зміст
Максимально задіяти в повсякденному житті альтернативні джерела енергії – ключове завдання, над якою постійно працюють інженерні уми. І в цьому питанні вони досягли вагомих результатів, регулярно представляючи все нові пристрої, що дозволяють організувати комфортне існування за умови значного скорочення споживання традиційної електроенергії. Однією з таких цікавих розробок є вакуумний сонячний колектор. Ознайомлення з пристроєм і принципом роботи обладнання допоможе краще пізнати його гідності і визначитися з призначенням в побуті.
Призначення і будову устаткування ↑
Конструкція сонячних колекторів дуже різна. Це можуть бути плоскі або вакуумні нагрівачі, а також обладнання, де в якості теплоносія замість води задіяний повітря. Детально ми зупинимося на вакуумній модифікації, так як саме цей тип сонячних колекторів має високий ККД і масою інших незаперечних переваг.
Призначення вакуумного колектора, робота якого заснована на перетворенні сонячного випромінювання в теплову енергію, має широкий варіативний ряд. Найбільша затребуваність спостерігається при необхідності нагріву води в значних обсягах. Сходинкою нижче стоїть мета організувати опалення приміщення за рахунок установки сонячного обладнання в формі вакуумного колектора. Йому під силу підігріти в воду в басейні або забезпечити тепла підлога в холодний сезон. Важливим аспектом експлуатації сонячного колектора є його екологічна нешкідливість і безпеку.
Головною відмінністю вакуумних нагрівачів від інших конструкцій сонячних колекторів – це наявність на базовій панелі закріплених скляних трубок. Як матеріал застосовується боросиликатное скло, що характеризується підвищеною міцністю і зберігає оптичні властивості протягом тривалого періоду. Для покриття застосовується спеціальну речовину, яка забезпечує тяжіння сонячних променів. Всередині більшої трубки розташоване менше по діаметру виріб, простір між ними заповнений вакуумом.
Внизу трубки знаходиться спеціальна рідина, яка під дією сонячної енергії перетворюється на пару і піднімається вгору, забезпечуючи тим самим рівномірний прогрів води в вакуумному колекторі. Пристрій обладнання представлено на схемі нижче:
Принцип роботи ↑
Наявність в конструкції вакуумного відсіку забезпечує роботу сонячного колектора за принципом термоса. Базові елементи обладнання в основному включають такі частини:
- колектор;
- тепловий акумулятор, в його ролі часто виступає водяний бак;
- контур для теплообмінника;
- температурні датчики;
- приймач.
Розберемо функції кожної деталі докладно. Приймач виконується з міді, ізольованою поліуретановим способом. Додатковий захист представлена покриттям з анодованого алюмінію. Через нього здійснюється подача теплової енергії. При виявленні несправності в приймальнику, процедура заміни проходить безпроблемно, для цього не потрібно злив рідини з теплообмінника.
На кінці вакуумних трубок сонячного колектора і на зворотному боці опалювального пристрою встановлені температурні датчики. На основі їх показників здійснюється робота циркуляційного насоса.
Принцип роботи сонячного нагрівача полягає в наступному:
- У ролі теплоносія виступає рідина, яка проходячи через верхню зону обладнання, поглинає теплову енергію, що видається спеціальними наконечниками з мідних сплавів.
- В результаті застосування механізму змійовика в накопичувачі вакуумного сонячного колектора відбувається нагрів рідини.
- Передача тепла по замкнутому циклу здійснюється до тих пір, поки градус самої рідини не буде вище температури води в накопичувальному баці.
Факторами, що визначають період роботи подібної системи, є температурні показники атмосфери і тривалість світлового дня.
Вакуумні накопичувачі, що використовують енергію сонячного світла, бувають з прямої і непрямої теплової подачею. Перший варіант вакуумних колекторів характеризується використанням води в якості теплоносія, тому його відносять до сезонного обладнання, що працює від сонячної енергії. У другому випадку можлива цілорічна експлуатація пристрою.
Особливості установки ↑
Дотримання рекомендацій по установці вакуумного колектора – запорука високоефективної роботи сонячного нагрівача. Правильне розташування забезпечує нагрів рідини в холодний сезон на 50-60%, для літнього періоду цей показник становить 100%.
Для цих цілей не годяться оцинковані сталеві або полімерні трубопроводи. Нержавіюча сталь або мідь – оптимальний матеріал. Отже, на що слід звернути увагу:
- При кріпленні на даху споруд, кут нахилу вакуумного колектора до горизонту дорівнює географічній широті місцевості.
- Розміщення на відкритих просторах сонячного нагрівача має здійснюватися поблизу будівель, які споживають тепло.
- Затінюючі фактори слід виключити.
- Максимальної ефективності в роботі сонячні колектори досягають, коли кут падіння сонячних променів складає 90про.
Однак домогтися дотримання цієї умови складно зважаючи на постійне руху вакуумного нагрівача щодо сонячних променів. Ідеальне рішення проблеми – встановлюйте мобільні колектора, який підтримує необхідний кут нахилу завдяки функції повороту за сонцем. Але вартість такого обладнання непомірно висока, тому набагато вигідніше експлуатувати більш прості в технічному плані вакуумні колектори.
При виборі кута нахилу орієнтуються на основне призначення сонячного нагрівача, при цьому вибирається напрямок в південну сторону. Максимальне відхилення не повинно перевищувати 30про. У північних регіонах установка вакуумного колектора здійснюється практично вертикально. Такі пристрої ефективні в зимовий сезон, так як використовують світло, відбите від снігового покриву. Іноді сонячні колектори фіксують на стінах будівель, отримуючи такі вигоди:
- простота в обслуговуванні;
- менше скупчення пилу, відповідно полегшується догляд;
- ризик отримання пошкоджень при граді зведений до мінімуму;
- низьке кріплення вакуумного колектора щодо бака з нагрівається рідиною сприяє збільшенню швидкості конвекції, потреба в активній системі відпадає.
- настінний сонячний колектор вакуумного типу знижує теплові втрати приміщення, скорочуючи потребу в додатковій енергії для опалення.
Переваги вакуумних колекторів ↑
Безперебійну роботу сонячного вакуумного обладнання забезпечують ізольовані пристосування. Це дозволяє функціонувати всій системі при температурах до -40проС. В цьому випадку прилад з накопичувальним баком розташовують окремо, поєднуючи з основною частиною вакуумного колектора за допомогою металопрокатних виробів.
Автоматизовану роботу непрямих пристроїв вакуумного колектора забезпечують контролери, насос здійснює безперебійне циркуляцію рідини в системі. Серед переваг сонячних колекторів вакуумного типу відзначаються такі позиції:
- висока ефективність в умовах похмурої погоди або мінусових температурах;
- монтаж конструкції вакуумного обладнання не потребує спеціальних навичок;
- стійкість сонячного нагрівача до негативних впливів навколишнього середовища;
- тривалий період експлуатації.
Єдиним обтяжливим моментом може стати висока вартість сонячного нагрівача, але завдяки тривалому терміну служби, вкладені кошти окупляться в найближчий період, забезпечуючи надалі істотну економію витрат на електроенергію.
