Col·lector solar al buit: principi de funcionament + com muntar-lo tu mateix

Es gasten quantitats considerables de diners en subministrament d'aigua calenta i calefacció. Però hi ha una font d'energia alternativa: un col·lector solar al buit.Has sentit a parlar d'això? Permet reduir significativament els costos financers de mantenir la comoditat, proporcionant el màxim efecte de calefacció amb una pèrdua de calor mínima.

Aquest dispositiu es pot comprar als fabricants d'equips per a la llar o muntar-lo a casa. Per triar el model adequat, cal estudiar molta informació. T'ajudarem a decidir els principals criteris de compra.

L'article tractarà el principi de funcionament i el disseny d'un col·lector de buit. Parlarem de les característiques de disseny de diversos models, considerem els avantatges i els contres d'aquestes instal·lacions. A més, descriurem amb detall com fer i instal·lar un col·lector solar al buit.

El material va acompanyat de vídeos a partir dels quals coneixeràs les característiques importants i els principis de funcionament dels col·lectors de buit.

Principi de funcionament de la unitat de buit

El col·lector solar al buit es diferencia dels sistemes solars convencionals processament d'energia solar. Una bateria clàssica simplement pren llum i la converteix en electricitat. El col·lector està format per tubs de vidre amb un buit creat a l'interior. Es combinen en un sol sistema mitjançant unitats d'acoblament especials.

Dins de cada tub hi ha un canal d'una o dues barres de coure amb refrigerant. Captant els raigs del sol, l'element actiu escalfa el material refrigerant, assegurant així el funcionament del col·lector.

A causa d'aquest disseny, el nivell d'eficiència energètica augmenta significativament i la pèrdua de calor es redueix significativament, ja que la capa de buit permet estalviar al voltant del 95% de l'energia solar captada.

Un col·lector solar al buit col·locat al terrat d'una casa privada proporcionarà aigua calenta als residents durant tot l'any, i durant l'estació freda us permetrà escalfar còmodament l'habitació sense gastar-hi molts diners.

A més, es redueix la dependència de la productivitat del col·lector de l'estacionalitat, la temperatura ambient i les diverses condicions meteorològiques, com ara ratxes de vent, parcialment ennuvolat, precipitacions, etc.

Com funciona un col·lector de buit?

Els aparells de buit moderns que proporcionen calor i aigua calenta a les habitacions mitjançant l'energia solar varien tecnològicament.

Els col·leccionistes es divideixen en els següents tipus:

• tubular sense revestiment protector de vidre;
• mòdul amb conversió reduïda;
• versió plana estàndard;
• dispositiu amb aïllament tèrmic transparent;
• unitat d'aire;
• col·lector de buit pla.

El col·lector solar al buit és capaç de proporcionar subministrament d'aigua calenta i calefacció en qualsevol època de l'any i amb qualsevol clima (+)

Tots tenen una similitud de disseny comú, de manera que consisteixen en:

• tub transparent exterior, d'on s'ha bombejat completament l'aire;
• tub escalfatsituat en una canonada gran on es mou el refrigerant líquid o gasós;
• un o dos distribuïdors prefabricats, al qual es connecten tubs de calibre més gran i hi entra un circuit de circulació de tubs prims col·locats a l'interior.

Tot el disseny recorda una mica a un termo amb parets transparents, que manté un nivell d'aïllament tèrmic sense precedents. Gràcies a aquesta característica, el cos del tub interior adquireix la capacitat d'escalfar-se de manera eficient i transferir completament el recurs energètic al refrigerant que circula a l'interior.

Matisos de disseny i classificació

Els col·lectors de tipus buit es classifiquen segons el tipus de tubs de vidre instal·lats a l'estructura, o segons les característiques dels canals tèrmics. Els tubs solen ser de tipus coaxial i de ploma, i els canals de calor són de flux directe en forma d'U i tub de calor. .

Característiques dels tubs coaxials

Els tubs coaxials són un termos de vidre doble amb un espai de buit creat artificialment entre les parets. La superfície interior del tub té una capa de recobriment especial que absorbeix la calor, de manera que la transferència de calor real es produeix directament des de les parets de la bombeta de vidre.

Els tubs coaxials estan fets de vidre de borosilicat d'alta resistència, que té una alta transmissió de la llum. Els elements, depenent del fabricant, tenen fins a tres capes de polverització de magnetrons, demostren una excel·lent força i resistència a diverses condicions atmosfèriques (pluja, calamarsa, etc.), suporten una pressió d'1 MPa i serveixen de manera fiable durant 15 anys.

Com a element absorbent, un tub de coure que conté una composició d'èter es solda a un tub de vidre. Durant el procés d'escalfament, s'evapora, cedeix eficaçment la seva calor, es condensa i flueix al fons del tub.A continuació, es repeteix el cicle, creant així un procés d'intercanvi de calor continu.

Característiques dels tubs de plomes

Els tubs de plomes al buit tenen un gruix de paret més gran que els coaxials i no consisteixen en dos, sinó en un matràs. L'element d'absorció de coure intern està equipat al llarg de tota la seva longitud amb un amplificador durador: una placa ondulada amb un recobriment d'absorció d'energia d'alt nivell.

Gràcies a aquesta característica de disseny, el buit es localitza directament al canal tèrmic, part del qual, juntament amb l'absorbent, s'integra directament al matràs.

El tub de buit de plomes conté una placa a l'interior que té forma de ploma. El nivell d'eficiència supera les capacitats del seu homòleg coaxial, però té un cost significativament més elevat i és difícil de substituir si la integritat de la bombeta està danyada o l'element de calefacció falla.

Els col·lectors fets amb tubs de buit de plomes es consideren els més eficients de la seva classe, funcionen bé i proporcionen un servei fiable durant molts anys.

Principi de funcionament del tub de calor

Els tubs de calor consisteixen en tubs tancats que contenen una composició líquida que s'evapora fàcilment. Sota la influència de la llum solar, s'escalfa, es desplaça a la regió superior del canal i s'hi concentra en un col·lector especial de calor (colector).

En aquest moment, el fluid de treball renuncia a tota la calor acumulada i torna a caure per reprendre el procés.

La funda de l'intercanviador de calor del tub de calor està connectada a l'intercanviador de calor del col·lector mitjançant un endoll especial soldat al propi intercanviador de calor d'1 tub, o s'embolica al voltant d'un intercanviador de calor de 2 tubs.

L'element de treball del tub de calor està fet de coure i, en casos més rars, d'alumini. Presenta una alta resistència a les càrregues operatives, serveix de manera fiable durant 15 anys, té un cost raonable i és un dels elements més populars dels moderns sistemes solars de buit de tipus tub.

L'energia alliberada és agafada del dipòsit tèrmic pel refrigerant i transferida a través del sistema, garantint així la disponibilitat d'aigua calenta a les aixetes i radiadors. El sistema de canonades de calor és fàcil d'instal·lar i demostra una alta eficiència operativa.

Els col·lectors equipats amb tubs de calor al buit tenen un bon nivell de fiabilitat i són adequats per al seu ús no només en la vida quotidiana, sinó també en sistemes solars tèrmics d'alta pressió.

En cas d'avaria o avaria sense cap dificultat, és possible substituir la unitat danyada per una de nova sense recórrer a la reconstrucció de tot el sistema.

Els treballs de reparació es poden realitzar fàcilment directament a la ubicació del col·lector, sense desmuntar la unitat i sense aplicar un esforç innecessari a l'obra.

Descripció de l'intercanviador de calor en forma d'U

El tub de l'intercanviador de calor de flux directe té la forma de la lletra U. L'aigua o el refrigerant de treball del sistema de calefacció circula per dins. Una part de l'element està destinada al refrigerant fred i la segona elimina correctament el ja escalfat.

Quan s'escalfa, la composició activa s'expandeix i entra al dipòsit d'emmagatzematge, creant així una circulació natural de líquid al sistema. Un recobriment selectiu especial aplicat a les parets internes augmenta la capacitat d'absorció de calor i millora l'eficiència del sistema en el seu conjunt.

En comparació amb els tubs de tub de calor, els productes en forma d'U tenen una major resistència hidràulica, exigeixen més el refrigerant i són significativament més cars. Els col·lectors que funcionen amb tubs en U de flux directe no poden funcionar a alta pressió i proporcionen una transferència de calor d'alta qualitat només durant l'estació càlida.

Els tubs de tipus U demostren un alt rendiment i proporcionen una transferència de calor sòlida, però tenen un inconvenient important. Formen una estructura integral amb el col·lector i sempre es munten juntament amb ell.

No serà possible substituir un tub únic que ha fallat. Per a les reparacions, caldrà desmuntar tot el complex i posar-ne un de nou al seu lloc.

Comparació de diferents modificacions

En la fabricació d'unitats solars, els canals tèrmics i els tubs de vidre al buit per a col·lectors solars es combinen en una varietat de combinacions.

Els més populars entre els consumidors són els models coaxials amb tub de calor. Els compradors se senten atrets pel preu fidel dels dispositius i un manteniment molt senzill i assequible durant tota la vida útil.

Un col·lector solar al buit amb un canal de treball de tub de calor es pot reparar fàcilment. La substitució dels tubs danyats es realitza in situ i no implica desmuntar el sistema ni traslladar-lo a un altre lloc. Tanmateix, la transferència de calor en aquests models és difícil, a causa de la qual cosa l'eficiència de sortida no supera el 65%

Els dispositius de buit amb canals de tubs de calor demostren una gran fiabilitat i no tenen restriccions d'ús fins i tot en complexos tèrmics solars d'alta pressió.

Els dispositius amb un matràs coaxial que conté canals en forma d'U de flux directe també s'inclouen a la llista de populars. Es caracteritzen per paràmetres com una baixa pèrdua de calor i una eficiència del 70% o superior.

Per funcionar correctament, cal instal·lar correctament un dispositiu de buit amb canal en U. És desitjable que l'angle d'inclinació mínim sigui d'almenys 20⁰. Només així es podrà garantir la màxima rendibilitat

La situació es veu una mica malmesa per: un procés de reparació complex, manteniment específic durant el funcionament i la incapacitat de substituir una unitat individual danyada. Si li passa alguna cosa al dispositiu, es desmunta i s'instal·la un col·lector completament nou.

Els tubs de ploma són estructuralment un únic cilindre de vidre amb parets gruixudes i fortes (segons el fabricant, a partir de 2,5 mm). La inserció absorbent de plomes continguda a l'interior s'adapta perfectament al canal de treball, fet de metall conductor de la calor.

Un aïllament gairebé perfecte es crea per l'espai de buit dins del recipient de vidre. L'absorbent transfereix la calor absorbida sense pèrdua i proporciona al sistema una eficiència de fins al 77%.

En cas de mal funcionament, s'han de reparar els col·lectors equipats amb tubs de plomes. No cal canviar tot el sistema; n'hi ha prou amb trobar una unitat danyada, desmuntar-la i posar-ne una de nova al seu lloc.

Els models amb un element ploma són una mica més cars que els coaxials, però a causa de la seva alta eficiència proporcionen una comoditat total a l'habitació i es paguen ràpidament.

Els més eficients i productius són els flascons de plomes amb canals interns de flux directe. La seva eficiència real de vegades arriba a nivells rècord del 80%.

Quan instal·leu tubs de plomes al marc, es col·loca una femella forta amb un anell i una junta resistent a la calor a la vareta de cada part. Això garanteix l'estanquitat de tota l'estructura i permet que el col·lector funcioni completament en qualsevol condició

El preu dels productes és bastant alt i, quan es realitzen reparacions, cal drenar tot el refrigerant del sistema i només llavors començar a solucionar els problemes.

Com ha de ser el col·lector de calor?

El col·lector de calor és un altre element de treball molt important del col·lector de buit. A través d'aquesta unitat, la calor acumulada es transfereix des dels tubs al refrigerant.

El col·lector de calor es troba a la part superior del dispositiu. Un dels seus components, un nucli de coure, rep energia i la transfereix al refrigerant principal que circula en un sistema tancat d'intercanviador de calor col·lector-dipòsit.

El correcte funcionament està garantit quan es connecta al sistema. bomba de circulació. L'automatització que controla el complex de calefacció controla clarament el nivell de temperatura als canals i, si cau per sota del mínim crític admissible (per exemple, a la nit), atura la bomba.

Això permet evitar el retroescalfament, quan el refrigerant comença a treure la calor de l'aigua calenta recollida al dipòsit d'emmagatzematge.

Pros i contres dels col·lectors tipus buit

El principal avantatge de les unitats és l'absència gairebé total de pèrdua de calor durant el funcionament. Això és proporcionat per un entorn de buit, que és un dels aïllants naturals de més alta qualitat. Però la llista d'avantatges no s'acaba aquí.

Els dispositius tenen altres avantatges diferents:

• eficiència operativa a baixes temperatures (fins a -30 °C);
• capacitat d'acumular temperatures de fins a 300 °C;
• màxima absorció possible d'energia tèrmica, inclòs l'espectre invisible;
• estabilitat operativa;
• baixa susceptibilitat a manifestacions atmosfèriques agressives;
• baix vent a causa de les característiques de disseny dels sistemes tubulars capaços de fer passar masses d'aire de diferents densitats a través d'ells;
• alt nivell d'eficiència en regions amb climes temperats i frescos amb un nombre reduït de dies clars i assolellats;
• durabilitat subjecta a regles bàsiques de funcionament;
• accessibilitat per a la reparació i la possibilitat de canviar no tot el sistema, sinó només un fragment fallit.

Els desavantatges inclouen la incapacitat dels col·lectors d'auto-netejar-se de gelades, gel, neu i l'elevat preu dels components necessaris per muntar la unitat a casa.

Un col·lector solar és un dispositiu eficaç que permet convertir l'energia solar en energia tèrmica pràcticament sense pèrdues.

Muntatge de la unitat de bricolatge

El procés de muntatge d'un col·lector de buit comença amb la fabricació d'un marc de suport per als elements de treball. S'instal·la immediatament al lloc assignat per a la unitat.

La mida i les dimensions del bastidor depenen completament del model que es prevegi fer, i normalment es prescriuen a les instruccions que es troben entre els documents adjunts dels components.

El marc acabat per al col·lector es fixa al sostre de manera que ocupi una posició clara i no es balancegi. Si el sostre de l'edifici és de pissarra, utilitzeu bigues de revestiment i cargols gruixuts de gran calibre. Per a altres materials de coberta, s'utilitzen ancoratges convencionals

A més, arreglo els llocs on el marc es troba amb la superfície del sostre amb segellador perquè en el futur l'aigua no entri a la casa pels forats. A continuació, el dipòsit d'emmagatzematge es lliura al lloc d'instal·lació i es fixa amb cargols a la part superior del marc.

En la següent etapa, es munten l'element de calefacció, el sensor de temperatura i la sortida d'aire automatitzada. Tots els components auxiliars i les peces relacionades es col·loquen als coixinets suavitzants inclosos. Per connectar el sensor de temperatura, utilitzeu una clau anglesa.

A continuació, es disposa el subministrament de comunicacions de subministrament d'aigua. Amb aquesta finalitat, les canonades es prenen de qualsevol material que sigui resistent a les baixes temperatures i que pugui suportar fins a 95 °C. Ben provat tubs i accessoris de polipropilè.

Les canonades de polipropilè són ideals per connectar el col·lector solar al sistema de fontaneria residencial. El reforç té bones propietats físiques i resistència operativa, serveix de manera fiable durant molts anys i es pot substituir fàcilment en cas d'esquerdes o llàgrimes.

Després d'haver connectat el subministrament d'aigua, el dipòsit d'emmagatzematge s'omple d'aigua i s'estan provant les fuites. Si es troben fuites en algun lloc en 3-4 hores, es repararan.

Al final, s'instal·len elements de calefacció. Per fer-ho, el tub de coure s'embolica amb làmina d'alumini i es col·loca en un tub de vidre al buit. Des de sota, es col·loquen al matràs una copa de fixació i una bota de goma duradora i flexible.

La punta de coure superior del tub s'empeny fins al final del condensador de llautó. El greix viscós de contacte tèrmic no s'elimina de les canonades. Fixeu el mecanisme de bloqueig al suport i munteu tots els tubs de vidre restants utilitzant el mateix principi.

Els col·lectors solars tubulars requereixen un manteniment regular i una neteja obligatòria, especialment durant els períodes de nevada activa. Si seguiu aquestes senzilles regles, funcionaran durant molt de temps i mantindran un alt nivell d'eficiència durant tota la seva vida útil.

Es col·loca un bloc de muntatge a l'estructura, se li subministra una font d'alimentació de 220 volts i tres unitats auxiliars estan connectades al sistema: un element de calefacció, una ventilació i un sensor de temperatura.

L'últim que cal connectar és un controlador dissenyat per controlar correctament el complex. Els paràmetres de funcionament desitjats s'introdueixen al menú del controlador i el sistema s'inicia en mode estàndard.

Es donen instruccions pas a pas per construir un col·lector solar Aquest article.

Com col·locar el dispositiu correctament?

Perquè el col·lector de buit funcioni de manera completa i eficaç, proporcioni l'energia necessària a l'espai habitable, cal trobar la ubicació més favorable i orientar correctament el dispositiu en relació a les parts del món.

Els col·lectors solars de buit són molt més pràctics que els seus homòlegs plans. Quan un dels tubs de treball es fa malbé i falla, és molt fàcil substituir-lo per un de nou. Després d'això, el sistema continuarà funcionant com abans. Si no hi ha una oportunitat immediata de posar un nou element en lloc del danyat, no importa. La unitat podrà realitzar les seves "deures" encara que tingui una unitat amb un element danyat.

Per als assentaments a l'hemisferi nord, és important col·locar el col·lector a la part sud del sostre de la casa o al costat assolellat del lloc. S'aconsella garantir una desviació mínima per al pla del dispositiu.

Si no és possible dirigir la superfície cap al sud, haureu de triar l'angle més brillant a l'espai obert entre l'oest i l'est.

L'alta eficiència operativa d'un col·lector de buit també es deu al fet que funciona segons el principi d'un mirall i iguala la seva potència tèrmica en funció de l'alçada actual del sol.

El complex d'energia solar no ha d'estar cobert per xemeneies, fragments decoratius de cobertes, branques d'arbres esteses i edificis residencials o tècnics alts. Això reduirà l'eficiència operativa i reduirà el nivell d'escalfament dels elements operatius.

Si la unitat es col·loca correctament, proporcionarà gairebé la mateixa transferència de calor durant tot l'any, independentment de l'estació.

Si no tens una àmplia experiència en la realització de treballs complexos de reparació, instal·lació i fontaneria, és irracional aspirar tubs a casa. Aquest procés és molt intensiu de mà d'obra i requereix coneixements especials i equips especialitzats.

A més, els elements de tipus buit fabricats de manera independent tenen un nivell d'eficiència molt més baix que les peces de fàbrica. Per tant, té més sentit comprar productes d'un fabricant especialitzat i després intentar muntar diverses seccions a casa.

El lloc web té una selecció d'articles sobre com organitzar un sistema de calefacció solar, us recomanem que llegiu:

1. Sistemes de calefacció solar: anàlisi de tecnologies de calefacció basades en sistemes solars
2. Escalfament d'una casa particular amb plaques solars: esquemes i dispositiu
3. Plaques solars flexibles: tipus, característiques + característiques de connexió

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Una descripció detallada i detallada del tub de buit, el principi del seu funcionament i les característiques del funcionament del col·lector solar en conjunt. L'autor parla d'alguns matisos interessants i mostra que la instal·lació pot esdevenir una alternativa real a una caldera de gas.

Informació interessant sobre el funcionament del col·lector solar a l'hivern.

Com instal·lar correctament un col·lector solar al buit amb les vostres pròpies mans a casa. Tots els matisos del procés, recomanacions i consells útils.

Coneixent el principi de funcionament bàsic d'un col·lector solar de buit tubular, podeu muntar la unitat vosaltres mateixos. La instal·lació s'adaptarà totalment als vostres requisits i necessitats individuals.

Aquesta no és una tasca molt difícil, però requereix una major atenció, escrupolositat i certes habilitats, en cas contrari el risc de danyar la integritat del matràs i trencar-ne l'estanquitat augmenta significativament.

Convidem a totes les persones interessades a escollir, instal·lar o automuntar un col·lector solar a deixar comentaris i fer preguntes. El formulari de contacte es troba al bloc inferior.