Як працює і як влаштований сонячний колектор на вакуумних трубках

1. Принцип роботи
2. конструкція елементів
3. Резервуар-теплообмінник
4. Системний контролер для сонячних водонагрівальних систем
5. типи геліосистем
6. Область застосування

джерело: http://forum.truba.ua/index.php?topic=2983.0 30 Квітень 2008

Принцип роботи

Сонячний вакуумний колектор (перетворювач теплової енергії сонця) забезпечує збір сонячного випромінювання в будь-яку погоду, незалежно від зовнішньої температури. Коефіцієнт поглинання енергії таких колекторів, при ступені вакууму 10 ֿ, становить 98%. Сонячні колектори зазвичай встановлюються безпосередньо на даху будівель таким чином, щоб найбільш ефективно використовувати площу даху для збору енергії. Колектори монтуються практично під будь-яким кутом, від 5 до 90 градусів. Мінімальний кут нахилу необхідний для забезпечення циркуляції теплоносія Термін служби вакуумних колекторів - не менше 20 років.

Резервуар-теплообмінник являє собою автоматизовану систему перетворення, підтримки і збереження тепла, отриманого від енергії сонця, а також і від інших джерел енергії (наприклад, традиційний водонагрівач, що працює на електриці, газі або дизпаливі), які страхують систему при недостатній кількості сонячної енергії. Нагріта таким чином вода надходить з теплообмінника внутрішнього блоку в радіатори системи опалення, а вода з резервуару використовується для гарячого водопостачання.

Блок управління призначений для контролю температури в сонячному колекторі і резервуарі-теплообміннику, а також для вибору, в залежності від величини цих температур, оптимального режиму роботи системи протягом доби. При цьому контролер регулює потік теплоносія через теплообмінник, визначає напрямок подачі тепла (на ГВС або на опалення). У нічний час автоматика системи забезпечує мінімально необхідне залучення додаткової енергії для підтримки заданої температури всередині приміщення. Система має малу інерційністю, швидким виходом на робочий режим і дозволяє забезпечити:

• Цілорічне гаряче водопостачання;
• Сезонне опалення з економією традиційних джерел теплової енергії до 80% (в залежності від географічної широти і кліматичних умов).

конструкція елементів

вакуумний колектор

Конструкція колекторів з вакуумними трубами складається з паралельних рядів прозорих трубчастих профілів. Використовуються труби типу "скло-скло". Внутрішня труба покрита спеціальним селективним шаром, який добре абсорбує сонячну енергію і перешкоджає втратам тепла. Такі труби функціонують і в похмуру погоду, і при мінусовій температурі, вони перетворять прямі і розсіяні сонячні промені в тепло. Інфрачервоне випромінювання, яке проходить крізь хмари, також поглинається і перетвориться в тепло. Трубки зазвичай виконані з боросилікатного скла.

Конструкція вакуумних труб схожа на конструкцію термоса: одна трубка вставлена ​​в іншу з великим діаметром. Між ними вакуум, який представляє досконалу термоізоляцію. Для всесезонних систем в колекторах застосовуються вакуумні труби з вбудованими термотрубкі (тепловими трубками). Термотрубкі - це закрита мідна труба з невеликим вмістом легкозакипаючої рідини. Під впливом тепла рідина випаровується і забирає тепло вакуумної трубки. Пари піднімаються у верхню частину - наконечник, де конденсуються і передають тепло теплоносію основного контуру водоспоживання або незамерзаючої рідини опалювального контура. Конденсат стікає вниз, і все повторюється знову.

Приймач сонячного колектора мідний з поліуретанової ізоляцією, закритий нержавіючим листом. Передача тепла відбувається через мідну "гільзу" приймача. Завдяки цьому опалювальний контур відділений від трубок, при пошкодженні однієї трубки колектор продовжує працювати. Процедура заміни трубок дуже проста, при цьому немає необхідності зливати незамерзаючу суміш з контуру теплообмінника.

Резервуар-теплообмінник

Конструктивно виконаний у вигляді бойлера-накопичувача. Призначений для накопичення і збереження тепла, і зазвичай включає в себе одну або дві внутрішні теплообмінні спіралі. Решту обладнання системи зазвичай включає насос, манометр, клапан тиску, вентилі, кран регулювання наливу води, з'єднувачі, манометр, вентиль безпеки на 6 атм., Набір для безпечного під'єднання до опалювальної системи. Як опція бак може оснащуватися електронагрівачем потужністю від 1 до 3 кВт.

При одночасної потреби в гарячій воді та опалення, сонячна енергія розподіляється між нагріванням головного котла і гарячим водопостачанням. При досягненні заданої температури, автоматика перемикає подачу тепла на опалювальний контур. Така послідовність роботи системи може бути змінена на прямо протилежну, в залежності від кліматичної зони або пори року. Система сконструйована таким чином, що до неї легко можуть приєднуватися інші нагрівальні системи.

Системний контролер для сонячних водонагрівальних систем

Контролер призначений для контролю температури в сонячному колекторі, в резервуарі-теплообміннику і вибору, в залежності від величини цих температур, оптимального режиму роботи системи протягом доби.

Контролер виконує наступні основні функції:

• Індикацію температури колектора;
• Індикацію температури в резервуарі;
• Індикацію температури зворотного потоку теплоносія;
• Установка температури включення примусової циркуляції теплоносія;
• Установка часу включення і виключення системи опалення;
• Установка температури і часу додаткового підігріву;
• Установка температури «антизамерзання»;
• Індикацію пошкодження датчиків.

типи геліосистем

Розрізняють два типи геліосистем: сезонні і цілорічні (всесезонні)

До сезонних систем відносяться вакуумні колектори з прямою теплопередачей сонячної енергії воді. У таких системах вакуумні трубки розташовані під певним кутом і з'єднані з накопичувальним баком. З нього вода тече прямо в трубки, нагрівається і повертається назад.

До переваг цієї системи відноситься безпосередня передача тепла воді без участі інших елементів. Мінусом можна вважати дещо більший обсяг води контуру теплообмінника (60-200 літрів). Основною перевагою залишається низька вартість і високий ККД, до 98%.

До гарєєвим систем відносяться вакуумні колектори з термотрубкі. Принцип дії таких колекторів простий і нагадує роботу установки центрального опалення. Це закрита система, в якій, через верхню частину колектора і змійовик протікає, рідина. Ця рідина забирає тепло з мідних наконечників, а потім гаряча рідина перекачується через змійовик бака-акумулятора і нагріває воду в баку. Цикл передачі тепла з колектора до акумулятора триває до тих пір, поки триває день (і температура на виході колектора вище температури в баку на рівні теплообмінника). Роботу насоса контролює електронний контролер. Датчики контролера знаходяться в колекторі і в баку-акумуляторі. Вони вимірюють температуру в системі. Крім того, розширювальний бак оберігає систему від занадто високого тиску, що виникає при зростанні температури і не використанні води споживачами.

Область застосування

• Забезпечення гарячим водопостачанням житлових будинків, котеджів, дачних будиночків, готелів, ресторанів, теплиць, басейнів і т.д .;
• Опалення приміщень в весняно-осінній період і економія енергоносіїв системи опалення в зимовий період до 50%.
• Підтримує опалення приміщень при застосуванні з технологією «тепла підлога»