Вакуумные коллекторы солнечные: Вакуумный солнечный коллектор для отопления и горячего водоснабжения —
Вакуумный солнечный коллектор. Принцип работы и оценка эффективности.
Вакуумный солнечный коллектор — оборудование, предназначенное для нагрева воды с помощью солнечной энергии.
Основным нагревательным элементом солнечного коллектора является вакуумная трубка с селективным покрытием. В простых термосифонных коллекторах процесс нагрева воды происходит непосредственно в самой трубке. За счет явления конвекции, нагретая вода перемещается вверх, холодная вниз.
Нулевая теплопроводность вакуума между внутренней и внешней трубкой обеспечивает сохранность тепла. Эффективность такой системы в теплое время года наиболее высокая. Так за один солнечный августовский день термосифонный водонагреватель нагревает 200 литров воды до 84°С.
Безупречная эффективность термосифонного водонагревателя в теплое время года оборачивается проблемой в холода: несмотря на 50мм теплоизоляцию бака-накопителя теплопотери в холодную ночь могут достигать 20-25°С.
Если же морозы продержатся несколько дней, а солнце не сумеет пробиться через плотный слой облаков, вода в трубках превратится в лед, а это может привести к разрыву внутренней трубки и выходу из строя всего коллектора.
Кроме того, замена даже одной трубки, требует слива всей воды в баке, что очень трудозатратно.
Для решения проблемы «сезонности», широко применяется в нашем климате вакуумная трубка Heat Pipe или так называемая «сухая трубка».
В стеклянную трубку вставлена медная трубка в алюминиевом рефлекторе, который выполняет роль мостика тепла. Процесс конвекции протекает уже внутри медной трубки HP.
Температура на конце трубки может достигать 250-280ºС. Существует два основных способа передачи этого тепла к потребителю:
1. Греем воду непосредственно в баке (система под давлением). Эта система проста и компактна, но за счет того, что бак расположен на улице, в зимнее время эффективность такой системы тоже имеет ряд ограничений.
2. Передаем тепло теплоносителю и греем воду в баке косвенного нагрева, расположенному в помещении. Поговорим более подробно о солнечном вакуумном коллекторе:
Такая система универсальна. Она может быть интегрирована в систему отопления и существенно сократить расходы на топливо.
Но не стоит рассматривать солнечный коллектор как единственный источник тепла в Вашем доме. Законы физики неумолимы! Когда светит солнце — коллектор работает. Когда солнца нет — не работает!
Рассчитать эффективность солнечного вакуумного коллектора для горячего водоснабжения в первом приближении поможет следующая методика:
- Шаг 1. Определить, на сколько градусов должна повыситься температура воды и ее объем. Семья — 4 человека (2 взрослых и 2 ребенка). В среднем на одного человека расходуется в день 50 литров воды. Соответственно 50*4=200 л. Средняя температура водопроводной воды = 15°С. Она должна быть нагрета до 50°С.
- Шаг 2. Определить количество энергии необходимой для нагревания этого объема воды. Для нагрева одного литра воды на один градус надо затратить энергию равную 1 ккал. 200 л x 35°C = 7000 ккал. Для перевода данной энергии в кВт*ч воспользуемся следующей формулой 7000 / 859,8 = 8,14 кВт*ч (1 кВт*ч = 859,8 ккал)
- Шаг 3. Определить количество энергии, которая может быть преобразована в тепло солнечным коллектором. Рассмотрим вариант расположения солнечной установки в Краснодаре. Значение солнечной радиации на поверхность, наклоненную к горизонту на 45° с ориентацией на юг, по данным за последние 22 года наблюдений: в июле на 1 м² составляет 5,44 кВт*ч/день, а в декабре 1,74 кВт*ч/день. Эффективность вакуумного солнечного коллектора традиционно принимают за 80%. Это не совсем верно, так как на КПД влияют многие факторы, мы поговорим о них ниже. Но для предварительного расчета примем эту цифру. Значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками равно 5,44 x 0,8 = 4,35 кВт*ч/день площади поглощения коллектора для июля. Значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками равно 1,74 x 0,8 = 1,39 кВт*ч/день площади поглощения коллектора для декабря. Площадь абсорбции вакуумной трубки диаметром 58 и длиной 1800 мм составляет 0,0937 м². Несложно подсчитать, что одна трубка способна получать и передавать солнечное тепло в размере 0,4075 кВт*ч и 0,13 кВт*ч соответственно в июле и декабре.
- Шаг 4. Определить необходимое число трубок. Используя значение, вычисленное выше, определяем количество трубок, которое надо установить. Энергия, которую необходимо затратить на нагрев нужного количества воды, составляет 8,14 кВт*ч. Энергия, которую может передать одна вакуумная трубка, в зависимости от месяца составляет 0,4075 кВт*ч и 0,130 кВт*ч.
Значение передачи поглощенной энергии вакуумными трубками равно 1,74 x 0,8 = 1,39 кВт*ч/день площади поглощения коллектора для декабря. Площадь абсорбции вакуумной трубки диаметром 58 и длиной 1800 мм составляет 0,0937 м². Несложно подсчитать, что одна трубка способна получать и передавать солнечное тепло в размере 0,4075 кВт*ч и 0,13 кВт*ч соответственно в июле и декабре.Июль – 8,14 / 0,4075 = 20 трубок. Декабрь – 8,14 / 0,130= 63 трубки.
Оптимальным выбором будет два 20-ти трубочных коллектора и бак на 220 литров с одним теплообменником.
Для наглядности приведем таблицу эффективности коллекторного поля из 40 трубок ориентированного на юг.
Угол наклона трубок к горизонту 45º, выраженную в кВт*ч в день тепловой энергии, опираясь на данные Национального Управления по Воздухоплаванию и Исследованию Космического Пространства (NASA), получаем следующий график:
Чтобы эти цифры обрели прикладное значение, давайте попробуем рассчитать, на какую температуру в баке накопителе мы можем рассчитывать?
Возьмем для примера рекомендованный из расчета бак на 220 литров.
Температура воды в баке на начало дня равна температуре в бойлерной, где он располагается и равна, предположим, 20ºС.
Сначала переводим кВт*ч в килокалории:
Теперь, определим, на сколько градусов нагреет воду в баке наш коллектор за один СРЕДНИЙ декабрьский день:
- Pккал (мощность коллектора в ккал)
- Vбака (Объем воды в баке): 220л
- Δt искомая величина (значение температуры, на которое нагреется вода в баке за день).
Δt = Pккал/Vбака
Несмотря на хорошую теплоизоляцию теплопровода, мы потеряем часть тепла по пути до бака.
Сам бак тоже обладает не 100% теплоизоляцией.
Так же процесс теплообмена между концом трубки Heat Pipe и теплоносителем и теплообмен в змеевике бойлера снижает общую эффективность системы. Так что можно смело списывать еще 10% для зимы, 5% для ноября и марта, 2% для апреля с октябрем. Летом можно принять этот вид потерь за ноль.
Δt= Pккал/Vбака*0,9
Δt дек=4486/220*0,9=18ºС
Казалось бы все ясно и понятно. НО! Мы опираемся на данные среднемесячных наблюдений. А это значит, что В СРЕДНЕМ по декабрю мы получим такую величину Δt. Давайте попытаемся понять, что значит это самое СРЕДНЕЕ: По данным портала: russia.pogoda360.ru солнечных дней в Краснодаре в декабре 31%, облачных 34%, пасмурных: 34%
В пасмурную погоду эффективность солнечного коллектора близка к нулю. Нет солнца — нет тепла.
Конечно какую-то энергию рассеянного солнечного излучения вакуумные трубки соберут, но при передаче ее воде бака естественные потери в теплотрассе и самом баке ее обнулят.
Таким образом все те крохи тепла, что соберет коллектор просто развеятся. В такие дни поддержкой температуры в баке занимается электрический ТЭН, который предусмотрен во всех буферных емкостях. Если ТЭНа нет или он отключен, теплопотери бака ничем не компенсируются. Температура воды в баке сравняется с температурой воздуха в бойлерной.
Скорость с которой остынет вода, зависит от теплоизоляции бака и температуры внутри помещения. По эмпирическим данным потеря тепла составляет порядка 5-8ºС за 12 часов (ночь) при разнице температур в баке и помещении около 25ºС .
Если за сутки плотные тучи так и не рассеялись, наш бак остынет на 10-16 градусов. А за два дня потеряет все накопленное тепло.
В облачную погоду мы уже можем на что-то рассчитывать. Но опять же. Насколько она «облачна»? Сколько конкретно кВт*ч солнечного излучения приходит на нашу солнечную установку? В лучшем случае нам удастся компенсировать естественное остывание бака.
..
Рассчитать точное значение мощности солнечного коллектора в каждый день можно, но для этого нужно иметь данные инсоляции по каждому дню. Знать истинные цифры теплопотерь на конкретном объекте. Температуру воздуха и пр. Это имеет скорее научное, чем прикладное значение. Нам же надо понять принцип работы и возможности, которые предоставляет нам использование этого оборудования.
Итак, мы имеем среднее значение Δt=18ºС. Это значит, что в СРЕДНЕМ в декабре мы получим 38ºС в баке за один день. За ночь наш бак остынет, и если нам повезет и день снова будет СРЕДНИМ ( 🙂 ), к вечеру мы можем рассчитывать на 38-5+15=51ºС. Не учитывая потерь бака, о которых мы говорили выше. Но достаточно двух подряд пасмурных дней, чтобы вода в баке остыла до температуры окружающей среды. При этом, за два солнечных дня мы увидим 60-70 градусов на термометре бака, если не будет водоразбора. Где же этому предел? И почему мы так редко наблюдаем кипящую воду в баке зимой? Все дело снова в потерях! Чем выше разница между температурой в баке и воздухом в бойлерной, тем интенсивней идет теплообмен.
Так все-таки работает ли солнечный коллектор зимой или нет!?
Ответ: ДА работает! Но мы не можем рассматривать коллектор как единственный источник тепла. Лишь, как помощь основному источнику.
В среднем использование солнечного коллектора может экономить:
- В зимний период от 20 до 40% энергии на отопление и ГВС.
- В период с апреля по октябрь наши потребности в отоплении значительно ниже, а солнца больше. Здесь мы говорим о 60-70% на отопление и до 90% на ГВС.
- С мая по сентябрь солнца много, потребности в отоплении нет совсем и мы закрываем 100%+ потребности в ГВС!
Вернемся снова к нашему расчету. Копнув чуть глубже мы выяснили, что не все так прямолинейно. И если расчет для ИЮЛЯ остается практически неизменным, то для февраля мы должны учесть потери как минимум 10%. Тогда наша формула будет выглядеть так:
Июль – 8,14 / 0,4075 = 20 трубок. Декабрь – 8,14 / (0,130*0,9)= 70 трубок.
Поэтому, нашей рекомендацией будет установка коллектора на 20 и 30 трубок, соединенных в группу на 50 трубок. И установка электроТЭНа на 2 кВт в бак накопитель.
Куда же девать излишки тепла летом? Решение зависит от конкретного объекта. Если есть бассейн — греем бассейн. Если нет — ставим тепловентилятор, который работает по принципу печки в автомобиле. Сбросом тепла управляет контроллер гелеосистемы. Все автоматизировано и не требует участия человека.
ИБП для гелиоустановки: Контроллер управления, циркуляционные насосы гелеосистемы и тепловентилятора работают от сети 220в 50Гц. В случае отключения электропитания в солнечный летний день, и остановки циркуляции теплоносителя ,температура в коллекторе достигнет предельных значений за считанные секунды.
Это может привести к аварии и дорогому ремонту оборудования. Поэтому, верным решением будет обеспечить их работу источником бесперебойного питания, состоящего из небольшого инвертора с зарядным устройством и аккумуляторной гелевой батареи.
Специалисты нашей компании имеют богатый практический опыт в проектировании и установке солнечного оборудования. А прямые поставки с заводов изготовителей, гарантируют лучшие цены на рынке.
Мы предлагаем нашим клиентам не просто оборудование, а комплексное решение задач отопления и горячего водоснабжения.
Типы солнечных коллекторов
Солнечный коллектор — это конструкция или устройство, преобразующее энергию Солнца в тепло. Формально, солнечными коллекторами является стальная бочка, выкрашенная в черный цвет на дачном душе. Раскатанный по огороду тонкостенный шланг, выставленные на солнце пластиковые PET-бутылки с водой и даже простое ведро воды, греющееся на солнце, может считаться солнечным коллектором.
Углубляться в классификацию таких самодельных ультра-эконом-вариантов использования солнечной энергии не станем
Открытые коллекторы
Для формирования полной картины упомянем лишь такой тип солнечного коллектора, как открытые коллекторы, не имеющие ни остекления, ни специального покрытия.
Чаще всего, это пластиковые прямоугольные емкости черного цвета, наполненные водой. Они крайне дешевы — дешевле может быть лишь какое-то решение “своими руками” — однако имеют массу критичных недостатков, таких как:
- Низкий КПД
- Работают только при положительной температуре окружающей среды
- Крайняя недолговечность — часто не больше одного сезона.
- Эффективная работа только при небольших перепадах температур (обычно не более 20 ⁰С между окружающей средой и водой в коллекторе). Таким образом солнечные коллекторы такого типа не могут использоваться для получения горячей воды
Все это оставляет открытым коллекторам единственную сферу применения — в качестве подогрева бассейна или уличного душа.
“Серьезные” солнечные коллекторы, которые можно использовать в течение многих лет, можно разбить на две больших группы: плоские коллекторы и трубчатые вакуумные коллекторы.
Плоские солнечные коллекторы
Основным элементом плоского солнечного коллектора является абсорбер — металлическая пластина со специальным поглощающим покрытием и напаянным на нее проточным трубопроводом. Абсорбер заключен в специальный корпус, у которого лицевая стенка прозрачная (через нее в коллектор проникает солнечное излучение), а тыльная утеплена минераловатной плитой либо слоем другого утеплителя. Внутренний трубопровод, по которому циркулирует теплоноситель, на абсорбере может располагаться по-разному.
Выделяют 3 основных типа расположения: “меандр”, “арфа”, «двойная арфа». Компания Атмосфера предлагает плоские солнечные коллекторы всех типов. Для повышения эффективности коллектора на абсорбер может быть нанесено специальное селективное покрытие. Наличие селективного покрытия значительно увеличивает производительность плоского коллектора, но, в то же время, увеличивает его стоимость.
Для уменьшения теплопотерь в холодное время года корпус плоского коллектора делают максимально герметичным. Таким образом теплоизоляция абсорбера достигается за счет слоя воздуха или инертного газа со стороны прозрачной передней стенки, и слоя утеплителя со стороны задней стенки.
Плоские коллекторы являются более эффективными в теплое время года, однако в зимнее время их эффективность значительно снижается по причине достаточно высоких теплопотерь. Существуют также еще один вид плоских солнечных коллекторов — вакуумный плоский коллектор. В вакуумном плоском коллекторе теплоизоляция абсорбера от окружающей среды достигается не за счет слоя теплоизоляции, а за счет создания внутри короба глубокого вакуума, предотвращающего теплопотери. Такие коллекторы обладают максимальной продуктивностью среди плоских коллекторов, однако, являются более сложными в монтаже и эксплуатации, и, что существенно, очень дорогими. Неоспоримыми преимуществами плоских солнечных коллекторов являются их невысокая цена при высокой эффективности в теплое время года.
К недостаткам можно отнести более низкую производительность в зимний период. Плоский коллектор являются цельной неразборной конструкцией, из-за чего поднимать и устанавливать на крышу его приходится целиком.
СОКОЛ-ЭФФЕКТ (Арфа)
Межколлекторные соединения мама-папаСолнечные коллекторы типа «арфа» самый распространенный тип солнечного коллектора, отлично зарекомендовавший себя при создании гелиосистем различного назначения.
Солнечные коллекторы Сокол-Эффект производятся с медным и алюминиевым абсорбером. Для работы на прямой воде применяются только солнечные коллекторы с медным абсорбером. При работе с применением теплоносителя тип абсорбера не важен.
Высокая мощность, высокая пропускная способность для теплоносителя обеспечивает эффективное преобразование энергии солнца в тепло. Более 98% всех мировых гелиосистем собрано на солнечных коллекторах типа арфа.
Отличительной особенностью коллекторов СОКОЛ-ЭФФЕКТ является надежное межколлекторное соединение на резьбе папа-мама.
Таким образом обеспечивается герметичность и легкость сборки гелиосистем.
Солнечные коллекторы Сокол-эффект производятся в России на предприятии оборонного комплекса АО «НПО машиностроения». При изготовлении применяются современные материалы и технологии. АТМОСФЕРА представляет продукцию завода для частных и корпоративных заказчиков. При этом мы комплектуем гелиосистему любой мощности «под ключ» и оказываем услуги монтажа и шефмонтажа.
АрфаАТМОСФЕРА СПК-F4M (Меандр)
Солнечные коллекторы меандрового типа имеют змеевидную трубку по которой движется теплоносительи нагревается абсорбером солнечного коллектора.
Такое устройство позволяет применять солнечные коллекторы типа меандр как для традиционного (около 98% мировых установок), а также для самосливных систем класса DrainBack (дрэйнбэк). Такую систему впервые предложила компания Viessmann (Германия). Системы drainback называются «незакипающими». Однако требуют дополнительного оборудования и отличаются шумностью при работе.
Компания Атмосфера предлагает солнечные коллекторы меандрового типа площадью 2 кв.м и 2.65 кв.м. Производство находится в Польше, что обеспечивает традиционно хорошие цены на продукцию и быстрый срок поставки.
МеандрАТМОСФЕРА СПК-F2M (Двойная арфа)
Солнечные коллекторы типа «двойная арфа» характеризуются простотой монтажа, за счет всего двух присоединений в верхней части корпуса.
Коллекторы такого типа пригодны применяются для построения гелиосистем в частных домах и гостиницах. Они легки в обслуживании и обладают более высокой мощностью, за счет отсутствия лишних выходов медных частей, а также усиленной теплоизоляцией задней поверхности корпуса и боковых кромок.
Компания Атмосфера предлагает солнечные коллекторы такого типа площадью 2 кв.м. Производство также находится в Польше. Коллекторы сертифицированы для применения в гелиосистемах и системах теплоснабжения.
Двойная арфаТрубчатые вакуумные солнечные коллекторы
Гораздо проще установить на наклонную кровлю трубчатый вакуумный коллектор.
Трубчатый коллектор состоит из рамы или креплений, корпуса-теплообменника (так называемого manifold) и стеклянных вакуумных трубок. Таким образом, монтаж трубчатого коллектора можно осуществлять в несколько этапов: сначала устанавливаем раму, на раме закрепляем manifold, после чего по одной вставляем в manifold вакуумные трубки. Трубчатые вакуумные коллекторы также более эффективны по сравнению с плоскими коллекторами в холодное время года, так как вакуум обеспечивает минимальные теплопотери. Трубчатые вакуумные коллекторы отличаются по типу вакуумных трубок, а также по типу манифолда.
Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы термосифонного типа
В коаксиальных вакуумных трубках прямого нагрева теплоноситель (обычно это вода) нагревается при непосредственном контакте с внутренней тепло-поглощающей стенкой. Для увеличения теплопоглощения стеклянная стенка изнутри покрывается специальным селективным покрытием. Коллекторы прямого нагрева на трубках коаксиального типа просты и дешевы, и имеют ряд особенности:
- Имеют высокий КПД
- Обладают сравнительно невысокой ценой
- Работают только при положительной температуре окружающей среды
- Требует сезонного обслуживания (слив и заполнение), замены силиконовых прокладок
- Некоторые типы сезонных коллекторов не могут работать под высоким давлением
Обычно материал корпуса бака изготовлен из нержавеющей стали, что предъявляет дополнительные требования к чистоте воды и регулярному контролю состояния и замене магниевого анода.
В случае несвоевременной замены магниевого анода происходит быстрое разрушение бака в результате электрохимической коррозии. Коаксиальные вакуумные трубки прямого нагрева используются в сезонных термосифонных системах, таких как Атмосфера-RNB, RPA-Теплообмен, СВК-Октагон.
Трубчатые вакуумные солнечные коллекторы heatpipe
Система heat-pipe состоит из специальной трубки-теплообменника, передающей тепло из трубки в теплообменник manifold’а. Гильза теплообменника heatpipe соединяется с теплообменником манифолда через гильзу, которое впаяно непосредственно в 1-трубный теплообменник, также может огибаться 2-трубным теплообменником.
Коаксиальные вакуумные трубки с системой heatpipe отличаются высокой эффективностью и удобством при монтаже. Кроме того, в таком коллекторе можно легко заменить не только саму вакуумную трубку, но и сердечник heatpipe в случае выхода его из строя. При чем совсем не обязательно отключать и демонтировать солнечный коллектор с крыши — все замены осуществляются по месту с минимальным затратами времени и усилий.
Коллекторы с вакуумными трубками heatpipe отличаются доступной ценой, надежны и могут без ограничений использоваться в высоконапорных гелиотермальных системах. Вакуумные трубки heatpipe используются во всех вакуумных солнечных коллекторах Атмосфера.
Вакуумная трубка heatpipe с однотрубным манифолдомКоаксиальная вакуумная трубка heatpipe с двухтрубным манифолдомКоаксиальные вакуумные трубки с системой U-type
Еще одним типом трубчатых гелиоколлекторов являются коллекторы с коаксиальными трубками, в которых расположен проточный теплообменник U-образной формы.
При высокой эффективности трубки U-type имеют один серьезный недостаток — они являются одним целым с manifold’ом и должны монтироваться целиком. При этом, такая конструкция исключает замену одиночных трубок при выходе их из строя. Также недостатками коллекторов с трубками U-type, по сравнению с трубками heat-pipe, являются их большее гидравлическое сопротивление, повышенные требования к теплоносителю и, что немаловажно, более высокая цена.
Перьевые вакуумные трубки super-heatpipe
Коллекторы на основе перьевых вакуумных трубок являются самыми эффективными среди трубчатых коллекторов. Перьевые трубки состоят из системы heatpipe, закрепленной на плоском тепловом абсорбере с селективным покрытием, который помещен в вакуумированную трубу диаметра 80мм. Другими словами, это гибрид трубок хитпайп и вакуумных плоских коллекторов.
При высокой эффективности, перьевые трубки отличаются значительно более высокой ценой и более сложным монтажом. Кроме того, при выходе из строя такой трубки, ее придется менять целиком.
Солнечные коллекторы с перьевыми трубками редко применяются, однако доступны к заказу у некоторых европейских производителей. Как было сказано ранее эффективность коллекторов с трубками super heatpipe выше в сравнении с солнечными коллекторами heatpipe в среднем на 15%, однако такое увеличение выработки тепла солнечным коллектором сопровождается увеличением стоимости коллектора в среднем на 30-40%. Это далеко не всегда оправдано, да и доступность запчастей всегда под вопросом. На складе АТМОСФЕРА перьевые трубки super heatpipe, как правило, имеются.
Мнение специалиста:
Споры о том какие солнечные коллекторы лучше, мощнее, надежней или долговечней идут уже не первый десяток лет. Единственное «правильное решение», как правило, не существует.
При подборе солнечного коллектора инженер учитывает разные параметры эксплуатации и принимает обоснованное решение. В ряде случаев теплотехнический расчет и моделирование выработки тепла в годовом исчислении выполняется для разных типов коллекторов.
Инженер учитывает сезонность гелиосистемы, доступную площадь для размещения коллекторов, возможные периоды перепроизводства тепловой энергии, потенциал к увеличению мощности солнечного водонагревателя.
Квалифицированный инженер в случае когда не все параметры работы гелиосистемы могут быть определены на момент её установки предложит разбить инвестицию на этапы. При этом заказчику предоставляется возможность применить гелиосистему сезон и по его результатам принять обоснованное решение к увеличению мощности или оставить проектное решение принятое ранее без изменения.
Специалисты компании АТМОСФЕРА обладают экспертными знаниями в области солнечного теплоснабжения и готовы подключиться к проектам гелиосистем на любом из этапов из создания.
Солнечные коллекторы с вакуумными трубками— SunMaxx Solar
avwFm87mDz2022-05-16T12:32:58+00:00 Вакуумная трубкаСолнечные коллекторы
Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы SunMaxx ThermoPower™ — это ведущая в отрасли линейка солнечных коллекторов, которые прошли независимые испытания и сертифицированы для обеспечения максимальной производительности и ценности.
ПРОСМОТР ПРОДУКТОВ
Связанные документы и загрузки
ПРОСМОТР ВСЕЙ НАШЕЙ БАЗЫ ДАННЫХ ДОКУМЕНТОВ И ЗАЯВЛЕНИЙ
Помощь при определении размера:
Обязательно используйте наш калькулятор аксессуаров для плоских коллекторов, чтобы рассчитать необходимые аксессуары для подключения к каждому солнечному коллектору.
Калькулятор аксессуаров
Есть вопросы?
Готовы начать?
Получите дополнительную информацию или закажите наши коллекторы вакуумных трубок:
ПОЗВОНИТЕ НАМ СЕГОДНЯ 1.877.786.6299
Часто задаваемые вопросы:
Наука вакуумных трубокavwFm87mDz2020-11-23T11:41:29+00:00
Краткое видео о том, как заменить тепловые трубки с вакуумными трубками (замените или снимите их, если возникают проблемы с выделением слишком большого количества тепла!).
В НАЛИЧИИ
Вакуумные трубчатые коллекторы VHP
Солнечные коллекторы с вакуумными трубками чрезвычайно эффективны и экономичны; особенно в более холодном климате, где другие конструкции солнечных коллекторов имеют низкую производительность и множество других проблем из-за отсутствия защиты от замерзания. Вакуумные трубчатые коллекторы, в отличие от других конструкций, чрезвычайно хорошо защищены от низких температур, что обеспечивает эффективность более 70% даже в минусовом климате, гарантируя, что ваша вода останется горячей независимо от того, насколько холодна погода.
В НАЛИЧИИ
Вакуумные трубчатые коллекторы VDF
Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы SunMaxx предназначены для эффективного обеспечения горячей водой для ряда применений, в самых разных климатических условиях и местах.
Клиенты SunMaxx используют SunMaxx VDF30 для лучистого нагрева горячей воды для бытовых нужд и обогрева бассейнов/джакузи каждый день в жилых, коммерческих/промышленных и муниципальных объектах.
| Модель | ThermoPower™-VDF20 | ThermoPower™-VDF30 |
|---|---|---|
| Размеры (дюймы) | 60 x 64,7 дюйма | 87,4 x 64,7 дюйма |
| Общая площадь коллектора (кв. фут) | 26,95 | 39,33 |
| Чистая площадь проема (кв. фут) | 19,26 | 28,84 |
| Вес (фунты) | 115 | 170 |
| Скорость потока (гал/мин) | 0,4 | 0,6 |
| Количество трубок | 20 | 30 | УЧИТЬ БОЛЬШЕ | УЧИТЬ БОЛЬШЕ |
В НАЛИЧИИ СЕЙЧАС
Вакуумные трубчатые коллекторы VTS
Наши домашние солнечные системы горячего водоснабжения представляют собой полные, готовые к установке комплекты, которые обеспечат доступное и эффективное солнечное горячее водоснабжение в регионах, где холодная погода нечасто бывает.
Каждая система включает в себя высокоэффективный солнечный коллектор и встроенный резервуар для хранения воды, что обеспечивает эффективное сочетание простоты и доступности.
Наши домашние солнечные системы горячего водоснабжения представляют собой полные, готовые к установке комплекты, которые обеспечат доступное и эффективное солнечное горячее водоснабжение в регионах, где холодная погода нечасто бывает. Каждая система включает в себя высокоэффективный солнечный коллектор и встроенный резервуар для хранения воды, что обеспечивает эффективное сочетание простоты и доступности.
| Модель | ThermoPower™-VTS15HP | ThermoPower™-VTS30HP |
|---|---|---|
| Размеры (дюймы) | 60 x 90 дюймов | 109 x 90 дюймов |
| Общая площадь коллектора (кв. фут) | 24,5 | 47,9 |
| Емкость (Г) | 40 | 79 |
| Вес (фунты) | 143 | 265 |
| Скорость потока (гал/мин) | 0,3 | 0,6 |
| Количество трубок | 15 | 30 | УЧИТЬ БОЛЬШЕ | УЧИТЬ БОЛЬШЕ |
Вакуумная трубка
Солнечные коллекторы
Коллектор вакуумных трубок ThermoPower™ на 20 трубок
Гарантия SunMaxx на 10 лет
Соединения 1″ NPT
Произведено с 2006 г.
Сертифицировано OG-100
20-трубная вакуумная трубка
Дренажная или замкнутая системаКоллектор вакуумных трубок ThermoPower™ на 30 трубок
Гарантия SunMaxx на 10 лет
Соединения 1″ NPT
Произведено с 2006 г.
Сертифицировано OG-100
30-трубная вакуумная трубка
Дренажная система или система с замкнутым контуромВакуумный прямоточный солнечный коллектор ThermoPower™ с 20 трубками
10-летняя гарантия SunMaxx
Соединения 1/2″ NPT
Произведено с 2006 г.
Сертифицировано OG-100 — сертифицировано для налоговых льгот на использование солнечной энергии
20-трубная вакуумная трубка с прямым потоком
Подходит для коммерческих или…Вакуумный прямоточный солнечный коллектор ThermoPower™ с 30 трубками
10-летняя гарантия SunMaxx
Соединения 1/2″ NPT
Произведено с 2006 г.
Сертифицировано OG-100 — сертифицировано для налоговых льгот на солнечную энергию
30-трубная вакуумная трубка с прямым потоком
Подходит для коммерческого или…
Галереи изображений установки
- Коммерческие установки
- Промышленные установки
residential» data-active=»true»> Жилые установкиВакуумный трубчатый коллектор для солнечной системы горячего водоснабжения
Солнечные вакуумные трубчатые коллекторы для горячей воды
Вакуумный трубчатый коллектор (ETC) состоит из нескольких герметичных стеклянных трубок, внутри которых находится теплопроводный медный стержень или труба, что обеспечивает высокую теплопроводность. эффективность и рабочая температура по сравнению с плоскими солнечными коллекторами даже в морозный день.
В предыдущем уроке мы рассмотрели Солнечные плоские коллекторы и увидели, что они состоят из почерневшей металлической поглощающей пластины и водопроводных труб, заключенных в герметичную остекленную и изолированную металлическую (или деревянную) коробку.
Трубы, называемые стояками, припаяны к пластине абсорбера, по которым проходит жидкость, нагретая солнцем, а в системе прямого нагрева вода нагревается по мере того, как она циркулирует через панели в накопительный бак. В непрямых системах солнечная энергия нагревает смесь гликоля и воды, которая не может замерзнуть и которая, в свою очередь, нагревает воду в баке.
Хотя этот тип солнечных систем горячего водоснабжения дешев и прост в установке, проблема с плоскими коллекторами заключается в том, что они «плоские». Это накладывает одно ограничение на их эффективность, поскольку они могут работать с максимальной эффективностью только тогда, когда солнце находится прямо над головой в полдень. В других случаях солнечные лучи падают на коллектор под разными углами, отражаясь от материала остекления, что снижает их эффективность.
Солнечные системы горячего водоснабжения, в которых используются вакуумные трубчатые коллекторы в качестве источника тепла решает эту проблему, потому что в солнечном коллекторе используются отдельные закругленные трубы, которые большую часть дня всегда перпендикулярны солнечным лучам.
Это позволяет солнечной системе горячего водоснабжения с использованием вакуумного трубчатого коллектора работать с гораздо более высокой эффективностью и температурой в течение гораздо более длительного периода, чем обычная система с одним плоским коллектором.
Еще одно преимущество технологии солнечных вакуумных труб заключается в том, что проблемы с весом и конструкцией крыши, вызванные стандартными плоскими системами, устраняются, поскольку солнечные трубы не заполнены большим количеством тяжелой воды.
Вакуумный трубчатый коллектор
Вакуумный трубчатый коллектор
Вакуумный трубчатый коллектор состоит из нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, соединенных с напорной трубой и используемых вместо зачерненной теплопоглощающей пластины, которую мы видели в предыдущий плоский коллектор.
Эти стеклянные трубки имеют цилиндрическую форму. Таким образом, угол солнечного света всегда перпендикулярен теплопоглощающим трубкам, что позволяет этим коллекторам хорошо работать даже при слабом солнечном свете, например, рано утром или поздно днем, или в тени облаков.
Вакуумные трубчатые коллекторы особенно полезны в районах с холодной и пасмурной зимней погодой.
Итак, как работают солнечные вакуумные трубчатые коллекторы?. Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из одного или нескольких рядов параллельных прозрачных стеклянных трубок, закрепленных на раме. Диаметр каждой отдельной трубки варьируется от 1 дюйма (25 мм) до 3 дюймов (75 мм) и от 5 футов (1500 мм) до 8 футов (2400 мм) в длину в зависимости от производителя.
Каждая трубка состоит из толстой стеклянной внешней трубки и более тонкой стеклянной внутренней трубки (называемой «двойной стеклянной трубкой») или «трубки-термоса», которая покрыта специальным покрытием, поглощающим солнечную энергию, но задерживающим тепло потеря. Трубки изготовлены из боросиликатного или известково-натриевого стекла, которое является прочным, устойчивым к высоким температурам и имеет высокий коэффициент пропускания солнечного излучения.
В отличие от плоских коллекторов, вакуумные трубчатые коллекторы не нагревают воду непосредственно внутри труб.
Вместо этого воздух удаляется или откачивается из пространства между двумя трубками, образуя вакуум (отсюда и название вакуумированных трубок ).
Этот вакуум действует как изолятор, значительно снижая любые потери тепла в окружающую атмосферу посредством конвекции или излучения, что делает коллектор намного более эффективным, чем внутренняя изоляция, которую могут предложить плоские коллекторы. С помощью этого вакуума вакуумные трубчатые коллекторы обычно производят более высокую температуру жидкости, чем их аналоги с плоскими пластинами, поэтому летом они могут сильно нагреваться.
Вакуумный трубчатый коллектор
Внутри каждой стеклянной трубки плоское или изогнутое алюминиевое или медное ребро прикреплено к металлической тепловой трубке, проходящей через внутреннюю трубку. Ребро покрыто селективным покрытием, передающим тепло жидкости, циркулирующей по трубе. Эта герметичная медная тепловая трубка передает солнечное тепло за счет конвекции внутреннего теплоносителя к «горячей колбе», которая косвенно нагревает медный коллектор внутри напорного резервуара.
Все эти медные трубы подсоединены к общему коллектору, который затем подключается к накопительному баку, таким образом нагревая горячую воду в течение дня. Горячую воду можно использовать ночью или на следующий день благодаря изолирующим свойствам бака.
Изоляционные свойства вакуума настолько хороши, что, хотя температура внутренней трубки может достигать 150 o C, внешняя трубка холоднее на ощупь. Это означает, что водонагреватели с вакуумными трубками могут хорошо работать и могут нагревать воду до довольно высоких температур даже в холодную погоду, когда плоские коллекторы работают плохо из-за потерь тепла.
Однако недостатком использования вакуумных трубок является то, что панель может быть намного дороже по сравнению со стандартными плоскими коллекторами или солнечными коллекторами периодического действия. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками хорошо подходят для коммерческого и промышленного нагрева горячей воды и могут быть эффективной альтернативой плоским коллекторам для отопления жилых помещений, особенно в районах, где часто бывает облачно.
Вакуумные трубчатые коллекторы в целом являются более современными и более эффективными по сравнению со стандартными плоскими коллекторами, поскольку они могут извлекать тепло из воздуха во влажные пасмурные дни и не нуждаются в прямом солнечном свете для работы. Благодаря вакууму внутри стеклянной трубки общая эффективность во всех областях выше, и производительность лучше, даже когда солнце не находится под оптимальным углом.
Для этих типов солнечных панелей для горячей воды действительно важна конфигурация вакуумной трубки. Существует несколько различных конфигураций вакуумных трубок, трубка с одной стенкой, трубка с двойной стенкой, прямоточная или тепловая трубка, и эти различия могут определять, как жидкость циркулирует вокруг солнечной панели горячего водоснабжения.
Вакуумные трубчатые коллекторы с тепловыми трубками
В вакуумных трубчатых коллекторах с тепловыми трубками герметичная тепловая трубка, обычно сделанная из меди для повышения эффективности коллекторов при низких температурах, прикреплена к теплопоглощающей отражающей пластине внутри вакуумной герметичной трубки.
Из полого медного теплообменника внутри трубы удален воздух, но он содержит небольшое количество жидкости спирт/вода под низким давлением, а также некоторые дополнительные добавки для предотвращения коррозии или окисления.
Этот вакуум позволяет жидкости испаряться при очень низких температурах, чем обычно при атмосферном давлении. Когда солнечный свет в виде солнечного излучения попадает на поверхность поглотительной пластины внутри трубки, жидкость в тепловой трубке быстро превращается в горячий парообразный газ из-за наличия вакуума. Поскольку этот газовый пар теперь легче, он поднимается к верхней части трубы, нагревая ее до очень высокой температуры.
Верхняя часть тепловой трубки и, следовательно, вакуумная трубка соединены с медным теплообменником, называемым «коллектором». Когда горячий пар, все еще находящийся внутри герметичной нагревательной трубки, попадает в коллектор, тепловая энергия пара передается воде или гликолевой жидкости, протекающей через соединительный коллектор.
По мере того, как горячий пар теряет энергию и охлаждается, он снова конденсируется из газа в жидкость, текущую обратно по тепловой трубе для повторного нагрева.
Тепловая трубка и, следовательно, вакуумные трубчатые коллекторы должны быть установлены таким образом, чтобы иметь минимальный угол наклона (около 30 o ), чтобы внутренняя жидкость тепловой трубки возвращалась обратно к горячему поглотителю пластина на дне трубы. Этот процесс превращения жидкости в газ и обратно в жидкость продолжается внутри герметичной тепловой трубки до тех пор, пока светит солнце.
Основное преимущество вакуумных трубчатых коллекторов с тепловыми трубками заключается в том, что существует «сухое» соединение между пластиной абсорбера и коллектором, что значительно упрощает установку по сравнению с прямоточными коллекторами. Кроме того, в случае растрескивания или поломки вакуумной трубки и потери вакуума, можно заменить отдельную трубку без опустошения или демонтажа всей системы.
Эта гибкость делает солнечные коллекторы горячей воды с вакуумными трубками с тепловыми трубками идеальными для солнечных конструкций с замкнутым контуром, поскольку модульная сборка обеспечивает простоту установки и возможность легкого расширения путем добавления любого количества трубок.
Прямоточный вакуумный трубчатый коллектор
Прямоточный вакуумный трубчатый коллектор, также известный как U-образный трубчатый коллектор, отличается от предыдущих тем, что он имеет две тепловые трубки, проходящие через центр трубы. Одна труба действует как подающая труба, а другая – как обратная. Обе трубы соединены вместе в нижней части трубы с помощью «U-образного изгиба», отсюда и название.
Теплопоглощающая отражающая пластина действует как разделительная полоса, которая разделяет подающую и обратную трубы через трубы солнечного коллектора. Пластина поглотителя и трубка теплопередачи также герметично запаиваются внутри стеклянной трубки, что обеспечивает исключительные изоляционные свойства.
Полые тепловые трубки и плоская или изогнутая пластина отражателя изготовлены из меди с селективным покрытием для повышения общей эффективности коллекторов. Эта конкретная конфигурация вакуумной трубки аналогична работе плоских коллекторов, за исключением вакуума, создаваемого внешней трубкой.
Поскольку жидкий теплоноситель втекает в каждую трубу и выходит из нее, прямоточные коллекторы с вакуумными трубками не такие гибкие, как коллекторы с тепловыми трубками. Если трубка треснет или сломается, ее нельзя будет легко заменить. Системе потребуется опорожнение, так как между трубкой и коллектором имеется «мокрое» соединение.
Многие специалисты в области солнечной энергетики считают, что конструкции с вакуумными трубками с прямым потоком более энергоэффективны, чем конструкции с тепловыми трубками, потому что при прямоточном потоке между жидкостями отсутствует теплообмен. Кроме того, в цельностеклянной конструкции с прямым потоком две тепловые трубки расположены одна внутри другой, так что нагреваемая жидкость проходит по середине внутренней трубки, а затем возвращается обратно через внешнюю трубку абсорбера.
Вакуумные трубки с прямым потоком могут собирать как прямое, так и рассеянное излучение и не требуют слежения за солнцем. Однако отражатели различной формы с параболическими желобами, расположенные за трубками, иногда используются для полезного сбора части солнечной энергии, которая в противном случае может быть потеряна, что обеспечивает небольшую концентрацию солнечной энергии.
Другие рекомендации по использованию вакуумных трубчатых коллекторов
Из-за герметичного вакуума в конструкции вакуумные трубчатые коллекторы могут сильно нагреваться, превышая точку кипения воды в жаркие летние месяцы. Эти высокие температуры могут вызвать серьезные проблемы в существующей бытовой солнечной системе горячего водоснабжения, такие как перегрев и растрескивание вакуумных стеклянных трубок.
Уже в продаже
Солнечное отопление для бытовых нужд: эксперт Earthscan…
Чтобы предотвратить это в жарком летнем климате, используются байпасные клапаны и большие теплообменники для «сброса» избыточного тепла, а также смесительные клапаны, которые смешивают обычную (прохладную) воду с горячей водой, чтобы обеспечить температуру и уровни давления никогда не превышают заданный предел.
Кроме того, коллекторы с тепловыми трубками никогда не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей, если через теплообменник не протекает теплоноситель. Это приведет к тому, что пустой теплообменник сильно нагреется и может треснуть из-за внезапного удара, когда через него начнет течь холодная вода.
Несмотря на то, что коллекторы с вакуумными трубками способны нагревать воду зимой до +50 градусов по Цельсию, внешняя стеклянная трубка вакуумных трубок не нагревается, как обычные плоские солнечные коллекторы, во время работы. Это связано с присущими вакууму внутри трубки изоляционными свойствами, которые предотвращают охлаждение внешней тепловой трубки за счет внешней температуры окружающей среды, которая может быть значительно ниже точки замерзания.
Таким образом, в более холодные зимние месяцы эти типы коллекторов не могут растопить большое количество снега, падающего на них в любой момент времени, что означает, что ежедневная очистка стеклянных трубок от снега и льда может быть проблемой без их поломки.
Даже если очень снежно или очень холодно, через трубы будет проходить достаточно солнечного света, чтобы трубы оставались значительно выше нуля и по-прежнему могли предварительно нагревать воду, которую затем можно нагреть с помощью стандартного электрического погружного нагревателя или газовой горелки, что снижает затраты. подогрев воды зимой.
Вакуумные трубчатые коллекторы — очень эффективный способ нагрева большей части используемой горячей воды только за счет энергии солнца. Они могут работать при очень высоких температурах, но более хрупкие, чем другие типы солнечных коллекторов, и их установка намного дороже. Они могут использоваться как в активной системе горячего водоснабжения с открытым контуром (без теплообменника), так и в активной системе с замкнутым контуром (с теплообменником), но требуется насос для циркуляции теплоносителя из коллектора в хранилище, чтобы остановить это от перегрева.
В нашем следующем учебном пособии по солнечному нагреву мы рассмотрим другой способ нагрева воды с использованием типа периодического коллектора, известного как система хранения с интегральным коллектором или ICS, и посмотрим, как их можно использовать как для генерации, так и для хранения солнечной энергии.