Эксплуатация вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы + как собрать самому

На горячее водоснабжение и отопление помещений тратятся немалые средства. Но существует альтернативный источник энергии – вакуумный солнечный коллектор. Слышали о таком? Он позволяет существенно снизить финансовые затраты на поддержание комфорта, обеспечивая максимальный греющий эффект при минимальных теплопотерях.

Этот прибор можно купить у производителей бытового оборудования или собрать самостоятельно в домашних условиях. Чтобы выбрать подходящую модель, предстоит изучить немало информации. Мы поможем вам определиться с основными критериями покупки.

В статье речь пойдет о принципе работы и устройстве вакуумного коллектора. Мы расскажем о конструкционных особенностях различных моделей, рассмотрим плюсы и минусы этих установок. Кроме того, подробно опишем, как сделать и установить вакуумный солнечный коллектор самостоятельно.

Материал сопровождается видеороликами, из которых вы узнаете о важных особенностях и принципах работы вакуумных коллекторов.

Принцип работы вакуумного агрегата

От обычных гелиосистем вакуумный солнечный коллектор отличается способом переработки солнечной энергии. Классическая батарея просто принимает свет и преобразовывает его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с воссозданным внутри вакуумом. В единую систему они объединяются посредством специальных стыковочных узлов.

Внутри каждой трубки располагается канал из одного или двух медных стержней с теплоносителем. Улавливая солнечные лучи, действующий элемент нагревает материал-теплоноситель, таким способом обеспечивая работу коллектора.

За счет такой конструкции уровень энергоотдачи значительно возрастает, а теплопотери существенно снижаются, так как вакуумная прослойка позволяет сохранить около 95 % улавливаемой солнечной энергии.

Кроме того, уменьшается зависимость производительности коллектора от сезонности, температуры окружающей среды и различных погодных условий, как то: порывы ветра, переменная облачность, выпадение осадков и пр.

Как устроен коллектор вакуумного типа?

Современные вакуумные приборы, обеспечивающие помещения теплом и горячей водой за счет солнечной энергии, технологически разнятся.

Коллекторы подразделяют на такие виды:

  • трубчатый без стеклянного защитного покрытия;
  • модуль с редуцированной конверсией;
  • стандартный плоский вариант;
  • устройство с прозрачной теплоизоляцией;
  • воздушный агрегат;
  • плоский вакуумный коллектор.

Все они имеют общее конструктивное сходство, так состоят из:

  • внешней прозрачной трубы, откуда полностью выкачан воздух;
  • нагреваемого патрубка, расположенного в большой трубе, где перемещается жидкий или газообразный теплоноситель;
  • одного или двух сборных распределителей, к которым присоединяются трубы большего калибра и входит циркуляционный контур тонких, размещенных внутри, трубок.

Целиком конструкция чем-то напоминает термос с прозрачными стенками, в котором выдержан беспрецедентно высокий уровень тепловой изоляции. Благодаря этой особенности корпус внутренней трубки приобретает способность качественно прогреваться и полноценно отдавать энергетический ресурс циркулирующему внутри теплоносителю.

Конструкционные нюансы и классификация

Коллекторы вакуумного типа классифицируют по виду стеклянных трубок, установленных в конструкции, либо по характеристикам тепловых каналов. Трубки обычно бывают коаксиальными и перьевыми, а тепловые каналы – U-образными прямоточными и heat pipe типа. .

Характеристика коаксиальных трубок

Коаксиальные трубки представляют собой двойную стеклянную колбу-термос с искусственно созданным между стенками вакуумным пространством. Внутренняя поверхность трубки имеет слой специального теплопоглащающего покрытия, поэтому фактическая передача тепла происходит непосредственно от стенок стеклянной колбы.

В качестве поглощающего элемента в стеклянную трубку впаивают медную трубку, содержащую эфирный состав. В процессе нагревания он испаряется, эффективно отдает свое тепло, конденсируется и стекает на нижнюю часть трубки. Затем цикл повторяется, создавая таким образом непрерывный процесс теплообмена.

Особенности перьевых трубок

Вакуумные перьевые трубки имеют большую толщину стенок, нежели коаксиальные, и состоят не из двух, а из одной колбы. Внутренний абсорбционный элемент из меди снабжается по всей длине прочным усилителем – гофрированной пластиной с высокоуровневым энергопоглощающим напылением.

Благодаря такой конструкционной особенности вакуум располагается непосредственно в тепловом канале, часть которого вместе с абсорбентом интегрируется непосредственно в колбу.

Коллекторы, изготовленные на основе перьевых вакуумных трубок, считаются наиболее эффективными в своем классе, отлично справляются с поставленными задачами и надежно служат в течение многих лет.

Принцип работы теплового канала heat pipe

Тепловые каналы heat pipe состоят из закрытых трубок, содержащих легко испаряющийся жидкий состав. Под воздействием солнечных лучей он прогревается, переходит в верхнюю область канала и сосредотачивается там в специальном теплосборнике (manifold).

Рабочая жидкость в этот момент отдает все накопленное тепло и снова опускается вниз для возобновления процесса.

Гильза теплообменника heat-pipe соединяется с теплообменником manifold’а посредством специального гнезда, впаянного в сам в 1-трубный теплообменник, либо огибается 2-трубным теплообменником.

Выделенную энергию из теплового резервуара отбирает теплоноситель и переносит ее дальше по системе, обеспечивая таким способом наличие горячей воды в кранах и батареях отопления. Система heat pipe легко монтируется и демонстрирует высокую эффективность при работе.

В случае поломки или выхода из строя без всяких сложностей существует возможность заменить испорченный узел на новый, не прибегая к реконструкции всей системы.

Ремонтные работы можно легко осуществить прямо на месте расположения коллектора, не демонтируя агрегат и не прикладывая к работе излишних усилий.

Описание U-образного прямоточного теплообменника

Трубка прямоточного теплообменника имеет форму буквы U. Внутри циркулирует вода или рабочий теплоноситель греющей системы. Одна часть элемента предназначается для холодного теплоносителя, а вторая корректно отводит уже нагретый.

При накаливании действующий состав расширяется и поступает в бак накопления, создавая таким образом естественную циркуляцию жидкости в системе. Специальное селективное покрытие, нанесенное на внутренние стенки, увеличивает теплопоглощающую способность и повышает эффективность системы в целом.

Трубки U-типа демонстрируют высокую производительность и дают солидную теплоотдачу, но при этом имеют один существенный недостаток. Они составляют одну целостную конструкцию с manifold’ом и всегда монтируются вместе с ним.

Заменить отдельную одиночную трубку, вышедшую из строя, не получится. Для ремонта потребуется демонтировать весь комплекс полностью и на его место поставить новый.

Сравнение различных модификаций

При изготовлении гелиоагрегатов тепловые каналы и вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов комбинируют в самых разных сочетаниях.

Самой большой популярностью у потребителей пользуются коаксиальные модели с тепловым каналом heat pipe. Покупателей привлекает лояльная цена приборов и очень простое, доступное обслуживание в течение всего срока эксплуатации.

Вакуумные приборы с каналами heat pipe демонстрируют высокую надежность и не имеют никаких ограничений по использованию даже в высоконапорных гелиотермальных комплексах.

Приборы с коаксильной колбой, содержащей прямоточные U-образные каналы, тоже входят в перечень востребованных. Их характеризуют такие параметры, как низкая теплопотеря и КПД от 70% и выше.

Ситуацию несколько портят: сложный процесс ремонта, специфическое обслуживание в процессе эксплуатации и невозможность заменить отдельный испорченный узел. Если с прибором что-то случается, его демонтируют и на место ставят абсолютно новый коллектор.

Перьевые трубки конструкционно представляют собой одинарный цилиндр из стекла с утолщенными прочными стенками (в зависимости от производителя от 2,5 мм и выше). Содержащаяся внутри вставка из перьевого абсорбента плотно облегает рабочий канал, изготовленный из теплопроводящего металла.

Почти безупречную изоляцию создает вакуумное пространство внутри стеклянной емкости. Абсорбент передает поглощенное тепло без потерь и обеспечивает системе КПД до 77%.

Модели с перьевым элементом стоят несколько дороже, нежели коаксиальные, но за счет высокой эффективности обеспечивают полноценный комфорт в помещении и быстро окупаются.

Наиболее эффективными и производительными являются перьевые колбы с внутренними прямоточными каналами. Их фактический КПД порой достигает рекордных показателей в 80%.

Цена изделий довольно высока, а при проведении ремонта обязательно требуется сливать из системы весь теплоноситель и только потом приступать к устранению неполадок.

Каким должен быть теплосборник?

Теплосборник – еще один очень важный рабочий элемент вакуумного коллектора. Посредством этого узла осуществляется передача накопленного тепла от трубок к теплоносителю.

Теплосборник располагают в верхней части прибора. Один из его компонентов, медный сердечник, принимает энергию и передает ее основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутой системе «теплообменник бака-коллектор».

Корректную работу гарантирует подключенный к системе циркуляционный насос. Управляющая греющим комплексом автоматика, четко следит за уровнем температуры в каналах и, в случае ее падения ниже допустимого критического минимума (например, в ночное время суток), останавливает работу насоса.

Это позволяет избежать обратного прогрева, когда теплоноситель начинает забирать тепло горячей воды, собравшейся в накопительном баке.

Плюсы и минусы коллекторов вакуумного типа

Главным достоинством агрегатов называют практически полное отсутствие теплопотерь в процессе эксплуатации. Это обеспечивает вакуумная среда, являющаяся одним из самых качественных естественных изоляторов. Но на этом список преимуществ не заканчивается.

Вакуумный солнечный коллектор — особенности эксплуатации

Узнаем как устроен вакуумный солнечный коллектор, обеспечит ли коллектор потребности в горячей воде в полном объеме и как правильно обвязать коллектор и нужно ли его обслуживать.

Как устроен вакуумный солнечный коллектор, возможно ли получать горячую воду благодаря солнцу круглый год, обеспечит ли коллектор потребности в горячей воде в полном объеме? Как правильно обвязать коллектор и нужно ли его обслуживать? Об этом и еще многом другом вы узнаете из статьи.

Вакуумный солнечный коллектор

  • Конструкция вакуумного солнечного коллектора
  • Возможно ли получать горячую воду круглогодично
  • Будет ли работать солнечный коллектор в пасмурную погоду
  • Советы по обвязке
  • Обслуживание

Никто не откажется от горячей воды по цене холодной. Сегодня это реально, благодаря изобретению солнечных коллекторов. Преимущество их применения состоит в том, что такая система начинает окупаться с первого дня установки, поскольку солнечная энергия абсолютно бесплатная и ее использование не облагается налогом.

Конечно, сроки окупаемости такой системы предсказать сложно, ведь все зависит от суточного объема потребления горячей воды, стоимости вида топлива, альтернативой которому предполагается энергия солнца, количества солнечных дней, мощности солнечного излучения в регионе, а также прочих факторов. Однако срок окупаемости может стремительно уменьшаться пропорционально росту цен на традиционные энергоносители, делая более привлекательной идею приобретения солнечного водонагревателя.

Типов солнечных коллекторов существует множество. В этой статье будет описан один из них, наиболее оптимальный для применения в уже существующих сооружениях — одноконтурный вакуумный солнечный коллектор с выносным накопительным баком.

Такой водонагреватель удобен прежде всего потому, что все коммуникации находятся вне здания и не требуют наличия технического помещения, обустроить которое часто бывает невозможно в жилом доме. К такому устройству достаточно подвести трубы горячей и холодной воды, чтобы начать им пользоваться. Для расширения возможностей понадобится также сеть 220 вольт. Но и без электропитания коллектор будет выполнять свою основную функцию.

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный солнечный коллектор прямого действия, по сути, является бойлером. Только роль ТЭНов в нем выполняют медные нагревательные элементы, находящиеся внутри накопительного бака. Их количество зависит от объема накопителя.

Медные нагревательные элементы (heat pipe — тепловые трубки) располагаются в стеклянных вакуумных трубках, конструкция которых подобна термосу, что обеспечивает минимальные потери тепла.

Внутри тепловых трубок находится незамерзающая, легко кипящая жидкость. Солнечная энергия, поглощаемая селективным покрытием вакуумной трубки, преобразуется в тепловую энергию, которая передается тепловым трубкам. Жидкость, находящаяся внутри тепловой трубки, закипает и в виде пара поднимается к наконечнику трубки.

Там она отдает свое тепло воде, находящейся в баке и, охлаждаясь, конденсируется, стекая в нижнюю часть трубки. Этот процесс циклически повторяется.

Медный наконечник тепловой трубки не взаимодействует напрямую с водой в накопителе. Он помещается в латунную гильзу, которая вкручивается в корпус.

Накопительный бак постоянно наполнен водой, которая находится под магистральным давлением водопровода. Максимально допустимое давление для бака — 0,6 МПа. Подача холодной воды осуществляется в нижнюю часть накопителя, забор нагретой происходит из верхней. За счет этого потоки не смешиваются, обеспечивая постоянство температуры на выходе практически до полного слива объема бака. В верхней части накопителя расположен автоматический воздухоотводчик.

Схема накопительного бака: 1 — обшивка корпуса, 2 — слой изоляции, 3 — бак из нержавеющей стали, 4 — датчик температуры, 5 — воздухоотводчик, 6 — выход горячей воды, 7 — электрический ТЭН, 8 — вход холодной воды, 9 — барьер

Контроль за работой водонагревателя осуществляется с помощью многофункционального контроллера, который анализирует и отображает данные по температуре воды, а также управляет электрическим нагревательным элементом, установленным в баке. Использование солнечной и электрической энергии позволяет коллектору обеспечивать бесперебойное горячее водоснабжение, даже в пасмурную погоду.

Возможно ли получать горячую воду круглогодично

Зимой мощность солнечного излучения уменьшается в 5–6 раз по сравнению с летом. Поэтому возникает закономерный вопрос — будет ли эффективно работать одноконтурный вакуумный солнечный коллектор в зимний период?

Несмотря на то что все элементы конструкции установлены на улице, производители таких коллекторов зачастую позиционируют их как всесезонные, способные работать при минусовых температурах. В пользу этого утверждения говорит то, что в качестве теплоносителя в вакуумных трубках находится незамерзающая жидкость, выносной бак обладает хорошей термоизоляцией, внутри него находится мощный электрический ТЭН.

Автоматика водонагревателя настроена так, что при снижении температуры в баке ниже 5 градусов включается режим автоматического поддержания температуры воды. При условии бесперебойного электроснабжения, вода в баке не замерзнет, а в солнечную погоду, хоть и менее интенсивно, но будет нагреваться. Однако есть несколько особенностей в обвязке.

Первое — автоматический воздухоотводчик, расположенный в верхней части бака и хорошо обдуваемый. При сильном минусе его легко может прихватить, или вовсе порвать.

Второе, пожалуй, самое главное, трубы холодной и горячей воды. При отсутствии водоразбора, даже при самой эффективной теплоизоляции труб, вода в них постепенно замерзнет. Потому помимо поддержания температуры бака, необходимо еще обеспечить циркуляцию воды по системе. А это предусматривает наличие циркуляционного насоса и дополнительные траты на электроэнергию, с подачей которой, в особенности зимой, случаются сбои.

В пасмурные дни, которых зимой достаточно, вполне может случиться, что вы будете греть улицу, а не воду. Поэтому для всесезонного использования лучше подойдут двухконтурные солнечные коллекторы. В таких устройствах теплоносителем является антифриз, а нагрев воды происходит через теплообменник, установленный в накопительном баке, который находится в помещении.

Будет ли работать солнечный коллектор в пасмурную погоду

Эффективность работы солнечного водонагревателя напрямую зависит от мощности солнечного излучения. Даже в пасмурный день определенное количество солнечной энергии пробивается сквозь тучи, поглощаясь адсорбером коллектора. Однако мощность такого излучения в десятки раз меньше, чем в безоблачный день. Потому не стоит ожидать от водонагревателя существенного прироста температуры.

Советы по обвязке

1. Если вы не собираетесь использовать солнечный коллектор в зимний период времени, вам понадобится дополнительный нагревательный прибор. Также он будет полезен в пасмурную погоду (если вы не собираетесь пользоваться электрическим подогревом водонагревателя). Солнечный коллектор необходимо подключать параллельно дополнительному нагревательному прибору. Для удобства переключения между нагревателями можно установить трехходовой кран на подачу холодной воды к приборам. Это позволит избежать подмешивания холодной воды через неактивный прибор к горячей воде на выходе из активного.

2. Вся запорная и аварийная арматура должна размещаться в помещении с плюсовой температурой, это поможет слить воду не только с коллектора, но и с наружных труб.

Читайте также:  На кого оставить зимой дачу?

3. Для компенсации линейного расширения воды при нагреве необходимо предусмотреть мембранный бак-компенсатор либо предохранительный сбросной клапан.

4. На подаче холодной воды в накопитель необходимо установить обратный клапан. Можно применить комбинированный обратный клапан со сбросом избыточного давления, настройка срабатывания подбирается в соответствии с паспортом коллектора. Необходимо обеспечить отвод воды от штуцера сброса в канализацию.

5. Необходимо предусмотреть сливной кран. Его нужно установить в помещении на подачу холодной воды после обратного клапана.

6. Накопительный бак можно использовать как бак запаса воды на время хлорирования или аварийного отключения. Для этого необходимо слив отвести не в канализацию, а в линию подачи горячей воды. Слив воды будет производиться самотеком через смеситель. Давление на выходе из смесителя при таком сливе будет зависеть от высоты расположения бака относительно точки слива (1 м — давление 0,1 кгс/см2).

7. Необходимо заизолировать все наружные подводы к водонагревателю.

Схема обвязки: 1 — трехходовой кран, 2, 5 — запорная арматура коллектора, 3 — обратный клапан со сбросником, 4 — сливной кран, 6, 7 — запорная арматура дополнительного нагревательного прибора

Обслуживание

Производители коллекторов часто заявляют, что их продукция практически не требует обслуживания и прослужит не менее 25 лет. Учитывая, что в накопительном баке происходят те же процессы, что и в бойлере — это можно поставить под сомнение.

Какие работы необходимо периодически проводить с коллектором, чтобы продлить его срок службы и повысить эффективность?

Желательно не допускать работы коллектора в режиме стагнации (высокой тепловой нагрузки). Такие режимы возникают, когда потребность в горячей воде меньше, чем коллектор способен обеспечить. Как следствие, вода перегревается и закипает. Коллектор рассчитан на такую нагрузку, хотя это и снижает его ресурс.

Однако не все трубы рассчитаны на температуру в 100° и выше, а главное, это опасно для здоровья человека. Желательно перед покупкой водонагревателя оценить свои потребности в горячей воде, либо же закрыть на время одну или несколько вакуумных труб непрозрачным материалом. Это снизит мощность коллектора.

Необходимо обеспечить легкий доступ к месту установки коллектора и удобную площадку для обслуживания.

Следует периодически протирать поверхность трубок. Запыленность способна уменьшить мощность коллектора на 7%. Это достаточно делать несколько раз в год.

Необходимо очищать внутреннее пространство накопительного бака от накипи. Для этого нужно слить воду и демонтировать ТЭН. Процедура аналогична чистке стандартного бойлера. Периодичность зависит от качества воды.

Следует производить прочистку гильз, в которых располагаются тепловые трубки, от накипи. Для этого необходимо демонтировать вакуумные трубки. Чтобы не обжечься, перед началом работ следует закрыть трубки от солнечных лучей.

Вполне возможно, что нагревательная трубка, выполненная из меди, может застрять в латунной гильзе. Тогда придется выкручивать трубку вместе с гильзой торцевым ключом.

Очистить накипь можно с помощью лимонной кислоты, уксуса либо прочих химических средств.

Сборка проводится в обратном порядке. Может понадобиться замена резиновых колец на гильзе. Нагревательная трубка должна быть смазана теплопроводным материалом для лучшей теплоотдачи и предотвращения закисания.

Сливая коллектор на зиму, желательно закрывать его трубки непрозрачным материалом. Пустой бак в солнечные зимние дни будет еще больше перегреваться, что негативно отразится на резиновых уплотнениях и преждевременно выведет из строя воздухоотводчик.

Необходимо периодически визуально осматривать состояние креплений коллектора и герметичность соединений.

Солнечный коллектор — устройство полезное, а главное, энергосберегающее. Показанный в статье коллектор имеет объем накопительного бака в 110 литров и летом нагревает его до 65–70 °С, а осенью и весной — до 50–55 °С. Однако, как и любое тепловое оборудование, он тоже требует ухода. Но, несмотря на это, солнечный коллектор — это шаг в будущее, и если есть возможность — стоит этот шаг сделать! опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора с трубками — описываем подробно

Опубликовано Артём в 12.02.2019 12.02.2019

Солнечный коллектор – техническое устройство для поглощения тепловой энергии солнца в видимом и инфракрасном диапазонах с дальнейшей передачей полученной энергии теплоносителю. Используется в системах отопления и горячего водоснабжения зданий. По конструкции бывают: плоские и вакуумные.

Процесс нагревания воды от солнца

Для того, чтоб солнечное светило могло осуществить нагрев воды, должны быть осуществлены некоторые предпосылки. На протяжении всего года расход остается практически на одном и том же уровне. Именно по этой причине в роли энергетического источника для нагрева жидкости эффективнее всего использовать энергию большого светила – Солнца.

Если правильно осуществить установку солнечных коллекторов, то они способны увеличить температуру воды на 50- 65% в холодное время и до 100% в летнее.

Такие условия работы системы свидетельствуют о том, что в теплое время года можно будет отказаться от использования традиционных систем обогревания при помощи газа или электричества. Использование такой системы в летнее время является крайне выгодным еще и по той причине, что выработанной энергии хватает даже на питание некоторых бытовых электрических машин, работающих на благо домашнего хозяйства.

Важным достоинством современных солнечных водонагревательных установок является простота технологического новшества, использование которого дает возможность жить комфортно, экономно, без нанесения вреда для окружающей среды.

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Предназначение плоского вакуумного солнечного коллектора заключается в обеспечении аккумулирования солнечной энергии при любых погодных условиях и температуре окружающей среды.

Как работает коллектор?

  • Одним из важнейших элементов конструкции является автоматизированный резервуар-теплообменник, способный преобразовывать, поддерживать и сохранять тепло, полученное при накоплении солнечной энергии, а также и от дополнительных источников энергии, которые используются для подстраховки работоспособности системы отопления в целом.
  • Вода, нагретая до определенной температуры, из теплообменника, расположенного во внутреннем блоке, подается в радиаторы, использующиеся для системы отопления, при этом вода, находящаяся в резервуаре, поступает в бак для поддержания ГВС.
  • Для контроля значений рабочей температуры блоков и выбора требуемого режима работы системы установлен блок управления. Он отвечает за поток энергии теплового носителя через теплообменник и определяет куда именно стоит направить тепло: на водоснабжение либо отопление.
  • В ночное время суток автоматика поддерживает минимальные параметры работы системы и поддерживает значения установленной температуры.
  • Основное преимущество использования вакуумных солнечных коллекторов для отопления дома — это их малая инерционность. При этом их использование позволяет обеспечивать горячее водоснабжение в течение года и отопление в холодный период, позволяющее экономить традиционно использующиеся источники получения тепловой энергии.

Схема и конструкция солнечного коллектора

вакуумный солнечный коллектор — схема и принцип работы

Основные блоки вакуумного коллектора: непосредственно вакуумный коллектор, резервуар-теплообменник и системный контроллер солнечных систем нагрева воды. Конструктивно вакуумный коллектор выполнен в виде трубчатых профилей, соединенных параллельными рядами. Как правило используются трубы конструкции ”стекло-стекло”, произведенные из боросиликатного стекла. Для покрытия внутренней трубы используется селективный слой, предназначенный для абсорбции солнечной энергии и устранения тепловых потерь. Функциональность таких труб позволяет их использовать при пасмурной погоде. При отрицательных температурах происходит преобразование в тепло как прямых, так и рассеянных солнечных лучей. Также для образования тепла используется природное ИК-излучение. Конструкция вакуумной трубы реализована по принципу термоса: она изготовлена из двух трубок различного диаметра, между которыми поддерживается вакуум. Вакуум обладает фактически нулевой теплопроводностью и обеспечивает высокий уровень термоизоляции.

  • Вакуумные трубы во всесезонных системах имеют дополнительные термотрубки или тепловые трубки. Они представляются собой медные трубки, наполненные жидкостью с низкой температурой кипения. При непосредственном воздействием тепла происходит испарение жидкости. При этом забирается тепло самой трубки. Далее пар поднимается в расположенный выше наконечник, где происходит его конденсация и передача тепла тепловому носителю в основном контуре либо специальной жидкости, находящейся в отопительном контуре. Далее конденсат по стенкам стекает вниз и процесс возобновляется.

как работает солнечный коллектор

  • Приемник коллектора как правило изготавливается из меди. При этом чаще всего применяется дополнительная полиуретановая изоляция. Приемник закрыт истом нержавеющего покрытия для дополнительной защиты. Передача тепла осуществляется посредством медной «гильзы» приемника. Отопительный контур отделяется от блока трубок, что позволяет поддерживать работу системы при поломке одной или нескольких трубок. Замена поврежденных трубок производится без слива используемой жидкости из рабочего контура.
  • Резервуар-теплообменник выполняет функции бойлера и используется для аккумулирования и сохранения тепла. Резервуар, как правило, имеет внутри конструкции одну либо две спирали для теплообмена.
  • Типичная конструкция системы как правило включает насос, манометр и клапан давления, кран для регулирования количества воды, различные соединительные механизмы и вентили, в том числе набор, обеспечивающий безопасное подсоединение резервуара к отопительной системе, вентиль безопасности давления в 6 атм. Бак дополнительно может быть оснащен электрическим нагревателем мощностью 1-3 кВт.
  • Если требуется обеспечить единовременную подачу горячего водоснабжения и отопления, происходит распределение аккумулированной солнечной энергии. Когда заданное значение температуры достигается, подача тепла автоматически переводится на контур отопления. Настройки перераспределения тепла могут быть изменены в зависимости от времени года либо климатической зоны. К данной системе отопления могут быть подсоединены дополнительные отопительные приборы.
  • Контроллер водонагревательных систем используется для задания значений температуры в резервуаре теплообменника и коллекторе, а также определения требуемого режима работы вакуумного солнечного коллектора согласно полученным данным.
  • Основные функции контроллера заключаются в следующем: индикация температуры в основных блоках: коллекторе, резервуаре, индикация значения температуры в обратном потоке теплоносителя, задание температуры запуска, при которой используется принудительная циркуляция в теплоносителе, таймер пуска и остановки всей системы отопления, определение температуры и продолжительности работы функции дополнительного подогрева, задание минимального значения температуры, индикация датчиков, имеющих повреждения.

Конструктивные отличия

Главным конструктивным отличием вакуумных коллекторов являются стеклянные трубки, которые надежно закреплены на базовой панели. Такие трубки покрыты специальным веществом, которое способно притягивать солнечное тепло. Помимо этого, внутри такой трубки находится еще одна, меньшим диаметром.

Следует отметить, что между ними находится вакуум. Именно благодаря этой вакуумной прослойке удается сохранить большую часть тепла и повысить эффективность коллектора более чем на 30%, по сравнению с плоскими моделями. В таких коллекторах вода способна нагреться до 300 °C.

Следующим не менее важным отличием вакуумных коллекторов является специальная жидкость внизу трубки, которая в результате нагревания превращается в пар, поднимаясь вверх, производит равномерное нагревание жидкости.

Отметим, что именно в регионах с небольшой продолжительностью светового дня и минусовой температурой реализация такой работы аппарата дает существенный выигрыш в количестве добытой тепловой энергии.

Относительно цены такие приборы имеют более высокую стоимость, нежели иные, однако, выходные характеристики оправдываются по истечении нескольких лет.

Как сделать своими руками

Изготовить вакуумный коллектор своими руками возможно, но только в том случае, если воспользоваться вакуумными трубками и блоком концентратором заводского производства. Обусловлено это тем, что в кустарных условиях невозможно создать вакуум внутри основного элемента – трубок, а при попадании воздуха снизится теплопроводность устройства и как следствие КПД создаваемого агрегата.

Для изготовления коллектора понадобятся:

  1. Вакуумные трубки – количество определяет конструирующий мастер. Используются трубки промышленного производства;
  2. Блок концентратор – в зависимости от количества трубок выбирается тот либо иной размер устройства. Используется агрегат промышленного производства.
  3. Материалы для изготовления рамы.

Изготавливается рама коллектора, для этого можно использовать пиломатериалы или профильные элементы из металла. На раме крепится концентратор и вакуумные трубки в следующей последовательности:

  • На медный стержень надеваются теплопроводные пластины и заглушки;
  • Устанавливается стержень в вакуумную колбу;
  • Одеваются фиксирующие чашки;
  • Одевается защитный пыльник;
  • Стержень помещается в блок-концентратор;
  • Процесс повторяется со следующей трубкой.

После сборки солнечный коллектор монтируется на подготовленной плоскости, при этом необходимо учесть следующие условия, как то:

  • При монтаже коллектор следует ориентировать на юг;
  • Создать условия для недопущения затенения коллектора;
  • Создать защиту от перегрева;
  • Надежно закрепить коллектор на подготовленной поверхности.

Достоинства вакуумных коллекторов

Для осуществления работы системы используются вакуумные изолированные приспособления. Главным достоинством таких тепловых соединений является постоянная работоспособность и при пониженных температурах (до — 40 °C) и усиленном давлении водопроводных каналов. Сам прибор с накопительным баком устанавливаются по отдельности, которые соединяются при помощи специальных металлопрокатных изделий.

Для получения максимального количества солнечной энергии стандартный вакуумный коллектор устанавливают на крыше дома, а накопительную емкость внутри помещения. Такие установки получили название всесезонных сплит-систем.

Работоспособность косвенных устройств автоматизирована при использовании контроллеров, а бесперебойная циркуляция носителя тепловой энергии в системе осуществляет насос.

Главными достоинствами коллекторов солнечного тепла являются:

  1. Высокая эффективность процесса даже в условиях минусовой температуры.
  2. Легкость установки всей конструкции.
  3. Противоветровая устойчивость коллектора.
  4. Продолжительность работы.

К недостаткам использования работы такой системы необходимо отнести высокую стоимость оборудования, окупаемого по истечении нескольких лет.

Средние цены

Как уже писалось выше, вакуумные солнечные коллекторы производят в нашей стране и многих странах мира. Для того чтобы понять порядок цифр, из которых складывается ситуация на рынке этих аппаратов, изучим сколько стоят вакуумные коллекторы, которые рассматривались выше, это:

  • Стоимость солнечного коллектора «Сокол-Эффект» выпускаемого ВПК «НПО Машиностроения», по состоянию на года составляет — 21900,00 рублей.
  • Стоимость коллекторов компании «АльтЭнергия» составляет для:
  1. Серии R1 «SunRain» от 24000,00 до 60000,00 рублей в зависимости от конструкции.
  2. Серии U от 18000,00 до 35000,00 рублей в зависимости от конструкции.
  • Стоимость вакуумных коллекторов компании ПК «АНДИ Групп» составляет:
  1. Серия «УНИВЕРСАЛ», от – 47700,00 до 89700,00 рублей в зависимости от модели;
  2. Серия «ДАЧА» от 17500,00 до 36000,00 рублей в зависимости от модели;
  3. Серия «ДАЧА ЛЮКС» от 24500,00 до 37500,00 рублей в зависимости от модели;
  4. Серия SCH от 25400,00 до 61700,00 рублей в зависимости от модели.
  • Стоимость коллекторов компании «GREENoneTEC» составляет:
  1. Модель FK 8200N 4H VS7E – 454 евро;
  2. FK 8200N 4H VS7E – 420 евро.
  • Стоимость коллекторов компании «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» составляет:
  1. Серия AL-HP — от 440 до 880 долларов.

Распространенность солнечных коллекторов

На сегодняшний день ситуация распространения солнечных коллекторов претерпела небольших изменений. Ввиду изменения климата в некоторых областях использование солнечных коллекторов приобрело больше популярности.

Солнечные коллекторы с успехом используют как для реализации бытовых нужд, так и для обогрева жилых помещений, на предприятиях различных масштабов, на овощных плантациях. Такой способ получения энергии стал достаточно популярен в Европейских государствах, для которых экономия средств стоит на первом месте: США, Китай, Германия и так далее.

Для всего мира массовый переход на солнечную энергию означает прорыв в современных технологиях, которые обеспечивают большие возможности обеспечения населения планеты бесплатным электричеством, не оказывающим пагубное воздействие на атмосферу.

Использование такого рода коллекторов является прекрасной альтернативой электрического и газового отопления, так как является экологически чистым устройством, не осуществляющим выбросы в атмосферу. Помимо этого наибольшим достоинством использования такого рода устройств является экономическая выгода.

Читайте также:  Производители отечественных обоев. Простые и двойные обои. Советы по подбору количества обоев, оклейки стен и потолков

Плюсы и минусы вакуумных коллекторов

К положительным аспектам использования можно отнести следующие:

  • Возможность создания полностью автономной системы теплоснабжения.
  • Неисчерпаемый, возобновляемый источник энергии, каким является солнце.
  • Надежность устройств.
  • Ремонтопригодность устройств.
  • Экологическая безопасность устройств.

К недостаткам вакуумных коллекторов относятся:

  • Высокая стоимость устройств.
  • Влияние погодных условий на производительность аппаратов.
  • Невозможность повсеместного использования, определяющаяся регионом проживания потенциальных потребителей.

Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во символов: 13852
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

Солнечный коллектор зимой

В этой статье: Работает ли зимой солнечный коллектор? Сравнение эффективности работы зимой вакуумного и плоского солнечного коллектора. Плюсы и минусы гелиосистемы. Отзыв владельца. Видео по теме.

Солнечный коллектор зимой.

Эффективность использования плоского и вакуумного коллектора зимой.

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников. Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика. Данная статья поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Столь значительную разницу нельзя объяснить одними только климатическими условиями. Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает её не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.

Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.

Устройство и область применения в быту.

На сегодняшний день наибольшее распространение нашли плоские и вакуумные солнечные коллекторы.

Плоский коллектор состоит из элемента, поглощающего солнечное излучение (абсорбер), прозрачного покрытия и термоизолирующего слоя.

Абсорбер связан с теплопроводящей системой. Он покрывается чёрной краской либо специальным селективным покрытием (обычно чёрный никель или напыление оксида титана) для повышения эффективности. Прозрачный элемент обычно выполняется из закалённого стекла с пониженным содержанием металлов, либо особого рифлёного поликарбоната. Задняя часть панели покрыта теплоизоляционным материалом (например, полиизоцианурат). Трубки, по которым распространяется теплоноситель, изготавливаются из сшитого полиэтилена либо меди. Сама панель является воздухонепроницаемой, для чего отверстия в ней заделываются силиконовым герметикой.

При отсутствии забора тепла (застое) плоские коллекторы способны нагреть теплоноситель до 190—210°C. Чем больше падающей энергии передаётся теплоносителю, протекающему в коллекторе, тем выше его эффективность. Повысить её можно, применяя специальные оптические покрытия, не излучающие тепло в инфракрасном спектре, эффективность которого может составлять около 95%. Стандартным решением повышения эффективности коллектора стало применение абсорбера из листовой меди из-за её высокой теплопроводности, поскольку применение меди против алюминия даёт выигрыш 4 % (хотя теплопроводность алюминия вдвое меньше, что означает значительное превышение «запаса мощности» по теплопередаче), что незначительно в сравнении с ценой). Также высокая эффективность достигается увеличением площади контакта трубки и медного листа: у формованного листа и паянного соединение она максимальна, у соединения ультразвуковой сваркой – меньше. Используется также алюминиевый экран.

Возможно повышение температур теплоносителя вплоть до 250—300 °C в режиме ограничения отбора тепла. Добиться этого можно за счёт уменьшения тепловых потерь в результате использования многослойного стеклянного покрытия, герметизации или создания в коллекторах вакуума.

Фактически солнечная вакуумная труба имеет устройство, схожее с бытовыми термосами. Только внешняя часть трубы прозрачна, а на внутренней трубке нанесено высокоселективное покрытие, улавливающее солнечную энергию. Между внешней и внутренней стеклянной трубкой находится вакуум. Именно вакуумная прослойка даёт возможность сохранить около 95 % улавливаемой тепловой энергии.

Кроме того, в вакуумных солнечных коллекторах нашли применение медные тепловые трубки, выполняющие роль проводника тепла. При воздействии на коллектор солнечным светом жидкость, находящаяся в нижней части трубки, нагреваясь, превращается в пар. Пары поднимаются в верхнюю часть трубки (конденсатор), где конденсируясь передают тепло коллектору.

Использование данной схемы позволяет достичь большего КПД (по сравнению с плоскими коллекторами) при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Современные бытовые солнечные коллекторы способны нагревать воду вплоть до температуры кипения даже при отрицательной окружающей температуре.

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления.

В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Эффективно ли отопление дома солнечными коллекторами зимой? Ну что же, теперь посмотрим, как различные виды солнечных коллекторов работают в условиях зимы. Напомним, что противники внедрения таких установок выдвигают следующие аргументы:

Засыпание панели снегом: данная проблема актуальна только для плоско-пластинчатых коллекторов. На трубках вакуумных установок, как показала практика, снег задерживается только в тех редких случаях, когда в силу особых погодных условий на их поверхности образуется изморозь. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер (от 3 м/с), панель точно останется чистой.

Из-за того, что коллектор окружен холодным воздухом, все тепло с коллектора улетучивается: этот аргумент опять же справедлив только в отношении плоско-пластинчатых коллекторов. Действительно, зимой производительность такой установки в сравнении с летней уменьшается пятикратно. В более совершенных вакуумных моделях прослойка вакуума позволяет сберечь до 95% усвоенного тепла. Самые современные модели даже в сильный мороз способны довести воду до кипения.

Коллектор легко может быть поврежден градом: в заводских условиях коллекторы изготавливаются из высокопрочных материалов. Посмотрите видеоролик, снятый во время испытаний вакуумной трубки на ударную прочность.

Трубка выполнена из чрезвычайно крепкого боросиликатного стекла которое выдерживает удары града который падает со скоростью 18 м/с и имеет 35 мм диаметре.

Плюсы и минусы гелиосистемы

Им присущ более высокий КПД по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами.

Усваиваемая с их помощью энергия является абсолютно бесплатной.

Работа солнечного коллектора полностью безвредна для экологии: используемый ресурс – солнечное тепло — является неисчерпаемым и усваивается напрямую, без сжигания чего-либо и загрязнения окружающей среды.

Теперь укажем слабые места гелиоустановок:

Коллекторы стоят пока сравнительно дорого

Из-за переменчивости погодных условий производительность коллектора не стабильна.

Систему приходится оснащать довольно вместительным баком-накопителем с хорошей теплоизоляцией.

Отзыв владельца о работе солнечного коллектора зимой.

Видео о работе солнечной сплит-системы SH-200-24 торговой марки «АНДИ Групп»

Предлагаем Вашему вниманию всесезонные солнечные коллекторы торговой марки АНДИ Групп

Система на основе вакумного солнечного коллектора: (объём бака от 200 до 1000л)

Система на основе вакумного солнечного коллектора: (объём бака от 100 до 500л)

Количество трубок в коллекторе: 12,15,18,20,24,30 (в зависимости о модели)

Количество трубок в коллекторе: 15,20,24,30 (в зависимости о модели)

Устройство вакуумного солнечного коллектора с трубками

Здесь вы узнаете:

Вакуумный солнечный коллектор с трубками – экологичный способ накопления энергии солнца и использования ее для теплоснабжения дома и обеспечения горячей водой. Размещаются такие устройства на крыше частных домов в правильно выбранном месте.

Что такое коллектор и назначение солнечных коллекторов

Под солнечным коллектором понимают устройство, которое собирает энергию излучения, а затем перемещает накопленную теплоту потребителям. На практике используют еще один термин – гелиоколлектор.

По назначению солнечные установки (гелиоустановки) использования подразделяют:

  • гелиоконцентраторы – устройства, собирающие солнечную энергию в узкий поток. Их используют для плавки металла. В институте НПО «Физика-Солнце» (г. Ташкент) были разработаны и изготовлены плавильные печи, в которых достигнуты температуры более 5000…5500 °С;
  • солнечные батареи – устройства для преобразования излучения от Солнца в электрическую энергию;
  • гелиоопреснительные установки – машины, предназначенные для получения пресной воды из воды с высоким содержанием минеральных солей;
  • гелиосушильные установки – тепловые устройства, в которых осуществляется удаление влаги из овощей и фруктов с использованием энергии Солнца;
  • гелионагреватели (воздушный солнечный коллектор) – установки для передачи теплового потока от инфракрасного излучения к теплоносителям.

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

От обычных гелиосистем вакуумный солнечный коллектор отличается способом переработки солнечной энергии. Классическая батарея просто принимает свет и преобразовывает его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с воссозданным внутри вакуумом. В единую систему они объединяются посредством специальных стыковочных узлов.

Внутри каждой трубки располагается канал из одного или двух медных стержней с теплоносителем. Улавливая солнечные лучи, действующий элемент нагревает материал-теплоноситель, таким способом обеспечивая работу коллектора.


Вакуумный солнечный коллектор, размещенный на крыше частного дома, будет обеспечивать горячей водой жильцов на протяжении всего года, а в сезон холодов позволит комфортно отапливать помещение, не затрачивая на это больших финансовых средств

За счет такой конструкции уровень энергоотдачи значительно возрастает, а теплопотери существенно снижаются, так как вакуумная прослойка позволяет сохранить около 95 % улавливаемой солнечной энергии.

Кроме того, уменьшается зависимость производительности коллектора от сезонности, температуры окружающей среды и различных погодных условий, как то: порывы ветра, переменная облачность, выпадение осадков и пр.

Достоинства и недостатки

Главными достоинствами считаются:

  1. Низкая парусность и высокая надежность. Практически все детали и элементы солнечных коллекторов, которые контактируют с теплоносителями, выполняются из меди высокого качества. Ударопрочное стекло трубок позволяет противостоять ударам крупного града. Солнечные нагреватели такого типа распространены в регионах с непостоянным и суровым климатом. При необходимости замены одной из трубок не придется полностью останавливать и сливать всю систему. При сильном ветре и ураганах, они способны выдерживать колоссальные нагрузки, а за счет низкой парусности, их не сорвет порывом ветра.
  2. Простота транспортировки и монтажа. При перевозке коллектора не придется переживать за его сохранность, т.к. трубки имеют малый вес и собираются в единую конструкцию только на месте установки. Такой вид транспортировки позволяет максимально быстро доставить коллектор без повреждений. Трубки оборачиваются материалом, сохраняющим их в целости и сохранности на протяжении всей перевозки.
  3. Высокая эффективность. Начиная с раннего утра при первых солнечных лучах, коллектор начинает собирать энергию, что позволяет пользоваться теплом и горячей водой в любое время суток (за ночь остывать практически не успевает).
  4. Коллектор препятствует образованию в устройстве микробов. Это обусловлено обеспечением высоких температур, при которых размножение бактерий становится невозможным.
  5. Работоспособность в зимнее время. Несмотря на морозы до -35°С, коллектор прекрасно справляется со своими обязанностями. Благодаря цилиндрической форме трубок солнечная энергия преобразовывается в тепловую максимально быстро, поэтому данный вид коллектора является наиболее производительным в любое время года.
  6. Низкие показатели теплопотери. Вакуум – это лучший теплоизолятор, который позволяет максимально долго сохранять тепло. Благодаря этому КПД будет высоким даже в пасмурную погоду. Информация о том, что в пасмурную погоду коллектор неэффективен – это миф. Солнечная энергия способна проникать сквозь тучи, а трубки коллектора обладают свойством их принимать.
  7. Прекрасное соотношение низкой цены и высокого качества. За сет простоты устройства, коллекторы имеют довольно низкую себестоимость, что позволяет каждому его приобрести.

Минусов на настоящий момент не выявлено. Все, что говорят и пишут негативного о данном виде коллекторов, является неправдой.

Разновидности вакуумных коллекторов

Разновидности вакуумных коллекторов

В конструкции коллекторов используются два типа стеклянных трубок:

Ознакомимся подробнее с каждым из них.

Трубка коаксиальная

Это своего рода термос, который состоит из двойной колбы. Наружная колба покрывается специальным веществом, поглощающим тепло. Между двумя трубками создается вакуум. Это позволило добиться того, что тепло при работе передается непосредственно от стеклянных колб.

Обратите внимание! В вакуумных коллекторах используется специальное стекло, изготовленное из боросиликатов. Такой материал пропускает большее количество солнечной энергии.

Внутри каждой трубки находится еще одна – медная (ее заполняют эфирной жидкостью). При повышении температуры эта жидкость испаряется, передает накопленное тепло и стекает обратно в виде конденсата. Далее цикл повторяется снова и снова.

Трубка перьевая

Такого рода трубки состоят из одностенной колбы. К слову, по толщине стенок они существенно превышают коаксиальные аналоги. Медная трубка усиливается специальной гофрированной пластиной, обработанной влагопоглощающим веществом. Выходит, что воздух в данном случае выкачивается из всего теплового канала.

Такие каналы, к слову, тоже бывают разными:

Каналы типа «Хит пайп»

Теплообмен в вакуумном солнечном коллекторе типа “Heat Pipe”

Другое их название – тепловые трубы. Они работают следующим образом: эфирная жидкость в закрытых трубах при повышении температуры поднимается вверх по каналу, после чего конденсируется там в специально оборудованном теплосборнике. В последнем жидкость передает тепловую энергию и опускается вниз по трубке. Из теплосборника тепло передается дальше в систему при помощи циркулирующего теплоносителя.

Коаксиальная вакуумная трубка heat-pipe с 2-трубным manifold’ом

Характерно, что металлические трубки здесь могут быть не только медными, но и алюминиевыми.

Прямоточные каналы

В каждом из таких каналов в стеклянной трубке находятся сразу два металлических патрубка. По одному из них жидкость попадает в колбу, нагревается там и выходит по второму.

Сравнение различных модификаций

При изготовлении гелиоагрегатов тепловые каналы и вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов комбинируют в самых разных сочетаниях.

Самой большой популярностью у потребителей пользуются коаксиальные модели с тепловым каналом heat pipe. Покупателей привлекает лояльная цена приборов и очень простое, доступное обслуживание в течение всего срока эксплуатации.


Вакуумный солнечный коллектор с рабочим каналом heat pipe прекрасно ремонтируется. Замена поврежденных трубок осуществляется на месте и не предусматривает демонтажа системы или переноса ее на другое место. Однако теплообмен в этих моделях осуществляется сложно, за счет чего и КПД на выходе составляет не более 65%

Читайте также:  Строгое великолепие сада в стиле модерн

Вакуумные приборы с каналами heat pipe демонстрируют высокую надежность и не имеют никаких ограничений по использованию даже в высоконапорных гелиотермальных комплексах.

Приборы с коаксильной колбой, содержащей прямоточные U-образные каналы, тоже входят в перечень востребованных. Их характеризуют такие параметры, как низкая теплопотеря и КПД от 70% и выше.


Для корректного функционирования, вакуумный прибор с U-каналом нужно правильно установить. Желательно, чтобы минимальный угол наклона составлял не менее 20⁰. Только в таком варианте получится обеспечить максимальную отдачу

Ситуацию несколько портят: сложный процесс ремонта, специфическое обслуживание в процессе эксплуатации и невозможность заменить отдельный испорченный узел. Если с прибором что-то случается, его демонтируют и на место ставят абсолютно новый коллектор.

Перьевые трубки конструкционно представляют собой одинарный цилиндр из стекла с утолщенными прочными стенками (в зависимости от производителя от 2,5 мм и выше). Содержащаяся внутри вставка из перьевого абсорбента плотно облегает рабочий канал, изготовленный из теплопроводящего металла.

Почти безупречную изоляцию создает вакуумное пространство внутри стеклянной емкости. Абсорбент передает поглощенное тепло без потерь и обеспечивает системе КПД до 77%.


В случае неисправности коллекторы, оснащенные перьевыми трубками, подлежат ремонту. Менять всю систему не требуется, достаточно обнаружить поврежденный узел, демонтировать его и поставить на это место новый

Модели с перьевым элементом стоят несколько дороже, нежели коаксиальные, но за счет высокой эффективности обеспечивают полноценный комфорт в помещении и быстро окупаются.

Наиболее эффективными и производительными являются перьевые колбы с внутренними прямоточными каналами. Их фактический КПД порой достигает рекордных показателей в 80%.


При монтаже перьевых трубок в раму на стержень каждой детали одевают прочную обжимную гайку с кольцом и термостойкой прокладкой. Это обеспечивает герметичность всей конструкции и дает возможность коллектору полноценно функционировать в любых условиях

Цена изделий довольно высока, а при проведении ремонта обязательно требуется сливать из системы весь теплоноситель и только потом приступать к устранению неполадок.

Изготовление вакуумного коллектора своими руками

Важно! Сделать солнечный коллектор своими руками вакуумного типа крайне сложно. Затраты могут быть весьма высокими.

Вакуумный солнечный коллектор своими руками изготовить можно. Потребуется приобрести стеклянные трубки для молочной промышленности или доильных установок. Они реализуются вместе со специальными резиновыми патрубками, с помощью которых могут монтироваться в разные монтажные схемы.

Внутри стеклянных труб потребуется расположить стальные или медные трубки, окрашенные в черный цвет. Сварку или пайку придется дополнительно защищать теплоизолирующими лентами, например, вырезанными из вспененного полиэтилена.

Изготавливая солнечный коллектор вакуумного типа, потребуется произвести откачку воздуха из стеклянных труб. Откачку воздуха выполняют с помощью вакуумного насоса. Здесь понадобится использовать специальный штуцер, который плотно закроется сразу после отсоединения всасывающего трубопровода от вакуум-насоса. Современные пластинчатые устройства позволяют получать разряжение до 25…30 % от исходного атмосферного значения.

Перед началом работ следует оценить свои силы. Подобные устройства довольно дороги в изготовлении. Здесь нужны не только дорогие инструменты и приспособления. Нужен еще и навык выполнения работ с вакуумными установками.

Можно собрать установку из готовых элементов:

  1. Изготавливают раму для монтажа.
  2. Ориентируют ее относительно сторон света.
  3. Приобретают коаксиальные трубки в сборе с теплообменниками.
  4. Производят монтаж подводящих и отводящих трубопроводов.
  5. Устанавливают вакуумные трубки и соединяют их с магистральными трубопроводами.
  6. Выполняют работы по тепловой изоляции всех точки стыковки колб и трубопроводов.

Особенности правильного расположения вакуумного солнечного коллектора

Для того, чтобы вакуумный солнечный коллектор работал с максимальной эффективностью необходимо правильно расположить его в пространстве. Для северного полушария плоскость внешнего блока должна быть обращена на юг. Также имеет значение угол его наклона к горизонту. Он должен равняться широте местности, на которой происходит установка агрегата.

Кроме географических особенностей, необходимо учитывать геометрию крыши, где он устанавливается. Установить коллектор нужно таким образом, чтобы тень от надстроек крыши не падала на него ни при каких обстоятельствах.

Таким образом, солнечный коллектор вакуумного типа является эффективным решением для отопления и снабжения дома горячее водой. Однако его конструктивные особенности и зависимость от движения солнца, которое является для него источником энергии, требует соблюдения ряда особенностей при его монтаже.

Вакуумный солнечный коллектор — особенности эксплуатации

Как устроен вакуумный солнечный коллектор, возможно ли получать горячую воду благодаря солнцу круглый год, обеспечит ли коллектор потребности в горячей воде в полном объеме? Как правильно обвязать коллектор и нужно ли его обслуживать? Об этом и еще многом другом вы узнаете из статьи.

Никто не откажется от горячей воды по цене холодной. Сегодня это реально, благодаря изобретению солнечных коллекторов. Преимущество их применения состоит в том, что такая система начинает окупаться с первого дня установки, поскольку солнечная энергия абсолютно бесплатная и ее использование не облагается налогом.

Конечно, сроки окупаемости такой системы предсказать сложно, ведь все зависит от суточного объема потребления горячей воды, стоимости вида топлива, альтернативой которому предполагается энергия солнца, количества солнечных дней, мощности солнечного излучения в регионе, а также прочих факторов. Однако срок окупаемости может стремительно уменьшаться пропорционально росту цен на традиционные энергоносители, делая более привлекательной идею приобретения солнечного водонагревателя.

Типов солнечных коллекторов существует множество. В этой статье будет описан один из них, наиболее оптимальный для применения в уже существующих сооружениях — одноконтурный вакуумный солнечный коллектор с выносным накопительным баком.

Такой водонагреватель удобен прежде всего потому, что все коммуникации находятся вне здания и не требуют наличия технического помещения, обустроить которое часто бывает невозможно в жилом доме. К такому устройству достаточно подвести трубы горячей и холодной воды, чтобы начать им пользоваться. Для расширения возможностей понадобится также сеть 220 вольт. Но и без электропитания коллектор будет выполнять свою основную функцию.

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный солнечный коллектор прямого действия, по сути, является бойлером. Только роль ТЭНов в нем выполняют медные нагревательные элементы, находящиеся внутри накопительного бака. Их количество зависит от объема накопителя.

Медные нагревательные элементы (heat pipe — тепловые трубки) располагаются в стеклянных вакуумных трубках, конструкция которых подобна термосу, что обеспечивает минимальные потери тепла.

Внутри тепловых трубок находится незамерзающая, легко кипящая жидкость. Солнечная энергия, поглощаемая селективным покрытием вакуумной трубки, преобразуется в тепловую энергию, которая передается тепловым трубкам. Жидкость, находящаяся внутри тепловой трубки, закипает и в виде пара поднимается к наконечнику трубки.

Там она отдает свое тепло воде, находящейся в баке и, охлаждаясь, конденсируется, стекая в нижнюю часть трубки. Этот процесс циклически повторяется.

Медный наконечник тепловой трубки не взаимодействует напрямую с водой в накопителе. Он помещается в латунную гильзу, которая вкручивается в корпус.

Накопительный бак постоянно наполнен водой, которая находится под магистральным давлением водопровода. Максимально допустимое давление для бака — 0,6 МПа. Подача холодной воды осуществляется в нижнюю часть накопителя, забор нагретой происходит из верхней. За счет этого потоки не смешиваются, обеспечивая постоянство температуры на выходе практически до полного слива объема бака. В верхней части накопителя расположен автоматический воздухоотводчик.

Схема накопительного бака: 1 — обшивка корпуса, 2 — слой изоляции, 3 — бак из нержавеющей стали, 4 — датчик температуры, 5 — воздухоотводчик, 6 — выход горячей воды, 7 — электрический ТЭН, 8 — вход холодной воды, 9 — барьер

Схема накопительного бака: 1 — обшивка корпуса, 2 — слой изоляции, 3 — бак из нержавеющей стали, 4 — датчик температуры, 5 — воздухоотводчик, 6 — выход горячей воды, 7 — электрический ТЭН, 8 — вход холодной воды, 9 — барьер

Контроль за работой водонагревателя осуществляется с помощью многофункционального контроллера, который анализирует и отображает данные по температуре воды, а также управляет электрическим нагревательным элементом, установленным в баке. Использование солнечной и электрической энергии позволяет коллектору обеспечивать бесперебойное горячее водоснабжение, даже в пасмурную погоду.

Возможно ли получать горячую воду круглогодично

Зимой мощность солнечного излучения уменьшается в 5–6 раз по сравнению с летом. Поэтому возникает закономерный вопрос — будет ли эффективно работать одноконтурный вакуумный солнечный коллектор в зимний период?

Несмотря на то что все элементы конструкции установлены на улице, производители таких коллекторов зачастую позиционируют их как всесезонные, способные работать при минусовых температурах. В пользу этого утверждения говорит то, что в качестве теплоносителя в вакуумных трубках находится незамерзающая жидкость, выносной бак обладает хорошей термоизоляцией, внутри него находится мощный электрический ТЭН.

Автоматика водонагревателя настроена так, что при снижении температуры в баке ниже 5 градусов включается режим автоматического поддержания температуры воды. При условии бесперебойного электроснабжения, вода в баке не замерзнет, а в солнечную погоду, хоть и менее интенсивно, но будет нагреваться. Однако есть несколько особенностей в обвязке.

Первое — автоматический воздухоотводчик, расположенный в верхней части бака и хорошо обдуваемый. При сильном минусе его легко может прихватить, или вовсе порвать.

Второе, пожалуй, самое главное, трубы холодной и горячей воды. При отсутствии водоразбора, даже при самой эффективной теплоизоляции труб, вода в них постепенно замерзнет. Потому помимо поддержания температуры бака, необходимо еще обеспечить циркуляцию воды по системе. А это предусматривает наличие циркуляционного насоса и дополнительные траты на электроэнергию, с подачей которой, в особенности зимой, случаются сбои.

В пасмурные дни, которых зимой достаточно, вполне может случиться, что вы будете греть улицу, а не воду. Поэтому для всесезонного использования лучше подойдут двухконтурные солнечные коллекторы. В таких устройствах теплоносителем является антифриз, а нагрев воды происходит через теплообменник, установленный в накопительном баке, который находится в помещении.

Будет ли работать солнечный коллектор в пасмурную погоду

Эффективность работы солнечного водонагревателя напрямую зависит от мощности солнечного излучения. Даже в пасмурный день определенное количество солнечной энергии пробивается сквозь тучи, поглощаясь адсорбером коллектора. Однако мощность такого излучения в десятки раз меньше, чем в безоблачный день. Потому не стоит ожидать от водонагревателя существенного прироста температуры.

Советы по обвязке

1. Если вы не собираетесь использовать солнечный коллектор в зимний период времени, вам понадобится дополнительный нагревательный прибор. Также он будет полезен в пасмурную погоду (если вы не собираетесь пользоваться электрическим подогревом водонагревателя). Солнечный коллектор необходимо подключать параллельно дополнительному нагревательному прибору. Для удобства переключения между нагревателями можно установить трехходовой кран на подачу холодной воды к приборам. Это позволит избежать подмешивания холодной воды через неактивный прибор к горячей воде на выходе из активного.

2. Вся запорная и аварийная арматура должна размещаться в помещении с плюсовой температурой, это поможет слить воду не только с коллектора, но и с наружных труб.

3. Для компенсации линейного расширения воды при нагреве необходимо предусмотреть мембранный бак-компенсатор либо предохранительный сбросной клапан.

4. На подаче холодной воды в накопитель необходимо установить обратный клапан. Можно применить комбинированный обратный клапан со сбросом избыточного давления, настройка срабатывания подбирается в соответствии с паспортом коллектора. Необходимо обеспечить отвод воды от штуцера сброса в канализацию.

5. Необходимо предусмотреть сливной кран. Его нужно установить в помещении на подачу холодной воды после обратного клапана.

6. Накопительный бак можно использовать как бак запаса воды на время хлорирования или аварийного отключения. Для этого необходимо слив отвести не в канализацию, а в линию подачи горячей воды. Слив воды будет производиться самотеком через смеситель. Давление на выходе из смесителя при таком сливе будет зависеть от высоты расположения бака относительно точки слива (1 м — давление 0,1 кгс/см 2 ).

7. Необходимо заизолировать все наружные подводы к водонагревателю.

Схема обвязки: 1 — трехходовой кран, 2, 5 — запорная арматура коллектора, 3 — обратный клапан со сбросником, 4 — сливной кран, 6, 7 — запорная арматура дополнительного нагревательного прибора

Обслуживание

Производители коллекторов часто заявляют, что их продукция практически не требует обслуживания и прослужит не менее 25 лет. Учитывая, что в накопительном баке происходят те же процессы, что и в бойлере — это можно поставить под сомнение.

Какие работы необходимо периодически проводить с коллектором, чтобы продлить его срок службы и повысить эффективность?

Желательно не допускать работы коллектора в режиме стагнации (высокой тепловой нагрузки). Такие режимы возникают, когда потребность в горячей воде меньше, чем коллектор способен обеспечить. Как следствие, вода перегревается и закипает. Коллектор рассчитан на такую нагрузку, хотя это и снижает его ресурс. Однако не все трубы рассчитаны на температуру в 100° и выше, а главное, это опасно для здоровья человека. Желательно перед покупкой водонагревателя оценить свои потребности в горячей воде, либо же закрыть на время одну или несколько вакуумных труб непрозрачным материалом. Это снизит мощность коллектора.

Необходимо обеспечить легкий доступ к месту установки коллектора и удобную площадку для обслуживания.

Следует периодически протирать поверхность трубок. Запыленность способна уменьшить мощность коллектора на 7%. Это достаточно делать несколько раз в год.

Необходимо очищать внутреннее пространство накопительного бака от накипи. Для этого нужно слить воду и демонтировать ТЭН. Процедура аналогична чистке стандартного бойлера. Периодичность зависит от качества воды.

Следует производить прочистку гильз, в которых располагаются тепловые трубки, от накипи. Для этого необходимо демонтировать вакуумные трубки. Чтобы не обжечься, перед началом работ следует закрыть трубки от солнечных лучей.

Вполне возможно, что нагревательная трубка, выполненная из меди, может застрять в латунной гильзе. Тогда придется выкручивать трубку вместе с гильзой торцевым ключом.

Очистить накипь можно с помощью лимонной кислоты, уксуса либо прочих химических средств.

Сборка проводится в обратном порядке. Может понадобиться замена резиновых колец на гильзе. Нагревательная трубка должна быть смазана теплопроводным материалом для лучшей теплоотдачи и предотвращения закисания.

Сливая коллектор на зиму, желательно закрывать его трубки непрозрачным материалом. Пустой бак в солнечные зимние дни будет еще больше перегреваться, что негативно отразится на резиновых уплотнениях и преждевременно выведет из строя воздухоотводчик.

Необходимо периодически визуально осматривать состояние креплений коллектора и герметичность соединений.

Таблица цен

ТипОбъем бака, лКоличество труб, шт.Стоимость, руб.
Ekoenergy BRJ2A/990947065,00
Ekoenergy BRJ2A/121101253725,00
Ekoenergy BRJ2A/151501559500,00
Altec SP-H-151501538775,00
Altec SP-H-202002044000,00
Altec SP-H-242402452170,00
Altec SP-H-303003061390,00

Солнечный коллектор — устройство полезное, а главное, энергосберегающее. Показанный в статье коллектор имеет объем накопительного бака в 110 литров и летом нагревает его до 65–70 °С, а осенью и весной — до 50–55 °С. Однако, как и любое тепловое оборудование, он тоже требует ухода. Но, несмотря на это, солнечный коллектор — это шаг в будущее, и если есть возможность — стоит этот шаг сделать!

Ссылка на основную публикацию

Эксплуатация вакуумного солнечного коллектора

Устройство вакуумного солнечного коллектора с трубками

Здесь вы узнаете:

Вакуумный солнечный коллектор с трубками – экологичный способ накопления энергии солнца и использования ее для теплоснабжения дома и обеспечения горячей водой. Размещаются такие устройства на крыше частных домов в правильно выбранном месте.

Что такое коллектор и назначение солнечных коллекторов

Под солнечным коллектором понимают устройство, которое собирает энергию излучения, а затем перемещает накопленную теплоту потребителям. На практике используют еще один термин – гелиоколлектор.

По назначению солнечные установки (гелиоустановки) использования подразделяют:

  • гелиоконцентраторы – устройства, собирающие солнечную энергию в узкий поток. Их используют для плавки металла. В институте НПО «Физика-Солнце» (г. Ташкент) были разработаны и изготовлены плавильные печи, в которых достигнуты температуры более 5000…5500 °С;
  • солнечные батареи – устройства для преобразования излучения от Солнца в электрическую энергию;
  • гелиоопреснительные установки – машины, предназначенные для получения пресной воды из воды с высоким содержанием минеральных солей;
  • гелиосушильные установки – тепловые устройства, в которых осуществляется удаление влаги из овощей и фруктов с использованием энергии Солнца;
  • гелионагреватели (воздушный солнечный коллектор) – установки для передачи теплового потока от инфракрасного излучения к теплоносителям.

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

От обычных гелиосистем вакуумный солнечный коллектор отличается способом переработки солнечной энергии. Классическая батарея просто принимает свет и преобразовывает его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с воссозданным внутри вакуумом. В единую систему они объединяются посредством специальных стыковочных узлов.

Внутри каждой трубки располагается канал из одного или двух медных стержней с теплоносителем. Улавливая солнечные лучи, действующий элемент нагревает материал-теплоноситель, таким способом обеспечивая работу коллектора.


Вакуумный солнечный коллектор, размещенный на крыше частного дома, будет обеспечивать горячей водой жильцов на протяжении всего года, а в сезон холодов позволит комфортно отапливать помещение, не затрачивая на это больших финансовых средств

За счет такой конструкции уровень энергоотдачи значительно возрастает, а теплопотери существенно снижаются, так как вакуумная прослойка позволяет сохранить около 95 % улавливаемой солнечной энергии.

Кроме того, уменьшается зависимость производительности коллектора от сезонности, температуры окружающей среды и различных погодных условий, как то: порывы ветра, переменная облачность, выпадение осадков и пр.

Достоинства и недостатки

Главными достоинствами считаются:

  1. Низкая парусность и высокая надежность. Практически все детали и элементы солнечных коллекторов, которые контактируют с теплоносителями, выполняются из меди высокого качества. Ударопрочное стекло трубок позволяет противостоять ударам крупного града. Солнечные нагреватели такого типа распространены в регионах с непостоянным и суровым климатом. При необходимости замены одной из трубок не придется полностью останавливать и сливать всю систему. При сильном ветре и ураганах, они способны выдерживать колоссальные нагрузки, а за счет низкой парусности, их не сорвет порывом ветра.
  2. Простота транспортировки и монтажа. При перевозке коллектора не придется переживать за его сохранность, т.к. трубки имеют малый вес и собираются в единую конструкцию только на месте установки. Такой вид транспортировки позволяет максимально быстро доставить коллектор без повреждений. Трубки оборачиваются материалом, сохраняющим их в целости и сохранности на протяжении всей перевозки.
  3. Высокая эффективность. Начиная с раннего утра при первых солнечных лучах, коллектор начинает собирать энергию, что позволяет пользоваться теплом и горячей водой в любое время суток (за ночь остывать практически не успевает).
  4. Коллектор препятствует образованию в устройстве микробов. Это обусловлено обеспечением высоких температур, при которых размножение бактерий становится невозможным.
  5. Работоспособность в зимнее время. Несмотря на морозы до -35°С, коллектор прекрасно справляется со своими обязанностями. Благодаря цилиндрической форме трубок солнечная энергия преобразовывается в тепловую максимально быстро, поэтому данный вид коллектора является наиболее производительным в любое время года.
  6. Низкие показатели теплопотери. Вакуум – это лучший теплоизолятор, который позволяет максимально долго сохранять тепло. Благодаря этому КПД будет высоким даже в пасмурную погоду. Информация о том, что в пасмурную погоду коллектор неэффективен – это миф. Солнечная энергия способна проникать сквозь тучи, а трубки коллектора обладают свойством их принимать.
  7. Прекрасное соотношение низкой цены и высокого качества. За сет простоты устройства, коллекторы имеют довольно низкую себестоимость, что позволяет каждому его приобрести.

Минусов на настоящий момент не выявлено. Все, что говорят и пишут негативного о данном виде коллекторов, является неправдой.

Разновидности вакуумных коллекторов

Разновидности вакуумных коллекторов

В конструкции коллекторов используются два типа стеклянных трубок:

Ознакомимся подробнее с каждым из них.

Трубка коаксиальная

Это своего рода термос, который состоит из двойной колбы. Наружная колба покрывается специальным веществом, поглощающим тепло. Между двумя трубками создается вакуум. Это позволило добиться того, что тепло при работе передается непосредственно от стеклянных колб.

Обратите внимание! В вакуумных коллекторах используется специальное стекло, изготовленное из боросиликатов. Такой материал пропускает большее количество солнечной энергии.

Внутри каждой трубки находится еще одна – медная (ее заполняют эфирной жидкостью). При повышении температуры эта жидкость испаряется, передает накопленное тепло и стекает обратно в виде конденсата. Далее цикл повторяется снова и снова.

Трубка перьевая

Такого рода трубки состоят из одностенной колбы. К слову, по толщине стенок они существенно превышают коаксиальные аналоги. Медная трубка усиливается специальной гофрированной пластиной, обработанной влагопоглощающим веществом. Выходит, что воздух в данном случае выкачивается из всего теплового канала.

Такие каналы, к слову, тоже бывают разными:

Каналы типа «Хит пайп»

Теплообмен в вакуумном солнечном коллекторе типа “Heat Pipe”

Другое их название – тепловые трубы. Они работают следующим образом: эфирная жидкость в закрытых трубах при повышении температуры поднимается вверх по каналу, после чего конденсируется там в специально оборудованном теплосборнике. В последнем жидкость передает тепловую энергию и опускается вниз по трубке. Из теплосборника тепло передается дальше в систему при помощи циркулирующего теплоносителя.

Коаксиальная вакуумная трубка heat-pipe с 2-трубным manifold’ом

Характерно, что металлические трубки здесь могут быть не только медными, но и алюминиевыми.

Прямоточные каналы

В каждом из таких каналов в стеклянной трубке находятся сразу два металлических патрубка. По одному из них жидкость попадает в колбу, нагревается там и выходит по второму.

Сравнение различных модификаций

При изготовлении гелиоагрегатов тепловые каналы и вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов комбинируют в самых разных сочетаниях.

Самой большой популярностью у потребителей пользуются коаксиальные модели с тепловым каналом heat pipe. Покупателей привлекает лояльная цена приборов и очень простое, доступное обслуживание в течение всего срока эксплуатации.


Вакуумный солнечный коллектор с рабочим каналом heat pipe прекрасно ремонтируется. Замена поврежденных трубок осуществляется на месте и не предусматривает демонтажа системы или переноса ее на другое место. Однако теплообмен в этих моделях осуществляется сложно, за счет чего и КПД на выходе составляет не более 65%

Вакуумные приборы с каналами heat pipe демонстрируют высокую надежность и не имеют никаких ограничений по использованию даже в высоконапорных гелиотермальных комплексах.

Приборы с коаксильной колбой, содержащей прямоточные U-образные каналы, тоже входят в перечень востребованных. Их характеризуют такие параметры, как низкая теплопотеря и КПД от 70% и выше.


Для корректного функционирования, вакуумный прибор с U-каналом нужно правильно установить. Желательно, чтобы минимальный угол наклона составлял не менее 20⁰. Только в таком варианте получится обеспечить максимальную отдачу

Ситуацию несколько портят: сложный процесс ремонта, специфическое обслуживание в процессе эксплуатации и невозможность заменить отдельный испорченный узел. Если с прибором что-то случается, его демонтируют и на место ставят абсолютно новый коллектор.

Перьевые трубки конструкционно представляют собой одинарный цилиндр из стекла с утолщенными прочными стенками (в зависимости от производителя от 2,5 мм и выше). Содержащаяся внутри вставка из перьевого абсорбента плотно облегает рабочий канал, изготовленный из теплопроводящего металла.

Почти безупречную изоляцию создает вакуумное пространство внутри стеклянной емкости. Абсорбент передает поглощенное тепло без потерь и обеспечивает системе КПД до 77%.


В случае неисправности коллекторы, оснащенные перьевыми трубками, подлежат ремонту. Менять всю систему не требуется, достаточно обнаружить поврежденный узел, демонтировать его и поставить на это место новый

Модели с перьевым элементом стоят несколько дороже, нежели коаксиальные, но за счет высокой эффективности обеспечивают полноценный комфорт в помещении и быстро окупаются.

Наиболее эффективными и производительными являются перьевые колбы с внутренними прямоточными каналами. Их фактический КПД порой достигает рекордных показателей в 80%.


При монтаже перьевых трубок в раму на стержень каждой детали одевают прочную обжимную гайку с кольцом и термостойкой прокладкой. Это обеспечивает герметичность всей конструкции и дает возможность коллектору полноценно функционировать в любых условиях

Цена изделий довольно высока, а при проведении ремонта обязательно требуется сливать из системы весь теплоноситель и только потом приступать к устранению неполадок.

Изготовление вакуумного коллектора своими руками

Важно! Сделать солнечный коллектор своими руками вакуумного типа крайне сложно. Затраты могут быть весьма высокими.

Вакуумный солнечный коллектор своими руками изготовить можно. Потребуется приобрести стеклянные трубки для молочной промышленности или доильных установок. Они реализуются вместе со специальными резиновыми патрубками, с помощью которых могут монтироваться в разные монтажные схемы.

Внутри стеклянных труб потребуется расположить стальные или медные трубки, окрашенные в черный цвет. Сварку или пайку придется дополнительно защищать теплоизолирующими лентами, например, вырезанными из вспененного полиэтилена.

Изготавливая солнечный коллектор вакуумного типа, потребуется произвести откачку воздуха из стеклянных труб. Откачку воздуха выполняют с помощью вакуумного насоса. Здесь понадобится использовать специальный штуцер, который плотно закроется сразу после отсоединения всасывающего трубопровода от вакуум-насоса. Современные пластинчатые устройства позволяют получать разряжение до 25…30 % от исходного атмосферного значения.

Перед началом работ следует оценить свои силы. Подобные устройства довольно дороги в изготовлении. Здесь нужны не только дорогие инструменты и приспособления. Нужен еще и навык выполнения работ с вакуумными установками.

Можно собрать установку из готовых элементов:

  1. Изготавливают раму для монтажа.
  2. Ориентируют ее относительно сторон света.
  3. Приобретают коаксиальные трубки в сборе с теплообменниками.
  4. Производят монтаж подводящих и отводящих трубопроводов.
  5. Устанавливают вакуумные трубки и соединяют их с магистральными трубопроводами.
  6. Выполняют работы по тепловой изоляции всех точки стыковки колб и трубопроводов.

Особенности правильного расположения вакуумного солнечного коллектора

Для того, чтобы вакуумный солнечный коллектор работал с максимальной эффективностью необходимо правильно расположить его в пространстве. Для северного полушария плоскость внешнего блока должна быть обращена на юг. Также имеет значение угол его наклона к горизонту. Он должен равняться широте местности, на которой происходит установка агрегата.

Кроме географических особенностей, необходимо учитывать геометрию крыши, где он устанавливается. Установить коллектор нужно таким образом, чтобы тень от надстроек крыши не падала на него ни при каких обстоятельствах.

Таким образом, солнечный коллектор вакуумного типа является эффективным решением для отопления и снабжения дома горячее водой. Однако его конструктивные особенности и зависимость от движения солнца, которое является для него источником энергии, требует соблюдения ряда особенностей при его монтаже.

Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы + как собрать самому

На горячее водоснабжение и отопление помещений тратятся немалые средства. Но существует альтернативный источник энергии – вакуумный солнечный коллектор. Слышали о таком? Он позволяет существенно снизить финансовые затраты на поддержание комфорта, обеспечивая максимальный греющий эффект при минимальных теплопотерях.

Этот прибор можно купить у производителей бытового оборудования или собрать самостоятельно в домашних условиях. Чтобы выбрать подходящую модель, предстоит изучить немало информации. Мы поможем вам определиться с основными критериями покупки.

В статье речь пойдет о принципе работы и устройстве вакуумного коллектора. Мы расскажем о конструкционных особенностях различных моделей, рассмотрим плюсы и минусы этих установок. Кроме того, подробно опишем, как сделать и установить вакуумный солнечный коллектор самостоятельно.

Материал сопровождается видеороликами, из которых вы узнаете о важных особенностях и принципах работы вакуумных коллекторов.

Принцип работы вакуумного агрегата

От обычных гелиосистем вакуумный солнечный коллектор отличается способом переработки солнечной энергии. Классическая батарея просто принимает свет и преобразовывает его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с воссозданным внутри вакуумом. В единую систему они объединяются посредством специальных стыковочных узлов.

Внутри каждой трубки располагается канал из одного или двух медных стержней с теплоносителем. Улавливая солнечные лучи, действующий элемент нагревает материал-теплоноситель, таким способом обеспечивая работу коллектора.

За счет такой конструкции уровень энергоотдачи значительно возрастает, а теплопотери существенно снижаются, так как вакуумная прослойка позволяет сохранить около 95 % улавливаемой солнечной энергии.

Кроме того, уменьшается зависимость производительности коллектора от сезонности, температуры окружающей среды и различных погодных условий, как то: порывы ветра, переменная облачность, выпадение осадков и пр.

Как устроен коллектор вакуумного типа?

Современные вакуумные приборы, обеспечивающие помещения теплом и горячей водой за счет солнечной энергии, технологически разнятся.

Коллекторы подразделяют на такие виды:

  • трубчатый без стеклянного защитного покрытия;
  • модуль с редуцированной конверсией;
  • стандартный плоский вариант;
  • устройство с прозрачной теплоизоляцией;
  • воздушный агрегат;
  • плоский вакуумный коллектор.

Все они имеют общее конструктивное сходство, так состоят из:

  • внешней прозрачной трубы, откуда полностью выкачан воздух;
  • нагреваемого патрубка, расположенного в большой трубе, где перемещается жидкий или газообразный теплоноситель;
  • одного или двух сборных распределителей, к которым присоединяются трубы большего калибра и входит циркуляционный контур тонких, размещенных внутри, трубок.

Целиком конструкция чем-то напоминает термос с прозрачными стенками, в котором выдержан беспрецедентно высокий уровень тепловой изоляции. Благодаря этой особенности корпус внутренней трубки приобретает способность качественно прогреваться и полноценно отдавать энергетический ресурс циркулирующему внутри теплоносителю.

Конструкционные нюансы и классификация

Коллекторы вакуумного типа классифицируют по виду стеклянных трубок, установленных в конструкции, либо по характеристикам тепловых каналов. Трубки обычно бывают коаксиальными и перьевыми, а тепловые каналы – U-образными прямоточными и heat pipe типа. .

Характеристика коаксиальных трубок

Коаксиальные трубки представляют собой двойную стеклянную колбу-термос с искусственно созданным между стенками вакуумным пространством. Внутренняя поверхность трубки имеет слой специального теплопоглащающего покрытия, поэтому фактическая передача тепла происходит непосредственно от стенок стеклянной колбы.

Читайте также:  Строгое великолепие сада в стиле модерн

В качестве поглощающего элемента в стеклянную трубку впаивают медную трубку, содержащую эфирный состав. В процессе нагревания он испаряется, эффективно отдает свое тепло, конденсируется и стекает на нижнюю часть трубки. Затем цикл повторяется, создавая таким образом непрерывный процесс теплообмена.

Особенности перьевых трубок

Вакуумные перьевые трубки имеют большую толщину стенок, нежели коаксиальные, и состоят не из двух, а из одной колбы. Внутренний абсорбционный элемент из меди снабжается по всей длине прочным усилителем – гофрированной пластиной с высокоуровневым энергопоглощающим напылением.

Благодаря такой конструкционной особенности вакуум располагается непосредственно в тепловом канале, часть которого вместе с абсорбентом интегрируется непосредственно в колбу.

Коллекторы, изготовленные на основе перьевых вакуумных трубок, считаются наиболее эффективными в своем классе, отлично справляются с поставленными задачами и надежно служат в течение многих лет.

Принцип работы теплового канала heat pipe

Тепловые каналы heat pipe состоят из закрытых трубок, содержащих легко испаряющийся жидкий состав. Под воздействием солнечных лучей он прогревается, переходит в верхнюю область канала и сосредотачивается там в специальном теплосборнике (manifold).

Рабочая жидкость в этот момент отдает все накопленное тепло и снова опускается вниз для возобновления процесса.

Гильза теплообменника heat-pipe соединяется с теплообменником manifold’а посредством специального гнезда, впаянного в сам в 1-трубный теплообменник, либо огибается 2-трубным теплообменником.

Выделенную энергию из теплового резервуара отбирает теплоноситель и переносит ее дальше по системе, обеспечивая таким способом наличие горячей воды в кранах и батареях отопления. Система heat pipe легко монтируется и демонстрирует высокую эффективность при работе.

В случае поломки или выхода из строя без всяких сложностей существует возможность заменить испорченный узел на новый, не прибегая к реконструкции всей системы.

Ремонтные работы можно легко осуществить прямо на месте расположения коллектора, не демонтируя агрегат и не прикладывая к работе излишних усилий.

Описание U-образного прямоточного теплообменника

Трубка прямоточного теплообменника имеет форму буквы U. Внутри циркулирует вода или рабочий теплоноситель греющей системы. Одна часть элемента предназначается для холодного теплоносителя, а вторая корректно отводит уже нагретый.

При накаливании действующий состав расширяется и поступает в бак накопления, создавая таким образом естественную циркуляцию жидкости в системе. Специальное селективное покрытие, нанесенное на внутренние стенки, увеличивает теплопоглощающую способность и повышает эффективность системы в целом.

Трубки U-типа демонстрируют высокую производительность и дают солидную теплоотдачу, но при этом имеют один существенный недостаток. Они составляют одну целостную конструкцию с manifold’ом и всегда монтируются вместе с ним.

Заменить отдельную одиночную трубку, вышедшую из строя, не получится. Для ремонта потребуется демонтировать весь комплекс полностью и на его место поставить новый.

Сравнение различных модификаций

При изготовлении гелиоагрегатов тепловые каналы и вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов комбинируют в самых разных сочетаниях.

Самой большой популярностью у потребителей пользуются коаксиальные модели с тепловым каналом heat pipe. Покупателей привлекает лояльная цена приборов и очень простое, доступное обслуживание в течение всего срока эксплуатации.

Вакуумные приборы с каналами heat pipe демонстрируют высокую надежность и не имеют никаких ограничений по использованию даже в высоконапорных гелиотермальных комплексах.

Приборы с коаксильной колбой, содержащей прямоточные U-образные каналы, тоже входят в перечень востребованных. Их характеризуют такие параметры, как низкая теплопотеря и КПД от 70% и выше.

Ситуацию несколько портят: сложный процесс ремонта, специфическое обслуживание в процессе эксплуатации и невозможность заменить отдельный испорченный узел. Если с прибором что-то случается, его демонтируют и на место ставят абсолютно новый коллектор.

Перьевые трубки конструкционно представляют собой одинарный цилиндр из стекла с утолщенными прочными стенками (в зависимости от производителя от 2,5 мм и выше). Содержащаяся внутри вставка из перьевого абсорбента плотно облегает рабочий канал, изготовленный из теплопроводящего металла.

Почти безупречную изоляцию создает вакуумное пространство внутри стеклянной емкости. Абсорбент передает поглощенное тепло без потерь и обеспечивает системе КПД до 77%.

Модели с перьевым элементом стоят несколько дороже, нежели коаксиальные, но за счет высокой эффективности обеспечивают полноценный комфорт в помещении и быстро окупаются.

Наиболее эффективными и производительными являются перьевые колбы с внутренними прямоточными каналами. Их фактический КПД порой достигает рекордных показателей в 80%.

Цена изделий довольно высока, а при проведении ремонта обязательно требуется сливать из системы весь теплоноситель и только потом приступать к устранению неполадок.

Каким должен быть теплосборник?

Теплосборник – еще один очень важный рабочий элемент вакуумного коллектора. Посредством этого узла осуществляется передача накопленного тепла от трубок к теплоносителю.

Теплосборник располагают в верхней части прибора. Один из его компонентов, медный сердечник, принимает энергию и передает ее основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутой системе «теплообменник бака-коллектор».

Корректную работу гарантирует подключенный к системе циркуляционный насос. Управляющая греющим комплексом автоматика, четко следит за уровнем температуры в каналах и, в случае ее падения ниже допустимого критического минимума (например, в ночное время суток), останавливает работу насоса.

Это позволяет избежать обратного прогрева, когда теплоноситель начинает забирать тепло горячей воды, собравшейся в накопительном баке.

Плюсы и минусы коллекторов вакуумного типа

Главным достоинством агрегатов называют практически полное отсутствие теплопотерь в процессе эксплуатации. Это обеспечивает вакуумная среда, являющаяся одним из самых качественных естественных изоляторов. Но на этом список преимуществ не заканчивается.

Вакуумный солнечный коллектор для отопления и горячего водоснабжения

Лента статей RSS:

Поиск статей:

Вакуумные солнечные коллекторы для отопления и горячего водоснабжения.

Одним из самых популярных и самых универсальных видов альтернативной энергетики в мире являются солнечные коллекторы, с помощью которых потребитель получает тепло и горячую воду практически по нулевому тарифу.

А при сегодняшнем динамичном росте тарифов на энергоносители решение вопроса горячего водоснабжения и теплоснабжения практически любых объектов по назначению, принадлежности и объему за счёт солнца более, чем актуально.

Солнечная энергия – самый крупный энергетический источник на Земле. Количество тепла, поступающего на 1 кв. м поверхности Земли в год, оценивается в 3,16х109 КДж. Общее количество солнечной энергии в 20 тыс. раз превышает современное потребление энергии мировым хозяйством.

Производство установок для использования альтернативной энергии солнца за последние 4 года увеличилось в мире в несколько раз. Предполагают, что к 2020 г. за счет солнечной энергии мировые потребности в электроэнергии будут удовлетворяться на 15-20%.

На сегодняшний день вводится в эксплуатацию более 3 млн. гелиосистем в год, и эта статистика получена не только за счет стран с теплым климатом. Свою эффективность солнечные коллекторы доказали даже в климатических условиях Аляски. Система солнечных коллекторов подходит для всех типов климата. В связи с использованием контроллеров система автоматически поддерживает самые оптимальные параметры циркуляции, имеет режим антизамерзания, обеспечивает комфортную заданную температуру. При отсутствии достаточной солнечной активности контроллер может включать дополнительный электронагреватель, установленный в теплоаккумуляторе.

Производительность системы зависит от параметров солнечного излучения в конкретном регионе. Интенсивность солнечной радиации нашего региона, где около 300 солнечных дней в году, позволяет достигнуть высоких показателей продуктивности солнечных коллекторов.

Технико-экономические расчеты по действующим солнечным системам показывают, что при существующих ценах на органическое топливо, увеличивающихся последние годы, срок окупаемости гелиоустановок с учетом эксплуатационных затрат составляет от 2 до 5 лет, в то время как срок их службы 25-30 лет. Таким образом, использование системы после срока её окупаемости дает дает возможность получать всю вырабатываемую солнечной установкой энергию бесплатно!

При этом гелиоустановки являются экологически чистым источником энергии, к которому можно, в отличие от традиционных котельных, применить термин «срок окупаемости затрат».

Область применения солнечных коллекторов:

  • производственные комплексы любого направления и масштаба;
  • сельскохозяйственные предприятия;
  • учреждения здравоохранения: больницы, поликлиники, санатории, профилактории, центры здоровья и др.;
  • спортивно-оздоровительные комплексы: бассейны открытые и закрытые, стадионы, туристические базы, зоны отдыха;
  • детские учреждения: детские сады, школы, центры детского творчества, летние лагеря и др.;
  • гостинично-туристические комплексы;
  • торгово-развлекательные комплексы, небольшие автономные магазины;
  • рестораны, кафе, столовые и другие пункты общественного питания;
  • мобильные социально ориентированные пункты;
  • частные дома, коттеджи, дачи;
  • офисы;
  • объекты железнодорожного транспорта, портов, МЧС и пр.;
  • автомойки, автозаправочные станции, теплицы и еще многие разнообразные объекты;

– практически везде, где есть холодная вода и дневной свет.

Солнечные водонагреватели позволяют решить целый ряд вопросов:

  • автономное горячее водоснабжение (круглогодичное или сезонное);
  • поддержка полного или дежурного отопления для помещений любой площади;
  • оптимизация существующих систем горячего водоснабжения и отопления;
  • подогрев воды в закрытых или открытых бассейнах;
  • обогрев теплиц;
  • использование горячей воды в технологических целях.

Преимущества солнечных установок:

Существенное уменьшение затрат на горячее водоснабжение, обогрев дома или любого другого здания. Использование солнечных коллекторов дает возможность уменьшить затраты в год: на нагрев воды – на 60%, на отопление – на 30%!

Оптимизация и уменьшение эксплуатационных затрат при отоплении зданий и обеспечении потребителей горячей водой в случае перебоев в электро- и газоснабжении, т.к. система является автономным источником тепловой энергии.

Увеличение срока службы основной или вспомогательной отопительной системы: уже имеющегося бойлера или газового котла в 2 раза, т.к. дает возможность до 97% уменьшить его нагрузку на существующую систему;

Возможность интегрирования в существующую систему теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Сохранение природы и экологии в целом, защита здоровья людей за счет отсутствия загрязнения окружающей среды.

Солнечная установка может быть запланирована еще на стадии строительства дома или другого объекта, а может быть подсоединена к существующей системе теплоснабжения. В последнем случае вместо традиционного бойлера устанавливается бойлер гелиосистемы, а на крыше здания – солнечный коллектор. Кроме того, система отопления на солнечных коллекторах идеально соответствует системе водяных теплых полов и обогрева плавательных бассейнов и экономично расходует утилизированную тепловую энергию. Особенную эффективность утилизации энергии окружающей среды имеют комбинированные системы, использующие солнечные коллекторы вместе с тепловыми насосами.

Среди всех типов солнечных коллекторов самыми популярными являются плоские коллекторы и коллекторы с вакуумными трубками.

Вакуумный солнечный коллектор – система, применяющаяся для преобразования энергии солнца в любое время года. При его производстве используются современные материалы, созданные на основе вакуумных нанотехнологий. Удобство в эксплуатации, большая долговечность и эффективность предлагаемых водонагревательных систем гарантирована.

Преимущества использования вакуумного солнечного коллектора:

  • Гелиосистема имеет высокую производительность даже в осенне-зимний сезон.

При производстве вакуумного солнечного коллектора используется наилучший теплоизолятор – вакуум. Общие потери тепла в коллекторе минимальны, т.к. в вакууме не происходит потерь на теплопроводность и конвекцию. Поэтому КПД вакуумного коллектора сохраняется стабильно высоким даже при неблагоприятных погодных условиях – температуре воздуха до -45°С и рассеянном солнечном свете, а его производительность до 40% выше, чем у других видов коллекторов.

  • Каждый солнечный луч используется в гелиосистеме оптимальным образом.

Абсорбер, являющийся важной деталью конструкции вакуумного солнечного коллектора, имеет форму цилиндра, что позволяет максимально эффективно использовать для преобразования каждый солнечный луч от восхода и до заката солнца. Благодаря цилиндрической форме абсорбера вакуумный коллектор в три раза эффективнее и способен улавливать рассеянную энергию солнца по сравнению с коллекторами, имеющими плоскую форму, и может произвести до 40% тепловой энергии больше, чем другие системы с аналогичной площадью абсорбера.

  • Вакуумные солнечные коллекторы отличаются повышенной надежностью.

Вакуумный солнечный коллектор будет радовать Вас своим теплом долгие годы. Залог его высокой долговечности и надежности – использование в конструкции высококачественных современных материалов. Так, все детали, находящиеся в непосредственном контакте с теплоносителем, изготовлены из меди высокого качества, а трубки коллектора выполняются из особого ударопрочного (боросиликатного) стекла, которому не страшен даже град до 35 мм. Вакуумные коллекторы хорошо зарекомендовали себя в регионах с суровым климатом, где нередки шквальные ветра и даже ураганы, т.к. панель коллектора имеет небольшую парусность. Замена вакуумных трубок в случае их повреждения не вызывает особого затруднения, т.к. не требует полной остановки и слива всей системы.

  • После оледенения, покрытия снегом или инеем система быстро вновь готова к работе.

По сравнению с другими видами коллекторов, вакуумный коллектор быстрее возвращается в рабочее состояние, избавляясь от снега, льда или инея и снова готов дарить Вам свое тепло. Это объясняется тем, что стеклянное покрытие коллектора имеет очень небольшую толщину, благодаря чему тепловая инерция прибора сводится к минимуму.

  • Вакуумный солнечный коллектор способен обеззараживать воду.

В нагреваемой коллектором воде под действием высоких температур и вакуума размножение различных бактерий становится невозможным.

  • Вакуумные солнечные коллекторы отличаются простотой монтажа и удобством эксплуатации.

Число желающих сэкономить на расходах на обычные виды энергоресурсов за счет перехода на использование солнечной энергии постоянно растет.

Вакуумные солнечные коллекторы «АНДИ Групп» пользуются достаточно большой популярностью в Центральном и Южном регионах России. Это еще раз подтвердилось на проведенных в сентябре этого года в г.Ростове-на-Дону двух специализированных выставках («15-я юбилейная аграрная выставка» и выставка «МЧС России»), где солнечное оборудование «АНДИ Групп» вызвало большой интерес у представителей разных регионов и слоев населения страны. Производственники и аграрии, владельцы зон отдыха и простые рядовые потребители живо интересовались этим оборудованием. Подтверждением успеха солнечного оборудования «АНДИ Групп» на выставках является награждение ПК «АНДИ Групп» Дипломами выставки «За успешное продвижение на юге России инновационных и энергосберегающих технологий и оборудования».

Руководящий состав МЧС России рекомендовал позиционировать эти солнечные системы на специализированной выставке МЧС в качестве водонагревателей в сложных полевых условиях для создания комфортных и санитарно-гигиенических условий для граждан и личного состава в чрезвычайных ситуациях. Это является убедительным аргументом того, что нет границ для применения солнечных коллекторов ни по территории, ни по назначению, ни по масштабу и сложности системы.

Производственная компания «АНДИ Групп» предлагает оптимальное решение проблемы обеспечения горячей водой как малых так и больших потребителей (от душевых кабин, летних бассейнов и дачных домов до гостиниц, пансионатов, больниц, автозаправочных станций и др.автономных объектов) в условиях сезонного или круглогодичного использования:

Солнечные водонагреватели серия «ДАЧА» модель XF-II и XF-II система без давления. Используются сезонно – с апреля по октябрь месяцы.

Читайте также:  Производители отечественных обоев. Простые и двойные обои. Советы по подбору количества обоев, оклейки стен и потолков

Сезонный солнечный коллектор для дачи Производственной компании «АНДИ Групп», поможет решить проблему горячего водоснабжения на Вашем дачном участке, обеспечив Вас горячей водой: для принятия душа, мойки посуды, подогрева летнего бассейна, полива растений и прочих бытовых и хозяйственных нужд.

Солнечные коллекторы серия «УНИВЕРСАЛ» модель CP-II. Проточные солнечные водонагреватели – система под давлением. Солнечные коллекторы с тепловыми трубками Heat Pipe круглогодичного использования.

Преимущества системы является возможность круглогодичной эксплуатации в регионах с умеренным климатом и высокая эффективность солнечного водонагревателя при низкой интенсивности солнечного излучения.

Солнечные сплит-системы. Также такие системы называют всесезонными или раздельными. Это закрытая система, которая может работать под давлением водопровода.

Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить: круглогодично— горячее водоснабжение; сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 70% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

ЗАКАЗАТЬ РАСЧЁТ

Если выбор солнечной сплит-системы вызывает у Вас затруднение, оставьте заявку на расчёт и квалифицированные специалисты нашей компании помогут подобрать солнечную водонагревательную систему, удовлетворяющую Вашим потребностям.

Заинтересовались?

Для получения подробной информации обратитесь к нам удобным для Вас способом:

solar@andi-grupp.ru +7(495)748-11-76

Вакуумный солнечный коллектор — особенности эксплуатации

Узнаем как устроен вакуумный солнечный коллектор, обеспечит ли коллектор потребности в горячей воде в полном объеме и как правильно обвязать коллектор и нужно ли его обслуживать.

Как устроен вакуумный солнечный коллектор, возможно ли получать горячую воду благодаря солнцу круглый год, обеспечит ли коллектор потребности в горячей воде в полном объеме? Как правильно обвязать коллектор и нужно ли его обслуживать? Об этом и еще многом другом вы узнаете из статьи.

Вакуумный солнечный коллектор

  • Конструкция вакуумного солнечного коллектора
  • Возможно ли получать горячую воду круглогодично
  • Будет ли работать солнечный коллектор в пасмурную погоду
  • Советы по обвязке
  • Обслуживание

Никто не откажется от горячей воды по цене холодной. Сегодня это реально, благодаря изобретению солнечных коллекторов. Преимущество их применения состоит в том, что такая система начинает окупаться с первого дня установки, поскольку солнечная энергия абсолютно бесплатная и ее использование не облагается налогом.

Конечно, сроки окупаемости такой системы предсказать сложно, ведь все зависит от суточного объема потребления горячей воды, стоимости вида топлива, альтернативой которому предполагается энергия солнца, количества солнечных дней, мощности солнечного излучения в регионе, а также прочих факторов. Однако срок окупаемости может стремительно уменьшаться пропорционально росту цен на традиционные энергоносители, делая более привлекательной идею приобретения солнечного водонагревателя.

Типов солнечных коллекторов существует множество. В этой статье будет описан один из них, наиболее оптимальный для применения в уже существующих сооружениях — одноконтурный вакуумный солнечный коллектор с выносным накопительным баком.

Такой водонагреватель удобен прежде всего потому, что все коммуникации находятся вне здания и не требуют наличия технического помещения, обустроить которое часто бывает невозможно в жилом доме. К такому устройству достаточно подвести трубы горячей и холодной воды, чтобы начать им пользоваться. Для расширения возможностей понадобится также сеть 220 вольт. Но и без электропитания коллектор будет выполнять свою основную функцию.

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный солнечный коллектор прямого действия, по сути, является бойлером. Только роль ТЭНов в нем выполняют медные нагревательные элементы, находящиеся внутри накопительного бака. Их количество зависит от объема накопителя.

Медные нагревательные элементы (heat pipe — тепловые трубки) располагаются в стеклянных вакуумных трубках, конструкция которых подобна термосу, что обеспечивает минимальные потери тепла.

Внутри тепловых трубок находится незамерзающая, легко кипящая жидкость. Солнечная энергия, поглощаемая селективным покрытием вакуумной трубки, преобразуется в тепловую энергию, которая передается тепловым трубкам. Жидкость, находящаяся внутри тепловой трубки, закипает и в виде пара поднимается к наконечнику трубки.

Там она отдает свое тепло воде, находящейся в баке и, охлаждаясь, конденсируется, стекая в нижнюю часть трубки. Этот процесс циклически повторяется.

Медный наконечник тепловой трубки не взаимодействует напрямую с водой в накопителе. Он помещается в латунную гильзу, которая вкручивается в корпус.

Накопительный бак постоянно наполнен водой, которая находится под магистральным давлением водопровода. Максимально допустимое давление для бака — 0,6 МПа. Подача холодной воды осуществляется в нижнюю часть накопителя, забор нагретой происходит из верхней. За счет этого потоки не смешиваются, обеспечивая постоянство температуры на выходе практически до полного слива объема бака. В верхней части накопителя расположен автоматический воздухоотводчик.

Схема накопительного бака: 1 — обшивка корпуса, 2 — слой изоляции, 3 — бак из нержавеющей стали, 4 — датчик температуры, 5 — воздухоотводчик, 6 — выход горячей воды, 7 — электрический ТЭН, 8 — вход холодной воды, 9 — барьер

Контроль за работой водонагревателя осуществляется с помощью многофункционального контроллера, который анализирует и отображает данные по температуре воды, а также управляет электрическим нагревательным элементом, установленным в баке. Использование солнечной и электрической энергии позволяет коллектору обеспечивать бесперебойное горячее водоснабжение, даже в пасмурную погоду.

Возможно ли получать горячую воду круглогодично

Зимой мощность солнечного излучения уменьшается в 5–6 раз по сравнению с летом. Поэтому возникает закономерный вопрос — будет ли эффективно работать одноконтурный вакуумный солнечный коллектор в зимний период?

Несмотря на то что все элементы конструкции установлены на улице, производители таких коллекторов зачастую позиционируют их как всесезонные, способные работать при минусовых температурах. В пользу этого утверждения говорит то, что в качестве теплоносителя в вакуумных трубках находится незамерзающая жидкость, выносной бак обладает хорошей термоизоляцией, внутри него находится мощный электрический ТЭН.

Автоматика водонагревателя настроена так, что при снижении температуры в баке ниже 5 градусов включается режим автоматического поддержания температуры воды. При условии бесперебойного электроснабжения, вода в баке не замерзнет, а в солнечную погоду, хоть и менее интенсивно, но будет нагреваться. Однако есть несколько особенностей в обвязке.

Первое — автоматический воздухоотводчик, расположенный в верхней части бака и хорошо обдуваемый. При сильном минусе его легко может прихватить, или вовсе порвать.

Второе, пожалуй, самое главное, трубы холодной и горячей воды. При отсутствии водоразбора, даже при самой эффективной теплоизоляции труб, вода в них постепенно замерзнет. Потому помимо поддержания температуры бака, необходимо еще обеспечить циркуляцию воды по системе. А это предусматривает наличие циркуляционного насоса и дополнительные траты на электроэнергию, с подачей которой, в особенности зимой, случаются сбои.

В пасмурные дни, которых зимой достаточно, вполне может случиться, что вы будете греть улицу, а не воду. Поэтому для всесезонного использования лучше подойдут двухконтурные солнечные коллекторы. В таких устройствах теплоносителем является антифриз, а нагрев воды происходит через теплообменник, установленный в накопительном баке, который находится в помещении.

Будет ли работать солнечный коллектор в пасмурную погоду

Эффективность работы солнечного водонагревателя напрямую зависит от мощности солнечного излучения. Даже в пасмурный день определенное количество солнечной энергии пробивается сквозь тучи, поглощаясь адсорбером коллектора. Однако мощность такого излучения в десятки раз меньше, чем в безоблачный день. Потому не стоит ожидать от водонагревателя существенного прироста температуры.

Советы по обвязке

1. Если вы не собираетесь использовать солнечный коллектор в зимний период времени, вам понадобится дополнительный нагревательный прибор. Также он будет полезен в пасмурную погоду (если вы не собираетесь пользоваться электрическим подогревом водонагревателя). Солнечный коллектор необходимо подключать параллельно дополнительному нагревательному прибору. Для удобства переключения между нагревателями можно установить трехходовой кран на подачу холодной воды к приборам. Это позволит избежать подмешивания холодной воды через неактивный прибор к горячей воде на выходе из активного.

2. Вся запорная и аварийная арматура должна размещаться в помещении с плюсовой температурой, это поможет слить воду не только с коллектора, но и с наружных труб.

3. Для компенсации линейного расширения воды при нагреве необходимо предусмотреть мембранный бак-компенсатор либо предохранительный сбросной клапан.

4. На подаче холодной воды в накопитель необходимо установить обратный клапан. Можно применить комбинированный обратный клапан со сбросом избыточного давления, настройка срабатывания подбирается в соответствии с паспортом коллектора. Необходимо обеспечить отвод воды от штуцера сброса в канализацию.

5. Необходимо предусмотреть сливной кран. Его нужно установить в помещении на подачу холодной воды после обратного клапана.

6. Накопительный бак можно использовать как бак запаса воды на время хлорирования или аварийного отключения. Для этого необходимо слив отвести не в канализацию, а в линию подачи горячей воды. Слив воды будет производиться самотеком через смеситель. Давление на выходе из смесителя при таком сливе будет зависеть от высоты расположения бака относительно точки слива (1 м — давление 0,1 кгс/см2).

7. Необходимо заизолировать все наружные подводы к водонагревателю.

Схема обвязки: 1 — трехходовой кран, 2, 5 — запорная арматура коллектора, 3 — обратный клапан со сбросником, 4 — сливной кран, 6, 7 — запорная арматура дополнительного нагревательного прибора

Обслуживание

Производители коллекторов часто заявляют, что их продукция практически не требует обслуживания и прослужит не менее 25 лет. Учитывая, что в накопительном баке происходят те же процессы, что и в бойлере — это можно поставить под сомнение.

Какие работы необходимо периодически проводить с коллектором, чтобы продлить его срок службы и повысить эффективность?

Желательно не допускать работы коллектора в режиме стагнации (высокой тепловой нагрузки). Такие режимы возникают, когда потребность в горячей воде меньше, чем коллектор способен обеспечить. Как следствие, вода перегревается и закипает. Коллектор рассчитан на такую нагрузку, хотя это и снижает его ресурс.

Однако не все трубы рассчитаны на температуру в 100° и выше, а главное, это опасно для здоровья человека. Желательно перед покупкой водонагревателя оценить свои потребности в горячей воде, либо же закрыть на время одну или несколько вакуумных труб непрозрачным материалом. Это снизит мощность коллектора.

Необходимо обеспечить легкий доступ к месту установки коллектора и удобную площадку для обслуживания.

Следует периодически протирать поверхность трубок. Запыленность способна уменьшить мощность коллектора на 7%. Это достаточно делать несколько раз в год.

Необходимо очищать внутреннее пространство накопительного бака от накипи. Для этого нужно слить воду и демонтировать ТЭН. Процедура аналогична чистке стандартного бойлера. Периодичность зависит от качества воды.

Следует производить прочистку гильз, в которых располагаются тепловые трубки, от накипи. Для этого необходимо демонтировать вакуумные трубки. Чтобы не обжечься, перед началом работ следует закрыть трубки от солнечных лучей.

Вполне возможно, что нагревательная трубка, выполненная из меди, может застрять в латунной гильзе. Тогда придется выкручивать трубку вместе с гильзой торцевым ключом.

Очистить накипь можно с помощью лимонной кислоты, уксуса либо прочих химических средств.

Сборка проводится в обратном порядке. Может понадобиться замена резиновых колец на гильзе. Нагревательная трубка должна быть смазана теплопроводным материалом для лучшей теплоотдачи и предотвращения закисания.

Сливая коллектор на зиму, желательно закрывать его трубки непрозрачным материалом. Пустой бак в солнечные зимние дни будет еще больше перегреваться, что негативно отразится на резиновых уплотнениях и преждевременно выведет из строя воздухоотводчик.

Необходимо периодически визуально осматривать состояние креплений коллектора и герметичность соединений.

Солнечный коллектор — устройство полезное, а главное, энергосберегающее. Показанный в статье коллектор имеет объем накопительного бака в 110 литров и летом нагревает его до 65–70 °С, а осенью и весной — до 50–55 °С. Однако, как и любое тепловое оборудование, он тоже требует ухода. Но, несмотря на это, солнечный коллектор — это шаг в будущее, и если есть возможность — стоит этот шаг сделать! опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Вакуумный солнечный коллектор — особенности эксплуатации

Вакуумный солнечный коллектор. Особенности эксплуатации.

Никто не откажется от горячей воды по цене холодной. Сегодня это реально, благодаря изобретению солнечных коллекторов. Преимущество их применения состоит в том, что такая система начинает окупаться с первого дня установки, поскольку солнечная энергия абсолютно бесплатная и ее использование не облагается налогом.

Конечно, сроки окупаемости такой системы предсказать сложно, ведь все зависит от суточного объема потребления горячей воды, стоимости вида топлива, альтернативой которому предполагается энергия солнца, количества солнечных дней, мощности солнечного излучения в регионе, а также прочих факторов. Однако срок окупаемости может стремительно уменьшаться пропорционально росту цен на традиционные энергоносители, делая более привлекательной идею приобретения солнечного водонагревателя.

Типов солнечных коллекторов существует множество. В этой статье будет описан один из них, наиболее оптимальный для применения в уже существующих сооружениях — одноконтурный вакуумный солнечный коллектор с выносным накопительным баком.

Такой водонагреватель удобен прежде всего потому, что все коммуникации находятся вне здания и не требуют наличия технического помещения, обустроить которое часто бывает невозможно в жилом доме. К такому устройству достаточно подвести трубы горячей и холодной воды, чтобы начать им пользоваться. Для расширения возможностей понадобится также сеть 220 вольт. Но и без электропитания коллектор будет выполнять свою основную функцию.

Конструкция вакуумного солнечного коллектора.

Вакуумный солнечный коллектор прямого действия, по сути, является бойлером. Только роль ТЭНов в нем выполняют медные нагревательные элементы, находящиеся внутри накопительного бака. Их количество зависит от объема накопителя.

Медные нагревательные элементы (heat pipe — тепловые трубки) располагаются в стеклянных вакуумных трубках, конструкция которых подобна термосу, что обеспечивает минимальные потери тепла.

Внутри тепловых трубок находится незамерзающая, легко кипящая жидкость. Солнечная энергия, поглощаемая селективным покрытием вакуумной трубки, преобразуется в тепловую энергию, которая передается тепловым трубкам. Жидкость, находящаяся внутри тепловой трубки, закипает и в виде пара поднимается к наконечнику трубки.

Читайте также:  Установка ограждений

Там она отдает свое тепло воде, находящейся в баке и, охлаждаясь, конденсируется, стекая в нижнюю часть трубки. Этот процесс циклически повторяется.

Медный наконечник тепловой трубки не взаимодействует напрямую с водой в накопителе. Он помещается в латунную гильзу, которая вкручивается в корпус.

Накопительный бак постоянно наполнен водой, которая находится под магистральным давлением водопровода. Максимально допустимое давление для бака — 0,6 МПа. Подача холодной воды осуществляется в нижнюю часть накопителя, забор нагретой происходит из верхней. За счет этого потоки не смешиваются, обеспечивая постоянство температуры на выходе практически до полного слива объема бака. В верхней части накопителя расположен автоматический воздухоотводчик.

Схема накопительного бака: 1 — обшивка корпуса, 2 — слой изоляции, 3 — бак из нержавеющей стали, 4 — датчик температуры, 5 — воздухоотводчик, 6 — выход горячей воды, 7 — электрический ТЭН, 8 — вход холодной воды, 9 — барьер

Контроль за работой водонагревателя осуществляется с помощью многофункционального контроллера, который анализирует и отображает данные по температуре воды, а также управляет электрическим нагревательным элементом, установленным в баке. Использование солнечной и электрической энергии позволяет коллектору обеспечивать бесперебойное горячее водоснабжение, даже в пасмурную погоду.

Возможно ли получать горячую воду круглогодично?

Зимой мощность солнечного излучения уменьшается в 5–6 раз по сравнению с летом. Поэтому возникает закономерный вопрос — будет ли эффективно работать одноконтурный вакуумный солнечный коллектор в зимний период?

Несмотря на то что все элементы конструкции установлены на улице, производители таких коллекторов зачастую позиционируют их как всесезонные, способные работать при минусовых температурах. В пользу этого утверждения говорит то, что в качестве теплоносителя в вакуумных трубках находится незамерзающая жидкость, выносной бак обладает хорошей термоизоляцией, внутри него находится мощный электрический ТЭН.

Автоматика водонагревателя настроена так, что при снижении температуры в баке ниже 5 градусов включается режим автоматического поддержания температуры воды. При условии бесперебойного электроснабжения, вода в баке не замерзнет, а в солнечную погоду, хоть и менее интенсивно, но будет нагреваться. Однако есть несколько особенностей в обвязке.

Первоеавтоматический воздухоотводчик, расположенный в верхней части бака и хорошо обдуваемый. При сильном минусе его легко может прихватить, или вовсе порвать.

Второе, пожалуй, самое главное, трубы холодной и горячей воды. При отсутствии водоразбора, даже при самой эффективной теплоизоляции труб, вода в них постепенно замерзнет. Потому помимо поддержания температуры бака, необходимо еще обеспечить циркуляцию воды по системе. А это предусматривает наличие циркуляционного насоса и дополнительные траты на электроэнергию, с подачей которой, в особенности зимой, случаются сбои.

В пасмурные дни, которых зимой достаточно, вполне может случиться, что вы будете греть улицу, а не воду. Поэтому для всесезонного использования лучше подойдут двухконтурные солнечные коллекторы. В таких устройствах теплоносителем является антифриз, а нагрев воды происходит через теплообменник, установленный в накопительном баке, который находится в помещении.

Будет ли работать солнечный коллектор в пасмурную погоду?

Эффективность работы солнечного водонагревателя напрямую зависит от мощности солнечного излучения. Даже в пасмурный день определенное количество солнечной энергии пробивается сквозь тучи, поглощаясь абсорбером коллектора. Однако мощность такого излучения в десятки раз меньше, чем в безоблачный день. Потому не стоит ожидать от водонагревателя существенного прироста температуры.

Советы по обвязке

1. Если вы не собираетесь использовать солнечный коллектор в зимний период времени, вам понадобится дополнительный нагревательный прибор. Также он будет полезен в пасмурную погоду (если вы не собираетесь пользоваться электрическим подогревом водонагревателя). Солнечный коллектор необходимо подключать параллельно дополнительному нагревательному прибору. Для удобства переключения между нагревателями можно установить трехходовой кран на подачу холодной воды к приборам. Это позволит избежать подмешивания холодной воды через неактивный прибор к горячей воде на выходе из активного.

2. Вся запорная и аварийная арматура должна размещаться в помещении с плюсовой температурой, это поможет слить воду не только с коллектора, но и с наружных труб.

3. Для компенсации линейного расширения воды при нагреве необходимо предусмотреть мембранный бак-компенсатор либо предохранительный сбросной клапан.

4. На подаче холодной воды в накопитель необходимо установить обратный клапан. Можно применить комбинированный обратный клапан со сбросом избыточного давления, настройка срабатывания подбирается в соответствии с паспортом коллектора. Необходимо обеспечить отвод воды от штуцера сброса в канализацию.

5. Необходимо предусмотреть сливной кран. Его нужно установить в помещении на подачу холодной воды после обратного клапана.

6. Накопительный бак можно использовать как бак запаса воды на время хлорирования или аварийного отключения. Для этого необходимо слив отвести не в канализацию, а в линию подачи горячей воды. Слив воды будет производиться самотеком через смеситель. Давление на выходе из смесителя при таком сливе будет зависеть от высоты расположения бака относительно точки слива (1 м — давление 0,1 кгс/см2).

7. Необходимо заизолировать все наружные подводы к водонагревателю.

Схема накопительного бака: 1 — обшивка корпуса, 2 — слой изоляции, 3 — бак из нержавеющей стали, 4 — датчик температуры, 5 — воздухоотводчик, 6 — выход горячей воды, 7 — электрический ТЭН, 8 — вход холодной воды, 9 —С барьер

Обслуживание солнечного коллектора

Какие работы необходимо периодически проводить с коллектором, чтобы продлить его срок службы и повысить эффективность?

Желательно не допускать работы коллектора в режиме стагнации (высокой тепловой нагрузки). Такие режимы возникают, когда потребность в горячей воде меньше, чем коллектор способен обеспечить. Как следствие, вода перегревается и закипает. Коллектор рассчитан на такую нагрузку, хотя это и снижает его ресурс. Однако не все трубы рассчитаны на температуру в 100° и выше, а главное, это опасно для здоровья человека. Желательно перед покупкой водонагревателя оценить свои потребности в горячей воде, либо же закрыть на время одну или несколько вакуумных труб непрозрачным материалом. Это снизит мощность коллектора.

Необходимо обеспечить легкий доступ к месту установки коллектора и удобную площадку для обслуживания.

Следует периодически протирать поверхность трубок. Запыленность способна уменьшить мощность коллектора на 7%. Это достаточно делать несколько раз в год.

Вполне возможно, что нагревательная трубка, выполненная из меди, может застрять в латунной гильзе. Тогда придется выкручивать трубку вместе с гильзой торцевым ключом.

Очистить накипь можно с помощью лимонной кислоты, уксуса либо прочих химических средств.

Сборка проводится в обратном порядке. Может понадобиться замена резиновых колец на гильзе. Нагревательная трубка должна быть смазана теплопроводным материалом для лучшей теплоотдачи и предотвращения закисания.

Сливая коллектор на зиму, желательно закрывать его трубки непрозрачным материалом. Пустой бак в солнечные зимние дни будет еще больше перегреваться, что негативно отразится на резиновых уплотнениях и преждевременно выведет из строя воздухоотводчик.

Необходимо периодически визуально осматривать состояние креплений коллектора и герметичность соединений.

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Коэффициент полезного действия такого типа коллекторов, при обеспечении высокой степени вакуума, составит около 98%. Как правило, установка солнечных вакуумных коллекторов производится на крыше объекта, что позволяет максимально полезно использовать ее площадь. Угол монтажа коллектора выбирается производно в диапазоне от 5 до 90 градусов. Минимальные значения угла наклона солнечного коллектора позволяют обеспечить циркуляцию теплоносителя. Срок использования вакуумных солнечных батарей достаточно высок и составляет более 20 лет. Вариантов у потребителя несколько: можно вакуумный солнечный коллектор купить либо изготовить своими руками. Цена вакуумных солнечных батарей вполне доступна, таким образом использование таких систем весьма целесообразно.

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Предназначение плоского вакуумного солнечного коллектора заключается в обеспечении аккумулирования солнечной энергии при любых погодных условиях и температуре окружающей среды.

Содержание:

Как работает коллектор?

  • Одним из важнейших элементов конструкции является автоматизированный резервуар-теплообменник, способный преобразовывать, поддерживать и сохранять тепло, полученное при накоплении солнечной энергии, а также и от дополнительных источников энергии, которые используются для подстраховки работоспособности системы отопления в целом.
  • Вода, нагретая до определенной температуры, из теплообменника, расположенного во внутреннем блоке, подается в радиаторы, использующиеся для системы отопления, при этом вода, находящаяся в резервуаре, поступает в бак для поддержания ГВС.
  • Для контроля значений рабочей температуры блоков и выбора требуемого режима работы системы установлен блок управления. Он отвечает за поток энергии теплового носителя через теплообменник и определяет куда именно стоит направить тепло: на водоснабжение либо отопление.
  • В ночное время суток автоматика поддерживает минимальные параметры работы системы и поддерживает значения установленной температуры.
  • Основное преимущество использования вакуумных солнечных коллекторов для отопления дома — это их малая инерционность. При этом их использование позволяет обеспечивать горячее водоснабжение в течение года и отопление в холодный период, позволяющее экономить традиционно использующиеся источники получения тепловой энергии.

Схема и конструкция солнечного коллектора

Основные блоки вакуумного коллектора: непосредственно вакуумный коллектор, резервуар-теплообменник и системный контроллер солнечных систем нагрева воды. Конструктивно вакуумный коллектор выполнен в виде трубчатых профилей, соединенных параллельными рядами. Как правило используются трубы конструкции ”стекло-стекло”, произведенные из боросиликатного стекла. Для покрытия внутренней трубы используется селективный слой, предназначенный для абсорбции солнечной энергии и устранения тепловых потерь. Функциональность таких труб позволяет их использовать при пасмурной погоде. При отрицательных температурах происходит преобразование в тепло как прямых, так и рассеянных солнечных лучей. Также для образования тепла используется природное ИК-излучение. Конструкция вакуумной трубы реализована по принципу термоса: она изготовлена из двух трубок различного диаметра, между которыми поддерживается вакуум. Вакуум обладает фактически нулевой теплопроводностью и обеспечивает высокий уровень термоизоляции.

  • Вакуумные трубы во всесезонных системах имеют дополнительные термотрубки или тепловые трубки. Они представляются собой медные трубки, наполненные жидкостью с низкой температурой кипения. При непосредственном воздействием тепла происходит испарение жидкости. При этом забирается тепло самой трубки. Далее пар поднимается в расположенный выше наконечник, где происходит его конденсация и передача тепла тепловому носителю в основном контуре либо специальной жидкости, находящейся в отопительном контуре. Далее конденсат по стенкам стекает вниз и процесс возобновляется.

как работает солнечный коллектор

  • Приемник коллектора как правило изготавливается из меди. При этом чаще всего применяется дополнительная полиуретановая изоляция. Приемник закрыт истом нержавеющего покрытия для дополнительной защиты. Передача тепла осуществляется посредством медной «гильзы» приемника. Отопительный контур отделяется от блока трубок, что позволяет поддерживать работу системы при поломке одной или нескольких трубок. Замена поврежденных трубок производится без слива используемой жидкости из рабочего контура.
  • Резервуар-теплообменник выполняет функции бойлера и используется для аккумулирования и сохранения тепла. Резервуар, как правило, имеет внутри конструкции одну либо две спирали для теплообмена.
  • Типичная конструкция системы как правило включает насос, манометр и клапан давления, кран для регулирования количества воды, различные соединительные механизмы и вентили, в том числе набор, обеспечивающий безопасное подсоединение резервуара к отопительной системе, вентиль безопасности давления в 6 атм. Бак дополнительно может быть оснащен электрическим нагревателем мощностью 1-3 кВт.
  • Если требуется обеспечить единовременную подачу горячего водоснабжения и отопления, происходит распределение аккумулированной солнечной энергии. Когда заданное значение температуры достигается, подача тепла автоматически переводится на контур отопления. Настройки перераспределения тепла могут быть изменены в зависимости от времени года либо климатической зоны. К данной системе отопления могут быть подсоединены дополнительные отопительные приборы.
  • Контроллер водонагревательных систем используется для задания значений температуры в резервуаре теплообменника и коллекторе, а также определения требуемого режима работы вакуумного солнечного коллектора согласно полученным данным.
  • Основные функции контроллера заключаются в следующем: индикация температуры в основных блоках: коллекторе, резервуаре, индикация значения температуры в обратном потоке теплоносителя, задание температуры запуска, при которой используется принудительная циркуляция в теплоносителе, таймер пуска и остановки всей системы отопления, определение температуры и продолжительности работы функции дополнительного подогрева, задание минимального значения температуры, индикация датчиков, имеющих повреждения.

Типы гелиосистем

Выделяют два основных типа гелиосистем: сезонные, всесезонные или круглогодичные.

Вакуумные солнечные батареи, сконструированные на базе технологии прямой теплопередачи, относятся к сезонным системам. Принцип действия таких систем достаточно прост: вода из бака поступает в соединенные медные трубки, где нагревается и затем возвращается в контур.

Тепло в таком типе солнечных батарей передается воде без использования в работе дополнительных элементов и блоков. При этом требуется большой объем воды в контуре теплообменника (от 60 до 200 л). Основными преимуществами сезонных систем являются низкая стоимость при высоком КПД, составляющий до 98%. Это конечно при условии использования и покупки селективного покрытия для солнечных коллекторов.

К круглогодичным системам относят вакуумные солнечные батареи, в которых дополнительно установлены термотрубки. Принцип работы таких коллекторов схож с работой установок центрального отопления. Через коллектор и змеевик протекает специальная жидкость («незамерзайка»). Эта жидкость предназначена для забора тепла из медных трубок. Далее она поступает в бак, аккумулирующий тепло для непосредственного нагрева воды через змеевик. Процесс протекает до тех пор, пока значения температуры бака и теплового приемника не сравняются. Насос контролируется электроникой, датчики температуры при этом устанавливаются как в коллекторе, так и в баке-аккумуляторе. Давление в системе может быть выше требуемых значений при недостатке потребления воды. Расширительный бак также позволяет избежать подобных ситуаций.

Области применения гелиосистем многогранны и включают: обеспечение жилых помещений, социальных и культурных объектов горячим водоснабжением и отоплением. При этом экономия ресурсов достигает 50%. Используются в сочетании с «теплыми полами». Если вам требуется обеспечить ваш дом теплом, то вы можете купить вакуумный солнечный коллектор, либо сделать его своими руками. Стоимость вакуумных коллекторов для отопления дома достаточна высока, но продуктивность и энергоемкость таких систем компенсирует материальные издержки. При этом следует учитывать, что надежность коллектора, собранного и установленного профессионалами выше, чем у самодельного.

Ссылка на основную публикацию