Солнечный вакуумный коллектор принцип работы: Как работает и как устроен солнечный коллектор на вакуумных трубках

Как работает и как устроен солнечный коллектор на вакуумных трубках

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

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»

Эта статья прочитана 21517 раз(а)!

Продолжить чтение

• 61

  Интегрированная система с вакуумным коллектором и баком Suntask STH Интегрированные системы, в которых солнечные вакуумные трубки входят прямо в бак-накопитель тепла, дешевле сплит-систем.  Подробное описание особенностей, преимуществ и недостатков интегрированных систем солнечных коллекторов описано в статье «Вакуумные коллекторы с баком».…

• 58

  Система с вакуумными коллекторами YFCY Двухконтурная система c принудительной или пассивной циркуляцией. В основном применяется для установки на крыше дома или на балконе. Отличительной особенностью является применение коротких вакуумных трубок, что позволяет легко разместить коллектор на балконе, под окном, на…

• 55

  Типы систем солнечного теплоснабжения Мы можем спроектировать и поставить систему солнечного горячего водоснабжения для ваших нужд. Также у нас есть типовые системы для солнечного горячего водоснабжения. Мы проектируем различные системы для подогрева воды: Одноконтурные, для использования сезонно или в местностях,…

• 55

  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…

• 55

  Комплект для солнечного теплоснабжения с вакуумными коллекторами и аккумулирующим баком Водонагревательная система c активной циркуляцией. Для холодного климата России наиболее подходят системы солнечного горячего водоснабжения, в которых теплоаккумулирующий бак находится в теплом доме. Коллекторы размещаются на крыше или на отдельной…

• 54

  Энергия Солнца на все случаи жизни Источник: Аква-терм №3 (19) май 2004 Самым простым и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев воды в плоских солнечных коллекторах.Принцип действия такого устройства весьма прост: видимые лучи солнца, проникая сквозь стекло (проходит…

Устройство и принцип работы солнечного коллектора

Энергию Солнца в дело

Солнечный вакуумный водонагреватель обеспечивает сбор и преобразование солнечной энергии в любую погоду, вне зависимости от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии у подобных устройств составляет 97%.

 

Вакуумные водонагреватели прямого нагрева

В таких системах стеклянные вакуумные трубки и бак-накопитель составляют единое целое и монтируются на одну раму. Трубки входят непосредственно в накопительный бак через уплотнительное кольцо. Вода, нагреваясь в вакуумных трубках, поднимается в бак за счёт естественной циркуляции. После чего она может быть использована для бытовых нужд.

Такие системы работают без давления. Подключение к водопроводу производится через запорный клапан, который поддерживает постоянный уровень воды в баке. Так как в качестве теплоносителя используется вода, такие водонагреватели можно использовать в период с мая по сентябрь, то есть до поры наступления ночных заморозков. Преимуществами водонагревателей такого типа являются простота конструкции, определяющая высокую надёжность и низкую стоимость, а также полная энергонезависимость.

 

Вакуумные водонагреватели косвенного нагрева

Принцип действия таких водонагревателей напоминает работу установки центрального отопления. Это закрытая система, которая работает под давлением. Ещё такие системы называют всесезонными или раздельными. За счёт использования тепловых трубок в конструкции вакуумных коллекторов достигается большая эффективность при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.

Применяются вакуумные тепловые трубки HP (Heate Pipe). Это более продвинутый тип трубки, который может работать при низких, до -50°С температурах. Коллектор и бак-накопитель расположены раздельно и соединены трубопроводом. Для соединения используют медную или удобную в монтаже гофрированную трубу из нержавеющей стали, которая не боится разморозки.

Водонагреватель обычно монтируется на крыше, а бак-накопитель внутри здания. Теплоноситель циркулирует принудительно, для этого система использует электрические насосы, клапаны и контроллеры.

И хотя подобная установка является энергозависимой, многолетний опыт эксплуатации показывает, что при использовании её в комплексе с солнечными электрическими панелями, обеспечивающими питание циркуляционного насоса, такая система может длительное время работать и при отключении электричества.

 

Системы с открытым контуром

Если через коллектор, в котором происходит передача тепла от вакуумных трубок, используется вода, которая циркулирует между ним и баком-накопителем, она называется системой с открытым контуром.

Такая схема наиболее проста и эффективна и снижает эксплуатационные расходы, однако солевые отложения и коррозия со временем могут вывести её из строя. Коллекторы с открытым контуром популярны в регионах с круглогодичными положительными температурами или при сезонном использовании. Хотя они и способны противостоять умеренно отрицательным (до -20°С) температурам без повреждения.

 

Системы с закрытым контуром

В этих системах косвенного нагрева теплоносителем первого контура является антифриз, который и передаёт энергию бытовой воде через теплообменник внутри бака-теплоаккумулятора. Они дороже, но при этом и более эффективны. Системы с закрытым контуром имеют хорошую защиту от замораживания, поэтому они безальтернативны для тех районов, где влияние отрицательных внешних температур носит продолжительный характер.

 

Солнечный коллектор

Через верхнюю часть коллектора протекает незамерзающая жидкость, которая отбирает тепло от медных наконечников вакуумных трубок и циркулируя через теплообменник бака-аккумулятора (бойлера), таким образом нагревает в нём воду.

Циркуляция антифриза в системе осуществляется посредством циркуляционного насоса. Его включением и выключением на основании показаний датчиков температуры, которые расположены на выходе коллектора, в бойлере и обратке системы отопления, управляет контроллер.

Цикл передачи тепла от коллектора к баку длится весь световой день, пока температура на выходе из коллектора выше температуры воды в баке.

Тепловой контур отделен от трубок, поэтому при повреждении одной или нескольких из них коллектор продолжает работать. Процедура замены трубок очень проста, ведь сливать антифриз из контура теплообменника нет необходимости. Расширительный бак предохраняет систему от избыточного давления, возникающего при сильном нагреве теплоносителя.

 

Бак-аккумулятор тепла

Резервуар накопитель по своему устройству напоминает обычный бойлер. Он предназначен для накопления и сохранения тепла и обычно включает в себя одну или две внутренние спирали теплообменников. Сам бак выполнен из нержавеющей стали в пенополиуретановой изоляции в стальном корпусе.

Если нагретая вода не расходуется, бак выполняет функцию теплоаккумулятора и хранит её нагретой, позволяя пользоваться горячей водой даже в тёмное время суток, когда солнечный коллектор не работает.

Получаемая в некоторые дни вода может иметь недостаточную из-за продолжительной пасмурной погоды или малого в зимнее время количества солнечных часов температуру. Поэтому в бак-теплоаккумулятор может устанавливаться дублирующий электрический автоматический водонагреватель мощностью 1-2,5 кВт. В случае снижения температуры в баке ниже установленной он автоматически включается и догревает воду до заданной температуры.

При одновременной потребности в горячей воде и отоплении, солнечная энергия распределяется между нагревом помещения и горячим водоснабжением. При достижении заданной температуры, автоматика переключает подачу тепла на отопительный контур.

Такая последовательность работы может быть изменена на прямо противоположную, в зависимости от климатической зоны или времени года. Система сконструирована таким образом, что с ней легко сочетаются другие нагревательные системы, например, контур ГВС отопительного котла.

Таким образом, активная система с закрытым контуром представляет собой комплексную автоматизированную систему преобразования и сохранения тепла, полученного как путём преобразования энергии солнца, так и других источников тепла.

Например, к ней легко можно подключить традиционный электрический или газовый водонагреватель, который страхует систему при неблагоприятных погодных условиях. Система обладает малой инерционностью и достаточно быстро выходит на рабочий режим, позволяя обеспечить горячее водоснабжение круглогодично, а сезонное отопление с экономией до 40% традиционного топлива в зависимости от географической широты местности и климатических условий.

Начало: Солнечный водонагреватель. Бесплатный источник тепла

 

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный гелиоколлектор преобразовывает энергию солнечных лучей в тепло, которое пригодно для бытового использования. Причем делает он это, в отличие от солнечных панелей, в любое время года, в любую погоду и с минимальными теплопотерями.

Устройство вакуумных солнечных коллекторов

Базовый набор элементов устройства:

• длинная прозрачная труба, из которой выкачан воздух;
• нагреваемый элемент в виде медного стержня, который размещен внутри прозрачной трубы с вакуумом;
• система распределителей, которая объединяет стержни и внешние трубы, позволяет аккумулировать тепло со всех нагреваемых элементов;
• каркас или рамка, на которую крепится под нужным углом конструкция из трубок.

Классифицируют их в зависимости от вида внешних трубок, а также свойств нагреваемых элементов. Трубки бывают перьевыми и коаксиальными, а элементы — прямоточными U-образными и типа heat pipe. Из-за вакуумной среды эти устройства сложно изготовить самостоятельно. Но есть несколько видов солнечных коллекторов, которые можно изготовить дома.

Основная характеристика солнечного коллектора — это мощность. На нее влияют два фактора: полезная площадь нагреваемого элемента и уровень инсоляции для конкретной местности, где будет установлен прибор. Уровень инсоляции измеряется в килоВаттах в час на метр квадратный. А примерная полезная площадь стандартной вакуумной трубки равняется 0,093 метрам квадратным. Перемножив эти два значения, вы получите показатель мощности гелиоколлектора.

Принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Вакуумный гелиоколлектор можно представить себе как прозрачный термос с необычайно высокими термоизоляционными свойствами. Медный теплоноситель хорошо прогревается благодаря прозрачности внешней оболочки, а вакуумная среда не позволяет теплу уйти. Теплопотери, которые несет прибор, составляют всего 5%.

Поскольку все стержни соединены между собой, то мало того что тепло не уходит, так еще возникает аккумулирующий эффект. Поэтому даже при неблагоприятных для других солнечных устройств условиях (облачность, дождь, низкие температуры) такой гелиоколлектор собирает достаточно тепла для отопления дома.

Применяются вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома зимой, а также для круглогодичного нагрева воды. Летом устройство может вырабатывать лишнее тепло, которое невозможно накопить и сохранить. Чтобы не разбирать конструкцию, несколько трубок коллектора нужно обернуть материей или закрыть чехлами. Это решит проблему с переизбытком тепла.

Преимущества и недостатки

Поскольку вакуум — один из самых эффективных природных изоляторов, то потери тепла в вакуумных приборах стремятся к нулю. Это главное достоинство подобных коллекторов. Но у них есть также другие преимущества:

• высочайший уровень поглощения солнечных лучей;
• способность к накоплению тепла до 300 градусов;
• устойчивость к атмосферным явлениям, включая сильный ветер и низкие температуры;
• высокий КПД даже в холодном климате с небольшим количеством ясных дней;
• большой срок эксплуатации и возможность замены пришедших в негодность элементов.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость как готовых устройств, так и отдельных элементов. Кроме того, вакуумные солнечные коллекторы зимой следует регулярно очищать от снега, а в другое время года протирать от пыли. Своевременный уход очень важен, так как прозрачность внешней оболочки влияет на производительность коллектора.

Вакуумный гелиоколлектор — это высокоэффективное устройство, которое служит для получения тепловой энергии из солнечной и помогает сэкономить на отоплении и нагреве воды.

виды, принцип работы системы, правила установки солнечных коллекторов, сфера и специфика применения устройств

Солнечными коллекторами называют установки, предназначенные для сбора тепловой энергии солнца, используемой для нагрева теплоносителя. Как правило, их используют для отопления и горячего водоснабжения помещений. Основные объекты использования гелиоколлекторов – здания коммерческого назначения и частные дома.

Солнечный коллектор – своего рода уникальное устройство. Его покупка в будущем позволит избавиться от ежемесячных расходов на горячую воду и отопление. Однако в связи с его немалой стоимостью главное – не допустить ошибок при выборе соответствующего оборудования.

Следовательно, перед тем, как приобрести гелиоколлектор, необходимо располагать общей информацией о его видах, особенностях и принципах работы.

Преимущества солнечных коллекторов и гелиосистем Oventrop

Экономичность. Солнечные коллекторы существенно снижают расходы на горячее водоснабжение и обогрев коттеджа в холодное время года. Использование гелиоустановок сокращает годовые затраты на нагрев воды до 60%, а на отопление здания – до 30%;

Экологическая чистота. Гелиоколлектор абсолютно безопасен, т.к. не допускает загрязнения окружающей среды и не оказывает негативного влияния на здоровье человека. Кроме того, в воде, находящейся под действием высоких температур и вакуума, появление и распространение бактерий становится невозможным;

Длительный срок эксплуатации. Надежность и долговечность солнечных коллекторов Oventrop обусловлена применением современных высококачественных материалов. Стеклянные и металлические элементы гелиоустановки отличаются ударопрочностью и устойчивостью к резкой смене погоды, в частности порывам ветра;

Автономность. Гелиоустановка может отапливать здания даже в случае длительных перебоев в работе системы теплоснабжения. Аналогичная ситуация и при отключении горячей воды.

Специфика применения

В отличие от теплогенераторов и тепловых насосов, преобразующих энергию из согретых солнцем грунтовых вод и воздушных масс, солнечные коллекторы работают от прямых солнечных лучей, воздействующих на их поверхность. Единственный нюанс гелиоколлекторов заключается лишь в том, что ночью они находятся в пассивном режиме.

На суточную производительность гелиоустановки влияют такие факторы, как:

• Продолжительность светового дня, которая в свою очередь зависит от географической широты региона и времени года. Так, например, в Центральной части России летом солнечный коллектор будет функционировать по максимуму, а зимой – по минимуму. Это связано не только с длительностью дня, но и изменением угла падения солнечных лучей на гелиопанели;
• Климатические особенности региона. Как правило, на территории нашей страны имеется множество участков, над которыми больше 200 дней в году солнце скрывается за слоями туч или за пеленой тумана. Несмотря на то, что гелиоколлектор может улавливать даже рассеянные солнечные лучи, в пасмурную погоду его продуктивность значительно уменьшается.

Принцип работы и особенности устройства

Главным элементом гелиоколлектора является адсорбер. Он представляет собой медную пластину с присоединенной к ней трубой. При поглощении энергии воздействующих на гелиосистему прямых солнечных лучей, адсорбирующий элемент моментально нагревается, передавая тепло циркулирующему по трубопроводу теплоносителю.

От типа поверхности коллектора зависит его способность отражать или поглощать солнечные лучи. Так, например, устройство с зеркальной поверхностью превосходно отражает свет и тепло, в то время как черная пластина полностью поглощает их. Следовательно, для наибольшей эффективности медную пластину адсорбера чаще всего покрывают черной краской.

Чтобы также повысить количество излучаемой от солнца тепловой энергии, необходимо грамотно выбрать прикрывающее адсорбер стекло. Для солнечных коллекторов применяют специальное стекло с антибликовым покрытием и минимальным процентом содержащегося в нем железа. Такое стекло отличается от обыкновенного не только сниженной долей отражаемого света, но и увеличивает прозрачность.

Кроме того, для предотвращения загрязнения стекла, что тоже снижает эффективность работы гелиоустановки, корпус коллектора полностью герметизируют, либо наполняют инертным газом.

При всем этом часть получаемой тепловой энергии пластина адсорбера отдает в окружающую среду, нагревая взаимодействующий с гелиосистемой воздух. Для снижения теплопотерь адсорбирующий элемент следует изолировать. Поиски максимально эффективных способов теплоизоляции и привели к появлению множества разновидностей солнечных коллекторов. Одними из распространенных видов являются плоские и трубчатые, или вакуумные.

Плоские солнечные коллекторы: устройство

Гелиоколлектор плоского типа состоит из алюминиевого короба, сверху которого установлено защитное стекло с абсорбционным слоем. Внутри корпуса расположены медные трубки, впускной и выпускной патрубки. Дно и стенки короба защищены самым надежным теплоизолирующим элементом – минеральной ватой.

Некоторые модели плоских коллекторов могут также иметь под стеклом слой пропиленгликоля, который выполняет функцию поглотителя солнечных лучей. Это увеличивает его КПД, обеспечивая оборудованию максимальную производительность вне зависимости от сезона.

Достоинства и недостатки плоских гелиоколлекторов

К главным преимуществам плоских солнечных коллекторов относят:

• Способность к самоочищению в случае выпадения осадков в виде снега или инея;
• Высокие показатели в соотношении «цена/качество», что характерно для южных регионов с теплым климатом;
• Высокий КПД при эксплуатации в летний сезон;
• Сравнительно невысокая стоимость в отличие от других гелиоконструкций.

Основными недостатками таких систем являются:

• Высокие теплопотери, обусловленные конструктивными признаками установок;
• Небольшой КПД при функционировании осенью и зимой;
• Сложности в ходе перевозки и монтажа гелиосистем;
• Максимальные затраты в случае выполнения ремонтных работ;
• Повышенная парусность гелиоустановки.

Сфера применения плоских солнечных коллекторов

Несмотря на недостатки, данный тип гелиосистем используется для сезонного нагрева горячей воды. Плоские гелиоколлекторы используются:

• Для горячего водоснабжения летнего душа;
• Для подогрева воды в бассейне до нужной температуры;
• Для обогрева теплиц.

Вакуумные гелиоколлекторы

Вакуумный солнечный коллектор – это высокотехнологичное комплексное устройство, предназначенное для сбора тепловой солнечной энергии и последующей ее переработки в тепловую энергию, которая используется в быту и промышленных сферах для обеспечения отопления, подогрева воды в системах водоснабжения. Солнечный вакуумный коллектор высокоэффективен и эргономичен, обладает высоким КПД даже в условиях слабой освещенности и низких температур, что дает возможность использовать систему в любое время года. Устройство позволяет перерабатывать в тепло инфракрасное излучение, проникающее сквозь облака и рассеянные лучи. Солнечные коллекторы Oventrop способны даже при отрицательных температурах окружающей среды нагреть воду до ста градусов Цельсия.

Сфера применения вакуумных  солнечных коллекторов

Использование конструкции значительно снижает затраты на отопление в зимний период года и гарантирует бесплатный подогрев воды в летний период года. Солнечный коллектор активно поглощает солнечную энергию и улавливает 98% энергии, когда степень вакуума — 10^—. Системы устанавливают на фасадах, плоских или скатных крышах. При расположении в произвольных местах угол наклона должен находиться в пределах 15-75⁰. Срок эксплуатации – не менее двадцати лет.

Системы широко используются для:

• подогрева воды в бытовых и производственных водопроводах, бассейнах;
• работы отопительных индивидуальных систем;
• обогрев теплиц.

Коллекторы легко включаются в сети водо- и теплоснабжения. Для подключения системы используется станция Regusol X Duo с вмонтированным теплообменником и контроллером, которая благодаря послойному накоплению теплоносителя повышает эффективность всей энергосистемы.

Установка солнечного коллектора

От правильности установки коллектора напрямую зависит эффективность конструкции. Для избегания риска поднятия давления вследствие перегрева воды расчет солнечного коллектора выполняются исключительно в специальных программах. Расчеты производятся с учетом погодных условий в точке размещения коллектора и среднегодового расхода тепла. Мощность солнечного корректора вычисляется исходя из данных о площади, значения инсоляции системы и КПД коллектора.

Перед началом расчетов определяется, будет система круглогодичной или сезонной.

1.  Солнечные корректоры сезонного типа предполагают использование в теплый период года (середина апреля – середина октября). Данная конструкция состоит из бака накопителя и коллектора. Теплоносителем служит вода, которая замерзает при отрицательных температурах, поэтому использование ее в холодную часть года невозможно.
2. Круглогодичные системы могут эффективно использоваться вне зависимости от температурного режима окружающей среды. В конструкции используется незамерзающая эфирная жидкость, которая обеспечивает высокий КПД солнечного коллектора даже в самые холодные дни года.

Вакуумные солнечные коллекторы при грамотной установке и монтаже покрывают до 60% среднестатистической семьи в горячей воде и обеспечивают отопление в период от второй половины весны до середины осени. Например, при установке системы в средних широтах России коллектор площадью в два квадратных метра обеспечивает ежедневный нагрев ста литров воды до 40-60⁰.

Эффективность установки в летний период года значительно выше. За один ясный световой день 1 м² коллектора будет прогревать около восьмидесяти литров воды до температуры + 65⁰. Среднегодовая производительность солнечного коллектора с поглощающей площадью в 3м² будет состоять в диапазоне 500-700 кВт/ч на 1м².

Устройство вакуумного солнечного коллектора

Компания Oventrop предлагает вакуумные солнечные коллекторы с тепловой трубкой. Системы с тепловой трубкой конструктивно напоминают термос: в стеклянную/металлическую трубку большего диаметра вставлена другая, меньшего диаметра. Пространство между ними вакуумированно, что обеспечивает максимально эффективную теплоизоляцию от воздействия внешних температур и минимальные потери на излучение. Вакуумная прослойка позволяет сохранить до 95% поглощенной тепловой энергии.

Все вакуумированные трубки оборудованы внутри медными пластинами поглотителя с эффективно собирающим солнечную энергию гелиотитановым покрытием. Заполненная специальной эфирной жидкостью тепловая труба установлена под поглотителем и присоединена к расположенному в теплообменнике конденсатору. Полученная поглотителем солнечная энергия превращает жидкость в пары, которые поднимаются в конденсатор и отдают тепло коллектору, конденсируется и возвращается в нижнюю часть колбы. Благодаря цикличности создается непрерывный процесс теплообмена.

Система способна вырабатывать значительные температуры и обеспечивает высокий КПД даже при слабой освещенности и t -30 — -45⁰С (в зависимости от вида коллектора с трубками из стекла или металла). Вакуумные солнечные коллекторы просты и недороги в эксплуатации. Специальные соединения конструкции позволяют заменять либо поворачивать трубки в заполненной находящейся под давлением установке.

Вакуумный солнечный коллектор

Солнце ежедневно и бесплатно поставляет для нас неограниченное количество энергии. Солнечный свет можно назвать практически неисчерпаемым источником энергии. Поэтому для человечества главный вопрос – это с помощью каких механизмов извлекать эту энергию. Постоянно идёт работа над изобретением новых устройств для преобразования солнечного света в другие типы энергии и совершенствование уже имеющихся. Перед инженерами стоит непростая задача – задействовать по максимуму энергию солнца. Для этого нужно увеличить КПД всех солнечных установок. Сегодня речь пойдёт о таком типе солнечных коллекторов, как вакуумные. На сегодняшний день этот вид солнечных коллекторов является наиболее эффективным. Он без проблем может использоваться для нагрева воды даже зимой. Нагретая вода может использоваться как для горячего водоснабжения, так и для отопления.

 

Содержание статьи

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Главная действующая частью любого солнечного коллектора – это теплоноситель, циркулирующий в нём. Теплоноситель нагревается, проходя по коллектору, а затем отдаёт тепло в каком-нибудь теплообменнике (бойлер), аккумулирующем его для горячего водоснабжения или отопления. В роли теплоносителя может выступать вода, масло, антифриз. Есть коллекторы, где теплоносителем является воздух, но они гораздо менее эффективны, чем жидкостные.

Солнечный вакуумный коллектор

Основная конструктивная особенность вакуумного коллектора – это стеклянные трубки. На их поверхность нанесено специальное вещество, притягивающее солнечные лучи. Внутри стеклянной трубки расположена ещё одна трубка, а между ними вакуум. Благодаря тому, что из стеклянной трубки откачан вакуум, внутренняя трубка и теплоноситель в ней хорошо сохраняют тепло. В результате КПД солнечного вакуумного коллектора на 30 процентов выше, чем у обычных плоских коллекторов. Вода в таких устройствах может нагреваться до 200─300 градусов.

Ещё одной важной особенностью вакуумного коллектора является то, что во внутренних трубках находится специальная жидкость (антифриз, масло). При нагреве она переходит в парообразное состояние и поднимается вверх. Там она охлаждается, отдавая тепло второму контуру, где циркулирует теплоноситель. После охлаждения, в соответствии с законами физики, жидкость становится тяжелее и стекает вниз. И так она циркулирует по кругу.

Принцип работы солнечного вакуумного коллектора

Стоит также отметить, что вакуумные коллекторы показывают хорошую эффективность именно в тех районах, где холодная погода и небольшой световой день. Фактически, это единственный тип солнечного коллектора, который работает в подобных условиях. Конечно, они имеют более высокую стоимость, чем стандартные плоские коллекторы, но они того стоят.

Принцип работы любого коллектора подобного типа заключается в накоплении тепла от солнечного излучения и передачу её теплоносителю. Вакуумные устройства в этом смысле не отличаются, но имеют ряд особенностей. Давайте, сначала разберёмся, что входит в состав вакуумного коллектора. Это, собственно, сам коллектор, контур для циркуляции теплообменника, тепловой накопитель, датчики, приёмник. В роли накопителя используется бак с водой.

Теперь подробнее о составляющих вакуумного коллектора. Конструктивно устройство выполнено из трубчатых профилей, которые установлены в обойму параллельно. Часто применяют схему трубок стекло-стекло. Стекло выбирается боросиликатное. Внутренняя трубка покрывается селективным слоем. Его назначение – это абсорбция энергии солнца и устранение потерь тепла. Благодаря этому трубки успешно работают в пасмурную погоду. Вакуумный коллектор работает в условия отрицательной температуры за бортом и от рассеянного солнечного света.

Тепло образуется от инфракрасного спектра излучение солнечного света. Вакуумные трубки представляют собой термос. Между ними создаётся вакуум, благодаря чему отлично сохраняется тепло. Ведь у вакуума практически нулевая теплопроводность.

Работа солнечного коллектора в составе гелиосистемы

В системе также используются вакуумные трубки из меди, которые заполнены жидкостью, имеющую низкую температуру кипения. Когда происходит нагрев, жидкость испаряется. Она вбирает в себя тепло, передаваемое от медной трубки. После этого пар поднимается вверх, где в специальном наконечнике отдаёт тепло носителю, циркулирующему в основном контуре. В результате охлаждения образуется конденсат, который стекает вниз по стенкам трубки.

Приёмник в большинстве случаев сделан из меди. В качестве дополнительной защиты используется изоляция из полиуретана. Сам приёмник защищён с помощью покрытия из нержавейки. У приёмника есть специальная медная гильза, через которую выполняется передача тепла. Внешний отопительный контур разделён с блоком стеклянных трубок. Благодаря этому при повреждении одной или нескольких трубок работа всей системы не останавливается. А заменить повреждённые трубки можно прямо во время работы коллектора, не сливая теплоноситель. Это несомненный плюс системы.

Теплообменник выступает в роли бойлера. Он используется, как аккумулятор тепловой энергии. Внутри теплообменник имеет 1 или 2 спирали, посредством которых организован теплообмен. А также в систему входит насос для циркуляции теплоносителя, клапаны для регулировки давления и количества воды, манометр, соединительные трубки, фитинг. Для подключения системы отопления к накопителю используется специальный набор для безопасного соединения. Часто накопитель ещё оснащается возможностью нагрева с помощью электричества.

Если нужно организовать подачу отопления и горячее водоснабжение, то делается перераспределение тепловой энергии. При достижении заданного значение температуры воды, тепло направляется на отопительный контур. Распределение тепла пользователь может менять в зависимости от погодных условий у него за окном. Кроме того, к отопительной системе с вакуумным коллектором можно подключить различные дополнительные приборы для отопления.

Вакуумный солнечный коллектор

Контроллер применяется для регулирования температуры в коллекторе и теплообменнике. С его помощью выполняется регулировка режима функционирования вакуумного коллектора. Контроллер ведёт мониторинг индикация температуры в накопителе, коллекторе и обратном потоке теплоносителя. И также он выводит эти данные на дисплей. С его помощью можно задать значение температуры, при достижении которой включается циркуляция теплоносителя. Есть таймер, с помощью которого можно останавливать и запускать систему в определённое время. С помощью контроллера также можно задавать время работы дополнительного подогрева, минимальное значение температуры и так далее.
Вернуться к содержанию
 

Виды вакуумных солнечных коллекторов

С прямой тепловой подачей

Вакуумные коллекторы с прямой подачей тепла имеют внутренние трубки с теплоносителем, которые присоединены к накопительному баку. То есть, здесь теплоноситель в трубках и общем контуре один и тот же. Схему можно посмотреть ниже.

Вакуумный солнечный коллектор с прямой тепловой подачей

Используя запорный клапан коллектор можно подключить к водопроводной системе. С помощью фиксирующего клапана можно выполнять контроль за уровнем воды в накопителе. Обычно в таких системах теплоносителем является вода, а значит, этот тип коллекторов является сезонным.
Вернуться к содержанию
 

С косвенной тепловой подачей

Принцип работы здесь аналогичный, но теплоноситель не соприкасается с жидкостью внутри вакуумных трубок. Схему можно посмотреть на изображении ниже.

Вакуумный солнечный коллектор с косвенной тепловой подачей

Такой тип коллекторов может без проблем использоваться в зимнее время.
Вернуться к содержанию
 

Особенности вакуумных коллекторов

Эффективная работа таких устройств возможна только в случае соблюдения рекомендаций производителя. Для начала нужно смонтировать систему под углом, рекомендуемым изготовителем. Не стоит забывать и о безопасности. Летом нагрев теплоносителя может достигать 300 градусов по Цельсию. Поэтому обязательно нужно сделать теплоизоляцию контура, где он циркулирует. Кроме того, для таких трубопроводов нужно использовать только медь или нержавеющую сталь.

Угол наклона вакуумного солнечного коллектора при креплении на крыше должен быть равен географической широте вашего региона. Устанавливать коллектор следует максимально близко к строениям, которые будут потреблять тепло. Вокруг не должно быть никаких объектов, которые бы отбрасывали тень коллектор. Максимальная эффективность системы достигается, когда трубки находятся под углом 90 градусов к солнечным лучам. Это, конечно, идеальные условия, которых добиться довольно сложно.

Решением проблемы может быть специальная подставка, которая меняет наклон в зависимости от положения солнца. Однако цена подобных конструкций высокая и они делают вакуумный коллектор, и без того дорогой, ещё дороже.

Направление установки солнечного коллектора всегда южное. В северных широтах он устанавливается почти вертикально. Их эффективность в зимний сезон ещё возрастает за счёт поглощения света, отражённого от снега. Установка может выполнять как на крыше, стенах и фасаде, так и отдельно рядом с домом.

Установка электрического или иного типа нагревателя выполняется после вакуумного коллектора. Тогда они будут функционировать в экономичном режиме, доводя температуру жидкости до необходимой уже после подогрева её в коллекторе. Их подключение параллельно будет неправильным.

Вернуться к содержанию
 

Преимущества коллекторов вакуумного типа

Основным преимуществом вакуумных коллекторов является их работа круглый год. Они могут функционировать при отрицательных температурах (даже в мороз до минус 40 по Цельсию). Сама установка монтируется отдельно, а к накопительному баку ведут трубы. Поэтому можно дополнительно подключать обогрев от электрических и газовых котлов. Вакуумные солнечные коллекторы могут быть установлены на крыше дома, фасаде, а также на участке рядом.

Функционирование установки может быть полностью автоматизировано за счёт использования контроллера, циркуляционного насоса и датчиков.

Среди основных плюсов таких коллекторов можно назвать:

• Высокий КПД;
• Достаточно простой монтаж;
• Длительное время эксплуатации;
• Работа практически в любом климате.

Среди минусов следует отметить высокую стоимость, и, как следствие, длительную окупаемость.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Вакуумный солнечный коллектор принцип работы

Как работают солнечные коллекторы различных видов

Принцип работы солнечных коллекторов основан на трансформации лучистой энергии солнца в тепловую энергию. Происходит это путем нагревания циркулирующего в коллекторе теплоносителя (чаще всего воды, иногда – антифриза) и последующей передачи накопленного тепла. Иными словами, солнечный коллектор работает как своего рода водонагреватель, что и определило его сферу применения (ГВС частных домов, отопление).

Общий принцип водонагрева

Существуют различные виды гелиоколлекторов, однако в водонагревательных установках все они работают по одной схеме. Солнечные лучи нагревают теплоноситель, который по тонким трубкам поступает в заполненный водой бак. Трубки с теплоносителем проходят через весь внутренний объем бака и нагревают находящуюся в нем воду. В дальнейшем эта вода расходуется на бытовые нужды (отопление, ГВС и т.д.). Температура воды в баке контролируется специальными датчиками, при ее охлаждении ниже заданного минимума автоматически включается резервный подогрев (обычно – газовый или электрокотел).

Такова общая схема работы всех солнечных водонагревательных установок. Что же касается работы плоских и вакуумных коллекторов, то, несмотря на единый принцип действия (нагрев теплоносителя от солнца и последующую отдачу тепла), в их работе много различий.

Плоские коллекторы

Плоский солнечный коллектор нагревает теплоноситель при помощи пластинчатого абсорбера. Устроен он довольно просто. По сути, это пластина теплоемкого металла, выкрашенная сверху в черный цвет специальной краской. К нижней поверхности пластины плотно прилегает (приваривается) змеевидная трубка, по которой и циркулирует жидкость.

Черная селективная краска обеспечивает максимальное поглощение солнечных лучей, причем их отражение практически равно нулю. Поглощенные лучи прогревают теплоноситель под абсорбером, он, в свою очередь, подается далее в систему. Для минимизации теплопотерь применяются теплоизоляция абсорбера от корпуса коллектора и закаленное стекло, почти не содержащее окислов железа. Оно устанавливается над абсорбером и выполняет функцию верхней крышки корпуса. Кроме того, использование подобного стекла позволяет создать своеобразный «эффект парника», что еще больше увеличивает прогрев абсорбера, а значит, и температуру теплоносителя.

Вакуумные коллекторы

Принцип работы вакуумных коллекторов иной. Объясняется это прежде всего разницей в конструкции. Главным рабочим элементом в вакуумных моделях является не пластина абсорбера, а система вакуумированных трубок и теплосборник. Причем вариантов конструкций таких трубок несколько.

Тем не менее, несмотря на конструктивные различия, общая схема действия таких трубок фактически одинакова. Стеклянная поверхность поглощает максимум солнечных лучей благодаря специальному высокоселективному покрытию. Энергия солнца нагревает внутренний теплоноситель, а вакуумная прослойка ликвидирует теплопотери, так как вакуум – лучший изолятор. Через теплосборник аккумулированное тепло поступает далее в систему и используется для нагрева воды в баке-накопителе.

В целом коллектор этого типа обеспечивает более высокую производительность по сравнению с плоским аналогом.

Вакуумные трубки

Устройство классической вакуумированной трубки довольно просто. Она представляет собой двухстенную стеклянную колбу, между стенками которой создан вакуум. Внутри расположен медный сердечник (тепловой канал). Такая трубка называется «коаксиальной». Еще один вид — так называемые «перьевые трубки», одностенные колбы с вакуумом в самом тепловом канале.

Принцип работы вакуумной трубки зависит от особенностей строения ее теплового канала и от типа самой колбы. Каналы же, как и колбы, бывают двух видов, прямоточные и типа heat pipe.

Действие прямоточных каналов основано на непосредственном протекании теплоносителя через U-образную медную трубку. Охлажденная жидкость попадает в трубку из теплосборника, проходит через нее, нагревается и возвращается в теплосборник. Там она отдает накопленное тепло основному теплоносителю и возвращается в трубку.

Трубка heat pipe работает несколько иначе. Принцип ее работы основан на переносе тепла посредством легко испаряющейся жидкости, заключенной в тепловом канале. Сам канал (трубка) выполняется из теплоемкого металла (алюминий, медь). Солнечный свет нагревает жидкость, она испаряется из нижнего конца трубки и конденсируется в теплосборнике. Конденсат стекает вниз, где его вновь разогревает солнечный свет. Основной теплоноситель забирает тепло из теплосборника и передает его через коллектор дальше в систему.

Теплосборник

Помимо трубок, вакуумный солнечный коллектор оснащен теплосборником, которые необходим для передачи тепла от трубок к теплоносителю. Размещается теплосборник в верхней части агрегата. Принцип его работы следующий. Медный сердечник передает накопленную энергию основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутом круге «теплообменник бака – коллектор». Циркуляцию обеспечивает специальный небольшой насос. Причем если температура теплоносителя упадет ниже определенного минимума (например, ночью), то управляющая автоматика водонагревательной системы отключит насос. Таким образом предотвращается обратный прогрев, при котором теплоноситель будет забирать тепло горячей воды в накопительном баке.

Воздушные коллекторы

Солнечный коллектор воздушного типа гораздо менее распространен. Применяется он не для подогрева воды, а для нагрева и кондиционирования воздуха. Роль теплоносителя в нем играет собственно воздух, нагреваемый солнечными лучами. По сути, данный коллектор представляет собой ребристую металлическую панель, выкрашенную в черный цвет. Принцип работы его основан на естественной или принудительной подаче в помещения воздуха, который прогревается под панелью под действием солнечных лучей.

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Коэффициент полезного действия такого типа коллекторов, при обеспечении высокой степени вакуума, составит около 98%. Как правило, установка солнечных вакуумных коллекторов производится на крыше объекта, что позволяет максимально полезно использовать ее площадь. Угол монтажа коллектора выбирается производно в диапазоне от 5 до 90 градусов. Минимальные значения угла наклона солнечного коллектора позволяют обеспечить циркуляцию теплоносителя. Срок использования вакуумных солнечных батарей достаточно высок и составляет более 20 лет. Вариантов у потребителя несколько: можно вакуумный солнечный коллектор купить либо изготовить своими руками. Цена вакуумных солнечных батарей вполне доступна, таким образом использование таких систем весьма целесообразно.

Конструкция и принцип работы вакуумного солнечного коллектора

Предназначение плоского вакуумного солнечного коллектора заключается в обеспечении аккумулирования солнечной энергии при любых погодных условиях и температуре окружающей среды.

Как работает коллектор?

• Одним из важнейших элементов конструкции является автоматизированный резервуар-теплообменник. способный преобразовывать, поддерживать и сохранять тепло, полученное при накоплении солнечной энергии, а также и от дополнительных источников энергии, которые используются для подстраховки работоспособности системы отопления в целом.

• Вода, нагретая до определенной температуры, из теплообменника, расположенного во внутреннем блоке, подается в радиаторы. использующиеся для системы отопления, при этом вода, находящаяся в резервуаре, поступает в бак для поддержания ГВС.

• Для контроля значений рабочей температуры блоков и выбора требуемого режима работы системы установлен блок управления. Он отвечает за поток энергии теплового носителя через теплообменник и определяет куда именно стоит направить тепло: на водоснабжение либо отопление.

• В ночное время суток автоматика поддерживает минимальные параметры работы системы и поддерживает значения установленной температуры.

• Основное преимущество использования вакуумных солнечных коллекторов для отопления дома — это их малая инерционность. При этом их использование позволяет обеспечивать горячее водоснабжение в течение года и отопление в холодный период, позволяющее экономить традиционно использующиеся источники получения тепловой энергии.

Схема и конструкция солнечного коллектора

вакуумный солнечный коллектор — схема и принцип работы

Основные блоки вакуумного коллектора: непосредственно вакуумный коллектор, резервуар-теплообменник и системный контроллер солнечных систем нагрева воды. Конструктивно вакуумный коллектор выполнен в виде трубчатых профилей, соединенных параллельными рядами. Как правило используются трубы конструкции ”стекло-стекло”, произведенные из боросиликатного стекла. Для покрытия внутренней трубы используется селективный слой, предназначенный для абсорбции солнечной энергии и устранения тепловых потерь. Функциональность таких труб позволяет их использовать при пасмурной погоде. При отрицательных температурах происходит преобразование в тепло как прямых, так и рассеянных солнечных лучей. Также для образования тепла используется природное ИК-излучение. Конструкция вакуумной трубы реализована по принципу термоса: она изготовлена из двух трубок различного диаметра, между которыми поддерживается вакуум. Вакуум обладает фактически нулевой теплопроводностью и обеспечивает высокий уровень термоизоляции.

• Вакуумные трубы во всесезонных системах имеют дополнительные термотрубки или тепловые трубки. Они представляются собой медные трубки, наполненные жидкостью с низкой температурой кипения. При непосредственном воздействием тепла происходит испарение жидкости. При этом забирается тепло самой трубки. Далее пар поднимается в расположенный выше наконечник, где происходит его конденсация и передача тепла тепловому носителю в основном контуре либо специальной жидкости, находящейся в отопительном контуре. Далее конденсат по стенкам стекает вниз и процесс возобновляется.

как работает солнечный коллектор

• Приемник коллектора как правило изготавливается из меди. При этом чаще всего применяется дополнительная полиуретановая изоляция. Приемник закрыт истом нержавеющего покрытия для дополнительной защиты. Передача тепла осуществляется посредством медной «гильзы» приемника. Отопительный контур отделяется от блока трубок, что позволяет поддерживать работу системы при поломке одной или нескольких трубок. Замена поврежденных трубок производится без слива используемой жидкости из рабочего контура.

• Резервуар-теплообменник выполняет функции бойлера и используется для аккумулирования и сохранения тепла. Резервуар, как правило, имеет внутри конструкции одну либо две спирали для теплообмена.

• Типичная конструкция системы как правило включает насос, манометр и клапан давления, кран для регулирования количества воды, различные соединительные механизмы и вентили, в том числе набор, обеспечивающий безопасное подсоединение резервуара к отопительной системе, вентиль безопасности давления в 6 атм. Бак дополнительно может быть оснащен электрическим нагревателем мощностью 1-3 кВт.

• Если требуется обеспечить единовременную подачу горячего водоснабжения и отопления, происходит распределение аккумулированной солнечной энергии. Когда заданное значение температуры достигается, подача тепла автоматически переводится на контур отопления. Настройки перераспределения тепла могут быть изменены в зависимости от времени года либо климатической зоны. К данной системе отопления могут быть подсоединены дополнительные отопительные приборы.

• Контроллер водонагревательных систем используется для задания значений температуры в резервуаре теплообменника и коллекторе, а также определения требуемого режима работы вакуумного солнечного коллектора согласно полученным данным.

• Основные функции контроллера заключаются в следующем: индикация температуры в основных блоках: коллекторе, резервуаре, индикация значения температуры в обратном потоке теплоносителя, задание температуры запуска, при которой используется принудительная циркуляция в теплоносителе, таймер пуска и остановки всей системы отопления, определение температуры и продолжительности работы функции дополнительного подогрева, задание минимального значения температуры, индикация датчиков, имеющих повреждения.

Типы гелиосистем

Выделяют два основных типа гелиосистем: сезонные, всесезонные или круглогодичные.

Вакуумные солнечные батареи, сконструированные на базе технологии прямой теплопередачи, относятся к сезонным системам. Принцип действия таких систем достаточно прост: вода из бака поступает в соединенные медные трубки, где нагревается и затем возвращается в контур.

Тепло в таком типе солнечных батарей передается воде без использования в работе дополнительных элементов и блоков. При этом требуется большой объем воды в контуре теплообменника (от 60 до 200 л). Основными преимуществами сезонных систем являются низкая стоимость при высоком КПД, составляющий до 98%. Это конечно при условии использования и покупки селективного покрытия для солнечных коллекторов .

К круглогодичным системам относят вакуумные солнечные батареи, в которых дополнительно установлены термотрубки. Принцип работы таких коллекторов схож с работой установок центрального отопления. Через коллектор и змеевик протекает специальная жидкость («незамерзайка»). Эта жидкость предназначена для забора тепла из медных трубок. Далее она поступает в бак, аккумулирующий тепло для непосредственного нагрева воды через змеевик. Процесс протекает до тех пор, пока значения температуры бака и теплового приемника не сравняются. Насос контролируется электроникой, датчики температуры при этом устанавливаются как в коллекторе, так и в баке-аккумуляторе. Давление в системе может быть выше требуемых значений при недостатке потребления воды. Расширительный бак также позволяет избежать подобных ситуаций.

Области применения гелиосистем многогранны и включают: обеспечение жилых помещений, социальных и культурных объектов горячим водоснабжением и отоплением. При этом экономия ресурсов достигает 50%. Используются в сочетании с «теплыми полами». Если вам требуется обеспечить ваш дом теплом, то вы можете купить вакуумный солнечный коллектор, либо сделать его своими руками. Стоимость вакуумных коллекторов для отопления дома достаточна высока, но продуктивность и энергоемкость таких систем компенсирует материальные издержки. При этом следует учитывать, что надежность коллектора, собранного и установленного профессионалами выше, чем у самодельного.

Навигация по записям

Солнечные коллекторы вакуумного типа

В поисках альтернативной энергетики для отопления частного дома были придуманы солнечные тепловые коллекторы. Это эффективные устройства, обладающие высокими качественными характеристиками, способные питать не только лампочку, но и осуществлять обогрев всех помещений за счет лучей. Гелиоустановки успешно применяются в странах с суровым климатом, согласно отзывам покупателей, встроенная автоматизация помогает эффективно эксплуатировать вакуумное оборудование в разных условиях, сохраняя нужную температуру воздуха и воды.

Принцип работы состоит в поглощении, накапливании и распределении энергии для потребностей владельцев частных домов. Гелиосистема оснащена собирательным устройством, контуром для теплообменника, аккумулятора, приемника и датчиков. Основной элемент изготовлен из медного сплава, изолирован полиуретаном и анодированным алюминиевым покрытием. Именно через поглотитель начинается подача тепла.

Действие происходит за счет движения жидкости через верхнюю часть оборудования. В процессе осуществляется забор энергии от наконечников из меди. Носитель нагревается в змеевике – такой замкнутый цикл идет до тех пор, пока его температура не будет превышать показатель воды в накопителе. Время работы вакуумного солнечного коллектора и качество отопления зависит от продолжительности светового дня и особенностей погоды.

Конструкция напоминает принцип термоса: у отдельных элементов прозрачная поверхность, что позволяет собирать излучение. На внутреннюю сторону деталей нанесено специальное покрытие, способствующее увеличению эффекта поглощения. Между слоями коллектора находится вакуумное пространство, за счет которого вода всегда сохраняется в жидком виде, не замерзает даже при -30°C и аккумулирует тепло в пасмурную погоду и в ночное время суток, что способствует бесперебойному отоплению.

Хитрый счетчик, сберегающий электроэнергию
Окупается за 2 месяца!

Разновидности солнечных батарей

Классификация гелиосистем происходит по конструктивным особенностям трубок и типу теплового канала, используемого в качестве приемника:

1. Коаксиальная модель вакуумного солнечного коллектора для отопления дома представляет собой двойную колбу из стекла, в полости которой откачан воздух. На поверхность нанесено абсорбирующее покрытие, поэтому передача энергии происходит от самой трубки.

2. Перьевая конструкция является одностенной, пустота здесь расположена в пространстве теплового канала, часть которого вместе с накопителем интегрирована в колбу.

3. По способу циркуляции носителя термосифонные системы: горячая жидкость двигается в верхнюю часть прибора. Из-за разницы в плотности возникает гидростатическое давление. Если установить расширительный бак, появится самопроизвольный ход воды, скорость которой зависит от конструкции вакуумной трубки, интенсивности излучения и времени охлаждения в теплообменнике.

4. В системах с принудительной циркуляцией установлен маломощный насос, способствующий движению носителя. При этом потребляемая мощность значительно меньше получаемой энергии для обогрева частного дома.

5. Также существует различие по числу контуров. В самых простых коллекторах вода для отопления нагревается и расходуется из бака-накопителя.

6. Более сложные состоят из вакуумной трубки и элементов отбора жидкости. В устройстве находится незамерзающий и нетоксичный носитель с антикоррозийными и противопенными добавками. Такой метод надежно защищает оборудование от солей и накипи и способствует более долгой эксплуатации при отоплении.

Обзор моделей и их характеристики

На данный момент Китай держит лидерство по производству коллекторов, работающих на солнечной энергии. Согласно отзывам владельцев частных домов, отечественные изготовители также поставляют в продажу оборудование с хорошими характеристиками. Европейские устройства отличаются довольно высокой ценой, но со временем затраты на покупку и установку приборов вполне оправдываются. Наиболее известные компании выпускают следующие коллекторы:

Оборудование SZ47 и MZ58 из Китая предназначено для обеспечения горячей водой и отопления за счет всех типов энергии. Могут быть на крышах, имеющих достаточный запас прочности. Вакуумная трубка для солнечных коллекторов сделана из высококачественного боросиликатного стекла с трехслойным селективным покрытием. Манифольд, подставка и рама изготовлена из алюминиевого сплава, теплообменник – из меди, корпус обшит минеральной ватой и полиуретаном. Размер трубок составляет 60-2000 мм, количество – 10-30 штук, в зависимости от модели. Допустимо сопротивление ветра до 100 м/с, рабочее давление – 6 бар при скорости потока 3,5-8 л/м2/ч. Рекомендуется устанавливать под углом в 15-75°.

Сантехники: Вы будете платить за воду до 50% МЕНЬШЕ, с этой насадкой на кран

Коллекторы Дача и Универсал – наиболее известные приборы отечественного производителя. SCH-18 обладает высоким КПД с температурой в конденсате до 250°C. Колбы сделаны из красной меди, теплоноситель – жидкий. Отсутствие воды в вакууме обеспечивает устойчивость к промерзанию. Прочный корпус хорошо противостоит ветру. Трубопровод защищен манифольдом с полиуретаном. Резиновые противопылевые уплотнители не допускают попадания пыли и осадков.

Эффективно работают при температуре до -35°C, тип функционала – напорная система для отопления. Имеется контролер по управлению нагревателем, размер трубок – 1800 мм, объем бака – 135-300л, мощность ТЭНа – 1.5-2 кВт. Коллекторы изготовлены в соответствии с международными сертификациями, что обеспечивает их безопасность и надежность.

Вакуумные коллекторы немецкой компании. Модели CPC Star Azzuro, Titan Plus предназначены для ГВС и систем отопления. Корпус и элементы изготовлены из нержавеющей стали и алюминия, колбы – из боросиликатного стекла. На всю поверхность внутренней части нанесено селективное абсорбирующее покрытие. Параболический зеркальный концентратор собирает лучи по всей площади накопителя. Трубопровод изолирован минеральной ватой с алюминиевым ламинированием. Коллекторы быстро монтируются и могут подключаться к уже существующему оборудованию для обогрева частного дома. При интенсивности излучения в 400 Вт/м2 и температуре воздуха -10°C устройства обслуживают помещения с производительностью на 40 % больше, чем аналогичные приборы других типов.

Марки SCM 58 и STH 200 – наиболее востребованные вакуумные модели солнечных коллекторов совместного производства Китая и Нидерландов. В данных коллекторах для отопления используется принцип пассивной и активной циркуляции носителя. Трубки оснащены стальными гильзами для предотвращения коррозии. Каждая колба может функционировать в индивидуальном режиме, не останавливая гелиосистему для обогрева даже в случае неисправности. Жидкость интегрирована в трубки, присутствует эффект замыкания, исключающий потери тепла. Коллектор может работать под напором водопровода. Дневная производительность – 100-150 л при давлении в 12 атмосфер.

Немецкая компания, выпускающая Vitosol T-200, 300. Абсорбер встроен в стеклянную вакуумированную трубку. Благодаря надежной герметизации, обеспечивается длительное сохранение тепла. Тонкая пленка бария, напыленная на внутренней стороне колб, способствует максимальному аккумулированию энергии. Оборудование хорошо показывает себя в режиме стагнации, при длительных периодах без отбора излучения. Сухое подключение коммуникаций и встроенная автоматика повышают надежность работы коллектора для отопления. Для максимального накопления рекомендуется развернуть трубки в сторону солнца под углом.

Критерии выбора коллектора

Если в планы входит купить вакуумный коллектор для отопления, стоит обратить внимание на ряд нюансов, которые помогут определиться с моделью:

1. Для плоской крыши подходит трубчатая гелиосистема. При большой парусности она будет держаться прочно и устойчиво.

2. Изучая технические характеристики, нужно учесть количество трубок, их тип, размеры, площадь оборудования.

3. Также важно знать объем жидкости, габариты прибора, поверхность абсорбера, качество стекла колб и толщину изолятора.

4. Для расчета реальной производительности необходимо выяснить площадь отопления, количество теплопотерь, особенности климата, потребление горячей воды в сутки.

5. При приобретении коллектора также нужно учитывать дополнительные расходы на установку комплектующих: бака, аккумулятора и обменника.

Несмотря на довольно высокую стоимость, гелиоустановки получили большую заинтересованность, о чем свидетельствуют отзывы владельцев, которые воспользовались подобными системами отопления:

«В целях экономии пришлось обратить внимание на солнечные коллекторы для применения в частном пансионате. В сезон расход горячей воды довольно большой, понадобилось выбирать альтернативный способ подачи ГВС и обогрева. Китайский производитель Shentai предлагает купить технику по приемлемой цене, поэтому я остановился на их продукции, тем более, что отзывы, в основном, положительные. Согласно расчетам, мне рекомендовали необходимую мощность, доставили и монтировали все оборудование быстро. По сравнению с затратами на бойлер в каждом номере экономия получилась колоссальная. Недостатков и проблем в работе не наблюдалось».

Евгений Гончар, Краснодар.

«Сейчас все люди стараются перейти на более выгодный источник отопления. Доверившись отзывам, мы также заказали коллектор фирмы Paradigma для своего коттеджа. Сначала использовали, как запасной вариант, через год убедились в эффективности и полностью перешли на обеспечение дома гелиосистемой. Переживали, что трубки могут повредиться от непогоды или ветра, но они прочные, не боятся даже урагана. Благодаря системе накопления можно не волноваться по поводу прекращения работы. Недостатков не нашли, мы довольны своим выбором, хоть и цена немаленькая».

«Поставили коллектор от компании Анди Групп марки SCH-18, так как отзывы о фирме хорошие. Я не очень разбираюсь в технических особенностях, выбирал устройство муж. Но мне нравится, что оно проработало всего сезон, а экономия уже ощущается. Правда, в этом году было много солнца, поэтому накопление энергии практически не прерывалось. Единственный недостаток – не всегда хватает мощности, отопление функционирует хорошо, а с расходом горячей воды приходится быть сдержаннее, так как семья большая. Посмотрим, как коллектор покажет себя в дальнейшем».

«Я работаю в частном детском саду. Владелец два года назад установил на крыше гелиосистему Micoe. Постоянно требуется расход горячей воды и в помещениях должна быть оптимальная температура, а это приличные затраты. С новым оборудованием получается полностью обслуживать отопление, подавать горячую воду без перебоя, еще и нагревать бассейн. Даже ночью все системы функционируют отлично. Так как недостатков я не увидела, думаю купить такой же прибор для своего дома, тем более, что цена приемлемая. Только нужно почитать обзоры, чтобы выбрать подходящую модель».

У всех компаний существует свой диапазон цен на солнечные коллекторы вакуумного типа. При закладке бюджета на гелиосистему для отопления важно произвести предварительные расчеты и определиться с подходящим вариантом. Приблизительная стоимость указана в таблице:

Компания, производитель, модель

Отопление дома солнечным коллектором завоевывает все большую популярность, благодаря универсальности и эффективности. Изготовители разрабатывают новые технологии для улучшения характеристик, надежности и безопасности использования. Владельцы, которые установили системы на дома, уже успели оценить их качество, экономию и высокую производительность.

Автор:
Сергей Исаев

Компания Rehau специализируется на производстве теплых полов уже много лет.

Промывка и опрессовка системы отопления – процедура, направленная на проверку.

О такой организации обогрева своих жилищ думает все большее количество.

Бойлеры косвенного нагрева

Обзор водонагревателей Thermex

Водяной теплый пол своими руками

Циркуляционный насос для систем отопления

Обзор теплоизоляции марки Техно-Николь

Копирование материалов сайта возможно в случае установки активной индексируемой ссылки на Obogrevguru.ru.

ПГ «Обогревгуру»
Москва, Волгоградский проспект 47,
к 511б
(499) 611-34-45

obogrevguru © 2017

Источники: http://solarb.ru/kak-rabotayut-solnechnye-kollektory-razlichnykh-vidov, http://www.solnpanels.com/konstruktsiya-i-printsip-raboty-vakuumnogo-solnechnogo-kollektora/, http://obogrevguru.ru/solnechnye-kollektory-vakuumnogo-tipa.html

Солнечный коллектор, система без давления. Принцип работы.

Общее представление о работе.

 

Структура коллектора представляет из себя систему, построенную с использованием трубок вакуумных и бака для горячей воды. При этом, подача горячей воды осуществляется без давления.

Основной принцип работы системы такого коллектора — водонагреватель наливного типа, который автоматически набирает воду и контролирует ее температуру с уровнем. Именно солнечная энергия используется для нагрева воды.

Для нормальной работы системы нет необходимости в установке насоса, потому что все подключение осуществляется напрямую с водопроводной сетью. Подача же горячей воды осуществляется самотеком. Солнечный коллектор является прямым передатчиком тепла воде, благодаря этому производительность его намного выше обычных коллекторов.

Одним из основных недостатков в эксплуатации коллектора является возможность применения его только при плюсовой температуре воздуха. Но если учесть теплый период например, дачного сезона, то коллектор будет идеальным в бесперебойной подаче горячей воды с апреля по ноябрь.

 

 

 

 

 

 

Солнечный коллектор. Система работы «без давления».

Откуда такое название и как система водоснабжения может работать автономно?

Ответ довольно прост. За счет контроля уровня и температуры воды в системе, возможность перегрева воды исключена. Единая емкость образуется за счет того, что монтирование трубок в баке осуществляется с использованием уплотнителей — силиконовых колец.

Вся конструкция коллектора расположена на раме. С помощью электромагнитного запорного клапана водопроводная труба подводится к баку, в котором расположены датчики температуры и уровня воды.

В тот момент, когда датчик уровня воды будет сигнализировать о недостаточном количестве воды, с помощью контроллера будет открыт запорный клапан и осуществится подача воды.

Когда происходит закипание воды в системе без давления, сброс пара осуществляется через верхний клапан на баке. Это является нормальным режимом работы системы. Вода в системе может выкипеть, ее уровень может падать. Но, как говорилось выше, с помощью автоматической работы контроллера, набираться вода будет автоматически и ее подача в нагретом состоянии будет непрерывной.

Комплектация коллекторов и рекомендуемое место для их монтажа.

В зависимости от потребности в горячей воды, солнечные коллекторы могут комплектоваться баком общей емкостью для воды от 125-ти до 200-т литров.

Изготовители солнечных коллекторов рекомендуют монтировать их в местах максимального прямого попадания солнечных лучей и желательно, с южной стороны. Рекомендованный угол наклона при установке составляет 50-60°. Если вы знаете, как определить азимут плоскости, на которую будет устанавливаться коллектор, можно установить его с учетом расхода горячей воды и потребности в ней. Азимут будет равен 0° в случае, если плоскость, на которой планируется разместить коллектор, ориентирована на юг.

Например, если основное потребление горячей воды по утрам, то коллектор рекомендовано устанавливать на юго-восток и наоборот.

КАТАЛОГ

1. Солнечный водонагреватель (система без давления, бак окрашеный)
2. Солнечный водонагреватель (система без давления, бак из нержавеющей стали)
3. Солнечный водонагреватель (сплит-система)
4. Вакуумный солнечный коллектор (панель)
5. Компактный солнечный водонагреватель (система под давления, бак окрашенный)
6. Вакуумная трубка с трехслойным покрытием

Как работают вакуумные солнечные коллекторы

Если вы когда-либо лежали во внутренней камере посреди бассейна, вы знаете, что любая вода, которая собирается на поверхности камеры, нагревается на солнце. Это принцип работы солнечной энергии. Однако вы, вероятно, также заметили, что вода никогда не бывает очень горячей. Это потому, что нет ничего, что могло бы изолировать тепло, чтобы предотвратить его утечку.

При применении принципа солнечного отопления к реальным приложениям, требующим чрезвычайно высоких температур, традиционные солнечные принципы просто не работают.Но солнечная технология с вакуумными трубками, используемая в SunQuest 250 , работает. Это позволяет нам использовать солнечные лучи для производства кипящей воды, пара, принудительного нагрева воздуха и т. Д.

Кроме того, эта новая технология не требует яркого, кристально чистого солнечного света. Он использует солнечные ультрафиолетовые лучи, которые проникают сквозь облачный покров, что позволяет улавливать солнечную энергию даже в пасмурные и холодные дни. Эта технология предлагает реальную возможность жизнеспособного солнечного отопления в больших масштабах.

Солнечный коллектор с вакуумной трубкой SunQuest 250

Принцип вакуума

В традиционном фотоэлектрическом приложении солнечный коллектор поглощает солнечные лучи и немедленно преобразует их в электричество постоянного тока. Солнечные тепловые коллекторы SunQuest 250 несколько отличаются. Вместо того, чтобы преобразовывать солнечную энергию в электричество, солнечные ультрафиолетовые лучи создают трение, проникая через пленку в вакуумированных трубках коллекторной панели, генерируя тепло, которое направляется в коллектор в процессе испарения / конденсации.

Секрет системы SunQuest — это сама откачанная трубка. Он изготовлен таким образом, чтобы создать вакуум, который препятствует передаче тепла, но позволяет проникать ультрафиолетовому излучению. Это приводит к минимальным потерям энергии и способности генерировать гораздо более высокие температуры. Поскольку тепло, генерируемое солнечной панелью, передается жидкости, проходящей через ее коллектор, ее энергия изолируется от потерь из-за вакуума в трубках. Затем теплоноситель доставляет тепло в сборный резервуар через теплообменник в резервуаре.

Вакуумный трубчатый коллектор уникален тем, что единственной движущейся частью является крошечный циркуляционный насос, эксплуатация которого обходится всего в копейки в день, что делает систему не только очень эффективной, но и очень простой в обслуживании. По сути, мы используем солнце для выработки тепла при очень низкой стоимости эксплуатации системы.

В сборный резервуар и далее

Когда тепловая энергия достигает сборного резервуара, он нагревает воду, которую затем можно использовать для любого количества целей. В жилых помещениях горячую воду можно использовать для купания, приготовления пищи, стирки и т. Д.Его также можно направить через теплообменник для принудительного нагрева воздуха или почти любого другого тепла помещения.

В промышленных или коммерческих условиях потенциал SunQuest 250 еще шире. При правильной настройке вакуумных трубчатых солнечных коллекторов можно вырабатывать тепло для целого завода оборудования. Еще более впечатляющей является идея использования солнечной тепловой энергии для работы полноценной электростанции, обеспечивающей электричеством дома и предприятия, концепция, которая теперь реализуется с помощью этого высокоэффективного солнечного коллектора.

Солнечные батареи с вакуумными трубками — это захватывающий рубеж с огромным потенциалом. По мере развития технологий и знаний мы сможем использовать потенциал солнца для получения еще большей пользы. На данный момент SunQuest 250 уже довольно интересен.

Солнечный коллектор — Energy Education

Рисунок 1. Солнечный коллектор. ^[1]

Солнечный коллектор — это устройство, которое собирает и / или концентрирует солнечное излучение от Солнца. Эти устройства в основном используются для активного солнечного нагрева и позволяют нагревать воду для личного пользования. ^[2] Эти коллекторы обычно устанавливаются на крыше и должны быть очень прочными, поскольку они подвергаются воздействию различных погодных условий. ^[2]

Использование этих солнечных коллекторов представляет собой альтернативу традиционному нагреву воды для бытовых нужд с использованием водонагревателя, потенциально снижая затраты на электроэнергию с течением времени. Как и в домашних условиях, большое количество этих коллекторов можно объединить в массив и использовать для выработки электроэнергии на солнечных тепловых электростанциях.

Типы солнечных коллекторов

Существует много разных типов солнечных коллекторов, но все они сконструированы с учетом одной и той же основной предпосылки. В общем, есть материал, который используется для сбора и фокусировки энергии Солнца и использования ее для нагрева воды. В простейшем из этих устройств используется черный материал, окружающий трубы, по которым течет вода. Черный материал очень хорошо поглощает солнечное излучение и, поскольку материал нагревает воду, он окружает. Это очень простой дизайн, но коллекционеры могут стать очень сложными.Абсорбирующие пластины можно использовать, если нет необходимости в повышении температуры, но обычно устройства, в которых используются отражающие материалы для фокусировки солнечного света, приводят к большему повышению температуры.

Плоские коллекторы

Рисунок 2. Схема плоского солнечного коллектора. ^[3]

Эти коллекторы представляют собой просто металлические коробки с каким-то прозрачным стеклом в качестве крышки поверх темной поглощающей пластины. Боковые стороны и дно коллектора обычно покрываются изоляцией, чтобы минимизировать тепловые потери в другие части коллектора.Солнечное излучение проходит через прозрачное остекление и попадает на пластину-поглотитель. ^[4] Эта пластина нагревается, передавая тепло воде или воздуху, находящимся между стеклом и пластиной-поглотителем. Иногда эти абсорбирующие пластины окрашиваются специальными покрытиями, которые лучше поглощают и удерживают тепло, чем традиционная черная краска. Эти пластины обычно делают из металла, который является хорошим проводником — обычно из меди или алюминия. ^[4]

Коллекторы вакуумные

Рисунок 3.Схема вакуумного трубчатого солнечного коллектора. ^[5]

В этом типе солнечных коллекторов используется серия откачанных труб для нагрева воды. ^[2] В этих трубках используется вакуум, или откачанное пространство, для улавливания солнечной энергии и минимизации потерь тепла в окружающую среду. У них есть внутренняя металлическая трубка, которая действует как пластина-поглотитель, которая соединена с тепловой трубкой для передачи тепла, собираемого от Солнца, к воде. Эта тепловая труба, по сути, представляет собой трубу, в которой жидкое содержимое находится под очень определенным давлением. ^[6] При этом давлении на «горячем» конце трубы находится кипящая жидкость, а на «холодном» конце — конденсирующийся пар. Это позволяет тепловой энергии более эффективно перемещаться от одного конца трубы к другому. Как только тепло от Солнца переходит от горячего конца тепловой трубы к конденсирующему концу, тепловая энергия переносится в воду, которая нагревается для использования. ^[2]

Коллекторы Line Focus

Рисунок 4. Схема солнечного коллектора с линейным фокусом. ^[7]

В этих коллекторах, иногда называемых параболическими желобами, используются материалы с высокой отражающей способностью для сбора и концентрации тепловой энергии солнечного излучения. ^[8] Эти коллекторы состоят из отражающих секций параболической формы, соединенных в длинный желоб. ^[2] Труба, по которой течет вода, помещается в центре этого желоба, так что солнечный свет, собираемый отражающим материалом, фокусируется на трубе, нагревая ее содержимое. Это коллекторы очень высокой мощности, поэтому они обычно используются для выработки пара для солнечных тепловых электростанций и не используются в жилых помещениях.Эти желоба могут быть чрезвычайно эффективными для выработки тепла от Солнца, особенно те, которые могут поворачиваться, отслеживая Солнце в небе для обеспечения максимального сбора солнечного света. ^[2]

Коллекторы точечного фокуса

Рисунок 5. Точечный солнечный коллектор. ^[9]

Эти коллекторы представляют собой большие параболические тарелки, состоящие из некоторого отражающего материала, которые фокусируют энергию Солнца в одной точке. Тепло от этих коллекторов обычно используется для привода двигателей Стирлинга. ^[2] Хотя они очень эффективны для сбора солнечного света, они должны активно отслеживать Солнце по небу, чтобы иметь какую-либо ценность. Эти тарелки могут работать по отдельности или быть объединены в группу, чтобы собрать еще больше энергии от Солнца. ^[10]

Коллекторы точечной фокусировки и аналогичные устройства также могут использоваться для концентрирования солнечной энергии для использования с концентрированной фотовольтаикой. В этом случае вместо производства тепла энергия Солнца преобразуется непосредственно в электричество с помощью высокоэффективных фотоэлектрических элементов, специально разработанных для использования концентрированной солнечной энергии.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6} Г. Бойл. Возобновляемые источники энергии: энергия для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2004.
3. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Плоский застекленный коллектор [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif
4. ↑ ^{4.0 4.1} Flasolar. (10 августа 2015 г.). Плоские солнечные коллекторы [Онлайн]. Доступно: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm
5. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: https: // upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif
6. ↑ RedSun. (10 августа 2015 г.). Коллектор откачанных труб [Онлайн]. Доступно: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/
7. ↑> Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Коллектор линейного фокуса [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png
8. ↑ Министерство энергетики США.(10 августа 2015 г.). Солнечный коллектор Line Focus [Онлайн]. Доступно: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector
9. ↑ Wikimedia Commons. (10 августа 2015 г.). Солнечный двигатель Стирлинга [Интернет]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg
10. ↑ JC Solar Homes. (10 августа 2015 г.). Концентраторы и плоские коллекторы [Online]. Доступно: http: //www.jc-solarhomes.ru / COLLECTORS / convertrators_vs_flat_plates.htm

Произошла ошибка: SQLSTATE [42S22]: столбец не найден: 1054 Неизвестный столбец «rev_user» в «списке полей»

Солнечный водонагреватель Вакуумный коллектор стеклянных трубок

Солнечный водонагреватель — это устройство, которое производит горячую воду для купания, стирки, уборки и т. Д. С использованием солнечного света в солнечные дни. Обычно его устанавливают на террасе или там, где есть солнечный свет, и он нагревает воду в дневное время, которая хранится в изолированном резервуаре для хранения для использования по мере необходимости, включая утро.
Солнечный водонагреватель мощностью 150 л в сутки.

Принцип работы системы вакуумного трубчатого коллектора (ETC):

Солнечный водонагреватель Redsun (система ETC) работает по простому принципу «Принцип поглощения тепла черным телом». Принцип гласит: «Черный цвет поглощает максимум тепла, больше, чем любой другой цвет».

Солнечные водонагревательные системы, использующие вакуумные трубки из боросиликатного стекла со специальным покрытием для поглощения солнечной энергии, называются системой вакуумных трубных коллекторов (ETC Systems).

Вакуумная лампа, как показано на рисунке, является основным компонентом, поглощающим солнечную энергию. Вакуумная трубка представляет собой сборку двух концентрических трубок из боросиликатного стекла.

Воздух между зазором двух стеклянных трубок откачивается. Это приводит к высокому уровню вакуума, который действует как лучшая изоляция для минимизации потерь тепла из внутренней трубы. Черное покрытие внутренней трубки поглощает солнечную энергию и передает ее воде. Вода на верхней стороне вакуумной трубки становится горячей и, следовательно, легче, поэтому она начинает двигаться вверх в резервуаре.В то же время тяжелая холодная вода спускается из бака и хранится на дне. Это явление называется естественной циркуляцией термосифона, которая возникает в каждой трубке.

Thermosyphon Systems: В этом типе вода протекает через систему, и когда вода нагревается, она поднимается вверх, а более холодная вода опускается. Коллектор устанавливается под накопительной емкостью, чтобы в емкость поднималась теплая вода. Эти системы не требуют насоса и более надежны.

Солнечные водонагреватели имеют ряд преимуществ перед обычными системами водяного отопления, так как они:

• Уменьшите счета за электроэнергию: 40% счета за электроэнергию в среднем домохозяйстве приходится на нагрев воды.
• Экономьте внутреннее пространство: эти системы обычно устанавливают на крышах домов.
  Повышение безопасности: солнечные водонагреватели исключают риск несчастных случаев в ванных комнатах из-за электрического водонагревательного оборудования.
• Быстрая окупаемость: в индийских условиях срок окупаемости солнечного водонагревателя хорошего качества составляет 1,5–2 года.
• Защитите окружающую среду. В сегодняшнем мире, заботящемся об окружающей среде, вы можете изменить мир к лучшему, избавившись от солнечной горячей воды.Заменив электрический водонагреватель на солнечный водонагреватель, вы можете сократить выбросы парниковых газов до 3–4 тонн в год, что эквивалентно удалению небольшого автомобиля с дороги.

REDSUN Солнечный водонагреватель с вакуумным коллектором Характеристики:

• Высококачественные трубки из боросиликатного стекла
• Нет засорения / засорения
• Длительный
• Лучшая производительность зимой и в пасмурные дни
• Внутренняя стеклянная трубка покрыта лучшим в мире магнетронным распылением Hi-Tech, слои AL — N с основанием AL
• Изоляция вакуумной рубашки
• Нагревает воду до очень высокой температуры
• Обеспечивает доступ к горячей воде даже в частично пасмурные дни
• Высококачественная изоляция из ППУ для поддержания высокой температуры воды внутри резервуара
• Компактный
• Простота установки, эксплуатации и обслуживания
• Эффективно работает с жесткой водой
• Бак из оцинкованного железа для хранения горячей воды
• Стенд GI с порошковым покрытием
• Безопасность и экологичность

Технические характеристики вакуумных стеклянных трубок:

Стекло	Боросиликатное стекло
Длина	1800 мм и 2100 мм
Наружный диаметр	58 мм
Внутренний диаметр	47 мм
Толщина стеклянной трубки	Толщина внешней трубки: 1.8 мм, толщина внутренней трубки: 1,6 мм
Селективный тип покрытия	AIN / AIN-SS / CU — распыление
Значение коэффициента поглощения и излучения черного покрытия	Поглощение: α ≥ 93,5%, Уровень выбросов: ε ≤ 5%
Уровень вакуума	P ≤ 5,0 × 10 -4 Па
Рекомендуемое рабочее давление	0,2 кг / кв. см.
Параметр застоя	Y ≥ 290 M² ° C / кВт
Коэффициент теплового расширения	3.3 × 10 -6 / к

Солнечные коллекторы

Как работает солнечный коллектор работает?

Солнечный коллектор представляет собой плоскую коробку, состоящую из из трех основных частей, прозрачной крышки, трубок с охлаждающей жидкостью и утепленная задняя пластина. Солнечный коллектор работает на парниковом эффекте принцип; солнечное излучение падает на прозрачную поверхность солнечного коллектор проходит через эту поверхность.Внутри солнечной коллектор обычно откачивается, энергия, содержащаяся в солнечном коллекторе в основном задерживается и, таким образом, нагревает хладагент, содержащийся в трубках. В трубки обычно делаются из меди, а задняя панель окрашена в черный цвет, чтобы облегчить поглощают солнечное излучение. Солнечный коллектор обычно изолирован, чтобы избежать перегрева. убытки.

Активный солнечный водонагреватель

Основные компоненты активной солнечной системы водяного отопления

• Солнечная коллектор для улавливания солнечной энергии и передачи ее теплоносителю средний
• А система циркуляции, которая перемещает жидкость между солнечным коллектором и накопительный бак
• Хранилище бак
• Назад система отопления
• Контроль система регулирования работы системы

Два основных типа солнечных водонагревательных систем: система с замкнутым контуром и система с открытым контуром.В системе с открытым контуром вода использовалась в качестве теплоноситель, вода циркулирует между солнечным коллектором и накопителем бак.

Существует два основных типа систем без обратной связи: система слива и система рециркуляции, главный принцип, лежащий в основе обоих системы — это активация циркуляции от коллектора к накопительному резервуару когда температура внутри солнечного коллектора достигает определенного значения.

В дренажной системе используется клапан, позволяющий коллектор заполнять водой, когда коллектор достигает определенной температуры.

В рециркуляционной системе вода перекачивается через коллектор, когда температура в накопительном баке достигает определенного критического стоимость.

В приложениях, где вероятно повышение температуры ниже нуля градусов, тогда необходимо использовать замкнутую систему. В Основное отличие системы разомкнутого контура заключается в том, что вода заменяется на хладагент, который не замерзает в диапазоне температур солнечного коллектора. может быть предметом.В качестве охлаждающей жидкости обычно используется хладагент, масло или дистиллированная жидкость. вода. Системы с замкнутым контуром, как правило, дороже, чем их разомкнутые. встречные части и следует проявлять большую осторожность, чтобы избежать загрязнения воды с хладагентом. Энергия, захваченная охладителем, затем передается горячая вода через теплообменник. В Система обратного слива охлаждающей жидкостью может быть дистиллированная вода. Система работает на принцип, что в коллекторе только вода, когда насос операционная. Это имеет то преимущество, что охлаждающая жидкость, используемая в системе, не будет иметь возможность остыть ночью, когда температура может упасть до уровень, который может привести к увеличению плотности охлаждающей жидкости и, следовательно, вызвать не будет таким свободным, как следовало бы.Единственная необходимая функция на Система обратного слива заключается в том, что солнечный коллектор приподнят от тепла теплообменник или дренажный бак, чтобы охлаждающая жидкость вытекала из коллектор. Эта система снова работает по принципу циркуляции воды. между коллектором и сливным баком, когда заданная температура достигнута между солнечным коллектором и горячей водой.

Активный солнечное отопление

Компоненты системы для обогрева помещений: то же самое для водяного отопления с добавлением радиаторов для отопления помещений или под змеевики напольного отопления или даже системы с принудительной подачей воздуха.

Радиаторная система обычно работает в очень симметричном Что касается применения горячей воды, основным отличием является включение бойлер, нагретая вода из коллектора пропускается через теплообменник или сливной резервуар, а затем передается в бойер, используется для пополнения требования к прослушиванию воды перед тем, как попасть в радиаторы, которые будут использоваться для космическое отопление.

Системы распределения воздуха.

В поместье снова работает система распределения воздуха. аналогично системе горячего водоснабжения, основное отличие — включение воздуходувка и воздуховод.В системе используется дополнительный элемент управления, который позволить воздуху течь по змеевику при высокой температуре в накопительном баке достаточно, чтобы воздух, проходящий через змеевики в обратном канале аппарата, позволяют системе вносить положительный вклад в обогрев помещения потребность.

При проектировании систем для крупных коммерческих или промышленных приложений немного отличается от жилых помещений. Стоит отметить, что рост температуры коллектора довольно постоянен, чтобы использовать пример, если температура подачи в коллектор составляет около 60F, а температура возврата составляет около 73 ° C или температура возврата составляет 173 ° F, а подача 160C, это в основном означает, что нельзя использовать высокотемпературные и низкотемпературные приложения. серия внутри петли.Низкотемпературное приложение в основном потянет вниз применение при более высоких температурах. Вакуумные коллекторы — отличные исполнители. в высокотемпературных приложениях коллекторный контур должен быть выделен применение при более высоких температурах до тех пор, пока нагрузка не будет удовлетворена. В приложениях например, для больниц, гостиниц или коммерческих офисных зданий может потребоваться для установки двух и более резервуаров, соединенных последовательно.

1. резервуар для хранения 2. резервуар для предварительного нагрева 3.холодная подача 4. смесительный клапан 5. подача и возврат в коллектор 6. отвод горячей воды

Работа системы

: Горячая вода из коллектора проходит через змеевик в первом резервуаре ( 1 ), Затем, в зависимости от температуры, он отводится трехходовым клапаном (4) . к любому: змеевик в резервуаре (2) , если он выше установленного температура (имеется в виду бак (1) горячий) или коллектор, если он ниже установленной температуры смесительного клапана.

Соображения, касающиеся коммерческого и промышленного дизайна: Система может быть расширен за счет включения более одного резервуара предварительного подогрева, теплообменных змеевиков соединены трехходовыми клапанами, и вода, которая должна быть нагрета, течет в серия через резервуары в обратном направлении. Трехходовой клапан может либо с терморегулятором, либо с электрическим управлением. Не более 100 пробирок должны быть подключены последовательно. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании трубопроводов в каждой секции, чтобы гарантировать, что каждая секция получает равный поток.

(PDF) Эксергетический анализ вакуумной трубчатой ​​солнечной системы коллектора с непрямым принципом действия

[2]. ASHRAE, Справочник по приложениям HVAC, 30 (1995). Атланта

[3]. He, ZN, Ge, HC, Jiang, FL, Li, W., Сравнение оптических характеристик между

вакуумных коллекторных трубок с плоскими и полуцилиндрическими поглотителями, Solar Energy, 60 (1997), pp 109-

117

[4]. Ким, Дж. Т., Ан, Х. Т., Хан, Х., Ким, Х.Т., Чун, В., Моделирование рабочих характеристик всех стеклянных вакуумных трубок

с коаксиальным жидкостным трубопроводом, Международная связь по теплоте и массе

Передача, 34 (2007), 5, стр. 587-597

[ 5]. Шах, Л.Дж., Фурбо, С., Вертикальные вакуумные трубчатые коллекторы, использующие солнечное излучение со всех направлений

, Applied Energy, 78 (2004), стр. 371-395

[6]. Моррисон, Г.Л., Будихардджо, И., Бехниа, М., Измерение и моделирование расхода в солнечном водонагревателе с вакуумной трубкой

Вода в стекле, Солнечная энергия, 78 (2005), стр.257-267

[7]. Ким, Ю., Сео, Т., Сравнение тепловых характеристик солнечных коллекторов со стеклянной вакуумной трубкой

с формами абсорбирующей трубки, Возобновляемая энергия, 32 (2007), 5, стр. 772-795

[8]. Хан, Х., Ким, Дж. Т., Ан, Х. Т., Трехмерный анализ характеристик стеклянных вакуумных трубок

с коаксиальным трубопроводом для жидкости, Международные коммуникации в области тепло- и массообмена, 35

(2008), стр. 589 -596

[9]. Ма, Л., Лу З., Чжан Дж., Лян Р., Анализ тепловых характеристик стеклянной вакуумной трубки

Солнечный коллектор с U-образной трубкой, Строительство и окружающая среда, 45 (2010), стр. 1959-1967

[10] . Лян, Р., Ма, Л., Чжан, Дж., Чжао, Д., Теоретическое и экспериментальное исследование солнечного коллектора с вакуумной трубкой типа

с U-образной трубкой и заполненной трубкой, Солнечная энергия, 85 (2011), стр. 1735 -1744

[11]. Хепбашлы А., Необходимость и применение эксергетического анализа в системах с солнечной энергией,

Труды, Палата инженеров-механиков, Симпозиум и выставка солнечной энергии

Системы

, Мерсин, Турция, 2003 г., Том 1, стр.80-87.

[12]. Сяоу У., Бен Х., Эксергетический анализ бытовых солнечных водонагревателей, возобновляемых источников энергии и

Обзоры устойчивой энергетики, 9 (2005), стр. 638-645

[13]. Саидур Р., Боруманджази Г., Мехлиф С., Джамиль М., Exergy Analysis of Solar Energy

Applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16 (2012), pp. 350-356

[14] . Сяоу В. Бен Х., Эксергетический анализ бытовых солнечных водонагревателей, возобновляемых источников энергии и

Обзоры устойчивой энергетики, 9 (2005), стр.638-645

Принцип работы солнечного водонагревателя

Компоненты солнечного водонагревателя

Солнечные водонагреватели имеют различную конструкцию, при этом все они состоят из коллектора и накопительного бака. Коллектор солнечного водонагревателя используется для сбора радия от солнечного света для нагрева воды. Резервуар для хранения используется для хранения воды для последующего использования. Солнечные водонагреватели обычно описываются по типам коллектора и циркуляционной системы.Различные типы солнечных водонагревателей работают по-разному.

Как работает солнечный водонагреватель?

Солнечный водонагреватель имеет массив солнечных коллекторов для сбора энергии солнечного света, коллекторы соединены друг с другом. Бак расположен на коллекторах для хранения воды. В дневное время вода нагревалась. По принципу силы тяжести (плотность горячей воды ниже, чем у холодной), холодная вода нагревается циркулярно.Горячая вода пойдет в бак для дальнейшего использования.

Принцип работы вакуумной трубки

внутренняя трубка 2. селективный абсорбционный слой 3. вакуумное пространство 4. внешняя трубка

подпружиненный зажим 6. инспираторный слой 7. гетлер

вакуумная трубка состоит из внутренней трубки, внешней трубки, селективного абсорбционного слоя, вакуумного пространства, инспираторного слоя. Мы используем внутреннюю трубку для хранения воды. Наружная стенка внутренней трубки представляет собой слой селективного поглощения.Пространство между внешней трубкой и внутренней трубкой — это вакуумное пространство. Внизу внешней трубки находится инспираторный слой, который можно использовать для поглощения остаточного воздуха.

Селективный абсорбционный слой преобразует солнечную энергию в тепловую, вакуумное пространство можно рассматривать как изоляцию для защиты от потери тепловой энергии. Слой вдоха может поглощать воздух, который фильтруется из атмосферы в вакуумные трубки.

Принцип работы различных типов коллекторов

Принцип работы плоского солнечного коллектора

Плоский коллектор обычно состоит из медных трубок, прикрепленных к плоской поглощающей пластине.Наиболее распространенная конфигурация представляет собой серию параллельных труб, соединенных двумя трубами на каждом конце, впускной и выпускной коллекторы. Узел плоской панели находится в изолированной коробке и покрыт закаленным стеклом. Плоский солнечный тепловой коллектор подходит для жилых или коммерческих проектов солнечного нагрева воды. Это одна из самых легких плоских панелей на рынке, обеспечивающая максимальную теплопередачу. Наши плоские солнечные коллекторы изготовлены из прочного алюминия, поэтому они могут выдерживать большой вес и изменяющиеся условия окружающей среды.Это также экономично и экологически безопасно.

Принцип работы солнечного вакуумного трубчатого коллектора

Вакуумный трубчатый коллектор является наиболее эффективным коллектором. В принципе, каждая вакуумная трубка похожа на термос. Трубки, содержащие воду или теплопроводящие жидкости, окружены стеклянными трубками большего размера. Пространство между ними вакуумное, поэтому потери тепла в жидкости очень малы. Эти коллекторы могут работать даже в пасмурные дни и при температуре ниже -40 ° F.Вам нужно только заменить отдельные трубы по мере необходимости. Но коллекторы с вакуумными трубками стоят вдвое дороже, чем коллекторы с плоскими пластинами. Наши трубки изготовлены из нержавеющей стали, что позволяет защитить солнечный водонагреватель от повреждений в дождливые дни.

Принцип работы солнечного коллектора периодического действия

Прерывистые коллекторы, также известные как системы интегрированного хранения коллектора (ICS), нагревают воду в резервуарах с темной водой или трубах в изолированном боксе, где хранят воду до тех пор, пока она не будет слита. Если потребность домохозяйства невысока, вода будет оставаться в коллекторе в течение длительного времени и оставаться горячей.Регулирующий клапан подмешивает холодную воду, чтобы снизить температуру воды перед подачей в кран. В то время как коллектор периодического действия, как правило, не рекомендуется для регионов с холодным климатом.

Принцип работы различных циркуляционных систем

Прямые системы

Прямые системы циркулируют воду через солнечный коллектор, который нагревается солнцем. Затем нагретая вода хранится в резервуаре для воды, направляется в водонагреватель без резервуара для воды или используется напрямую.Эти системы предпочтительнее в менее ледяном климате. Защищать его от замерзания необходимо в условиях холодного климата.

Замкнутые или непрямые системы

Замкнутые или непрямые системы используют неохлажденные жидкости для передачи тепла от солнца к воде в резервуарах для хранения. Энергия солнца нагревает жидкости в солнечном коллекторе. Затем жидкость передает тепло воде через теплообменник в баке. Затем неохлажденная жидкость возвращается в коллектор. Эти системы имеют смысл в холодном климате.

Системы активной или принудительной циркуляции

В системах активной или принудительной циркуляции используются электрические насосы, клапаны и контроллеры для транспортировки воды из коллекторов в резервуары для хранения. Они распространены в Соединенных Штатах.

Пассивные системы

Пассивные системы не требуют насосов. Естественная конвекция нагревает воду от коллектора до накопительной емкости.

CONNECT US:

Tel: 0086-519-85083393

Mobile: 13701509293

Электронная почта для запросов: sunpower @ sunpower-solar.com

Интернет: www.sunpower-solar.com

Проектирование и испытание солнечного коллектора с кожухом и составными поверхностными концентраторами

В этом документе представлена ​​конструкция и испытания солнечного коллектора с кожухом, который можно использовать на севере площадь Китая для настенного монтажа. Разработанный солнечный коллектор основан на комбинации нового составного концентратора с изогнутой поверхностью и алюминиевого концентрического солнечного приемника, который заключен в стеклянную вакуумную трубку.Поскольку между двухслойной стеклянной вакуумной трубкой и алюминиевым концентрическим солнечным приемником нет перфорированного стыка, устраняется сложность поддержания вакуума в стыке стекло-металл. Оболочка полости обеспечивает дополнительную теплоизоляцию для уменьшения тепловых потерь проектируемого солнечного коллектора. Описан принцип работы составного концентратора изогнутой поверхности. Результаты трассировки лучей приведены для того, чтобы показать влияние угла отклонения концентратора на его оптическую эффективность и, следовательно, на определение максимального угла приема.Создан прототип разработанного солнечного коллектора и испытан в условиях солнечной зимы. Результаты экспериментов показывают, что температура горячей воды выше 80 ° C со среднесуточной эффективностью около 45 ~ 50% была достигнута при средней температуре окружающей среды ниже 0 ° C, поэтому спроектированный солнечный коллектор может производить горячую воду с полезной температура зимой.

1. Введение

Обычно широко используются два типа солнечных коллекторов: обычные плоские коллекторы и недавно разработанные стеклянные вакуумные трубчатые коллекторы.У них есть свои преимущества и недостатки. Плоские солнечные коллекторы обладают преимуществами выдерживания механических нагрузок, отсутствия немедленной утечки при частичном повреждении и более легкой архитектурной интеграции, в то время как их недостатками являются низкая рабочая температура зимой и возможность повреждения от замерзания. И наоборот, стеклянные вакуумные трубчатые коллекторы могут поддерживать достаточно высокую рабочую температуру при температуре окружающей среды ниже точки замерзания зимой; например, при температуре наружного воздуха выше –10 ° C температура сбора может превышать 45 ° C.Однако у них есть недостаток, заключающийся в том, что они легко повреждаются при механическом воздействии, особенно для крупномасштабных систем. Солнечные коллекторы с вакуумной трубкой имеют значительно более высокий КПД, чем плоские коллекторы, при более высокой температуре сбора или более низкой температуре окружающей среды благодаря вакуумной теплоизоляции. Zambolin и Del Col [1] экспериментально сравнили эти два типа солнечных коллекторов и обнаружили, что вакуумный трубчатый коллектор может поддерживать эффективность более 50% при средней температуре горячей воды около 60 ° C, температуре окружающей среды 20 ° C, и солнечное излучение 700 Вт / м ² .Солнечные концентраторы могут использоваться для улучшения тепловых характеристик вакуумных трубчатых коллекторов для приложений с более высокими рабочими температурами или в условиях низкого солнечного излучения. Солнечный коллектор концентрационного типа, разработанный Snail et al. [2] имеет оптическую эффективность 65% и тепловую эффективность лучше 50% при температуре жидкости 200 ° C без отслеживания солнца. Для сравнения, Rabl et al. [3] изучали сочетание невакуумированных солнечных коллекторов с составными параболическими концентраторами (КПК).Ли и Ван [4] исследовали комбинированный желоб параболического концентратора и систему солнечного коллектора с вакуумированными трубками и измерили эффективность около 70% при температуре воды на выходе 105 ° C. Хотя изготовление оптических поверхностей CPC может быть выполнено только с помощью дорогостоящих методов одноточечной обработки, можно аппроксимировать сложные поверхности CPC с помощью ограниченного числа более простых форм без значительных потерь эффективности [5]. Adsten et al. [6] предложили так называемую MaReCo конструкцию солнечных концентраторов для стационарной установки.Нортон и др. [7] дал много исследований симметричным и асимметричным линейным составным параболическим концентраторам, что очень полезно для нас при разработке некоторых новых концентраторов.

С другой стороны, в некоторых случаях коллектор необходимо закрепить на стене. Например, в очень высоком здании пользователи надеются закрепить солнечный коллектор на южной стене, если он доступен. Ji et al. [8] описал настенный гибридный фотоэлектрический / водонагревательный коллектор. Вакуумные трубчатые солнечные коллекторы особенно подходят для настенного монтажа в условиях высоких широт [9].Однако коллектор с вакуумной трубкой забит водой, которая добавляет его тепловую массу, так что зимой он дает горячую воду очень низкой температуры. Чтобы получить более высокую тепловую энергию, Adsten et al. (2005) оценили различные асимметричные конструкции CPC для автономных, потолочных или настенных установок. Mills et al. [10] также исследовали характеристики асимметричных солнечных коллекторов CPC с трубчатым приемником и указали, что они могут быть использованы в некоторых особых случаях.

Кроме того, очень важен приемник, используемый в составном параболическом концентраторе.Mills et al. В [10] обсуждались вопросы, связанные с вакуумными трубчатыми солнечными приемниками, установленными в специальном концентраторе. Tripanagnostopoulos et al. В [11] также обсуждается проблема сопряжения солнечных коллекторов CPC с плоскими двусторонними поглотителями. Все предыдущие работы направлены на то, чтобы добиться более высокой рабочей температуры коллектора или позволить коллекторам работать зимой.

Это исследование представит дизайн и испытания солнечного коллектора нового типа, основанного на объединении нового составного концентратора изогнутой поверхности с алюминиевым концентрическим солнечным приемником, заключенным в стеклянную вакуумную трубку.Разработанный солнечный коллектор подходит для настенного монтажа в условиях высоких широт.

2. Конструкция системы

Использование нового составного солнечного концентратора с изогнутой поверхностью является ключевым элементом в конструкции системы горячего водоснабжения солнечного коллектора нового типа для настенного монтажа. В сочетании со стеклянным вакуумным трубчатым солнечным приемником, система солнечного коллектора сможет обеспечить горячую воду зимой с температурой выше 70 ° C. Подробный инновационный дизайн описывается следующим образом.

2.1. Конструкция составного концентратора с изогнутой поверхностью

Ключевым компонентом предлагаемой системы солнечных коллекторов нового типа является новый концентратор с изогнутой поверхностью в виде желоба; поперечное сечение которого показано на рисунке 1. Составной концентратор состоит из двух верхних параболических зеркал, образованных параболоидом «1», двух плоских зеркал «2» и параболического зеркала «3» в основании. Высота двух верхних параболических зеркал не равна, чтобы получить наклонное отверстие, угол которого связан с географической широтой.Центральная линия трубчатого приемника «4» перекрывается с линией фокусировки параболоида «1», хотя может немного находиться выше линии фокусировки параболоида «3». Входящие лучи под определенным углом к ​​оси симметрии концентратора в основном отражаются верхними параболическими зеркалами к приемнику «4», а остальные отражаются плоскими зеркалами и базовым параболическим зеркалом, которые могут повторно отражать отраженные лучи. лучи от зеркал «1» к приемнику «4».

2.1.1. Соображения по конструкции

На поперечном сечении концентратора, как показано на Рисунке 1, показаны левый и правый участки параболической кривой «1» с фокусом на точке, которая описывается где — фокусный параметр, а — расстояние по вертикали от вершины параболической кривой «1» до оси.

Параболическая кривая усечена прямой линией, которая, следовательно, образует апертуру параболической кривой. Угол наклона линии может совпадать с местной географической широтой.Сегменты прямых линий и вертикальны по отношению к оси -оси и симметричны относительно оси -оси. Расстояние между и и их разумные длины выбираются в соответствии с диаметром трубчатого ресивера, а также для максимального увеличения угла приема. представляет собой участок параболической кривой «3» с фокусом в точке и вершиной на оси -оси. Здесь описывается фокусный параметр. Следовательно, поперечное сечение составной криволинейной поверхности состоит из параболических криволинейных сегментов и, прямых отрезков и, и параболического криволинейного сегмента.

2.1.2. Геометрический коэффициент концентрации и максимальный угол приема

Как показано на рисунке 1, два угла и образуются между касательными линиями от точек и до окружности поперечного сечения приемника «4». Они даны по

Как, есть. Очевидно, что угол или угол представляет собой максимально допустимый угол отклонения оси симметрии концентратора от входящих лучей для отражения лучей от точки или точки к трубчатому приемнику «4.По сравнению с нормальным падением лучей, наклонные падающие слева лучи вряд ли могут попасть на зеркало, поэтому их можно рассматривать как нижний угол приема концентратора. Все наклонные падающие лучи справа под углом отклонения не больше, чем могут быть непосредственно отражены в приемник параболическим зеркалом. Точно так же можно рассматривать как верхний приемный угол концентратора. Фактически каждая точка на параболическом зеркале имеет и свой индивидуальный максимально допустимый угол отклонения.Согласно (3), индивидуальный максимально допустимый угол отклонения, очевидно, увеличивается при движении точки вниз. Следовательно, когда угол отклонения больше или, часть падающих лучей все еще может отражаться непосредственно в приемник нижней частью параболических зеркал, а некоторые другие могут достигать приемника через второе отражение от плоского зеркала «2. ”И базовое параболическое зеркало“ 3 ”. По этой причине максимальный угол приема может быть намного больше, чем и.Немного подробнее будет обсуждаться в следующем разделе. Если угол наклона составного концентратора изогнутой поверхности отрегулирован так, чтобы следовать за солнцем, угол (<) можно использовать для определения временного интервала для регулировки угла наклона. Другими словами, этот угол также может представлять максимально допустимое отклонение от слежения.

Геометрический коэффициент концентрации составного концентратора с криволинейной поверхностью может быть определен как где — ширина отверстия и — диаметр трубчатого приемника.Если использовать ширину апертуры и диаметр трубчатого ресивера для определения геометрического соотношения концентраций, то будет.

Уравнения (1) — (4) могут использоваться для определения приемного угла и геометрического коэффициента концентрации концентратора для данной геометрии. Например, если предположить, что концентратор имеет следующие геометрические параметры,,,,, и, вот что. Максимальный угол приема составляет 18 °, а геометрическая степень концентрирования (для периметра трубчатого ресивера) или (для диаметра трубчатого ресивера).

2.1.3. Требование к точности слежения

В идеале, если бы желобный концентратор мог точно отслеживать солнце, весь входящий солнечный свет отражался бы поверхностью желоба в фокус, достигая приемника. Однако существует ошибка отслеживания, то есть симметричная ось желоба отклоняется от солнечного света, как показано на рисунке 2. Для любого используемого приемника существует максимально допустимый угол отклонения, который может зависеть от положения на желобе. поверхность. Этот угол фактически представляет собой требование точности отслеживания для определенной точки.Как видно из рисунка 2, максимальный угол отклонения изменяется в зависимости от положения точки на поверхности желоба.

Для расчетных параметров, описанных в предыдущем разделе, было вычислено отклонение от положения точки и показано на рисунке 3. Очевидно, что требования к точности отслеживания для разных точек различаются. Например, точность отслеживания составляла 9,3 ° при расстоянии от исходной точки 108 мм, 5,3 ° при расстоянии 143,7 мм. Можно обнаружить, что требования к точности отслеживания будут выше, когда точка отражения будет дальше от точки фокусировки.Минимальное значение этого рассчитанного максимального допустимого угла отклонения можно рассматривать как требование точности отслеживания всего желоба, если ожидается, что весь входящий солнечный свет достигнет приемника.

2.1.4. Анализ трассировки лучей

Составной концентратор изогнутой поверхности с предполагаемыми выше геометрическими параметрами был смоделирован в программе 3D-проектирования Pro / ENGINEER, а физическая модель была сохранена в формате IGES, а затем импортирована в программу оптического моделирования LightTools для лучевого моделирования. отслеживающий анализ.Предполагалось, что падающие лучи параллельны, и количество лучей было установлено равным 100. Моделирование трассировки лучей было выполнено для различных углов отклонения. На рисунке 4 показаны результаты трассировки лучей для углов отклонения по часовой стрелке 10 °, 12 ° и 17 ° и углов отклонения против часовой стрелки 6 °, 7 ° и 15 °.

Очевидно, что угол отклонения влияет на количество лучей, достигающих приемника. Чтобы сравнить этот эффект между разными углами отклонения, было бы удобно определить идеальную оптическую эффективность, которая представляет собой отношение количества лучей, достигающих приемника, к общему количеству входящих лучей.По результатам анализа трассировки лучей можно получить соотношение между идеальной оптической эффективностью и углом отклонения, которое показано на рисунке 5. Можно увидеть, что, когда угол отклонения симметричной оси концентратора находится между часовой стрелкой и против часовой стрелки, все падающие лучи могут достигать приемника; идеальная оптическая эффективность составляет 1,0. Когда он вращается по часовой стрелке, идеальный оптический КПД составляет 0,81, а когда он вращается против часовой стрелки, идеальный оптический КПД равен всего 0.58. Причину этой разницы можно объяснить следующим образом: как обсуждалось в предыдущем разделе, индивидуальный максимально допустимый угол отклонения каждой точки параболических зеркал «1» уменьшается, когда точка движется вверх. Поскольку высота левого параболического зеркала больше, чем правого параболического зеркала, средний максимально допустимый угол отклонения левого параболического зеркала меньше, чем правого; следовательно, меньший процент входящих лучей отражается в приемник, когда угол отклонения больше, чем и.Можно также ожидать, что полная кривая идеальной оптической эффективности будет выглядеть почти симметрично, пересекая вертикальную линию, которая проходит через угол отклонения по часовой стрелке, как показано на рисунке 5. Но на самом деле правый участок кривой немного круче, чем левый. раздел. Две конечные точки плоского участка кривой соответствуют верхнему и нижнему углу приема. Максимальный угол приема может быть определен путем продолжения кривой КПД до пересечения с линией КПД 0%.Стоит отметить, что рисунок 5 выглядел бы несколько иначе, если бы для анализа трассировки лучей была выбрана фиксированная плотность лучей вместо заданного числа.

2.2. Конструкция системы слежения за солнцем

Как видно на рисунке 5, разработанный составной концентратор поверхности имеет угол приема по часовой стрелке и угол приема против часовой стрелки, при этом оптическая эффективность составляет более 90%. Это даст общий угол приема. Таким образом, отслеживание солнца необходимо для того, чтобы концентратор мог максимально улавливать прямую солнечную радиацию.Для настенной установки, если самый большой угол солнечной высоты, то ежедневное число регулировки для отслеживания солнца составляет только раз. Зимой в большинстве случаев нет необходимости регулировать угол, потому что угол солнечной высоты небольшой. Для сконструированного солнечного коллектора предполагалось использовать одноосную автоматическую систему слежения за солнцем с точностью слежения около 2 ° и временным интервалом слежения 30 минут в соответствии с углом приема против часовой стрелки. Эта система отслеживания использует режим возбуждения со световым управлением.

2.3. Конструкция приемника

Другой ключевой компонент — солнечный приемник. В качестве солнечного приемника использовалась двухслойная стеклянная вакуумная трубка, соединенная с концентрической алюминиевой трубой. Внешний размер стеклянной откачиваемой трубки составлял. Концентрическая алюминиевая труба включает два слоя, как показано на рисунке 6. Внешний алюминий имеет диаметр и длину, а его внешняя поверхность была покрыта окислительной пленкой для образования эффективной трубчатой ​​поверхности поглощения солнечного излучения.По сравнению с обычными солнечными поглотителями с ребристыми U-образными трубками, концентрический поглотитель имеет кольцевой водяной канал на внутренней стороне трубчатой ​​поверхности поглощения солнечного излучения, что позволяет минимизировать тепловое сопротивление. Кроме того, двухслойная стеклянная вакуумная трубка не имеет перфорационного соединения с алюминиевой концентрической трубой; следовательно, возможность утечки вакуума также может быть минимизирована.

2.4. Конструкция солнечного коллектора с кожухом

Схема и экспериментальный образец спроектированного солнечного коллектора показаны на рисунке 7.Солнечный коллектор состоит из герметизирующей оболочки «1», комбинированного ручного и автоматического механизма слежения «2 и 3», нескольких малогабаритных концентраторов изогнутой поверхности желобчатого типа «4», стеклянной крышки «5» и нескольких стеклянные вакуумные трубчатые солнечные приемники «6». Принцип работы солнечного коллектора следующий: (1) солнечные лучи падают на составной изогнутый поверхностный коллектор «4» через стеклянную крышку «5»; (2) лучи отражаются к поверхности приемника «6»; (3) солнечное излучение преобразуется в тепло за счет поглощения селективным покрытием на внешней алюминиевой трубе; (4) жидкий теплоноситель входит во внутреннюю трубку концентрической алюминиевой трубы, а затем течет в кольцевой канал между средней трубой и внешней трубой, где она поглощает тепло, и ее температура увеличивается вдоль канала; (5) жидкий теплоноситель переносит тепло в резервуар для горячей воды по циркуляционной линии и отдает тепло воде через теплообменник с погружным змеевиком для повышения температуры воды.По сравнению с обычными вакуумными трубчатыми солнечными коллекторами, в разработанном солнечном коллекторе концентрированного типа используется меньшее количество вакуумированных трубок для той же площади солнечного сбора, поэтому общее количество теплоносителя в трубках может быть уменьшено. Это может помочь снизить общую тепловую инерцию и, следовательно, привести к быстрому тепловому отклику. Благодаря использованию солнечной концентрации солнечный коллектор может обеспечивать приемлемую температуру воды в холодную зиму и не подвержен проблеме обледенения, поэтому он особенно подходит для высокоширотных регионов и зимой с меньшим солнечным светом. угол возвышения.

Размер прототипа настенного солнечного коллектора составлял. Внутренняя часть инкапсулирующей оболочки была прикреплена с помощью панели цистосепимента толщиной около 20 мм и тонкого слоя стекловаты в качестве теплоизоляционного слоя для уменьшения потерь тепла. В состав солнечного коллектора входили четыре составных концентратора с криволинейной поверхностью лоткового типа. Система слежения находилась за концентраторами желоба, поэтому ее было видно снаружи. Каждый желобчатый концентратор имел ширину и длину, обеспечивающую площадь апертуры.Отражающая поверхность концентраторов имела коэффициент отражения около 92% с коэффициентом диффузного отражения менее 10% и коэффициентом зеркального отражения, равным 88%. Стеклянная крышка и герметизирующая оболочка были соединены с образованием замкнутой полости. Стеклянная крышка представляла собой толстое листовое флоат-стекло с низким содержанием железа и светопропусканием 0,88, что превышает требования GB 11614-2009 (Национальный стандарт Китая и профессиональный стандарт для плоского стекла). Хотя стеклянная крышка снижает количество солнечного излучения, попадающего в солнечный коллектор, она обеспечивает пыленепроницаемость концентраторов, а закрытая полость может помочь уменьшить потери тепла из вакуумного трубчатого солнечного приемника.

3. Проверка работоспособности прототипа солнечного коллектора

3.1. Экспериментальная система

Как показано на рисунках 7 и 8, экспериментальная система включала в себя прототип настенного солнечного коллектора с инкапсулированным кожухом, резервуар для воды, циркуляционный насос, контейнер для подачи, теплообменный змеевик и циркуляционную трубу. На циркуляционный трубопровод и резервуар для воды был нанесен слой теплоизоляции толщиной 20 мм для уменьшения потерь тепла. Принцип работы экспериментальной системы следующий: поступающее солнечное излучение концентрируется и собирается солнечным коллектором для нагрева теплоносителя внутри; затем нагретая рабочая жидкость поступает в резервуар для воды, где ее тепло передается воде.Охлажденная рабочая жидкость после тепловыделения циркулирует насосом в солнечный коллектор для повторного нагрева. По мере продолжения процесса температура воды в резервуаре для воды постепенно повышается. Когда он достигает определенной степени, он готов к использованию.

Тестирование производительности проводилось в Пекине () при температуре окружающей среды в диапазоне от –1 до –9 ° C. Объем резервуара для воды был с начальной температурой воды 11,6 ° C. В эксперименте солнечная освещенность автоматически регистрировалась солнечной тестовой системой TRM-2 (включая таблицу солнечной радиации TBQ-DI) с точностью ± 5%.Откалиброванные термопары k-типа использовались для измерения температуры в различных точках системы. Данные регистрировались температурным логгером ТТ-12, в котором можно было регулировать интервал считывания.

3.2. Результаты экспериментов и анализ

3.2.1. Тестирование эффективности

Чтобы проверить спроектированный солнечный коллектор для использования в зимнее время, для эксперимента были выбраны два дня с более низкой температурой окружающей среды. Прототип солнечного коллектора был размещен вертикально, чтобы имитировать установку на стене.Система была в модели автоматического отслеживания. Температуру окружающей среды и воды, а также солнечную освещенность в вертикальной плоскости регистрировали каждые 20 мин. Записанные данные показаны на рисунках 9 и 10.

Из значений солнечной освещенности на рисунке 9 видно, что два дня, выбранных для тестирования, были солнечными и безоблачными, но температура окружающей среды была ниже -1 ° C. . Как показано на Рисунке 10, прототип солнечного коллектора нагрел воду для хранения почти до 80 ° C к 15:00, поэтому он мог полностью удовлетворить потребность в горячей воде для бытового потребления зимой в более холодных регионах.Температура воды вначале увеличивалась почти линейно со временем и превысила 65 ° C примерно в 14:00, а затем скорость повышения температуры начала уменьшаться, потому что солнечное излучение начало уменьшаться во второй половине дня, в то время как тепловые потери системы продолжал увеличиваться с увеличением температуры воды. Также видно, что замкнутая полость обычно имела температуру выше 20 ° C. Это явно поможет снизить потери тепла в окружающую среду по сравнению с ситуацией, когда солнечные приемники с откачанными трубками подвергаются воздействию температуры окружающей среды ниже 0 ° C зимой.

Среднесуточная эффективность является ключевым параметром для характеристики солнечного коллектора, и ее можно определить следующим образом: где — среднесуточная эффективность, а — количество и удельная теплоемкость воды, — начальная средняя температура резервуара для воды. (° C), это конечная температура резервуара для воды (° C), это суточная суммарная экспозиция солнечного излучения (), а также площадь апертуры солнечного коллектора, которая была.

Подстановка экспериментальных данных в (5) дает среднесуточную эффективность 51.3% на 23 января и 50,1% на 25 января соответственно. Небольшая разница в эффективности за эти два дня может быть связана с разницей в средних рабочих температурах.

Переходный КПД отражает изменение КПД теплового преобразования со временем, и его можно определить как [12] где — переходный КПД, — масса воды в резервуаре для воды (), — площадь отверстия солнечного коллектора. (), — удельная теплоемкость воды (), — средняя температура воды в резервуаре для воды (° C), — совокупное солнечное излучение (), а нижние индексы и обозначают начальное и конечное состояния каждого временного интервала. .

Путем вставки экспериментальных данных в (6) можно получить переходную эффективность в разное время и построить график зависимости от нормализованной разности температур, как показано на рисунке 11. Переходная эффективность отображает приблизительную квадратичную зависимость от нормализованной разницы температур. Метод регрессии по методу наименьших квадратов данных на рисунке 11 дает следующую формулу:

На рисунке 11 также показаны кривые переходной эффективности для эффективного плоского солнечного коллектора [13] и солнечного коллектора с вакуумной трубкой для сравнения [14] .Видно, что, когда температура воды равна температуре окружающей среды, то есть пересечение кривой переходной эффективности спроектированного солнечного коллектора составляет 0,632, что выше, чем у двух других солнечных коллекторов. Это указывает на то, что тепловые потери спроектированного солнечного коллектора могут быть значительно уменьшены за счет использования солнечного концентратора и оболочки полости. Кривые переходной эффективности трех солнечных коллекторов имеют общую тенденцию; то есть с повышением рабочей температуры их КПД снижается на разных наклонах, среди которых кривая КПД плоского солнечного коллектора имеет самый крутой наклон.Наклон кривой эффективности спроектированного солнечного коллектора аналогичен наклону кривой эффективности обычного солнечного коллектора с вакуумной трубкой и тепловыми трубками, но немного ниже при более высокой температуре. Это главным образом потому, что теплоизоляция спроектированного солнечного коллектора не так хороша, как у обычного солнечного коллектора с вакуумными трубками; таким образом, значительное количество тепла теряется в резервуаре для воды и циркуляционной трубе.

Система также была протестирована в режиме без отслеживания для сравнения, в котором желоб был зафиксирован в течение дневного теста.Но угол наклона (между осью симметрии желоба и землей) регулировался в разные дни. Например, 6 ноября угол составлял 50 °, 23 ноября — 40 ° соответственно. Остальные условия были такими же, как и в режиме автоматического отслеживания.

Результаты экспериментов по двум типичным солнечным дням представлены на Рисунке 12. На основе данных вычисленная дневная эффективность составляет 44,5% и 38% соответственно. Это указывает на то, что угол наклона имеет важное значение для эффективности.По сравнению с эффективностью около 50% для режима слежения можно увидеть, что использование слежения за солнцем важно для получения высокой эффективности.

Проанализирована погрешность измерения эксперимента. При решении (5) используется дифференциальная операция. Изменение эффективности дает следующую формулу:

Если ввести эти параметры в уравнение ошибки эффективности, ошибку можно вычислить. Относительная погрешность составляет 2,6%. Путем анализа ошибок доказана пригодность описанного выше метода.

3.2.2. Испытание вытеснения горячей воды при контролируемой температуре

Эксперимент также проводился для исследования тепловых характеристик прототипа солнечного коллектора с периодическим вытеснением горячей воды при контролируемой температуре. Система находилась в режиме без отслеживания. В эксперименте концентрирующий желоб фиксировался с углом наклона 50 °. Такое испытание проводилось в несколько ярких дней с установленной температурой 45 ° C, при которой холодная вода подавалась в резервуар для вытеснения горячей воды.Когда температура выходящей воды достигала определенного уровня (40 ° C или 35 ° C), подача воды прекращалась. На рисунках 13 и 14 показаны зарегистрированные значения солнечной освещенности и температуры воды.

Согласно (5), среднесуточный тепловой КПД прототипной системы горячего водоснабжения солнечного коллектора 22 января можно рассчитать следующим образом: где — изменение средней температуры воды между -м вытеснением и th смещение и количество воды для th смещения.Понятно, что тепловой КПД системы с периодическим вытеснением горячей воды несколько больше, чем у закрытого резервуара для воды. Причина в том, что прототип системы в первой ситуации работал при более низкой температуре, следовательно, меньше тепла терялось в окружающую среду. Таким же образом и 7 ноября, и 21 января можно получить КПД 45% и 48%. Легко обнаружить, что КПД в режиме контролируемой температуры больше из-за более низкой рабочей температуры и меньших тепловых потерь.

4. Выводы

Чтобы преодолеть недостаток обычных солнечных коллекторов зимой, то есть их недоступность из-за низкой температуры воды или даже замерзания, в этой статье была представлена ​​новая конструкция солнечных коллекторов, основанная на комбинации новых составной концентратор с изогнутой поверхностью и алюминиевый концентрический солнечный приемник, заключенный в двойную стеклянную вакуумную трубку. Создан прототип солнечного коллектора, который заключен в стеклянную оболочку, полость которой обеспечивает дополнительную теплоизоляцию.Работоспособность прототипа проверена в условиях солнечной зимы и при настенном монтаже. Результаты экспериментов показывают, что при средней температуре окружающей среды ниже 0 ° C вода может быть нагрета до 80 ° C со средней дневной эффективностью около 50%. Таким образом, спроектированный солнечный коллектор может производить полезную горячую воду зимой. Разработанный солнечный коллектор имеет следующие преимущества.

(1) В спроектированном солнечном коллекторе используется новый составной концентратор с изогнутой поверхностью; количество вакуумированных трубок, используемых на единицу площади солнечного коллектора, уменьшается, как и количество теплоносителя внутри солнечного коллектора.Следовательно, тепловая реакция системы будет быстрой. Это может быть полезно для применения зимой, когда солнечный свет короткий, а температура окружающей среды низкая.

(2) Жидкий теплоноситель, который может работать при температуре от –30 ° C до 200 ° C, используется для передачи собранного солнечного тепла в резервуар для воды через циркуляционный насос и теплообменник. Жидкий теплоноситель имеет низкую температуру замерзания и поможет предотвратить растрескивание и взрыв солнечного коллектора из-за возможного замерзания зимой.

(3) Солнечный коллектор использует алюминиевую концентрическую трубу в качестве солнечного приемника. Канал для жидкости находится непосредственно на внутренней стороне поверхности, поглощающей солнечный свет, поэтому передача тепла будет быстрой и эффективной. Кроме того, отсутствует соединение между откачиваемой трубкой и алюминиевым концентрическим солнечным приемником, что позволяет избежать проблемы поддержания вакуума для соединения стекла и металла.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№ U1261119).

No related posts.