут вызвать серьезные проблемы в существующей бытовой солнечной системе горячего водоснабжения, такие как перегрев и растрескивание вакуумированных стеклянных трубок.

Чтобы избежать этого в жарком летнем климате, используются перепускные клапаны и большие теплообменники для «сброса» избыточного тепла, а также смесительные клапаны, которые смешивают обычную (прохладную) воду с горячей водой, чтобы обеспечить температуру и температуру. уровни давления никогда не превышают установленный предел.

Кроме того, коллекторы с тепловыми трубками никогда не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей без теплоносителя, протекающего через теплообменник. Это приведет к тому, что пустой теплообменник станет очень горячим и может треснуть из-за внезапного удара, когда через него начнет течь холодная вода.

Несмотря на то, что вакуумные трубчатые коллекторы способны нагревать воду до +50 градусов Цельсия зимой, внешняя стеклянная трубка вакуумной трубки не нагревается, как обычные плоские солнечные коллекторы при использовании.Это происходит из-за внутренних изоляционных свойств вакуума внутри трубки, который предотвращает охлаждение внешней тепловой трубки за счет внешней температуры окружающей среды, которая может быть значительно ниже точки замерзания.

Таким образом, в более холодные зимние месяцы эти типы коллекторов не могут растопить большое количество снега, который падает на них за один раз, что означает, что ежедневная очистка стеклянных трубок от снега и льда может быть проблемой, не разбивая их.

Даже если очень снежно или очень холодно, достаточно солнечного света будет проходить через трубы, чтобы поддерживать температуру трубок выше точки замерзания, и при этом иметь возможность предварительно нагревать воду, которая затем может быть дополнительно нагрета с помощью стандартного электрического погружного нагревателя или газовой горелки, что снижает затраты подогрева воды зимой.

Вакуумные трубчатые коллекторы — очень эффективный способ нагрева большей части используемой вами горячей воды, просто используя энергию солнца. Они могут достигать очень высоких температур, но они более хрупкие, чем другие типы солнечных коллекторов, и их установка намного дороже. Их можно использовать как в активной системе горячего водоснабжения с открытым контуром (без теплообменника), так и в активной замкнутой системе горячего водоснабжения (с теплообменником), но для перекачки теплоносителя из коллектора в накопитель требуется насос. это от перегрева.

В нашем следующем руководстве по солнечному отоплению мы рассмотрим другой способ нагрева воды с использованием типа коллектора периодического действия, обычно известного как интегральная система хранения коллектора или ICS, и посмотрим, как их можно использовать как для генерации, так и для хранения солнечной энергии. горячая вода.

Самые продаваемые сопутствующие товары с вакуумной трубкой

Солнечные коллекторы с вакуумной трубкой, Солнечный коллектор

Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы Apricus ETC преобразуют солнечную энергию в полезное тепло в системе солнечного нагрева воды.Эту энергию можно использовать для нагрева воды для бытовых и коммерческих нужд, нагрева бассейна, отопления помещений или даже для кондиционирования воздуха.

Обзор продукции

Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы Apricus ETC доступны с 10, 20, 22 и 30 размерами трубок (некоторые модели могут быть недоступны на вашем местном рынке).

Загрузите обзорный документ ETC: Международная версия, версия для Северной Америки

В Северной Америке доступен ETC-30C, который отвечает требованиям для проектов Buy American, финансируемых государством.

Строительство

Солнечный коллектор ETC состоит из четырех основных частей:

Вакуумная трубка (ET)

Поглощает солнечную энергию и преобразует ее в полезное тепло. Вакуум между двумя стеклянными слоями изолирует от потери тепла.

Ребро теплопередачи помогает передавать тепло тепловой трубке.

Тепловая трубка (л.с.)

Медная вакуумная трубка, которая передает тепло изнутри ET к коллектору.

Коллектор

Изолированная коробка, содержащая медную коллекторную трубу. Коллектор представляет собой пару контурных медных труб с разъемами для сухого соединения, в которые вставляются тепловые трубки.

Монтажная рама

Прочный и простой в установке, с различными вариантами крепления.

Работа коллектора

Step 1: Вакуумный трубчатый солнечный коллектор Apricus преобразует солнечный свет в тепло.Циркуляционный насос перемещает жидкость через коллектор, возвращая тепло в резервуар для хранения солнечной энергии.

Шаг 2: Постепенно в течение дня вода в солнечном накопителе нагревается либо напрямую, либо через теплообменник (как показано).

Шаг 3: Когда используется горячая вода, вода, предварительно нагретая солнечными батареями, подается в традиционный водонагреватель, который повышает температуру, если она еще не достаточно горячая.

Перейдя по этим ссылкам, вы можете получить дополнительную информацию о: конструкции солнечной системы, вакуумных трубках, тепловых трубках.

Крепление коллектора

Солнечные коллекторы Apricus ETC могут быть установлены на крыше, стене, земле или построенной по индивидуальному заказу конструкции, как показано ниже на крыше ресторана в Южной Корее. Для получения информации о том, где можно установить солнечный коллектор, щелкните здесь. Примеры фото инсталляций в жилых помещениях можно посмотреть здесь, фотографии коммерческих примеров — здесь.

Преимущества конструкции

Вакуумная трубка и тепловая трубка

Вакуумная трубка и тепловая трубка Apricus собраны в запатентованном формате, который отличается от любого другого продукта на рынке.Вместо расположенной в центре тепловой трубки с теплообменными ребрами, выходящими на стеклянную стену, тепловая трубка расположена прямо напротив стеклянной стены, куда падает солнце. Алюминиевое ребро теплопередачи плотно прижимается к верхней внутренней стенке откачанной трубки и тепловой трубки с помощью набора пружинных зажимов. Это важная особенность конструкции, так как со временем под воздействием высокой температуры алюминий размягчается. Пружинные зажимы обеспечивают длительный плотный контакт со стеклянной стенкой и тепловой трубкой, что необходимо для оптимальной производительности.

Пассивное слежение

Круглая абсорбирующая поверхность вакуумированных трубок пассивно отслеживает солнце в течение дня, поэтому никаких механических устройств отслеживания не требуется. Это обеспечивает оптимальное воздействие на поверхность с 7 утра до 5 вечера, что покрывает большую часть солнечной радиации каждый день. Вакуумные трубки Apricus получают на> 20% больше солнечного излучения по сравнению с плоским поглотителем, что позволяет больше преобразовывать солнечную энергию в тепло каждый день.

Функция пассивного отслеживания также позволяет устанавливать коллектор в направлениях к востоку или западу от экватора (север или юг) без значительного снижения производительности. Сравнение, проведенное для системы Apricus ETC-30, установленной в Сиднее, Австралия, показало годовое снижение производительности всего на 5% для северо-восточного или северо-западного направления и 16% для восточного или западного направления (процентное снижение может отличаться в других регионах). Это обеспечивает большую гибкость при выборе подходящего места для коллектора в здании.

Для более подробного объяснения пассивного отслеживания и модификаторов угла падения (IAM) щелкните здесь.

Дизайн заголовка

Коллектор в вакуумных солнечных коллекторах серии AP рассчитан на надежность. Значительные колебания рабочих температур от дня к ночи вызывают тепловое расширение и сжатие металла, что в сочетании с высокими рабочими давлениями создает огромную нагрузку на паяные точки соединения.

В отличие от большинства других конструкций коллектора, которые имеют 2 точки пайки на тепловую трубу (60 на 30 трубных коллекторов), в конструкции Apricus используется конструкция коллекторной трубы с двумя контурами, которая позволяет создавать «сухие» соединительные порты, которые не проникают в трубу коллектора. Это означает, что у насадки всего 4 точки пайки. Результатом является чрезвычайно надежная конструкция, способная выдерживать суровые ежедневные термоциклы.

Корпус коллектора

Корпус коллектора изготовлен из прочного, но легкого алюминиевого сплава, который складывается, образуя прочный защитный кожух.Корпус покрыт матовым черным PVDF покрытием, устойчивым к ультрафиолетовому излучению для долговременной стойкости цвета.

Изоляция из стекловаты «запекается как торт», образуя законченную структурную оболочку вокруг коллекторной трубы. Такая конструкция сводит к минимуму количество металла, используемого в кожухе, уменьшая содержание CO 2 и делая его очень легким. Легкость распределительной коробки — это особенность, которую ценят монтажники при переноске на крышу. Самый большой размер коллектора, ETC-30, составляет 2196 мм / 86.45 дюймов в длину, но всего 9,2 кг / 20,24 фунта

Атмосферостойкость

Работа на открытом воздухе означает, что все компоненты коллектора должны быть способны противостоять всему, что дает Мать-природа, от условий холода до экстремальной жары и ультрафиолетового излучения в пустынных местах.

Коллекционеры Apricus разрабатывают с учетом этого. Хорошим примером является использование силиконового каучука вместо пластика для крышек трубок, резиновых уплотнений коллектора и крышек коллектора.Силиконовый каучук чрезвычайно прочен и сохраняет гибкость в широком диапазоне температур. Он способен выдерживать более 200 o C / 392 o F и чрезвычайно устойчив к повреждениям от ультрафиолетового излучения.

Улучшения дизайна

Конструкция ETC включает ряд дополнительных улучшений по сравнению с предыдущей моделью AP. Эти изменения основаны на внутренних исследованиях и разработках и на отзывах клиентов.

Вакуумные пробирки: Повышенная абсорбционная эффективность, долговечность покрытия и постоянство цвета.Среднегодовое увеличение производительности коллектора примерно на 5%.

Корпус коллектора: Более современная закругленная конструкция корпуса вместе с высококачественным PVDF покрытием для превосходной коррозионной стойкости и стойкости окраски.

Монтажная рама: Существенно более прочная монтажная рама из анодированного алюминия с высоким пределом прочности, а также крепежные детали и оборудование из нержавеющей стали 316 (морского класса). Даже в регионах с высокой ветровой нагрузкой требуются только две новые передние гусеницы, так как они прочнее, чем 5 из предыдущей конструкции из нержавеющей стали.

Вакуумный трубчатый коллектор — обзор

7.3.3 U-образный трубчатый коллектор

U-образный трубчатый коллектор ETC может быть без ребра или с ребром, подробности показаны на рис. 7.7. U-образная трубка вставляется во внутреннюю трубку (абсорбер), и вода течет в U-образной трубке для сбора и передачи полезной энергии наружу. Вакуумный солнечный коллектор с U-образной трубкой — недавняя разработка, которая также была попыткой решить проблему плохой устойчивости к давлению в цельностеклянных ETC.В него вставлена ​​металлическая трубка в форме буквы U с медным ребром для передачи энергии, собранной трубкой-поглотителем, как описано Gao et al. (2014), а также Лян, Ма, Чжан и Чжао (2012).

Рисунок 7.7. Поперечный разрез и продольный вид U-образной трубы (Gao et al., 2014).

Несколько типов ребер были исследованы до настоящего времени в 21 веке в соответствии с экспериментальными или численными методами улучшения тепловых характеристик U-образной трубки, например, Ким и Сео (2007), которые использовали оба метода и предложили четыре модели, сочетающие U-образная трубка с медными круглыми или пластинчатыми оребрениями и с учетом угла падения, рассеянного солнечного излучения и эффекта тени от соседних трубок для проверки их тепловых характеристик.

В последнее время, кажется, что медные круглые ребра вокруг U-образной трубы стали более популярной тенденцией. В 2010 году Ма, Лу, Чжан и Лян выполнили анализ тепловых характеристик U-образного коллектора с разрезом, показанным на рис. 7.8 (a), утверждая, что наличие воздушных зазоров между стеклянной трубкой абсорбера и медной круглой трубкой. Ребристая трубка увеличивала тепловое сопротивление и разницу температур по сравнению с селективным поглощающим покрытием и ребром, что значительно нарушало процесс теплопередачи в этой части коллектора.Два года спустя некоторые из этих авторов предложили заменить медное ребро, заполнив пространство сжатым графитом, расширяемым в вакуумной трубке, с теплопроводностью 147,4 Вт / (м · К), получив максимальную эффективность коллектора, точку пересечения линии оси η i на рис. 7.3 («кривая эффективности»), равной 0,84, что на 12% выше, чем у медного ребра.

Рисунок 7.8. Поперечное сечение U-образной трубы (а) с медным круглым ребром (Ma, L., Лу, З., Чжан, Дж., & Amp; Лян, Р. (2010). Анализ тепловых характеристик солнечного коллектора со стеклянной вакуумной трубкой и U-образной трубкой. Строительство и окружающая среда, 45 (9), 1959–1967. http://doi.org/10.1016/j.buildenv.2010.01.015 ) и (b) заполнены компонентом теплопередачи (Liang, R., Ma, L., Zhang, J., & amp; Zhao, D. (2012). Экспериментальное исследование тепловых характеристик откачиваемой трубки заполненного типа с U-образной трубкой. Тепло- и массообмен / Waerme-Und Stoffuebertragung, 48 (6), 989–997. http://doi.org/10.1007/s00231-011-0912-7 ) .

Утверждено Springer.

Годом позже Liang, Ma, Zhang и Zhao (2013) предложили новую альтернативу с двумя U-образными трубками, пересекающимися под углом 90 ° внутри трубки абсорбера, достигая пересечения с линией оси η i 4 % выше по сравнению с откачиваемой трубкой заполненного типа с одинарной U-образной трубкой.

Другие авторы рассматривали возможность заполнения плоского абсорбера с U-образной трубкой материалом на основе миниканала и селективным покрытием на его внешней стенке, чтобы получить более высокую эффективность по сравнению с аналогичными ETC, описанными в литературе (Sharma & Diaz, 2011).И другие авторы, такие как Zambolin и Del Col (2012), объединили ETCs с CPC. Первые достигли максимальной эффективности от 80% до 85% при использовании этих компонентов и наполнения, тогда как последние достигли около 70% с концентраторами или наполнением и 42% без них, соответственно. Таким образом, между этими значениями тепловых характеристик существует постоянство.

Типы ETC, описанные выше, могут работать как термосифонные системы, если трубопровод от коллектора до резервуара-хранилища не слишком длинный или не имеет большого количества соединений, чрезмерно увеличивающих потери напора.Через термосифон поток по прямым системам направляется прямо в накопительный бак.

Солнечные водонагреватели для коммерческих нужд | Солнечные тепловые коллекторы с вакуумными трубками

Вакуумные солнечные водонагревательные коллекторы

Хотя технология вакуумных труб явно превосходит плоские панели почти во всех приложениях для нагрева воды, преимущества действительно впечатляющие при использовании для солнечного кондиционирования воздуха, отопления или коммерческих процессов.

Это связано с тем, что коллекторы с вакуумными трубками с тепловыми трубками могут легче достигать необходимых более высоких температур, они могут собирать и удерживать тепло, даже когда на улице очень холодно, а благодаря превосходному модификатору угла падения они собирают солнечную энергию более равномерно в течение дня, что приводит к более низкие требования к буферизации или хранению тепла.Есть много других преимуществ.

Ниже представлена ​​информация о коллекторах SPP и некоторых причинах, по которым после интенсивных исследований мы выбрали эту технологию в отличие от плоских пластинчатых коллекторов или других марок вакуумных трубчатых коллекторов для наших солнечных систем кондиционирования воздуха, солнечного отопления и других коммерческих и технологических приложений. .

В системе солнечного теплового коллектора SPP используются вакуумные трубы (стеклопакет), медные коллекторы, медные тепловые трубы, алюминиевый корпус, изоляция из стекловаты и рама из нержавеющей стали.

Трубки откачанные

Трубки изготовлены из боросиликатного стекла с низким коэффициентом излучения (стекло с очень низким содержанием железа, которое обладает превосходной прочностью и термостойкостью) с цельностеклянным уплотнением, и в них используется селективное покрытие AL / N на AL, что позволяет использовать весь спектр солнечной энергии для выработки тепла.

Это обеспечивает большую тепловую эффективность при ярком солнечном свете, но также обеспечивает высокую эффективность в условиях облачности или рассеянного солнечного света.Кроме того, из трубок откачивают воздух, и в них имеется газопоглотитель бария (индикатор вакуума), который меняет цвет с серебряного на белый, если вакуум в трубке нарушен.

Осмотр трубок показывает, что снаружи на самом деле 2 слоя стекла и между ними создается вакуум.


Хороший способ продемонстрировать это — наполнить пустую трубку очень горячей водой и заметить, что она даже не нагревается, когда вы держите трубку в руках. Это из-за «эффекта термоса», создаваемого вакуумом между слоями стекла.

Медный коллектор

Коллектор изготовлен из меди, что обеспечивает отличную теплопередачу, устойчиво к коррозии и позволяет паять все соединения, а не паять.

В нем используются «сухие» подключаемые тепловые трубки, что означает, что соединения выполняются автоматически, что делает установку или замену очень простой.

Для сравнения, другие системы с откачанными трубами, которые требуют открытия коллектора для установки или замены, что требует много времени и может вызвать ожоги рук установщика в солнечный день.

Алюминиевый коллектор

В коллекторе используется полностью алюминиевый корпус с порошковым покрытием, обеспечивающий долговечность, структурную целостность и легкий вес.

Небольшой вес важен для простоты установки и снижения общей нагрузки на крышу в более крупных установках, которые в некоторых случаях могут включать до 150 коллекторов.

Коллектор упакован изоляцией из стекловаты и герметизирован специальной УФ-стабилизированной силиконовой резиной, которая может выдерживать температуры до 482 градусов по Фаренгейту.

Тепловые трубки

Некоторые системы вакуумированных трубок называются U-образными трубками, что означает, что раствор гликоля входит и присутствует в каждой трубке, а не течет через коллектор. В системе с вакуумными трубками SPP используется так называемая тепловая трубка.

Тепловая трубка обеспечивает быструю теплопередачу. Сама тепловая трубка представляет собой медную трубку, которая поддерживает вакуум и содержит небольшое количество жидкости.

Низкое давление (вакуум) в медных трубах означает, что жидкость кипит при низкой температуре (около 30 ⁰C / 86 ⁰F), превращаясь в пар и устремляясь к теплу тепловой трубки, неся тепло. Он отводит тепло (раствору гликоля, проходящему через коллектор), конденсируется и стекает обратно, чтобы повторить процесс.

Тепловые трубки SPP изготовлены из бескислородной меди очень высокой чистоты, что важно для обеспечения длительного срока службы тепловой трубки.


Обычная медная труба для воды (используемая для коллектора) не подходит для тепловой трубы, потому что со временем кислород и другие микроэлементы выщелачиваются, образуя воздушный карман в верхней части тепловой трубы.

Гибкая рама и варианты монтажа

Хорошо продуманная и прочная каркасная система необходима для рентабельной установки большой системы теплового коллектора. SPP предлагает монтажные решения из нержавеющей стали для любой ситуации.

  • Стандартная рама (монтаж заподлицо на крыше)
  • Черепичная крыша (ремни крепления крыши)
  • Кровля из асфальта (резиновые подушки / круглые ножки)
  • Кровля из профнастила (подкладки резиновые)

Как работают солнечные коллекторы с вакуумной трубкой?

Введение в вакуумный трубчатый коллектор


Вакуумный или вакуумный трубчатый коллектор состоит из ряда рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, подключенных к коллекторной трубе, где теплоноситель (обычно 50% пропиленгликоля) циркулирует и поглощает выделяемое тепло трубками.Эти стеклянные трубки имеют цилиндрическую форму. Следовательно, угол падения солнечного света всегда перпендикулярен теплопоглощающим трубкам, что позволяет этим коллекторам работать хорошо даже при слабом солнечном свете, например, когда он ранним утром или поздно днем, или когда он затенен облаками.
Вакуумные трубчатые коллекторы особенно полезны в регионах с холодной, пасмурной и зимней погодой (большая часть Канады и северная часть США).

Итак, как работают солнечные вакуумные трубчатые коллекторы?

Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из одного или нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, поддерживаемых на раме.Каждая отдельная трубка имеет диаметр от 1 дюйма (25 мм) до 3 дюймов (75 мм) и от 5 футов (1500 мм) до 8 футов (2400 мм) в длину в зависимости от производителя. Каждая трубка состоит из толстой стеклянной внешней трубки и более тонкой внутренней стеклянной трубки (называемой «двойной стеклянной трубкой») или «трубки термоса», которая покрыта специальным покрытием, поглощающим солнечную энергию, но препятствующим потерям тепла. Трубки изготовлены из боросиликатного или натриево-кальциевого стекла, которое является прочным, устойчивым к высоким температурам и имеет высокий коэффициент пропускания солнечного излучения.

Внутри каждой стеклянной трубки плоское или изогнутое алюминиевое или медное ребро прикреплено к металлической тепловой трубке, проходящей через внутреннюю трубку. Ребро покрыто селективным покрытием, которое передает тепло жидкости, циркулирующей по трубе. Эта герметичная медная тепловая трубка передает солнечное тепло посредством конвекции своего внутреннего теплоносителя к «горячей лампе», которая косвенно нагревает медный коллектор в напорном баке.

Все эти медные трубы подключены к общему коллектору, который затем подключается к резервуару для хранения, таким образом нагревая горячую воду в течение дня.Затем горячую воду можно использовать ночью или на следующий день благодаря изоляционным свойствам бака.

Изоляционные свойства вакуума настолько хороши, что, хотя температура внутренней трубки может достигать 150 ° C, внешняя трубка холоднее на ощупь. Это означает, что водонагреватели с вакуумными трубками могут работать хорошо и могут нагревать воду до довольно высоких температур даже в холодную погоду, когда плоские пластинчатые коллекторы работают плохо из-за потерь тепла.

Однако недостатком является то, что они могут быть намного дороже по сравнению со стандартными коллекторами с плоскими пластинами.Солнечные коллекторы с вакуумными трубками хорошо подходят для коммерческого и промышленного нагрева горячей воды и могут быть эффективной альтернативой плоским пластинчатым коллекторам для отопления жилых помещений, особенно в районах, где часто бывает облачно.

Вакуумные трубчатые коллекторы в целом более современные и более эффективные по сравнению со стандартными плоскими коллекторами, поскольку они могут извлекать тепло из воздуха во влажные пасмурные дни и не нуждаются в прямом солнечном свете для работы.

Из-за вакуума внутри стеклянной трубки общая эффективность во всех областях выше и производительность лучше, даже когда солнце находится под неоптимальным углом. Для этих типов солнечных панелей для горячей воды действительно важна конфигурация вакуумной трубки. Существует несколько различных конфигураций вакуумных трубок, одностенных, двустенных, прямоточных или тепловых трубок, и эти различия могут определять, как жидкость циркулирует вокруг солнечной панели для горячего водоснабжения.

Солнечные тепловые плоские пластинчатые или вакуумные трубчатые коллекторы?

Солнечные тепловые плоские пластинчатые или вакуумные трубчатые коллекторы? Это невероятно распространенный вопрос в солнечной тепловой отрасли. Как ни странно, многие люди взвешиваются и принимают разные стороны. Подобно соперничеству между Red Sox и Yankees, это жаркие дебаты. В конце концов, это зависит от работы, над которой вы работаете — климата, крыши, вашего бюджета и типа системы, которую вы используете, — все это влияет на плоскую пластину иоткачиваемое трубчатое коллекторное решение. Например, если вы хотите установить систему обратного слива, откачанные трубки просто не подойдут. Боб Рамлоу недавно написал несколько полезных советов по выбору подходящего гелиотермического оборудования, но я хотел продолжить это конкретным обсуждением гелиотермических технологий.

Есть несколько конструктивных параметров, которые следует учитывать при изучении плоских пластин или вакуумированных трубок. Итак, мы рассмотрим несколько…

Стоимость:

Плоские коллекторы обычно дешевле вакуумированных трубок, поскольку они имеют более простую конструкцию и более просты в изготовлении.Плоские пластины дешевле от коллектора к коллектору, а также на уровне BTU за $. Вакуумные трубки обычно на 10-15% дороже плоских пластин, но затраты на их обработку снижаются.

Гарантии:

В общем, вы хотите, чтобы эти системы прослужили 40 лет, и они должны уметь это делать. В прошлом я разговаривал с подрядчиками, которые говорили, что плоские коллекторы будут иметь более длительную гарантию — 20-летнюю гарантию в отличие от 10-летней гарантии на откачанные трубы.Предположительно, это связано с уровнем сложности технологии. Обязательно уточняйте у дистрибьютора и производителя коллектора, каков срок гарантии.

Установка:

Плоские коллекторы тяжелее, занимают больше места и могут быть громоздкими для установки на некоторых крышах. Вакуумные трубы, как правило, имеют более легкие компоненты и с ними легче работать на крыше. Вакуумные трубки имеют тенденцию быть более хрупкими, чем плоские пластины.

Надежность:

Плоские коллекторы

могут нагревать воду только до температуры 170-180 ° F, что означает очень небольшой риск перегрева.С другой стороны, откачанные трубки могут нагревать воду до температуры более 250 ° F. По этой причине у них гораздо больше шансов перегреться, чем у плоских тарелок, поэтому вам нужно быть очень лаконичным в своем дизайне. Если вы используете откачанные трубки, всегда лучше увеличить размер резервуара для хранения, чем занижать его именно по этой причине. Вакуумные трубки также чаще используются в более холодном климате, поскольку они более эффективны, чем плоские пластины при очень низких температурах. В очень жарком климате эвакуированные трубки имеют очень высокую вероятность перегрева, поэтому будьте осторожны, если вы находитесь в жарком месте.

Использование воды:

Выбор лучших коллекторов будет зависеть от того, для чего вы собираетесь использовать воду и сколько вы собираетесь использовать. Вакуумные трубки могут очень быстро нагревать большое количество воды и могут нагревать воду до температуры выше 180 градусов. Так что, если у вас значительная нагрузка, например, при коммерческом отоплении или отоплении помещений, вы можете изучить откачанные трубы. Плоские тарелки лучше всего подходят для питьевой воды. Их умеренный диапазон хорошо вписывается в нормы использования горячей воды.Их также можно использовать для обогрева помещений в жидкостных системах с низким нагревом, но вам потребуется соответствующий размер.

Снег:

Если вы находитесь на северо-востоке или на Среднем Западе США, снеговая нагрузка и производство снега зимой являются важным фактором, который следует учитывать. Как правило, откачиваемые трубы очень плохо сбрасывают снег. Это потому, что трубки создают сильный вакуум. С другой стороны, плоская тарелка может легко сбрасывать снег при небольшом количестве солнечного света.

Структурная ветровая нагрузка:

Если вы работаете с сомнительными стропилами и находитесь в зоне со значительной ветровой нагрузкой, эвакуация труб имеет преимущество.В целом они легче, потому что через систему проходит меньше воды, но они также имеют меньшее сопротивление ветру… ветер может просто проходить через коллекторы.

Производительность:

Если оба типа коллекторов расположены рядом на одной крыше, производительность зависит от разницы между температурой поступающей воды, которую вы нагреваете, и температурой окружающей среды. Другими словами, производительность зависит от температуры воды, поступающей из резервуара для хранения, по сравнению с температурой окружающей среды, т.е.е. температура окружающей среды. По мере увеличения дисперсии (то есть при более низких температурах) вакуумированные пробирки становятся более эффективными. См. График ниже.

Итак, вывод… это зависит от обстоятельств! Они оба работают. Если они спроектированы правильно, в большинстве случаев вы не увидите большой разницы между тем или другим. Это не похоже на то, что откачиваемая труба производит на 100% более горячую воду при снижении затрат на 50% — мы говорим о дополнительных соображениях производительности.

Продолжайте узнавать о солнечной энергии и зарегистрируйтесь на курс Боба Рамлоу по проектированию и установке солнечной горячей воды! Чтобы бесплатно ознакомиться с дизайном и установкой, ознакомьтесь с нашим курсом 101.

Солнечные коллекторы с вакуумной трубкой — Sunbank Solar

Подобно экстремальной версии термоса, который сохраняет кофе горячим, вакуумные трубки Sunbank сохраняют температуру в 400 градусов внутри трубки, в то время как снаружи остается прохладной на ощупь. Это позволяет передавать тепло в резервуар для воды, а не тратить его впустую.Благодаря этой изоляции температура наружного воздуха не влияет отрицательно на высокую теплоотдачу внутри трубок.

Нет воды в откачиваемых трубках. Это обеспечивает отличные зимние характеристики за счет передачи тепла в резервуар с помощью медной тепловой трубки без каких-либо проблем с замерзанием. Также, если одна трубка сломана, система продолжит работать без слива резервуара.

Тот факт, что коллектор представляет собой трубку круглой формы, в отличие от коллектора с плоской пластиной, означает, что солнце всегда падает на коллектор под углом 90 градусов в течение дня.Это оптимизирует поглощение с помощью пассивного отслеживания.

Коллекторы Sunbank стали более эффективными за счет трехцелевого селективного покрытия Al-N / Al. Эти три покрытия создают антиотражающий слой, переносящий слой и анти-инфракрасный отражающий слой. Вакуумная трубка изготовлена ​​из высокопрочного боросиликатного стекла, стекла с высокой химической и термической стойкостью, выдерживающего 25-миллиметровый град.

Тепловые трубки

Тепловые трубки действуют как проводник тепла с низким сопротивлением.Благодаря своим теплофизическим свойствам скорость теплопередачи в тысячи раз выше, чем у лучших твердых теплопроводников тех же размеров. Тепловая трубка передает большое количество тепла, выделяемого откачанной трубкой, в коллектор, который нагревает воду в изолированном резервуаре.

Тепловые трубки встречаются чаще, чем думает большинство людей. Фактически, вы используете тепловую трубку для просмотра этой веб-страницы
. Тепловые трубки — один из наиболее эффективных способов передачи тепла, поэтому ваш компьютер использует тепловые трубки для отвода тепла от процессора, чтобы ваш компьютер не перегревался.

Тепловая трубка Sunbank изготовлена ​​из высококачественной меди, которая очень хорошо проводит энергию. Внутри герметичной тепловой трубки находится фирменное решение. Когда температура внутри откачанной трубки достигает 80 градусов по Фаренгейту, этот раствор испаряется и стекает в верхнюю часть тепловой трубки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *