Устройство солнечного коллектора: Как работает солнечный коллектор на вакуумных трубках • Ваш Солнечный Дом

Содержание

Как работает солнечный коллектор на вакуумных трубках • Ваш Солнечный Дом

Конструкция вакуумного солнечного коллектора

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 31 октября, 2021

Опубликовано автором

Принцип работы

Солнечный вакуумный коллектор (преобразователь тепловой энергии солнца) обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии таких коллекторов, при степени вакуума 10ֿ, составляет 98 %. Солнечные коллекторы обычно устанавливаются непосредственно на крыше зданий таким образом, чтобы наиболее эффективно использовать площадь крыши для сбора энергии. Коллекторы монтируются практически под любым углом, от 5 до 90 градусов. Минимальный угол наклона необходим для обеспечения циркуляции теплоносителя Срок службы вакуумных коллекторов — не менее 20 лет.

Резервуар-теплообменник представляет собой автоматизированную систему преобразования, поддержания и сохранения тепла, полученного от энергии солнца, а также и от других источников энергии (например, традиционный водонагреватель, работающий на электричестве, газе или дизтопливе), которые страхуют систему при недостаточном количестве солнечной энергии.

Нагретая таким образом вода поступает из теплообменника внутреннего блока в радиаторы системы отопления, а вода из резервуара используется для горячего водоснабжения.

Блок управления предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе и резервуаре-теплообменнике, а также для выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток. При этом контроллер регулирует поток теплоносителя через теплообменник, определяет направление подачи тепла (на ГВС или на отопление). В ночное время автоматика системы обеспечивает минимально необходимое привлечение дополнительной энергии для поддержания заданной температуры внутри помещения. Система обладает малой инерционностью, быстрым выходом на рабочий режим и позволяет обеспечить:

Круглогодичное горячее водоснабжение;
Сезонное отопление с экономией традиционных источников тепловой энергии до 80% (в зависимости от географической широты и климатических условий).

Конструкция элементов

вакуумный коллектор

Конструкция коллекторов с вакуумными трубами состоит из параллельных рядов прозрачных трубчатых профилей. Используются трубы типа ”стекло-стекло”. Внутренняя труба покрыта специальным селективным слоем, который хорошо абсорбирует солнечную энергию и препятствует потерям тепла. Такие трубы функционируют и в пасмурную погоду, и при отрицательной температуре, они преобразуют прямые и рассеянные солнечные лучи в тепло. Инфракрасное излучение, которое проходит сквозь облака, также поглощается и преобразуется в тепло. Трубки обычно выполнены из боросиликатного стекла.

Конструкция вакуумных труб похожа на конструкцию термоса: одна трубка вставлена в другую с большим диаметром. Между ними вакуум, который представляет совершенную термоизоляцию. Для всесезонных систем в коллекторах применяются вакуумные трубы с встроенными термотрубками (тепловыми трубками). Термотрубка – это закрытая медная труба с небольшим содержанием легкокипящей жидкости. Под воздействием тепла жидкость испаряется и забирает тепло вакуумной трубки. Пары поднимаются в верхнюю часть – наконечник, где конденсируются и передают тепло теплоносителю основного контура водопотребления или незамерзающей жидкости отопительного контура. Конденсат стекает вниз, и все повторяется снова.

Приемник солнечного коллектора медный с полиуретановой изоляцией, закрыт нержавеющим листом. Передача тепла происходит через медную „гильзу“ приемника. Благодаря этому отопительный контур отделен от трубок, при повреждении одной трубки коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, при этом нет необходимости сливать незамерзающую смесь из контура теплообменника.

Резервуар-теплообменник

Конструктивно выполнен в виде бойлера-накопителя. Предназначен для накопления и сохранения тепла, и обычно включает в себя одну или две внутренние теплообменные спирали. Остальное оборудование системы обычно включает насос, манометр, клапан давления, вентили, кран регулировки налива воды, соединители, манометр, вентиль безопасности на 6 атм., набор для безопасного подсоединения к отопительной системе. Как опция бак может оснащаться электронагревателем мощностью от 1 до 3 кВт.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом главного котла и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур. Такая последовательность работы системы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что к ней легко могут подсоединяться другие нагревательные системы.

Системный контроллер для солнечных водонагревательных систем

Контроллер предназначен для контроля температуры в солнечном коллекторе, в резервуаре-теплообменнике и выбора, в зависимости от величины этих температур, оптимального режима работы системы в течение суток.

Контроллер выполняет следующие основные функции:

Индикацию температуры коллектора;
Индикацию температуры в резервуаре;
Индикацию температуры обратного потока теплоносителя;
Установка температуры включения принудительной циркуляции теплоносителя;
Установка времени включения и выключения системы отопления;
Установка температуры и времени дополнительного подогрева;
Установка температуры «антизамерзания»;
Индикацию повреждения датчиков.

Типы гелиосистем

Различают два типа гелиосистем: сезонные и круглогодичные (всесезонные)

К сезонным системам относятся вакуумные коллекторы с прямой теплопередачей солнечной энергии воде. В таких системах вакуумные трубки расположены под определенным углом и соединены с накопительным баком. Из него вода протекает прямо в трубки, нагревается и возвращается обратно.

К преимуществам этой системы относится непосредственная передача тепла воде без участия других элементов. Минусом можно считать несколько больший объем воды контура теплообменника (60-200 литров). Основным преимуществом остается низкая стоимость и высокий КПД, до 98 %.

К всесезонным системам относятся вакуумные коллекторы с термотрубками. Принцип действия таких коллекторов прост и припоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, в которой, через верхнюю часть коллектора и змеевик протекает, незамерзающая жидкость. Эта жидкость забирает тепло из медных наконечников, а затем горячая жидкость перекачивается через змеевик бака-аккумулятора и нагревает воду в баке. Цикл передачи тепла из коллектора к аккумулятору длится до тех пор, пока длится день (и температура на выходе коллектора выше температуры в баке на уровне теплообменника). Работу насоса контролирует электронный контроллер. Датчики контроллера находятся в коллекторе и в баке-аккумуляторе. Они измеряют температуру в системе. Кроме того, расширительный бак предохраняет систему от слишком высокого давления, возникающего при возрастании температуры и не использовании воды потребителями.

Область применения

Обеспечение горячим водоснабжением жилых домов, коттеджей, дачных домиков, гостиниц, ресторанов, теплиц, бассейнов и т.д.;
Отопление помещений в весенне-осенний период и экономия энергоносителей системы отопления в зимний период до 50%.
Поддерживающее отопление помещений при применении с технологией «теплый пол»

Источник: http://forum.truba.ua/index.php?topic=2983.030 Апрель 2008

Эта статья прочитана 27216 раз(а)!

Продолжить чтение

Вакуумные солнечные коллекторы
73
Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление с вакуумными солнечными коллекторами В вакуумном водонагревателе-коллекторе объем, в котором находится темная поверхность, поглощающая солнечное излучение, отделен от окружающей среды вакуумированным пространством, что позволяет практически полностью устранять потери теплоты в окружающую среду за счет…
Солнечные коллекторы: 2 параметра площади
70
Солнечные коллекторы: общая и апертурная площади Каждый проект солнечного отопления неизбежно начинается с оценки размера коллектора. Например, обычно используемое «эмпирическое правило» для условий отопления юга России: 10 процентов площади обогреваемого пола плюс 1 квадратный метр на каждые 100 литров в…
Видео о солнечных коллекторах
66
Интересные ссылки по солнечным коллекторам Солнечные коллекторы: правда и мифы. Приведено сравнение плоских и вакуумных коллекторов. Написано все, на удивление, правильно, видно что писал не журналист, а практик. Видео о солнечных коллекторах https://youtu.be/Bm-hgBhgwL0 Процесс кипячения воды в вакуумной трубке Испытания…
Дом с отоплением от солнечного коллектора
60
Эскизный проект загородного сельского дома с отоплением от солнечного коллектора Вырезка из журнала «Наука и Жизнь», кажется №12 за 1985 год. Арх. А.Семенов. СОЛНЕЧНЫЙ ДОМ Возможность использования солнечной энергии для экономии топлива при обогреве характеризуют следующие цифры. Среднее за год…
Душевая кабина с устройством для подогрева воды
58
ГОРЯЧАЯ? В ЛЮБОЕ ВРЕМЯ! Многие жители села и садоводы имеют на своих участках душ. Как правило, это небольшая отдельно стоящая закрытая постройка с баком на крыше. Из него самотеком по трубе к душевой сетке поступает холодная вода. Конечно, в жаркий…
Солнечное теплоснабжение
55
Солнечное тепло: горячее водоснабжение и отопление В среднем по году, в зависимости от климатических условий и широты местности, поток солнечного излучения на земную поверхность составляет от 100 до 250 Вт/м2, достигая пиковых значений в полдень при ясном небе, практически в…

Принцип работы солнечных коллекторов и батарей

Солнечные коллекторы – это инновационная технология, которая превращают солнечную энергию в тепло. Но как именно работает солнечная батарея?

Принцип работы солнечной батареи достаточно не простой. Ведь для работы солнечного коллектора необходима не только сама панель, но и ряд вспомогательных устройств, которые берут участие в работе коллектора.

Принцип работы солнечного коллектора зависит от его составляющих.

Система состоит из непосредственно солнечного коллектора, теплообменного контура и аккумулятора тепла (бака с водой). За что отвечает каждый элемент системы?

Принцип работы коллектора прост. По нему происходит циркуляция теплоносителя (жидкости). В нем теплоноситель нагревается от солнечной энергии.

В аккумуляторе тепла (баке) нагретая вода до того, как ее используют, например на отопление дома солнечными коллекторами.

Теплообменник контура необходим для передачи тепла от коллектора в бак.

Принцип солнечной батареирассмотрим более подробно. Через плоский солнечный коллектор постоянно проходит теплоноситель (жидкость – чаще всего применяется раствор пропилен гликоля с водой). Теплоноситель нагревается в солнечной батареи благодаря энергии солнца и далее отдает тепловую энергию воде через теплообменник, который находится в баке-аккумуляторе.

Далее в баке-аккумуляторе горячая вода находится до момента, когда она понадобится. Из-за этого принципа работы, бак должен иметь хорошие изоляционные качества. В первом контуре, где находится солнечная батарея, применяется принудительная циркуляция теплоносителя, поэтому еще одной составляющей такого цикла является насос, или насосная станция.

Иногда, в баке-аккумуляторе может быть установлен электрический нагреватель-дублер. Он обеспечивает принцип предостережения от возможного понижения температуры воды в баке-аккумуляторе. Такое может произойти из-за затяжной пасмурной погоды или например по причине нехватки солнечной энергии в зимний период. В таком случае, нагреватель-дублер автоматически включается и догревает воду солнечной батареи до заданной температуры. Более часто применяются баки0аккумуляторы бивалентного типа(бак с двумя теплообменниками). В таких случаях в нижний змеевик подключаются солнечные коллектора, а в верхний дополнительный источник тепла, например газовый или твердотопливный котел.

Принцип солнечного коллектора достаточно прост, но в тоже время требует высокой степени внимания к деталям. Ведь если что-то не учесть, то возможно значительное снижение эффективности работы.

Принцип действия солнечного коллектора немного отличается от типа коллектора. Например, у вакуумного солнечного коллектора и плоского солнечного коллектора есть небольшое отличие в принципе действия. Вакуумный солнечный коллектор имеет преимущества в эффективности работы по сравнению с плоским солнечным коллектором в межсезонье и зимой:

дело в том, что медная трубка в вакуумном коллекторе изолирована вакуумом со всех сторон, что обеспечивает минимальныетеплопотери. Это особенно чувствуетсяв зимний период;

принцип солнечной батареи вакуумного типа позволяет менять трубки по отдельности, при этом на работу остальных трубок поломка одной не влияет. В плоском солнечном коллекторе поломка одной трубки приведет к неисправности всего коллектора;
за счет круглой формы абсорбера, вакуумный солнечный коллектор, впитывает на много больше солнечного света, не отражая его. Плоские солнечные коллектора отражают большую часть света ранним утром и поздним вечером.

Таким образом, мы можем сказать, что принцип действия солнечных батарей немного отличается в зависимости от типа и вида коллектора. Поэтому, внимательно подбирайте себе коллектор и лучше перед покупкой обратитесь к нашим специалистам по тел. 050 414-37-72, которые более детально смогут Вам подсказать и помочь в выборе.

Солнечные коллекторы | GreenMatch

Хотя солнечные панели являются наиболее известным устройством, когда речь идет о солнечной энергии, солнечные тепловые коллекторы также очень эффективны и используются для сбора тепла путем поглощения солнечного света. Солнечное тепло также используется для улавливания солнечного излучения, которое представляет собой энергию в форме электромагнитного излучения, состоящего из инфракрасных и ультрафиолетовых волн. Это может произойти из-за огромного количества солнечного света, ежедневно попадающего на поверхность Земли.

Солнечные коллекторы могут быть без концентрации или с концентрацией . Разница между ними заключается в том, что у концентрирующих коллекторов интерцептор больше, чем у поглотителя, а у неконцентрирующих коллекторов они оба одинаковых размеров. Солнечные коллекторы с плоскими пластинами и вакуумными трубками используются в бытовых целях, таких как отопление помещений, горячее водоснабжение или охлаждение.

Плоские коллекторы

Плоские солнечные коллекторы являются наиболее распространенными. Они состоят из абсорбера, прозрачной крышки и изоляции. Основное применение технологии обычно приходится на жилые дома, где спрос на горячую воду велик и влияет на счета. Коммерческое применение плоских коллекторов обычно наблюдается в автомойках, прачечных, военных прачечных или ресторанах.

Ожидается, что солнечные водонагревательные системы будут намного экономичнее , особенно для объектов с большим спросом на горячую воду (кухни, прачечные и т. д.) Плоские солнечные коллекторы демонстрируют хорошее соотношение цены и качества, а также дают много вариантов монтажа (на крыше, внутри самой крыши или отдельно).

Вакуумный трубчатый коллектор

Это тип вакуумного коллектора, полоса поглотителя которого помещена в вакуумированную и устойчивую к давлению стеклянную трубку. Жидкий теплоноситель течет непосредственно через абсорбер в U-образную трубу или в систему «труба в трубе». В коллектор тепловых трубок встроена специальная жидкость, которая испаряется даже при низких температурах, поэтому пар поднимается по отдельным тепловым трубкам и нагревает жидкость в основной трубе, вырабатывая тепло. Термодинамические панели также основаны на таком хладагенте, но используют тепло окружающего воздуха и поэтому подходят только для горячей воды.

Технология очень надежна , так как расчетный срок ее службы составляет 25 лет. Вакуум, который окружает трубы снаружи, значительно снижает риск потери тепла, поэтому эффективность выше, чем у плоских коллекторов.

Существуют также солнечные коллекторы, которые можно использовать для выработки электроэнергии. Параболические желоба, солнечные параболические тарелки и силовые башни используются на солнечных электростанциях или в исследовательских целях.

Параболический желоб

Этот особый тип солнечного коллектора в основном используется на солнечных электростанциях. В технологии используется желобообразный параболический отражатель для концентрации солнечного света на изолированной трубке или тепловой трубке, расположенной в фокусе. Таким образом, вырабатываемое тепло передается на котлы электростанции.

Параболическая тарелка

Эта технология отличается тем, что с этим солнечным коллектором можно использовать несколько тарелок, которые могут концентрировать солнечную энергию в одной фокусной точке. Как и другие коллекторы, он в основном используется на солнечных электростанциях, а также для исследователей. Тарелка выровнена таким образом, что позволяет собирать почти все солнечное излучение, попадающее на поверхность Земли. Большинство потерь эффективности происходит из-за незначительных несовершенств формы тарелки. Потери из-за погодных условий обычно минимальны, однако в дождливый туманный день солнечные лучи обычно распространяются во все стороны.

Power Tower

Power Tower — это большая башня, огражденная следящими зеркалами, называемыми гелиостатами. Они выравниваются, чтобы отслеживать солнечный свет, собирать его и передавать на вершину башни, где находится приемник, а полученное тепло передается на электростанцию внизу. Энергетическая башня удешевляет покрытие гораздо большей площади относительно недорогими зеркалами, в отличие от традиционных солнечных элементов.

Тем не менее, эффективность может быть проблемой, так как энергетическая башня почти все время нуждается в идеальных погодных условиях, в то время как солнечные батареи по-прежнему производят очень хорошее количество энергии, даже когда небо полностью затянуто облаками.

Солнечные коллекторы или солнечные батареи

Солнечные коллекторы — прекрасное изобретение, однако они не совсем идеальны для постоянного потребителя, который просто хочет производить электроэнергию самостоятельно. Коллекционерам нужны идеальные погодные условия, которых трудно добиться во многих частях мира. С другой стороны, солнечные элементы и панели являются идеальным решением для людей, которые хотят производить собственную экологически чистую энергию. Несмотря на то, что с точки зрения цены они могут в конечном итоге обойтись вам дороже, правительство запустило схемы, которые приносят пользу людям, которые хотят перейти на солнечную энергию.

Так что, если вы планируете самостоятельно перейти на солнечную энергию, вы можете получить котировки по номеру , заполнив форму справа. Вы получите лучшие предложения от поставщиков рядом с вами, и вы будете свободны в выборе! Эта серия бесплатная и необязательная .

Узнать стоимость прямо сейчас

Заполните форму всего за 1 минуту

5 различных типов солнечных тепловых коллекторов

Фото: Александр Симонов / Adobe Stock

Основные моменты

Солнечные тепловые коллекторы используют лучистое тепло для нагрева воздуха и воды в вашем доме.
В большинстве домов используются неконцентрированные солнечные тепловые коллекторы, тогда как в промышленных условиях используются более мощные концентрированные коллекторы.
Плоские тарелки и солнечные чаши собирают солнечные лучи, а системы горячего водоснабжения и панели обогревают ваш дом, улавливая окружающий воздух.

Получите предложения от трех профессионалов!

Введите почтовый индекс ниже и найдите лучших профессионалов рядом с вами.

От нагревания горячей воды до отопления вашего дома, тепло составляет большую часть счетов за электроэнергию. Улавливая естественное солнечное тепло, домовладельцы могут использовать один или несколько различных типов солнечных тепловых коллекторов для преобразования солнечного излучения в энергию, питающую их дома.

Однако компоненты, используемые для достижения этой цели, могут различаться, как и детали, размер и форма устройства. Давайте разберем различные используемые солнечные тепловые системы, чтобы вы могли решить, что подходит для вашего дома.

Концентрирующие и неконцентрирующие солнечные тепловые коллекторы

Одно из различий, которое следует изучить в первую очередь в солнечных тепловых коллекторах, заключается в том, что они концентрируют солнечные тепловые коллекторы по сравнению с неконцентрирующими.

Неконцентрирующие солнечные тепловые коллекторы используют один (или несколько) углов для поглощения солнечного излучения. Как правило, они устанавливаются в фиксированном положении, а это означает, что количество часов в день, в течение которых они могут собирать солнечный свет, ограничено.
Концентрирующие тепловые коллекторы используют зеркала и датчики для оптимизации количества солнечного излучения, собираемого в течение дня, и, вообще говоря, намного мощнее.

В большинстве случаев в домах используются решения на основе неконцентрированной солнечной энергии. Промышленные и коммунальные установки чаще всего требуют концентрированных продуктов.

1. Плоские солнечные коллекторы

Характеризующиеся плоской собирающей пластиной с закрепленной на ней изолирующей крышкой, плоские солнечные коллекторы являются одними из самых старых конструкций и существуют уже более 75 лет.

По сути, плоская солнечная панель устанавливается на крыше и нагревается солнцем в течение нескольких часов, когда она находится на открытом воздухе, а затем преобразует эту энергию в тепло, которое используется для воды и воздуха в доме. Солнечные панели, подобные этой, обычно устанавливаются под южным углом вашего дома, чтобы обеспечить максимальное освещение.

В целом установка солнечных панелей имеет много преимуществ . Стоимость для установки солнечных панелей в вашем доме обычно составляет от 17 000 до 32 000 долларов США.0104, хотя аренда солнечных панелей может помочь вам установить их по бюджету.

2. Термодинамические панели

Фото: manfredxy / iStock / Getty Images Plus / Getty Images

Новый продукт, термодинамические панели предлагают уникальное преимущество сбора тепла из двух источников: солнца и воздуха. Это означает, что в теплые пасмурные дни термодинамические панели все еще могут работать и собирать природную энергию для вашего дома. Это может также свести на нет необходимость удалять деревья для установки солнечных батарей для увеличения освещенности.

Из-за этого термодинамические панели часто классифицируются как один из различных типов солнечных панелей или как тепловые насосы, которые вы можете установить в своем доме и которые могут продаваться как таковые.

3. Солнечные коллекторы

Одним из самых доступных вариантов солнечного теплоснабжения является солнечная чаша, которая, будучи установленной в фиксированном положении на вашей крыше, может помочь снизить затраты на установку солнечной панели .

Параболическая форма зеркала солнечной чаши помогает направлять солнечные лучи в одну концентрированную область чаши. Трубы, присоединенные к устройству, передают эти высокие концентрации тепла через жидкий раствор, который затем используется для обогрева вашего дома.

4. Системы горячего водоснабжения

Солнечные водонагреватели более разнообразны по размеру и форме. Фактически, некоторые из более новых моделей могут использовать в основном воду для обогрева вашего дома, но использовать любые другие типы солнечных тепловых коллекторов, упомянутых в этой статье. Как и термодинамические панели, они являются экономичным способом обогрева жилых помещений.

Независимо от того, установлены ли в вашем доме панели, чаши или плоская плита, они нагревают бак с водой (обычно вмещающий от 40 до 80 галлона ), который затем преобразуется в энергию,

Единственным недостатком, или, по крайней мере, следует учитывать, является то, что системы горячего водоснабжения почти всегда требуют (или настоятельно рекомендуют резервный механизм для пасмурных, прохладных дней).

5. Вакуумные трубчатые коллекторы

Вакуумные трубчатые коллекторы, обычно называемые «ETC», облицованы стеклянными трубками, содержащими медь, которые могут похвастаться впечатляющим сочетанием высокой естественной теплопроводности и доступности, особенно по сравнению с другие металлы, такие как серебро.