Солнечный вакуумный коллектор — поясняем по пунктам

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 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».

Технические характеристики:

• 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).

Серия «УНИВЕРСАЛ».

Технические характеристики:

• 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.

Технические характеристики:

• 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.

Технические характеристики:

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

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.

Как выбрать коллектор вакуумного типа

Для начала следует определиться для какой цели выбирается гелиосистема. Для удовлетворения потребностей в ГВС в течение дачного сезона, подойдет моноблочный водонагреватель. Объем накопительного бака до 200 л.

Чтобы отапливать помещение используются исключительно вакуумные коллекторы с внешним баком косвенного нагрева. Следует ознакомиться со следующими техническими характеристиками:

• коэффициент тепловых потерь;
  
  
• параметры оптического КПД;
  
  
• площадь установки.
  
  

По указанным параметрам можно определить производительность вакуумного коллектора и в конечном счете высчитать окупаемость системы.

Как рассчитать мощность гелиоколлектора

Подбор гелиосистемы по производительности осуществляется в индивидуальном порядке. Во время расчетов вакуумных солнечных коллекторов учитывают: территориальное размещение, количество необходимой нагретой воды и т.д. Точные вычисления требуют наличия инженерных навыков.

Для приблизительных расчетов потребуется:

• определить коэффициент инсоляции (для Московской обл. равен 1137,7);
  
  
• узнать активную площадь абсорбции вакуумной трубки (в среднем 0,15 м²);
  
  
• с помощью технической документации узнать КПД коллектора (0,67).
  
  

Имея перечисленные данные можно высчитать мощность одной вакуумной трубки. Для этого умножаем все числители между собой. В итоге получаем, что в течение года одна колба способна произвести 117,95 кВт/час, что равняется 0,325 кВт/час в течение одного дня. Дальнейшие расчеты не представляют сложности. Умножаем полученную производительность на количество вакуумных колб:

• 15 трубок = 4,8 кВт/час;
  
  
• 20 трубок = 6,5 кВт/час;
  
  
• 30 трубок = 9,75 кВт/час.
  
  

Оптимальный расход теплоносителя высчитывается в согласии с средней нормой тепловой энергии для обеспечения потребностей ГВС в день. Для удовлетворения нужд в горячем водоснабжении, на одного человека требуется от 2 до 4 кВт.

Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м².
Астрахань, широта 46.4	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	32,4	52,9	95,5	145,5	189,4	209,9	189,7	174,7	127.8	81.7	45.0	26.6	1371.1
Вертикальная панель	62.1	75.9	99.5	103.0	97.1	92.0	91.8	112.1	123.2	116.5	86.4	52.7	1112.2
Наклон панели 35.0°	56.1	77.9	122.5	161,6	187.8	197.7	184.5	189.9	164.6	124.7	80.2	46.9	1593.6
Вращение вокруг полярной оси	69.4	96.0	157.1	218.3	268.0	293.3	269.1	276,1	229	164,4	102,3	57,3	2200,2
Владивосток, широта 43.1	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	72.7	93.2	130.0	135,1	143.9	129.2	124.3	124.8	119.1	94.3	64.6	57.8	1289.5
Вертикальная панель	177.0	166.0	139.2	90.2	74. 9	64.4	66.9	79.0	105.2	126.8	127.7	147.1	1364.2
Наклон панели — 50.0°	169.0	171.8	173.0	138.1	121.1	109.6	109.1	121.7	144.1	147.5	130.3	139.5	1681.3
Вращение вокруг полярной оси	194.9	211.1	227.0	189.3	178.9	150.6	142.8	164.3	194.2	184.0	151.9	157.6	2146.7
	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	16.4	34.6	79.4	111.2	161.4	166.7	166.3	130.1	82.9	41.4	18.6	11.7	1020.7
Вертикальная панель	21.3	57.9	104.9	93.5	108.2	100.8	108.8	103.6	86.5	58.1	38.7	25.8	908.3
Наклон панели — 40.0°	20.6	53.0	108.4	127.6	166.3	163.0	167.7	145.0	104.6	60.7	34.8	22.0	1173.7
Вращение вокруг полярной оси	21.7	62.3	132.9	161.4	228.0	227.8	224.8	189.2	126.5	71.6	42.2	26.0	1514.3
Петрозаводск, широта 61	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	7.1	19,9	66,7	101,1	141.0	167,1	157.7	109,6	56,5	23.0	8.2	2.4	860.0
Вертикальная панель	20.0	41.3	120.2	107.1	102,7	112.0	113,6	98,1	67,6	14.4	2.8	835,6
Наклон панели — 45.0°	16,8	36.9	116.4	127.7	148.1	166.3	163.7	128.6	77.3	36.7	13.5	2.8	1034,6
Вращение вокруг полярной оси	19.9	44.6	159.1	177.5	215.2	258.0	252.1	179.7	96.4	42.7	15.0	2.9	1463
Петропавловск-Камчатский, широта 53.3	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	30.2	49.6	94.3	127.3	152.9	155.8	144.9	131.1	91.0	64.4	33.6	23.3	1098.4
Вертикальная панель	77.7	99.7	133.3	116.1	96.5	90.3	91.3	99.5	97.1	111.5	86.8	78.5	1178.3
Наклон панели » 50.0°	70.6	95.9	142.3	148.1	147.4	142.5	137.6	140.9	120.2	118.0	81.6	69.8	1414.9
Вращение вокруг полярной оси	80.2	114.5	181. 5	200.8	202.7	202.5	189.3	193.0	156.0	147.0	95.9	80.2	1843.6
Сочи, широта 43.6	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	37.0	55.2	84.0	116.6	167.1	199.0	206.8	185.0	130.1	95.4	54.2	34.7	1365.1
Вертикальная панель	65.8	76.5	78.1	80.0	86.9	86.2	95.7	113.6	119.0	130.0	97.6	67.6	1099.9
Наклон панели — 35.0°	62.0	80.2	103.5	125.0	163.0	184.9	198.1	197.0	161.6	141.7	92.8	61.7	1571.4
Вращение вокруг полярной оси	76.0	99.1	129.9	160.1	222.1	269.3	289.0	284.0	222.0	185.8	117.2	75.6	2129.9
Южно-Сахалинск, широта 47	янв	февр	март	апр	май	июнь	июль	авг	сент	окт	нояб	дек	год
Горизонтальная панель	50.9	77.1	128.8	138.6	162.8	157.5	146.7	128.5	105.9	79.4	49.7	41.7	1267.5
Вертикальная панель	113.2	137.8	1.32.2	103.4	90.3	81.9	82.9	87.3	99.5	111.4	97.9	97.7	1265.5
Наклон панели 45.0°	102.2	132.7	175.4	149.1	153.7	142.2	136.6	131.5	130.4	124.2	94.8	87.2	1560.2
Вращение вокруг полярной оси	118.5	160.6	219.3	191.8	206.6	193.4	176.3	167.5	167.7	153.8	111.7	99.9	1966.9

Дневная сумма солнечной радиации, кВт*ч/м² горизонтальная площадка
Город	Янв	Фев	Март	Апр	Май	Июнь	Июль	Авг	Сент	Окт	Нояб	Дек	За год
	0,35	1,08	2,36	3,98	5,46	5,78	5,61	4,31	2,6	1,23	0,5	0,2	2,8
	0,5	0,94	2,63	3,07	4,69	5,44	5,51	4,26	2,34	1,08	0,56	0,36	2,63
Казань	0,68	1,44	2,82	4,29	5,52	5,93	5,72	4,49	2,86	1,51	0,83	0,54	3,06
Ростов-на-Дону	1,27	2,09	2,98	4,09	5,53	5,76	5,86	5,17	3,85	2,38	1,31	3,45
Нижний Новгород	0,64	1,45	2,75	3,95	5,34	5,6	5,5	4,27	2,69	1,45	0,75	0,45	2,91
Екатеринбург	0,64	1,5	2,94	4,11	5,11	5,72	5,22	4,06	2,56	1,36	0,72	0,44	2,87
Новосибирск	0,69	1,37	3,02	4,08	5,05	5,48	5,01	4,29	2,93	1,44	0,8	0,62	2,91
Хабаровск	1,64	2,72	4,11	4,61	5,39	5,86	5,42	4,53	3,81	2,56	1,72	1,28	3,64

Среднесуточное значение солнечной освещенности в Европе в кВт*ч/м² в день (наклон к югу, угол наклона к горизонту 30 градусов)
Месяц	Южная Европа	Центральная Европа	Северная Европа
Январь	2,6	1,7	0,8
Февраль	3,9	3,2	1,5
Март	4,6	3,6	2,6
Апрель	5,9	4,7	3,4
Май	6,3	5,3	4,2
Июнь	6,9	5,9
Июль	7,5	4,4
Август	6,6	5,3
Сентябрь	5,5	4,4	3,3
Октябрь	4,5	3,3	2,1
Ноябрь	2,1	1,2
Декабрь	2,7	1,7	0,8
За год	3,9	2,8

В солнечные летние дни температура в вакуумной трубке увеличивается до 300°С. Теплоотдача одной трубки увеличивается до 0,545 кВт/час, соответственно производительность блока прямого нагрева на 15 трубок, поднимается до 8 кВт/час.

Какой бренд выбрать и стоимость

На цену влияет несколько факторов:

• раскрученность бренда;
  
  
• территориальная принадлежность производителя;
  
  
• мощность гелиосистемы;
  
  
• сложность подключения.
  
  

В среднем цена за блок на 15 трубок обойдется порядка 50-90 тыс. руб. в зависимости от марки. Точную стоимость вакуумного солнечного коллектора рассчитывают в индивидуальном порядке.

На отечественном рынке представлены коллекторы российского производства. Существует возможность выбрать продукцию европейских производителей. Судя по отзывам покупателей особой популярностью и востребованностью пользуются следующие модели:

1. Россия:
   
   
   • Атмосфера СВК-Nano
     
     
   • Сокол-Эффект
     
     

   
   

2. Европа:
   
   
   • Sunrain
     
     
   • Elecro Thermecro
     
     
   • Azuro
     
     
   • Vaillant auroTHERM exclusiv
     
     
   • Viessman Vitosol
     
     
   • Hummel HVC
     
     
   • Ecosystem
     
     
   • Sidite SCH
     
     

   
   

В сериях оборудования указанных производителей есть вакуумные коллекторы для бытового и коммерческого применения, работающие только летом и внесезонные 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).

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.

Сравнение различных модификаций

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.

Вакуумный солнечный коллектор с рабочим каналом heat pipe прекрасно ремонтируется. Замена поврежденных трубок осуществляется на месте и не предусматривает демонтажа системы или переноса ее на другое место. Однако теплообмен в этих моделях осуществляется сложно, за счет чего и КПД на выходе составляет не более 65%

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.

Для корректного функционирования, вакуумный прибор с U-каналом нужно правильно установить. Желательно, чтобы минимальный угол наклона составлял не менее 20⁰. Только в таком варианте получится обеспечить максимальную отдачу

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%.

В случае неисправности коллекторы, оснащенные перьевыми трубками, подлежат ремонту. Менять всю систему не требуется, достаточно обнаружить поврежденный узел, демонтировать его и поставить на это место новый

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%.

При монтаже перьевых трубок в раму на стержень каждой детали одевают прочную обжимную гайку с кольцом и термостойкой прокладкой. Это обеспечивает герметичность всей конструкции и дает возможность коллектору полноценно функционировать в любых условиях

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

Как установить вакуумный коллектор

Рекомендуется чтобы монтаж осуществляли специалисты компании, продавшей солнечный водонагреватель. Во время установки учитывают необходимый угол наклона коллектора, ветровую нагрузку. Принимается решение как лучше всего подключить блоки:

• встроить в кровлю;
  
  
• расположить на скате крыши;
  
  
• смонтировать на специальной рамной конструкции.
  
  

Установка моноблока не требует особого умения. Достаточно выбрать место под монтаж, способное выдержать нагрузку бака до 200 л. Что касается сборных систем, то работы выполняются в следующем порядке:

• Устанавливаются крепления для коллектора — конструкция повторяет формы черепицы или иного кровельного покрытия. Подходит для установки на керамическую, металлическую и битумную кровлю. Анкера входят в базовую комплектацию;
  
  
• На раму монтируют первый коллектор, после чего фиксируют специальными зажимными механизмами с четырех боков.
  
  
• Коллекторы собираются в единый блок при помощи специальных ниппелей. Чтобы избежать изменения в давлении и сбоев в работе вакуумного коллектора, допускается подсоединение панелей с равным количеством трубок.
  
  
• После затягивания всех гидравлических соединений, проводится проверка герметичности.
  
  

Основной принцип монтажа вакуумных солнечных коллекторов — тщательно соблюдать письменные указания и рекомендации, приложенные производителем.

В самом конце установки солнечных коллекторов выставляется оптимальный угол наклона с помощью рамы. В зимнее и летнее время года крен будет разным. Высчитывается угол по формуле:

• для лета — (широта + (широта — 22,5 градуса)) ÷ 2;
  
  
• для зимы — (широта + (широта + 22,5 градуса)) ÷ 2.
  
  

Для всесезонных систем менять угол наклона придется каждые полгода, поэтому место установки выбирают с учетом доступности обслуживания коллекторов.

Согласно указу РФ №600 от при установке солнечных коллекторов полагается компенсация 30% стоимости за счет государства. При правильных расчетах и интенсивной эксплуатации гелиосистема окупится уже через 3-4 года. Если учесть, что средний срок службы вакуумных коллекторов 15 лет, выгода становится еще более очевидной.

Плюсы и минусы коллекторов с вакуумными трубками

Опыт использования гелиоустановок на территории РФ достаточно продолжительный, что позволяет увидеть реальную картину теплоэффективности систем. При описании достоинств и недостатков учитывают возможности работы в режиме отопления и горячего водоснабжения, технические характеристики и реальные отзывы о вакуумных коллекторах.

Для определения рентабельности важно принимать в расчет сроки окупаемости гелиоустановок, с учетом существующих законов, действующих на территории Российской Федерации.

Об эффективности в режиме отопления

Важно помнить, что коллекторы не используются в качестве основного источника тепла в доме. Цель подключения компенсировать определенные энергозатраты. Причем изначально в отапливаемом здании должен быть установлен котел, способный полностью обогреть здание.

Эффективность гелиоустановки определяется тем, на сколько процентов система с солнечными вакуумными коллекторами способна компенсировать затраты на отопление дома. Максимальные показатели достигают 40-50%.

За время эксплуатации в регионах с холодным и средним климатом были выявлены следующие преимущества вакуумного коллектора, по сравнению с плоскими гелиоколлекторами:

• оптимальное соотношение стоимости и теплоотдачи;
  
  
• теплопотери минимальны, 75% абсорбируемой энергии передается в буферную емкость;
  
  
• трубчатая гелиосистема способна работать при отрицательных температурах и при низком ультрафиолетовом излучении, что делает возможным всесезонное солнечное отопление с использованием вакуумных коллекторов;
  
  
• простая установка и демонтаж.
  
  

Практика показывает, что в зимнее время года аккумулируемого тепла достаточно для полноценного отопления системой теплых полов. Даже при низкой солнечной активности теплоноситель будет прогреваться до температуры 30-40°C. Водяные полы соответственно будут нагреваться до комфортных 26-35°C.

Отопление частного дома солнечными вакуумными коллекторами имеет несколько недостатков:

• высокая стоимость — необходимость первоначальных вложений;
  
  
• жесткие требования к монтажу, при неправильном угле наклона, относительно земли теплоэффективность резко снижается;
  
  
• обслуживание — еще один недостаток вакуумных коллекторов: в зимнее время года трубки, нередко заметает снегом, их приходится чистить.
  
  

В зимнее время года работают исключительно коллекторы с выносным баком. Буферная емкость к которой подключаются вакуумные трубки, используется для обеспечения многовалентных систем отопления.

Использование для горячей воды

Солнечные коллекторы применяются в качестве основного водонагревателя летом и дополнительного в зимнее время года. Система ГВС на вакуумных коллекторах, с апреля по сентябрь, стабильно обеспечивает высокую температуру подогрева жидкости. Установка с прямой теплоотдачей на 30 трубок, способна подогреть около 300 л. воды в течение одного дня, чего более чем достаточно для принятия душа 4-5 человек.

Зимой для нагрева воды мощности может быть недостаточно. В внешних накопительных баках дополнительно устанавливают электроТЭН, предназначенный компенсировать недостаток нагрева. Существуют решения, в которых для подогрева воды гелиосистемы работают одновременно с бойлером.

Горячее водоснабжение от солнечных вакуумных коллекторов, также, как и аналогичная система отопления, требует значительных первоначальных вложений, что и остается главным недостатком. Рентабельность применения достигается при коммерческом использовании гелиоводонагревателей. В гостиницах, кемпингах, отелях окупаемость систем достигается через 3-4 года.

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 работу гарантирует подключенный к системе циркуляционный 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.

Параболические концентраторы

Экспериментальный коллектор НПО «Астрофизика»

Параболические концентраторы имеют форму параболоида вращения. Параболический отражатель управляется по двум координатам при слежении за солнцем. Энергия солнца фокусируется на небольшой площади. Зеркала отражают около 92 % падающего на них солнечного излучения. В фокусе отражателя на кронштейне закреплён двигатель Стирлинга, или фотоэлектрические элементы. Двигатель Стирлинга располагается таким образом, чтобы область нагрева находилась в фокусе отражателя. В качестве рабочего тела двигателя Стирлинга используется, как правило, водород, или гелий.

В феврале 2008 года Национальная лаборатория Sandia достигла эффективности 31,25 % в установке, состоящей из параболического концентратора и двигателя Стирлинга.

В настоящее время строятся установки с параболическими концентраторами мощностью 9—25 кВт. Разрабатываются бытовые установки мощностью 3 кВт. КПД подобных систем около 22—24 %, что выше, чем у фотоэлектрических элементов. Коллекторы производятся из обычных материалов: сталь, медь, алюминий, и т. д. без использования кремния «солнечной чистоты». В металлургии используется так называемый «металлургический кремний» чистотой 98 %. Для производства фотоэлектрических элементов используется кремний «солнечной чистоты», или «солнечной градации» с чистотой 99,9999 %.

В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—0,12 за кВт·ч. Департамент энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—0,05 к 2015 — 2020 году.

Компания Stirling Solar Energy разрабатывает солнечные коллекторы крупных размеров — до 150 кВт с двигателями Стирлинга. Компания строит в южной Калифорнии крупнейшую в мире солнечную электростанцию. До 2010 года будет 20 тысяч параболических коллекторов диаметром 11 метров. Суммарная мощность электростанции может быть увеличена до 850 МВт.

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.

Линзы Френеля

Линзы Френеля используются для концентрации солнечного излучения на поверхности фотоэлектрического элемента или на трубке с теплоносителем. Применяются как кольцевые, так и поясные линзы. В английском языке употребляется термин LFR — linear Fresnel reflector.

Распространение

В 2010 году во всём мире работало 1170 МВт солнечных термальных электростанций. Из них в Испании 582 МВт и в США 507 МВт. Планируется строительство 17,54 ГВт солнечных термальных электростанций. Из них в США 8670 МВт, в Испании 4460 МВт, в Китае 2500 МВт. В 2011 году насчитывалось 23 производителя и поставщика плоских коллекторов из 12 стран; 88 производителей и поставщиков вакуумных коллекторов из 21 страны.

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

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.

Высокая рабочая эффективность коллектора вакуумного типа обусловлена еще и тем, что он действует по принципу зеркала и выравнивает свою тепловую мощность исходя из текущей высоты солнца

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.

На сайте есть подборка статей по обустройству солнечной системы отопления, советуем ознакомиться:

Выводы и полезное видео по теме

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, можно собрать агрегат собственноручно. Установка будет полностью соответствовать личным индивидуальным требованиям 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.

Всем заинтересованным в вопросе выбора, установки или самостоятельной сборки солнечного коллектора предлагаем оставлять и задавать вопросы. Форма для связи расположена в нижнем блоке.

Литература

• А. И. Капралов Рекомендации по применению жидкостных солнечных коллекторов. ВИНИТИ, 1988
• Гелиотехника. Академия Наук Узбекской АССР, 1966
• Солнечный душ // Наука и жизнь, издательство Правда. 1986 № 1, стр 131
• Г. В. Казаков Принципы совершенствования гелиоархитектуры. Свит, 1990

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...