Se gasta mucho dinero en el suministro de agua caliente y calefacción de espacios. Pero hay una fuente alternativa de energía: el colector solar de vacío. Escuchado sobre esto? Le permite reducir significativamente los costos financieros de mantener la comodidad, proporcionando un efecto de calentamiento máximo con una pérdida de calor mínima.
Este dispositivo se puede comprar a los fabricantes de artículos para el hogar o armarse en casa. Para seleccionar un modelo adecuado, para estudiar mucha información. Le ayudaremos a determinar los criterios básicos para la compra.
El artículo discutirá el principio de operación y el dispositivo del colector de vacío. Hablaremos sobre las características estructurales de varios modelos, considerando los pros y los contras de estas instalaciones. Además, describiremos detalladamente cómo hacer e instalar un colector solar de vacío usted mismo.
El material se acompaña de videos, a partir de los cuales aprenderá sobre las características y principios importantes del funcionamiento de los colectores de vacío.
El principio de funcionamiento de la unidad de vacío.
El colector solar de vacío difiere de los sistemas solares convencionales en la forma en que se procesa la energía solar. Una batería clásica simplemente acepta la luz y la convierte en electricidad. El colector también consta de tubos de vidrio con vacío recreado en su interior. Se combinan en un solo sistema a través de estaciones de acoplamiento especiales.
Dentro de cada tubo hay un canal de una o dos barras de cobre con refrigerante. Al captar los rayos del sol, el elemento activo calienta el refrigerante del material, asegurando así el funcionamiento del colector.
Un colector solar al vacío colocado en el techo de una casa privada proporcionará agua caliente a los residentes durante todo el año, y durante la temporada de frío le permitirá calentar la habitación cómodamente sin gastar grandes cantidades de dinero en ella.
Debido a este diseño, el nivel de eficiencia energética aumenta significativamente, y las pérdidas de calor se reducen significativamente, ya que la capa de vacío le permite ahorrar aproximadamente el 95% de la energía solar capturada.
Además, la dependencia de la productividad del colector en función de la estacionalidad, la temperatura ambiente y las diversas condiciones climáticas, tales como: ráfagas de viento, clima parcialmente nublado, precipitación, etc., disminuye.
¿Cómo es un colector tipo vacío?
Los modernos dispositivos de vacío que proporcionan calor y agua caliente a las habitaciones debido a la energía solar son tecnológicamente diferentes.
Los coleccionistas se dividen en estos tipos:
- Tubular sin recubrimiento protector de vidrio;
- módulo con conversión reducida;
- Opción plana estándar;
- Dispositivo con aislamiento transparente;
- unidad de aire
- Colector de vacío plano.
El colector solar de vacío puede proporcionar agua caliente y calefacción en cualquier época del año y en cualquier clima (+)
Todos ellos tienen una similitud estructural común, por lo que consisten en:
- Tubo externo transparente, desde donde se expulsa el aire por completo.
- una tubería calentada ubicada en una tubería grande donde se mueve un fluido de transferencia de calor líquido o gaseoso;
- una o dos válvulas prefabricadas a las que se conectan tuberías de un calibre más grande y el circuito de circulación de las tuberías delgadas colocadas en su interior entra.
Toda la construcción recuerda algo a un termo con paredes transparentes, en el que se mantiene un alto nivel de aislamiento térmico sin precedentes. Debido a esta característica, el cuerpo del tubo interno adquiere la capacidad de calentarse bien y liberar completamente el recurso de energía al refrigerante en circulación.
Matices constructivos y clasificación.
Los colectores de vacío se clasifican por el tipo de tubos de vidrio instalados en la estructura o por las características de los conductos de calor. Los tubos suelen ser coaxiales y de plumas, y los canales de calor son del tipo de tubo recto y recto en forma de U. .
Característica de los tubos coaxiales.
Los tubos coaxiales son un termo de vidrio doble con espacio de vacío creado artificialmente entre las paredes. La superficie interna del tubo tiene una capa de recubrimiento especial que absorbe el calor, por lo que la transferencia real de calor se produce directamente desde las paredes de la bombilla de vidrio.
Los tubos coaxiales están hechos de vidrio de alta resistencia a base de borosilicatos, que tiene una alta capacidad de transmisión de luz. Los elementos, según el fabricante, tienen hasta tres capas de pulverización magnetrónica, demuestran una excelente resistencia y resisten diversas manifestaciones atmosféricas (lluvia, granizo, etc.), resisten una presión de 1 Mpa y sirven de manera confiable durante 15 años
Como elemento absorbente, un tubo de cobre que contiene la composición de éter se suelda en el tubo de vidrio. En el proceso de calentamiento, se evapora, libera efectivamente su calor, se condensa y fluye hacia el fondo del tubo. Luego se repite el ciclo, creando así un proceso continuo de intercambio de calor.
Características del tubo de la pluma
Los tubos de plumas de vacío tienen un grosor de pared mayor que los coaxiales y no están formados por dos, sino por un matraz. El elemento de absorción interno hecho de cobre se suministra a lo largo de toda la longitud con un amplificador duradero, una placa corrugada con un revestimiento absorbente de alta energía.
Debido a esta característica estructural, el vacío se encuentra directamente en el canal de calor, parte del cual, junto con el absorbente, se integra directamente en el matraz.
En el interior del tubo de vacío contiene una placa, su forma se asemeja a una pluma. En términos de eficiencia, excede las capacidades de su contraparte coaxial, pero tiene un costo significativamente mayor y es difícil de reemplazar en caso de una falla de la integridad de la bombilla o la falla del elemento de calentamiento.
Los colectores, fabricados sobre la base de tubos de vacío de plumas, se consideran los más efectivos de su clase, se encargan perfectamente de las tareas y sirven de manera confiable durante muchos años.
El principio de funcionamiento del tubo de calor.
Los tubos de calor incluyen un tubo cerrado que contiene una composición líquida que se evapora fácilmente. Bajo la influencia de la luz solar, se calienta, pasa a la región superior del canal y se concentra allí en un colector de calor especial (colector).
El fluido de trabajo en este momento abandona todo el calor acumulado y baja nuevamente para reanudar el proceso.
El manguito del intercambiador de calor de la tubería de calor está conectado al intercambiador de calor del colector a través de un zócalo especial, sellado en el intercambiador de calor de 1 tubo o alrededor de un intercambiador de calor de 2 tubos.
El elemento de trabajo de la tubería de calor del canal de calor está hecho de cobre, en casos más raros, de aluminio. Muestra una alta resistencia a las cargas operativas, sirve de manera confiable durante 15 años, tiene un costo razonable y es uno de los elementos más populares de los heliosistemas de vacío modernos de tipo tubular.
La energía liberada del depósito de calor extrae el refrigerante y lo transfiere a lo largo del sistema, lo que garantiza la presencia de agua caliente en los grifos y radiadores. El sistema de tubería de calor es fácil de instalar y demuestra un alto rendimiento.
Los colectores equipados con tubos de vacío de tubo de calor se distinguen por un buen nivel de confiabilidad y son adecuados para su uso no solo en la vida cotidiana, sino también en sistemas de energía solar térmica de alta presión.
En el caso de una avería o fallo sin ninguna dificultad, es posible reemplazar un nodo dañado por uno nuevo sin recurrir a la reconstrucción de todo el sistema.
El trabajo de reparación se puede realizar fácilmente en el sitio del colector, sin desmontar la unidad y sin poner un esfuerzo innecesario en el trabajo.
Descripción del intercambiador de calor en forma de U
El tubo del intercambiador de calor de flujo directo tiene la forma de la letra U. En su interior hay agua en circulación o el refrigerante de trabajo del sistema de calefacción. Una parte del elemento está diseñada para refrigerante frío y la segunda elimina correctamente el ya calentado.
Durante el encendido, el compuesto activo se expande y entra en el tanque de acumulación, creando así la circulación natural del fluido en el sistema. Un recubrimiento selectivo especial aplicado a las paredes internas aumenta la capacidad de absorción de calor y aumenta la eficiencia del sistema en su conjunto.
En comparación con las tuberías de tipo tubo de calor, los productos en forma de U tienen una mayor resistencia hidráulica, imponen mayores exigencias al refrigerante y son mucho más caros. Los colectores que operan en tubos en U rectos no pueden operar a alta presión y proporcionan una transferencia de calor de alta calidad solo durante la temporada cálida.
Los tubos tipo U muestran un alto rendimiento y proporcionan una transferencia de calor sólida, pero tienen un inconveniente importante. Constituyen una construcción integral con colector y siempre se montan con ella.
Reemplace un solo tubo que falló, no funcionará. Para su reparación, será necesario desmontar todo el complejo por completo y colocar uno nuevo en su lugar.
Comparación de varias modificaciones.
En la fabricación de helioagregados, los canales térmicos y los tubos de vidrio de vacío para colectores solares se combinan en varias combinaciones.
Los modelos coaxiales con tubo de calor son los más populares entre los consumidores. Los compradores se sienten atraídos por el precio leal de los dispositivos y el servicio muy simple y asequible durante todo el ciclo de vida.
Colector solar de vacío con una tubería de calor de tubería de trabajo perfectamente reparada. El reemplazo de tubos dañados se lleva a cabo en el sitio y no permite desmontar el sistema ni moverlo a otra ubicación. Sin embargo, la transferencia de calor en estos modelos es difícil, debido a que la eficiencia en la salida no es más del 65%.
Los dispositivos de vacío con canales de tubería de calor demuestran una alta confiabilidad y no tienen restricciones de uso incluso en complejos térmicos solares de alta presión.
Los dispositivos con un matraz coaxial que contiene canales rectos en forma de U también se incluyen en la lista de los buscados. Se caracterizan por parámetros tales como baja pérdida de calor y eficiencia del 70% o más.
Para que funcione correctamente, debe instalarse correctamente un dispositivo de vacío con un canal en U. Es deseable que el ángulo mínimo de inclinación sea de al menos 20. Sólo en esta realización se proporcionará el máximo rendimiento.
La situación está algo arruinada: el complejo proceso de reparación, el mantenimiento específico durante la operación y la incapacidad de reemplazar un solo nodo dañado. Si algo le sucede al dispositivo, se desmonta y se coloca un colector absolutamente nuevo.
Los tubos de plumas son estructuralmente un solo cilindro hecho de vidrio con paredes gruesas y resistentes (según el fabricante de 2.5 mm y más). El interior del inserto absorbente de la pluma se ajusta firmemente al canal de trabajo hecho de metal conductor del calor.
Un aislamiento casi perfecto crea un espacio de vacío dentro del recipiente de vidrio. El absorbente transfiere el calor absorbido sin pérdida y proporciona una eficiencia del sistema de hasta el 77%.
En caso de fallo, los colectores con tubos de plumas son reparables. No es necesario cambiar todo el sistema, basta con detectar la unidad dañada, desmontarla y colocar una nueva en este lugar.
Los modelos con un elemento de plumas son algo más caros que los coaxiales, pero debido a su alta eficiencia, proporcionan un confort completo en la habitación y se pagan rápidamente por sí mismos.
Los más efectivos y productivos son los matraces de plumas con canales internos de flujo directo. Su eficiencia real a veces alcanza niveles récord del 80%.
Cuando monte los tubos de plumas en el marco en el núcleo de cada pieza, use una tuerca de compresión fuerte con un anillo y una junta resistente al calor. Esto garantiza la integridad de toda la estructura y permite que el colector funcione completamente en cualquier condición.
El precio de los productos es bastante alto, y al realizar reparaciones, es imperativo drenar todo el refrigerante del sistema y solo así comenzar la solución de problemas.
¿Qué debe ser el colector de calor?
El colector de calor es otro elemento de trabajo muy importante del colector de vacío. A través de este nodo, el calor acumulado se transfiere de los tubos al refrigerante.
El colector de calor se coloca en la parte superior del dispositivo. Uno de sus componentes, el núcleo de cobre, recibe energía y la transfiere al refrigerante principal que circula en el sistema cerrado "intercambiador de calor del tanque colector".
El funcionamiento correcto está garantizado por la bomba de circulación conectada al sistema. El control automático del complejo de calefacción controla claramente el nivel de temperatura en los canales y, en caso de que caiga por debajo del mínimo crítico permitido (por ejemplo, en la noche), detiene el funcionamiento de la bomba.
Esto le permite evitar el calentamiento inverso cuando el refrigerante comienza a captar el calor del agua caliente que se acumula en el tanque de almacenamiento.
Pros y contras de los colectores de vacío
La principal ventaja de las unidades se denomina ausencia casi total de pérdidas de calor durante la operación. Esto proporciona un entorno de vacío, que es uno de los aisladores naturales de más alta calidad. Pero la lista de beneficios no termina ahí.
Los dispositivos tienen otras ventajas distintivas:
- rendimiento a bajas temperaturas (hasta -30 ° C);
- Capacidad de acumular temperaturas hasta 300 ° C;
- la máxima absorción posible de energía térmica, incluido el espectro invisible;
- estabilidad operacional;
- baja susceptibilidad a manifestaciones atmosféricas agresivas;
- Vela baja, debido a las características estructurales de los sistemas tubulares que pueden pasar a través de las masas de aire de diferentes densidades;
- alto nivel de eficiencia en regiones con un clima templado y fresco con pocos días claros y soleados;
- durabilidad en cumplimiento de las reglas básicas de funcionamiento;
- disponibilidad para reparación y la capacidad de cambiar no todo el sistema, sino solo un fragmento roto.
El colector solar es un dispositivo eficaz que permite virtualmente sin pérdidas convertir la energía solar en calor.
Las desventajas incluyen la incapacidad de los colectores para autolimpiarse de las heladas, el hielo, la nieve y el alto precio de los componentes necesarios para ensamblar la unidad en casa.
Ensamblando la unidad con tus propias manos.
El proceso de ensamblaje de un colector de vacío comienza con la fabricación de un marco-sustrato para los elementos de trabajo. Se monta inmediatamente en el lugar asignado para la unidad.
El tamaño y las dimensiones del marco dependen completamente del modelo que se planea realizar y, por lo general, se prescriben en las instrucciones que se encuentran entre los documentos adjuntos para los componentes.
El marco terminado debajo del colector se fija en el techo para que ocupe una posición despejada y no se balancee. Si el techo del edificio es de pizarra, se utilizan obrestotochnye viga y tornillos gruesos de gran calibre. Los anclajes convencionales se utilizan para otros materiales de techo.
Los lugares donde el marco se ajusta a la superficie del techo también se fijan con sellador para que en el futuro no entre agua en la casa a través de los orificios. Luego se entrega un tanque de acumulación al sitio de instalación y se sujeta con tornillos a la parte superior del marco.
En el siguiente paso, se recolectan el calentador, el sensor de temperatura y la salida de aire automatizada. Todas las unidades auxiliares y las piezas relacionadas se colocan en las almohadillas de reblandecimiento incluidas. Se utiliza una llave de tubo para fijar el sensor de temperatura.
A continuación, equipar el suministro de comunicaciones de agua. Para este propósito, se toman tuberías de cualquier material resistente a parámetros de baja temperatura y capaces de soportar hasta 95 ° C. Los tubos y accesorios de polipropileno han demostrado ser buenos.
Las tuberías de polipropileno son ideales para organizar la conexión del colector solar con el sistema de tuberías de la vivienda. La armadura tiene un buen rendimiento físico y resistencia operacional, sirve de manera confiable durante muchos años y se reemplaza fácilmente en caso de grietas o desgarros
Una vez conectado el sistema de suministro de agua, el tanque de almacenamiento se llena con agua y se prueba su estanqueidad. Si se han encontrado fugas en algún lugar dentro de las 3-4 horas, se eliminan.
Al final instalar los elementos de calefacción. Para hacer esto, el tubo de cobre se envuelve con una lámina de aluminio y se coloca en un tubo de vacío hecho de vidrio. Desde la parte inferior del matraz pusieron una taza de fijación y una bota de goma resistente y flexible.
La punta de cobre superior del tubo se empuja dentro del condensador de latón hasta que se detiene. La grasa de contacto térmico viscosa no se elimina de las tuberías. Encaje el mecanismo de bloqueo en el soporte y monte todos los tubos de vidrio restantes siguiendo el mismo principio.
Los colectores solares tubulares necesitan un mantenimiento regular y una limpieza obligatoria, especialmente durante el período de nevadas activas. Si sigue estas reglas simples, funcionarán durante mucho tiempo y mantendrán un alto nivel de eficiencia durante toda la vida operativa.
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.
Пошаговый инструктаж по сооружению солнечного коллектора приведен в этой статье.
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.
Солнечные коллекторы вакуумного типа намного практичней своих плоских аналогов. Когда какая-то из рабочих трубок получает повреждения и выходит из строя, ее очень легко заменить на новую. После этого система продолжит функционировать в прежнем режиме. Если сразу возможности поставить новый элемент на место испорченного нет, не беда. Агрегат сможет исполнять свои «обязанности», даже имея в наличии узел с поврежденным элементом
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Если возможности направить поверхность на юг нет, стоит выбрать среди запада и востока максимально светлый ракурс на открытом пространстве.
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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.
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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.
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Как правильно смонтировать вакуумный солнечный коллектор своими руками в домашних условиях. Все нюансы процесса, рекомендации и полезные советы.
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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.
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