Вакуумные коллекторы солнечные

Солнечный вакуумный коллектор

Максимально задействовать в повседневной жизни альтернативные источники энергии – ключевая задача, над которой постоянно работают инженерные умы. И в этом вопросе они достигли весомых результатов, регулярно представляя все новые устройства, позволяющие организовать комфортное существование при условии значительного сокращения потребления традиционной электроэнергии. Одной из таких интересных разработок является вакуумный солнечный коллектор. Ознакомление с устройством и принципом работы оборудования поможет лучше узнать его достоинства и определиться с назначением в быту.

Назначение и устройство оборудования

Конструкция солнечных коллекторов весьма различна. Это могут быть плоские или вакуумные нагреватели, а также оборудование, где в качестве теплоносителя вместо воды задействован воздух. Подробно мы остановимся на вакуумной модификации, так как именно этот тип солнечных коллекторов обладает высоким КПД и массой других неоспоримых достоинств.

Назначение вакуумного коллектора, работа которого основана на преобразовании солнечного излучения в тепловую энергию, имеет широкий вариативный ряд. Наибольшая востребованность наблюдается при необходимости нагрева воды в значительных объемах. Ступенькой ниже стоит цель организовать отопление помещения за счет установки солнечного оборудования в форме вакуумного коллектора. Ему под силу подогреть в воду в бассейне или обеспечить теплый пол в холодный сезон. Важным аспектом эксплуатации солнечного коллектора является его экологическая безвредность и безопасность.

Главным отличием вакуумных нагревателей от других конструкций солнечных коллекторов – это наличие на базовой панели закрепленных стеклянных трубок. В качестве материала применяется боросиликатное стекло, характеризующееся повышенной прочностью и сохраняющее оптические свойства на протяжении длительного периода. Для покрытия применяется специальное вещество, которое обеспечивает притяжение солнечных лучей. Внутри большей трубки расположено меньшее по диаметру изделие, пространство между ними заполнено вакуумом.

Внизу трубки находится специальная жидкость, которая под действием солнечной энергии преобразуется в пар и поднимается вверх, обеспечивая тем самым равномерный прогрев воды в вакуумном коллекторе. Устройство оборудования представлено на схеме ниже:

Принцип работы

Наличие в конструкции вакуумного отсека обеспечивает работу солнечного коллектора по принципу термоса. Базовые элементы оборудования в основном включают следующие части:

• коллектор;
• тепловой аккумулятор, в его роли зачастую выступает водяной бак;
• контур для теплообменника;
• температурные датчики;
• приемник.

Разберем функции каждой детали подробно. Приемник выполняется из меди, изолированной полиуретановым способом. Дополнительная защита представлена покрытием из анодированного алюминия. Через него осуществляется подача тепловой энергии. При выявлении неисправности в приемнике, процедура замены проходит беспроблемно, для этого не требуется слив жидкости из теплообменника.

На конце вакуумных трубок солнечного коллектора и на обратной стороне отопительного устройства установлены температурные датчики. На основе их показателей осуществляется работа циркуляционного насоса.

Принцип работы солнечного нагревателя заключается в следующем:

• В роли теплоносителя выступает незамерзающая жидкость, которая проходя через верхнюю зону оборудования, поглощает тепловую энергию, выдаваемую специальными наконечниками из медных сплавов.
• В результате применения механизма змеевика в накопителе вакуумного солнечного коллектора происходит нагрев жидкости.
• Передача тепла по замкнутому циклу осуществляется до тех пор, пока градус самой жидкости не будет выше температуры воды в накопительном баке.

Факторами, определяющими период работы подобной системы, являются температурные показатели атмосферы и продолжительность светового дня.

Вакуумные накопители, использующие энергию солнечного света, бывают с прямой и косвенной тепловой подачей. Первый вариант вакуумных коллекторов характеризуется использованием воды в качестве теплоносителя, поэтому его относят к сезонному оборудованию, работающему от солнечной энергии. Во втором случае возможна круглогодичная эксплуатация устройства.

Особенности установки

Соблюдение рекомендаций по установке вакуумного коллектора – залог высокоэффективной работы солнечного нагревателя. Правильное расположение обеспечивает нагрев жидкости в холодный сезон на 50-60%, для летнего периода этот показатель составляет 100%.

Для этих целей не годятся оцинкованные стальные или полимерные трубопроводы. Нержавеющая сталь или медь – оптимальный материал. Итак, на что следует обратить внимание:

• При креплении на крыше сооружений, угол наклона вакуумного коллектора к горизонту равняется географической широте местности.
• Размещение на открытых пространствах солнечного нагревателя должно осуществляться вблизи строений, потребляющих тепло.
• Затеняющие факторы следует исключить.
• Максимальной эффективности в работе солнечные коллекторы достигают, когда угол падения лучей солнца составляет 90 о .

Однако добиться соблюдения этого условия сложно ввиду постоянного движения вакуумного нагревателя относительно солнечных лучей. Идеальное решение проблемы – установка мобильного коллектора, который поддерживает требуемый угол наклона благодаря функции поворота за солнцем. Но стоимость такого оборудования непомерно высока, поэтому гораздо выгодней эксплуатировать более простые в техническом плане вакуумные коллекторы.

При выборе угла наклона ориентируются на основное предназначение солнечного нагревателя, при этом выбирается направление в южную сторону. Максимальное отклонение не должно превышать 30 о . В северных регионах установка вакуумного коллектора осуществляется практически вертикально. Такие устройства эффективны в зимний сезон, так как используют свет, отраженный от снежного покрова. Иногда солнечные коллекторы фиксируют на стенах домостроений, получая следующие выгоды:

• простота в обслуживании;
• меньшее скопление пыли, соответственно облегчается уход;
• риск получения повреждений при граде сведен к минимуму;
• низкое крепление вакуумного коллектора относительно бака с нагреваемой жидкостью способствует увеличению скорости конвекции, потребность в активной системе отпадает.
• настенный солнечный коллектор вакуумного типа снижает тепловые потери помещения, сокращая потребность в дополнительной энергии для отопления.

Достоинства вакуумных коллекторов

Бесперебойную работу солнечного вакуумного оборудования обеспечивают изолированные приспособления. Это позволяет функционировать всей системе при температурах до -40 о С. В этом случае прибор с накопительным баком располагают отдельно, соединяя с основной частью вакуумного коллектора при помощи металлопрокатных изделий.

Автоматизированную работу косвенных устройств вакуумного коллектора обеспечивают контролеры, насос осуществляет бесперебойную циркуляцию жидкости в системе. Среди преимуществ солнечных коллекторов вакуумного типа отмечаются следующие позиции:

• высокая эффективность в условиях пасмурной погоды или минусовых температурах;
• монтаж конструкции вакуумного оборудования не требует специальных навыков;
• устойчивость солнечного нагревателя к негативным воздействиям окружающей среды;
• длительный период эксплуатации.

Единственным отягощающим моментом может стать высокая стоимость солнечного нагревателя, но благодаря длительному сроку службы, вложенные средства окупятся в ближайший период, обеспечивая в дальнейшем существенную экономию расходов на электроэнергию.

Как выбрать вакуумный солнечный коллектор (плюсы и минусы устройства)?

Устройства, собирающие тепловую солнечную энергию, называются солнечными коллекторами. Солнечные коллекторы способны производить нагрев теплоносного материала. Этим они и отличаются от солнечных батарей, которые способны производить только электрическую энергию. Благодаря этому достоинству, вакуумные коллекторы широко используются для отопления помещений и систем горячего водоснабжения.

Существует два вида солнечных коллекторов: плоские и вакуумные. Цель этой статьи – рассказать о вакуумных солнечных коллекторах.

Содержание

Вакуумный солнечный коллектор принцип работы

Солнечно вакуумные коллекторы являются наиболее эффективными устройствами для обрабатывания солнечной энергии. Для того чтобы достичь эффективности 85%, устройство использует всего 15% от получаемой солнечной энергии. Вакуумные коллекторы эффективнее солнечных батарей, так как могут не только преобразовывать солнечную энергию в электричество, но также используются и для обогрева. Данная особенность позволяет не только экономить на электроэнергии, но и не тратится на обогревательное оборудование.

Благодаря высокой эффективности, солнечные коллекторы широко используются в сферах деятельности, таких как:

• Частные дома, квартиры, дачи.
• Офисные помещения.
• Предприятие сельскохозяйственного назначения.
• Производственные комплексы любых масштабов.
• Здравоохранительные учреждения.
• Образовательные учреждения: школы, университеты.
• Детские учреждения.
• Торговые учреждения.
• Пункты общественного питания.
• ЖД вокзалы, порты и многие другие учреждения самого разного рода.

Солнечные коллекторы могут эффективно использоваться практически везде, где нужна электроэнергия и горячая вода.

Особенности эксплуатации солнечных коллекторов:

• В холодный зимний период, особенно в январе и декабре, солнечные коллекторы не могут производить более 30%-50% тепла. Так что в данный период придется прибегнуть к помощи традиционных источников энергии.
• Чем лучше теплоизоляция здания – тем эффективнее работает система отопления.
• Система теплых полов на водной основе также может нагреваться с помощью солнечных коллекторов. Рекомендуется использовать эту возможность для повышения эффективности системы.
• Пасмурная погода – главная помеха для солнечных коллекторов. При повышенной облачности придется чаще пользоваться традиционными источниками тепла.

к меню ↑

Виды вакуумных коллекторов

Солнечные коллекторы разных типов содержат вакуумные трубки разных размеров. Чем больше трубка, и чем толще она – тем больше энергии будет подавать коллектор. Длина трубок составляет минимум 1 метр, максимальная длина – более двух метров. Трубки диаметром менее 58 мм не приветствуются, так как они менее эффективны.

Водонагреватели время от времени нужно чистить, но как это сделать читайте в статье слив воды из водонагревателя.

Про накопительные водонагреватели термекс, отзывы смотри тут.

Трубки для подачи тепла также бывают разными:

• Медные трубки, находясь в стеклянных трубках, нагреваются. Тепло испаряется теплоносителем, поднимается в верхнюю часть трубки и конденсируется.
• В системе с Uтрубками, теплоноситель, проходя через нижнюю часть трубки, нагревается и быстро проходит через верхнюю ее часть – это система замкнутого контура. Она отличается ускоренным теплообменом и на 15-20% эффективнее стандартных систем.

к меню ↑

Технические характеристики

Итак, установка состоит из следующих деталей:

• Коллектор – преобразует солнечную энергию в тепло и электричество.
• Бак-аккумулятор – содержит воду для отопления.
• Станция управления – контролирует подачу воды и ее нагрев.
• Теплообменный контур – с его помощью теплоноситель нагревает воду в баке.
• Электронагревательный элемент – обеспечивает дополнительный подогрев в случае, если не хватает солнечной энергии.

Процесс отопления выглядит следующим образом: Трубки, в которых находится теплоноситель, проходят сквозь коллектор. Энергия солнца посредством коллектора нагревает трубки, теплоносящую жидкость и, в свою очередь, передает тепло баку-аккумулятору с помощью теплообменивающего контура, и нагревает воду. Баки-аккумуляторы оснащаются высокой теплоизоляцией, как в них и хранится нагретая вода.

Циркуляция теплообменника может проходить двумя способами:

1. Естественным.
2. Под механическим воздействием- с помощью циркулярного насоса.

Электронагревательный элемент, устанавливается в бак с водой и следит за температурой воды. Если температура понизится ниже установленного уровня, нагреватель автоматически догревает воду до нужной температуры.

Как видно, принцип работы вакуумного коллектора довольно прост. При желании, в интернете можно найти более детальную схему, и, купив необходимые детали, собрать данное устройство своими руками.

Давайте разбираться в радиаторах отопления, а также радиаторы отопления какие лучше.

Соберите печь камин с водяным контуром своими руками здесь.

Преимущества использования вакуумного коллектора

Главное преимущество состоит в огромной экономии на отопление дома и нагрев воды. В среднем, в течение года затраты на отопление дома и нагрев воды уменьшаются на 50%.

• Вакуумный коллектор является автономным источником энергии и тепла. Это значит, что перебои в системе электро или газоснабжения не доставят пользователям никаких хлопот.
• Увеличивается срок службы основной отопительной системы, так как нагрузка на нее уменьшается почти до 90%.
• Энергия добывается экологичным методом, без вреда окружающей среде.
• Использование вакуума в качестве теплоизолятора повышает производительность коллектора и позволяет сохранять высокую температуру даже при суровых зимних условиях.
• Надежность. Все детали коллектора изготовлены из высокопрочных материалов. Трубки, по которым проходит теплоноситель, сделаны из меди. Стеклянные трубки – из ударопрочного стекла.

Эти и многие другие достоинства позволили вакуумным солнечным коллекторам получить широкую популярность и восторженные отзывы пользователей.

Как выбрать/финансы

Как было указано в начале статьи, чем больше будет трубок в вакуумном коллекторе и чем толще они будут – тем лучше. Выбирать коллектор следует по размеру отапливаемой площади.

Модели с 10 трубками и диаметром коллектора 850 мм способны полноценно отапливать 2-3 комнаты. Средняя цена такой модели – от 12 000 руб.

Для частных домов среднего размера стоит выбрать модель с 20-25 трубками и шириной коллектора до 2000 мм. Средняя цена – от 20 000 руб.

Для больших домов можно купить модель с 30 трубками и диаметром 2 500 мм. Цена таких аппаратов начинается от 22 000 руб.

Следует учитывать, что дополнительные комплектующие также обладают большим диапазоном цен и могут существенно отличатся в цене. Например, цена наиболее дорогого бака-аккумулятора с двумя теплообменниками достигает 125 000 руб.

В среднем, вакуумные солнечные коллекторы окупают себя в течение 2-5 лет.

Стоит ли приобрести вакуумный аккумулятор? – в условиях, когда цены на газ и электроэнергию регулярно дорожают, объем добычи полезных ископаемых снижается, из-за их исчерпывания, экология земли находится в катастрофическом состоянии…Конечно стоит. И помните, что на вакуумный солнечный коллектор цена демократична.

Солнечные коллекторы способны обеспечить любой дом нужным количеством энергии и тепла, добывая их экологичным путем, и экономя их пользователям массу денег. Солнечные коллекторы способны окупить свою стоимость уже через пару лет, будучи автономным источником энергии и тепла. Это технология будущего.

Конструкция и преимущества вакуумных солнечных коллекторов

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Вакуумный солнечный коллектор

Солнечный коллектор – техническое устройство для поглощения тепловой энергии солнца в видимом и инфракрасном диапазонах с дальнейшей передачей полученной энергии теплоносителю. Используется в системах отопления и горячего водоснабжения зданий. По конструкции бывают: плоские и вакуумные.

Принцип работы вакуумного коллектора

Основной составляющей конструкции вакуумных солнечных коллекторов является стеклянная трубка, которая крепится в каркасе (панели) коллектора. В одной панели устанавливается несколько подобных трубок, в зависимости от конструкции количество их может различаться.

Трубка состоит из нескольких составных частей, это:

• Стеклянная трубка с поглощающим солнечные лучи слоем;
• Медная трубка меньшего диаметра, помещенная в стеклянную трубку.

Между трубками – вакуумное пространство.

Принцип работы подобных устройств следующий

1. Солнечные лучи попадают на стеклянные трубки, обработанные специальным слоем и их энергия поглощается этим элементом конструкции.
2. В трубках меньшего диаметра помещена специальная жидкость, которая под воздействием энергии поглощенной абсорбером (стеклянные трубки с поглощающим слоем) нагревается и при достижении определенных параметров – испаряется. В парообразном состоянии вещество поднимается вверх трубок.
3. Комплекты трубок помещены в общий блок, в котором контактируют с циркулирующим теплоносителем.
4. В парообразном состоянии энергия передается теплоносителю, после чего вещество конденсируется и в жидком состоянии стекает вниз.
5. Процесс повторяется снова.

Популярные марки вакуумных коллекторов

Сегодня, на рынке альтернативных источников энергии вакуумные коллекторы представлены отечественными и зарубежными производителями.

В России их производят в таких компаниях, как: «АльтЭнергия» (г. Анапа), ВПК «НПО Машиностроения» (г. Реутов), ПК «АНДИ Групп» (г. Москва).

В мире наиболее широко представлена продукция компании: «GREENoneTEC» (Австрия), «Soletrol» (Бразилия), «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» (Китай).

ВПК «НПО Машиностроения» выпускает солнечный коллектор «Сокол-Эффект»

Технические характеристики устройства:

• Материал поглощающей панели – медь/алюминий;
• Габаритные размеры – 2008х1093х76,7 мм;
• Поглощающая площадь – 2,06 м2;
• Мощность – 1,5 кВт;
• Масса – 36,5/32 кг;
• Рабочее давление – до 0,6 МПа;
• КПД – 82%;
• Теплоизоляция – минеральное волокно.

«АльтЭнергия» выпускает солнечные коллекторы серии R1 «SunRain»

Технические характеристики устройства:

• Материал поглощающей панели – трехслойное селективное покрытие;
• Габаритные размеры – 2420х2010х145 мм;
• Поглощающая площадь – 2,41 м2;
• Масса – 106,0 кг;
• КПД – 95%.

ПК «АНДИ Групп» выпускает солнечные коллекторы

Серии «ДАЧА» и «ДАЧА ЛЮКС».

• Габаритные размеры – от 2350х950х1600 до 2350х2050х1600 мм (в зависимости от модели);
• Поглощающая площадь – от 1,32 до 3,17 м2 (в зависимости от модели);
• Масса – от 58,0 до 108,0 кг (в зависимости от модели);
• Количество вакуумных трубок – от 10 до 24 шт. (в зависимости от модели).

• Габаритные размеры – от 2350х1350х1600 до 2350х3200х1600 мм (в зависимости от модели);
• Поглощающая площадь – от 1,97 до 4,76 м2 (в зависимости от модели);
• Мощность – 1,5 – 2,0 кВт;
• Масса – от 64,0 до 152,0 кг (в зависимости от модели);
• Количество вакуумных трубок – от 15 до 36 шт. (в зависимости от модели).

Серия SCH.

• Габаритные размеры – от 2000х950х1420 до 2000х2300х1420 мм (в зависимости от модели);
• Поглощающая площадь – от 1,58 до 3,96 м2 (в зависимости от модели);
• Масса – от 37,0 до 93,0 кг (в зависимости от модели);
• Количество вакуумных трубок – от 12 до 30 шт. (в зависимости от модели).

Компания «GREENoneTEC» (Австрия)

Выпускает вакуумные солнечные коллекторы 2-х типов, это: FK 8200N 4H VS7E и FK 8200N 4H VS7E, которые отличаются по материалу абсорбера и мощности.

Технические характеристики устройств:

• Материал поглощающей панели – Cu-Al сплав Blue TiNox/Cu-Al сплав Black Ch;
• Габаритные размеры – 1730х1170х83 мм;
• Поглощающая площадь – 1,91 м2;
• Мощность – 1,91/1,81 кВт;
• Масса – 35,0 кг;
• Количество вакуумных трубок – 10 шт.

Вакуумные коллекторы компания «Soletrol» (Бразилия)

Представлены единичными экземплярами, техническая информация по ним отсутствует.

Компания «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» (Китай)

Выпускает вакуумные коллекторы серии AL-HP.

• Габаритные размеры – от 2020х1240х180 до 2020х2440х180 мм (в зависимости от модели);
• Масса – от 51,0 до 97,0 кг (в зависимости от модели).

Пригоден ли вакуумный коллектор для отопления дома

Альтернативные источники энергии получают все большее распространение в повседневной жизни.

Солнечные вакуумные коллекторы не исключение, их используют для подогрева воды в бассейнах, горячего водоснабжения и отопления помещений, как в комплексе с другими источниками, так и в качестве самостоятельных систем.

При устройстве системы отопления при помощи вакуумного коллектора, помимо самого агрегата, который служит приемником солнечной энергии, потребуются следующие приборы и устройства:

1 — Солнечные лучи;

2 — Вакуумные трубки коллектора;

3 — Теплообменник коллектора;

4 — Расширительный бак;

5 — Приборы контроля;

6 — Приборы учета;

7 и 8 — Приборы контроля теплоносителя;

9 — Аварийный клапан бака накопителя;

10 — Подача теплоносителя;

11 — Выход теплоносителя;

12 — Бак накопитель;

13 — Приборы управления теплоносителем;

14 — Регулирующая аппаратура системы отопления, горячего водоснабжения и подогрева воды;

15, 16, 17 — Потребители тепловой энергии (система отопления, ГВС и подогрева воды в бассейне).

Как сделать своими руками

Изготовить вакуумный коллектор своими руками возможно, но только в том случае, если воспользоваться вакуумными трубками и блоком концентратором заводского производства. Обусловлено это тем, что в кустарных условиях невозможно создать вакуум внутри основного элемента – трубок, а при попадании воздуха снизится теплопроводность устройства и как следствие КПД создаваемого агрегата.

Для изготовления коллектора понадобятся:

1. Вакуумные трубки – количество определяет конструирующий мастер. Используются трубки промышленного производства;
2. Блок концентратор – в зависимости от количества трубок выбирается тот либо иной размер устройства. Используется агрегат промышленного производства.
3. Материалы для изготовления рамы.

Изготавливается рама коллектора, для этого можно использовать пиломатериалы или профильные элементы из металла. На раме крепится концентратор и вакуумные трубки в следующей последовательности:

• На медный стержень надеваются теплопроводные пластины и заглушки;
• Устанавливается стержень в вакуумную колбу;
• Одеваются фиксирующие чашки;
• Одевается защитный пыльник;
• Стержень помещается в блок-концентратор;
• Процесс повторяется со следующей трубкой.

После сборки солнечный коллектор монтируется на подготовленной плоскости, при этом необходимо учесть следующие условия, как то:

• При монтаже коллектор следует ориентировать на юг;
• Создать условия для недопущения затенения коллектора;
• Создать защиту от перегрева;
• Надежно закрепить коллектор на подготовленной поверхности.

Средние цены

Как уже писалось выше, вакуумные солнечные коллекторы производят в нашей стране и многих странах мира. Для того чтобы понять порядок цифр, из которых складывается ситуация на рынке этих аппаратов, изучим сколько стоят вакуумные коллекторы, которые рассматривались выше, это:

• Стоимость солнечного коллектора «Сокол-Эффект» выпускаемого ВПК «НПО Машиностроения», по состоянию на 01.03.2017 года составляет — 21900,00 рублей.
• Стоимость коллекторов компании «АльтЭнергия» составляет для:

1. Серии R1 «SunRain» от 24000,00 до 60000,00 рублей в зависимости от конструкции.
2. Серии U от 18000,00 до 35000,00 рублей в зависимости от конструкции.

• Стоимость вакуумных коллекторов компании ПК «АНДИ Групп» составляет:

1. Серия «УНИВЕРСАЛ», от – 47700,00 до 89700,00 рублей в зависимости от модели;
2. Серия «ДАЧА» от 17500,00 до 36000,00 рублей в зависимости от модели;
3. Серия «ДАЧА ЛЮКС» от 24500,00 до 37500,00 рублей в зависимости от модели;
4. Серия SCH от 25400,00 до 61700,00 рублей в зависимости от модели.

• Стоимость коллекторов компании «GREENoneTEC» составляет:

1. Модель FK 8200N 4H VS7E – 454 евро;
2. FK 8200N 4H VS7E – 420 евро.

• Стоимость коллекторов компании «Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd» составляет:

1. Серия AL-HP — от 440 до 880 долларов.

Плюсы и минусы вакуумных коллекторов

К положительным аспектам использования можно отнести следующие:

• Возможность создания полностью автономной системы теплоснабжения.
• Неисчерпаемый, возобновляемый источник энергии, каким является солнце.
• Надежность устройств.
• Ремонтопригодность устройств.
• Экологическая безопасность устройств.

К недостаткам вакуумных коллекторов относятся:

• Высокая стоимость устройств.
• Влияние погодных условий на производительность аппаратов.
• Невозможность повсеместного использования, определяющаяся регионом проживания потенциальных потребителей.

Вакуумный солнечный коллектор: принцип работы + как собрать самому

На горячее водоснабжение и отопление промышленных и жилых помещений тратятся немалые средства. Альтернативный источник энергии – вакуумный солнечный коллектор – позволяет существенно снизить финансовые затраты на поддержание комфорта и обеспечивает максимальный греющий эффект при минимальных теплопотерях.

Прибор можно купить у производителей бытового оборудования или собрать самостоятельно в домашних условиях.

Принцип работы вакуумного агрегата

От обычных гелиосистем вакуумный солнечный коллектор отличается способом переработки солнечной энергии. Классическая батарея просто принимает свет и преобразовывает его в электричество. Коллектор же состоит из стеклянных трубок с воссозданным внутри вакуумом. В единую систему они объединяются посредством специальных стыковочных узлов.

Внутри каждой трубки располагается канал из одного или двух медных стержней с теплоносителем. Улавливая солнечные лучи, действующий элемент нагревает материал-теплоноситель, таким способом обеспечивая работу коллектора.

За счет такой конструкции уровень энергоотдачи значительно возрастает, а теплопотеря существенно снижается, так как вакуумная прослойка позволяет сохранить около 95 % улавливаемой солнечной энергии.

Кроме того, уменьшается зависимость производительности коллектора от сезонности, температуры окружающей среды и различных погодных условий, как то: порывы ветра, переменная облачность, выпадение осадков и пр.

Как устроен коллектор вакуумного типа

Современные вакуумные приборы, обеспечивающие помещения теплом и горячей водой за счет солнечной энергии, технологически несколько разнятся и подразделяются на такие виды, как:

• трубчатый без стеклянного защитного покрытия;
• модуль с редуцированной конверсией;
• стандартный плоский вариант;
• устройство с прозрачной теплоизоляцией;
• воздушный агрегат;
• плоский вакуумный коллектор.

Все они имеют общее конструктивное сходство, так состоят из:

• внешней прозрачной трубы, откуда полностью выкачан воздух;
• нагреваемого патрубка, расположенного в большой трубе, где перемещается жидкий или газообразный теплоноситель;
• одного или двух сборных распределителей, к которым присоединяются трубы большего калибра и входит циркуляционный контур тонких, размещенных внутри, трубок.

Целиком конструкция чем-то напоминает термос с прозрачными стенками, в котором выдержан беспрецедентно высокий уровень тепловой изоляции. Благодаря этой особенности корпус внутренней трубки приобретает способность качественно прогреваться и полноценно отдавать энергетический ресурс циркулирующему внутри теплоносителю.

Конструкционные нюансы и классификация

Коллекторы вакуумного типа классифицируют по виду стеклянных трубок, установленных в конструкции, либо по характеристикам тепловых каналов. Трубки обычно бывают коаксиальными и перьевыми, а тепловые каналы – U-образными прямоточными и heat pipe типа. .

Характеристика коаксиальных трубок

Коаксиальные трубки представляют собой двойную стеклянную колбу-термос с искусственно созданным между стенками вакуумным пространством. Внутренняя поверхность трубки имеет слой специального теплопоглащающего покрытия, поэтому фактическая передача тепла происходит непосредственно от стенок стеклянной колбы.

В качестве поглощающего элемента в стеклянную трубку впаивают медную трубку, содержащую эфирный состав. В процессе нагревания он испаряется, эффективно отдает свое тепло, конденсируется и стекает на нижнюю часть трубки. Затем цикл повторяется, создавая таким образом непрерывный процесс теплообмена.

Особенности перьевых трубок

Вакуумные перьевые трубки имеют большую толщину стенок, нежели коаксиальные, и состоят не из двух, а из одной колбы. Внутренний абсорбционный элемент из меди снабжается по всей длине прочным усилителем — гофрированной пластиной с высокоуровневым энергопоглощающим напылением.

Благодаря такой конструкционной особенности вакуум располагается непосредственно в тепловом канале, часть которого вместе с абсорбентом интегрируется непосредственно в колбу.

Коллекторы, изготовленные на основе перьевых вакуумных трубок, считаются наиболее эффективными в своем классе, отлично справляются с поставленными задачами и надежно служат в течение многих лет.

Принцип работы теплового канала heat pipe

Тепловые каналы heat pipe состоят из закрытых трубок, содержащих легко испаряющийся жидкий состав. Под воздействием солнечных лучей он прогревается, переходит в верхнюю область канала и сосредотачивается там в специальном теплосборнике (manifold). Рабочая жидкость в этот момент отдает все накопленное тепло и снова опускается вниз для возобновления процесса.

Гильза теплообменника heat-pipe соединяется с теплообменником manifold’а посредством специального гнезда, впаянного в сам в 1-трубный теплообменник, либо огибается 2-трубным теплообменником.

Выделенную энергию из теплового резервуара отбирает теплоноситель и переносит ее дальше по системе, обеспечивая таким способом наличие горячей воды в кранах и отопления в батареях. Система heat pipe легко монтируется и демонстрирует высокую эффективность при работе.

В случае поломки или выхода из строя без всяких сложностей существует возможность заменить испорченный узел на новый, не прибегая к реконструкции всей системы. Ремонтные работы можно легко осуществить прямо на месте расположения коллектора, не демонтируя агрегат и не прикладывая к работе излишних усилий.

Описание U-образного прямоточного теплообменника

Трубка прямоточного теплообменника имеет форму буквы U. Внутри циркулирует вода или рабочий теплоноситель греющей системы. Одна часть элемента предназначается для холодного теплоносителя, а вторая корректно отводит уже нагретый.

При накаливании действующий состав расширяется и поступает в бак накопления, создавая таким образом естественную циркуляцию жидкости в системе. Специальное селективное покрытие, нанесенное на внутренние стенки, увеличивает теплопоглощающую способность и повышает эффективность системы в целом.

Трубки U-типа демонстрируют высокую производительность и дают солидную теплоотдачу, но при этом имеют один существенный недостаток. Они составляют одну целостную конструкцию с manifold’ом и всегда монтируются вместе с ним. Заменить отдельную одиночную трубку, вышедшую из строя, не получится. Для ремонта потребуется демонтировать весь комплекс полностью и на его место поставить новый.

Модификационные особенности приборов

При изготовлении гелиоагрегатов тепловые каналы и вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов комбинируют в самых разных сочетаниях. Самой большой популярностью у потребителей пользуются коаксиальные модели с тепловым каналом heat pipe. Покупателей привлекает лояльная цена приборов и очень простое, доступное обслуживание в течение всего срока эксплуатации.

Вакуумные приборы с каналами heat pipe демонстрируют высокую надежность и не имеют никаких ограничений по использованию даже в высоконапорных гелиотермальных комплексах.

Приборы с коаксильной колбой, содержащей прямоточные U-образные каналы, тоже входят в перечень востребованных. Их характеризуют такие параметры, как низкая теплопотеря и КПД от 70% и выше.

Ситуацию несколько портят сложный процесс ремонта, специфическое обслуживание в процессе эксплуатации и невозможность заменить отдельный испорченный узел. Если с прибором что-то случается, его демонтируют и на место ставят абсолютно новый коллектор.

Перьевые трубки конструкционно представляют собой одинарный цилиндр из стекла с утолщенными прочными стенками (в зависимости от производителя от 2,5 мм и выше). Содержащаяся внутри вставка из перьевого абсорбента плотно облегает рабочий канал, изготовленный из теплопроводящего металла.

Почти безупречную изоляцию создает вакуумное пространство внутри стеклянной емкости. Абсорбент передает поглощенное тепло без потерь и обеспечивает системе КПД до 77%.

Модели с перьевым элементом стоят несколько дороже, нежели коаксиальные, но за счет высокой эффективности обеспечивают полноценный комфорт в помещении и быстро окупаются.

Наиболее эффективными и производительными являются перьевые колбы с внутренними прямоточными каналами. Их фактический КПД порой достигает рекордных показателей в 80%.

Цена изделий довольно высока, а при проведении ремонта обязательно требуется сливать из системы весь теплоноситель и только потом приступать к устранению неполадок.

Каким должен быть теплосборник

Теплосборник – еще один очень важный рабочий элемент вакуумного коллектора. Посредством этого узла осуществляется передача накопленного тепла от трубок к теплоносителю. Теплосборник располагают в верхней части прибора. Один из его компонентов, медный сердечник, принимает энергию и передает ее основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутой системе «теплообменник бака-коллектор».

Корректную циркуляцию гарантирует подключенный к системе малогабаритный насос. Управляющая греющим комплексом автоматика четко следит за уровнем температуры в каналах и, в случае ее падения ниже допустимого критического минимума (например, в ночное время суток), останавливает работу насоса. Это позволяет избежать обратного прогрева, когда теплоноситель начинает забирать тепло горячей воды, собравшейся в накопительном баке.

Плюсы и минусы коллекторов вакуумного типа

Главным достоинством агрегатов называют практически полное отсутствие теплопотерь в процессе эксплуатации. Это обеспечивает вакуумная среда, являющаяся одним из самых качественных естественных изоляторов. Но на этом список преимуществ не заканчивается. Устройства имеют и другие ярко выраженные плюсы, например:

• эффективность работы при низких температурных показателях (до -30 °С);
• способность к аккумулированию температуры до 300°С;
• максимальное возможное поглощение тепловой энергии, включая невидимый спектр;
• эксплуатационная устойчивость;
• низкая восприимчивость к агрессивным атмосферным проявлениям;
• малая парусность, обусловленная конструкционными особенностями трубчатых систем, способных пропускать сквозь себя воздушные массы разной плотности;
• высокий уровень эффективности в регионах с умеренным и прохладным климатом с малым количеством ясных и солнечных дней;
• долговечность при соблюдении основных правил эксплуатации;
• доступность для ремонта и возможность менять не всю систему, а только один вышедший из строя фрагмент.

К недостаткам относят неспособность коллекторов к самоочищению от инея, льда, снега и высокую цену комплектующих деталей, необходимых для сбора агрегата в домашних условиях.

Как своими руками собрать агрегат

Процесс сборки вакуумного коллектора начинают с изготовления рамы-подложки для рабочих элементов. Ее монтируют сразу в том месте, которое выделено под агрегат. Размер и габариты рамы целиком и полностью зависят от модели, которую планируется сделать, и обычно прописываются в инструкции, находящейся среди сопроводительных документов к компонентам.

Места прилегания рамы к поверхности крыши дополнительно фиксирую герметиком, чтобы в будущем через отверстия в дом не попадала вода. Затем к месту монтажа доставляют накопительный бак и шурупами крепят его на верхней части рамы.

На следующем этапе собирают ТЭН, температурный датчик и автоматизированный воздухоотвод. Все вспомогательные узлы и сопутствующие детали ставят на идущие в комплекте смягчающие прокладки. Для крепления температурного датчика используют торцевой ключ.

Далее обустраивают подвод водопроводных коммуникаций. Для этой цели берут трубы из любого материала, стойкого к низким температурным показателям и способного выдерживать до 95 градусов тепла.

Подключив водопровод, накопительный бак наполняют водой и тестируют на герметичность. Если в течение 3-4 часов где-то обнаружились утечки, их устраняют.

В конце устанавливают греющие элементы. Для этого медную трубку оборачивают алюминиевым листом и помещают в вакуумную трубку из стекла. Снизу на колбу одевают фиксирующую чашку и пыльник из прочной, гибкой резины.

Верхний медный наконечник трубки до упора вдвигают в латунный конденсатор. Вязкую термоконтактную смазку с труб не удаляют. Защелкивают фиксирующий механизм на кронштейне и по этому же принципу монтируют все оставшиеся стеклянные трубки.

На конструкцию ставят монтажный блок, подводят к нему электропитание в 220 вольт и присоединяют к системе три вспомогательных блока – ТЭН, воздухоотвод и температурный датчик. Последним подключают контроллер, предназначенный для корректного управления комплексом. В меню контроллера вносят желаемые параметры работы и запускают систему в стандартном режиме.

Как правильно разместить прибор

Чтобы вакуумный коллектор мог полноценно работать и эффективно обеспечивал жилое помещение необходимой энергией, для него необходимо найти наиболее удачное место и правильно сориентировать прибор относительно частей света.

Для населенных пунктов северного полушария актуально разместить коллектор в южной части крыши дома или на солнечной стороне участка. Желательно обеспечить для плоскости прибора минимальное отклонение. Если возможности направить поверхность на юг нет, стоит выбрать среди запада и востока максимально светлый ракурс на открытом пространстве.

Энергетический солнечный комплекс не должны закрывать дымоходы, декоративные фрагменты кровельного покрытия, раскидистые ветви деревьев и высокие жилые или технические строения. Это понизит эффективность работы и уменьшит уровень прогрева действующих элементов. Если агрегат расположен правильно, он обеспечит практически одинаковую теплоотдачу в течение всего года, независимо от сезона.

Если большого опыта осуществления сложных ремонтно-монтажных и слесарных работ нет, делать в домашних условиях вакуумирование трубок нерационально. Этот процесс очень трудоемкий и требует наличия специальных знаний и профильного оборудования.

Кроме того, элементы вакуумного типа, сделанные самостоятельно, имеют гораздо более низкий уровень КПД, нежели заводские детали. Поэтому разумнее всего приобрести продукцию у профильного производителя, а потом уже дома попробовать собрать несколько секций.

Подробное, детальное описание вакуумной трубки, принципа ее работы и особенностей функционирования солнечного коллектора в целом. Автор рассказывает о некоторых интересных нюансах и показывает, что установка может стать реальной альтернативой газовому котлу.

Интересная информация о работе солнечного коллектора в зимний период времени.

Как правильно смонтировать вакуумный солнечный коллектор своими руками в домашних условиях. Все нюансы процесса, рекомендации и полезные советы.

Зная базовый принцип работы трубчатого вакуумного солнечного коллектора, очень легко собрать своими руками агрегат, полностью соответствующий личным индивидуальным требования и нуждам. Это не слишком трудное занятие, однако оно требует повышенного внимания, скрупулезности и определенных навыков, иначе риск повредить целостность колбы и нарушить ее герметичность значительно возрастает.