Принцип работы вакуумного коллектора, его устройство и особенности

Принцип работы вакуумных солнечных коллекторов прост. Даже странно, что их стали широко использовать только в последние годы. Скорее всего, это связано с развитием технологий производства.

Один из способов получения экологичной тепловой энергии для отопления и горячего водоснабжения (ГВС) – использовать солнечный свет. Лучший способ – вакуумные и плоские солнечные коллекторы. В этой статье мы рассмотрим, как работает вакуумный солнечный коллектор, его устройство и особенности.

Основные элементы

Есть много моделей разных производителей такого оборудования, которые отличны друг от друга. Но все они состоят из шести основных компонентов:

  1. Вакуумные трубки;
  2. Теплоноситель;
  3. Насос;
  4. Теплообменник;
  5. Бак-накопитель;
  6. Контроллер;
  7. Расширительный бачок.

Принцип работы вакуумного коллектора

  • Вакуумные трубки получают тепло от солнца и передают его теплоносителю.
  • Нагретый теплоноситель прокачивается с помощью насоса в теплообменник, где отдает тепло.
  • В баке накопителе находится вода, которая пор мере надобности отдается в систему отопления, горячего водоснабжения и т.д.
  • Охлажденный теплоноситель возвращается к вакуумным трубкам.

Вакуумные трубки

Вакуумные трубки делают из прочного жаростойкого двухслойного стекла. Из промежутка между слоями откачан воздух, что повышает уровень теплоизоляции и снижает теплопотери. Потому температура окружающей среды слабо влияет на температуру теплоносителя, что важно в холодное время года.

Читайте также:
Как работает солнечный коллектор зимой – эффективность, проблемы и их решение

Внутренняя часть вакуумной трубки покрыта напылением, которое позволяет свету и инфракрасному и ультрафиолетовому излучению попадать внутрь, но не выпускает его обратно. В результате используется максимум солнечной энергии.

Концы вакуумных трубок
Так выглядит верхний и нижний концы вакуумной трубки. На фото не видно, но ее стенка состоит из двух слоев, между которыми откачан воздух.

Есть два вида трубок – полые и с медным сердечником. В полых находится вода, которую нагревает солнце, а в трубках с сердечником – медный штырь. Верхняя часть его погружена в теплоноситель, который циркулирует по замкнутому контуру. В зависимости от формы штыря также различают два вида вакуумных трубок.

В нижней части трубки, между двумя слоями стекла, находится барий. Этот металл хорошо поглощает воздух. Он выглядит как серебристое вещество. Барий необходим, чтобы часть воздуха, оставшегося осле изготовления трубки, поглотилась. Таким образом обеспечивается максимальный уровень вакуума между стенками.

Теплоноситель

Принцип работы солнечного вакуумного коллектора, в котором используется теплоноситель, несколько сложен, но более эффективен, чем у плоских панелей. Температура кипения теплоносителя в нем выше, чем у воды, что позволяет получать больше тепловой энергии.

Обычно в качестве теплоносителя используется пропиленгликоль или этиленгликоль и их водные растворы. Процент воды влияет на температуру замерзания смеси, что важно в холодное время года. Ниже приведены таблицы температур замерзания разных растворов пропиленгликоля и этиленгликоля:

Температура замерзания пропиленгликоля

Содержание воды (%) Температура замерзания
70 -15
65 -20
60 -25
55 -30
50 -35
45 -45
40 -55
35 -60
30 -65
Читайте также:
Термодинамические солнечные панели – эффективность, конструкция, принцип работы

Температура замерзания этиленгликоля

Содержание воды (%) Температура замерзания
70 -15
65 -20
60 -25
55 -30
50 -35
45 -42,5
40 -50
35 -60
30 -70

В зависимости от температуры теплоносителя меняется его объем. Чтобы избежать избыточного давления, используется расширительный бачок. Другое дело – его перегрев. Принцип работы вакуумного коллектора не предусматривает отвода тепла в случае его низкого потребления, но есть способы избежать этого.

Существуют теплообменники, служащие для сброса избытка тепла в окружающую среду. В случае перегрева, из системы теплоноситель попадает в него, охлаждается и поступает обратно. Теплообменник выглядит как обычная трубка с ламелями. Он может находиться на открытом воздухе, или погружен в водоем.

Бак накопитель и теплообменник

В случае, когда в системе используется теплоноситель, в баке-накопителе установлен теплообменник, как правило, спиральной формы. Через него и отдается тепло в воду. Если от солнца нагревается вода, то бак-накопитель это просто резервуар для ее хранения.

Иногда вода из бака-накопителя не используется напрямую. В таком случае в нем установлены один или более дополнительных контуров, по которым проходит вода на систему отопления, ГВС и другие нужды. Это позволяет отдельно регулировать температуру под разные потребности.

Например, к резервуару с тремя контурами можно подключить систему теплого пола, отопления с помощью радиаторов и горячего водоснабжения на кухню и в ванну. Для нормальной работы температура воды в этих контурах должна быть 25, 45 и 55 градусов соответственно.

Читайте также:
Солнечный коллектор – плоский или вакуумный?

Для поддержания температуры устанавливают датчики и системы регулировки, которые управляются одним контроллером. В зависимости от производителя, решения этих вопросов у каждого свои.

Контроллер

Это устройство особенно важно, если использовать солнечные коллекторы для отопления дома. Его неправильная работа может привести не только к нарушению температурного режима, но выходу из строя системы отопления, поломкам приборов (могут выйти из строя радиаторы систем отопления) и обрывам трубопроводов.

Контроллер регулирует работу всей системы. Минимальные его функции – установка нужного температурного режима, управление насосом и защита от перегрева. Более продвинутые контроллеры могут обеспечить работу нескольких контуров, иметь таймер на включение и другие функции.

Как видим, принцип работы вакуумного коллектора не так сложен, как кажется. Все просто и основано на элементарных физических законах, которые мы с вами проходили в школе. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (5 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...