Солнечные коллекторы из стальных труб: Как сделать солнечный коллектор из стальных труб

Содержание

Как сделать солнечный коллектор из стальных труб

Автор: Станилов Станислав
  Источник: "Моделист-Конструктор" №10

Вода, ветер и солнце — самые доступные и неисчерпаемые источники энергии, которые природа дарит человеку. Не случайно к ним в последние годы снова обращается самое пристальное внимание как науки и промышленности, так и энтузиастов технического творчества, самодеятельных конструкторов. О некоторых из создаваемых ими «домашних» устройствах с использованием ветра и солнца мы уже рассказывали в наших публикациях раздела КДМ и «Малая механизация». Сегодня знакомим вас с нагревательной солнечной установкой, сконструированной болгарским инженером Станиславом Станиловым.

        Без горячего водоснабжения сегодня обойтись трудно. Нужно ли помыть посуду или автомобиль, принять душ или вымыть пол — во всех этих случаях нужна теплая вода. Хорошо тем, у кого дом централизованно снабжается ею; а как быть владельцам индивидуальных домиков, дач? Можно, конечно, соорудить печь-«котельную», однако она потребует немало топлива. Между тем не только летом, но даже в холодную пору весны и осени можно обеспечить дом горячей водой без затрат даже самых минимальных количеств топлива. Для этого достаточно сделать водонагреватель, работающий от... солнца.

      Гелиокотельная не слишком сложна: в конструкцию входит солнечный коллектор, состоящий в данном случае из двух одинаковых блоков (при необходимости количество блоков можно увеличить), накопитель горячей воды и аванкамера. При проектировании солнечного водонагревателя использовалось несколько хорошо известных принципов. Так, например, для самого нагревателя — «парниковый эффект», то есть свойство солнечных лучей беспрепятственно проходить сквозь прозрачную среду в замкнутое пространство и превращаться в тепловую энергию, уже не способную преодолеть обратно прозрачную «крышу» установки. А в гидравлической системе служит термосифонный эффект, то есть свойство жидкости при нагревании подниматься вверх, вытесняя при этом более холодную воду и заставляя ее перемещаться к месту нагрева. Следует также отметить, что при разработке учитывался и эффект накопления и сохранения тепловой энергии: в установке «уловленная»

солнечная энергия, преобразованная в тепловую, аккумулируется и сохраняется длительное время.

Разумеется, основополагающим принципом при проектировании был «сделай сам»: все составные элементы водонагревателя должны быть доступны для изготовления своими силами и из таких полуфабрикатов или сырья, материалов, которые можно приобрести в открытой продаже либо подобрать из металлолома.

Итак, немного об устройстве солнечного водонагревателя и о принципе его работы.

Коллектор — это трубчатый радиатор, заключенный в короб, одна из сторон которого застеклена. Радиатор сварен из стальных труб, причем для подводящей и отводной используются водопроводные трубы на 1 или на 3/4 дюйма, а для решетки лучше использовать тонкостенные трубы меньшего диаметра — например, труба Ø16X1,5 мм. Всего для одной решетки требуется 15 таких труб длиной около 1600 мм.

Короб коллектора — деревянный, собран из досок толщиной 25...30 мм и шириной 120 мм. Днище короба — из фанеры или же оргалита, оно усилено рейками сечением 30X50 мм. Короб тщательно теплоизолируется; сделать это можно с помощью упаковочного или строительного пенопласта: он укладывается на дно, поверх него закрепляется лист белой жести или оцинкованного кровельного железа, и сверху укладывается радиатор. Закрепляется радиатор в коробе хомутами из стальной полосы.

Трубы радиатора и металлический лист на дне короба окрашиваются черной матовой краской. Покровное стекло желательно герметизировать, с тем, чтобы потери тепла за счет конвекции были минимальными. С внешней стороны короб желательно окрасить серебрянкой, с тем чтобы уменьшить потери на теплоизлучение.

Все соединения — как сварные, так и резьбовые — должны быть строго герметичными. Соединение труб — стандартное, с помощью муфт, тройников и уголков с герметизацией пенькой и краской.

Накопителем теплоносителя может служить бак емкостью 200-300 литров. В принципе для этой цели годится и любая подходящая бочка. Если невозможно подобрать емкость нужной вместимости, используйте две-три, соединив их с помощью труб в единую систему. Накопитель также желательно теплоизолировать. Идеальным вариантом будет размещение емкости (или емкостей) в дощатом или же фанерном коробе с заполнением межстеночного пространства любым теплоизолятором — строительным пенопластом, шлаковатой, сухими опилками или даже рубленой соломой или сеном. С той же целью саму бочку (или бочки) желательно окрасить изнутри и снаружи серебрянкой. Ею же следует окрасить короб и снаружи.

Аванкамера предназначена для создания в гидросистеме постоянного, не слишком высокого давления — 800...1000 мм водного столба. Если провести аналогию с системой охлаждения автомобиля, то можно сказать, что аванкамера играет здесь роль расширительного бачка. Изготовить ее можно из любого подходящего сосуда емкостью 30-40 литров, например, большого бидона или даже алюминиевой кастрюли той же вместимости. Аванкамера оснащается подпитывающим устройством, позволяющим ей работать в автоматическом режиме. Его основа — поплавковый клапан, который применяется в быту для сливных бачков: его можно приобрести в магазинах сантехнических изделий.

Сборка солнечного водонагревательного устройства начинается с размещения на чердаке дома накопителя в теплоизолирующем коробе и аванкамере. Масса заполненного водой накопителя получается значительной, поэтому следует убедиться, что перекрытия потолка в выбранном месте достаточно прочны и выдержат вес массивного бака.

Аванкамера размещается поблизости от накопителя таким образом, чтобы уровень воды в ней превышал уровень воды в накопителе на 0,8-1 м.

Солнечные коллекторы располагаются с южной стороны дома под углом от 35 до 45° к горизонту. Размещать их лучше всего так, чтобы эти панели стали естественной кровлей дома или небольшой веранды.

Для того чтобы соединить все элементы солнечного водонагревателя в единую систему, понадобятся трубы двух сортаментов: «дюймовые» и «полудюймовые». С помощью последних монтируется высоконапорная часть системы — от водопроводного ввода до аванкамеры, а также вывод нагретой воды из накопителя: «дюймовые» используются для низконапорной части нагревателя.

Следует отметить, что работоспособность системы в значительной степени зависит от ее герметичности и от отсутствия воздушных пробок, поэтому к монтажу трубопроводов следует отнестись особенно аккуратно. Все трубы желательно также окрасить серебрянкой и тщательно теплоизолировать — например, с помощью поролона и полиэтиленовой ленты, которой полосы поролона прибинтовываются к трубе. Завершив эту операцию, лучше покрыть «забинтованную трубу серебрянкой.

Заполнение системы водой осуществляется через дренажные вентили в нижней части радиаторов — в этом случае будет гарантия от появления в системе воздушных пробок. Процесс заполнения заканчивается, когда из дренажной трубы аванкамеры польется вода.

Теперь подсоединяем аванкамеру к водопроводному вводу и открываем расходный вентиль; при этом уровень воды в аванкамере начнет снижаться до тех пор, пока не сработает поплавковый клапан. Подгибая держатель поплавка, можно добиться оптимального уровня воды в аванкамере.

После заполнения системы водой радиаторы тут же начнут нагревать ее — это происходит даже в облачную погоду. Теплая вода станет подниматься вверх, заполняя собой накопитель и вытесняя при этом холодную, которая поступит в радиатор. Процесс происходит непрерывно — до тех пор, пока температура воды, поступающей в радиатор, не сравняется с температурой воды, поступающей из радиатора. При расходовании воды из накопителя уровень ее в аванкамере понизится; тогда сработает поплавковый клапан и дольет воду в аванкамеру. Холодная вода из аванкамеры поступит в нижнюю часть накопительной емкости, поэтому перемешивания воды практически не происходит. Теплая же вода забирается из самой верхней части накопителя.

Следует помнить, что в ночное время, когда температура на улице меньше, чем температура нагретой воды, солнечный водонагреватель с помощью радиатора начнет отапливать улицу — термосифонный эффект работает и в этом случае, перекачивая тепло в обратном направлении. Поэтому в гидросистеме должен быть предусмотрен вентиль, препятствующий обратной циркуляции воды из радиаторов в накопитель, который имеет смысл перекрывать в вечернее и ночное время.

Подводку воды к мойке или к душу можно произвести с помощью стандартных смесителей. Мера эта отнюдь не лишняя: в солнечную погоду температура воды может достигать 80°, и пользоваться такой водой затруднительно. К тому же смесители позволят существенно экономить горячую воду.

В случае, если производительность солнечного водонагревателя не устроит вас, ее можно значительно увеличить, вводя в тепловую цепь дополнительные секции солнечных коллекторов — блочная конструкция установки вполне позволяет сделать это.

 
 

 
 

Рис. 1. Солнечный водонагреватель: 1 — поплавковый клапан аванкамеры, 2 — дренажная труба накопителя, 3 — трубопровод для подвода холодной воды к аванкамере, 4 — теплоизоляционный короб накопителя, 5 — труба ввода холодной воды, 6 — труба подвода холодной воды к смесителям; 7 — труба подвода горячей воды к смесителям, 8 — труба для подвода горячей воды к накопителю, 9 — солнечные коллекторы, 10 — сливной вентиль, 11 — вентиль для залива системы, 12 — «горячая» труба солнечного коллектора, 13 — труба подпитки накопителя, 14 — аванкамера, 15 — дренажная труба аванкамеры.

 
 

 

 

 Рис. 2. Гидравлическая схема солнечного водонагревателя: 1 — солнечный коллектор, 2 — «горячая» труба солнечного коллектора, 3 — заборная труба для выхода горячей воды из накопителя, 4 — дренажная труба аванкамеры, 5 — дренажная труба накопителя, 6 — поплавковый клапан аванкамеры, 7 — аванкамера, 8 — труба подвода холодной воды к аванкамере, 9 — трубопровод подпитки накопителя, 10 — водопроводный ввод, 11 — подвод холодной воды к смесителям, 12 — подвод горячей воды к смесителям, 13 — «холодная» труба солнечного коллектора.

   
 

Рис. 3. Солнечный коллектор: 1 — защитное стекло, 2 — рама (стальной уголок), 3 — дно (оргалит толщиной 5 мм), 4, 7 — стенки короба коллектора (доска сечением 120X25 мм), 5 — стальная накладка (полоса сечением 2,5X20 мм), 6 — накладка-уголок, 8 — усиление днища (деревянный брусок сечением 30X50 мм), 9 — соединительная муфта, 10 — трубка радиатора, 11 — приемная труба радиатора, 12 — хомут крепления радиатора, 13 — теплоотражатель (оцинкованное кровельное железо или белая жесть), 14 — теплоизолятор (пенопласт, стекло- или шлаковата).

Какими трубами подключаются солнечные коллекторы?

Для того чтобы система солнечного коллектора заработала на полную мощность, его необходимо не только установить, но и грамотно подключить к внутридомовой системе жизнеобеспечения:

  • тепловому контуру жидкостного теплообеспечения;
  • контуру горячего водоснабжения

Как подключить коллектор к теплу или горячей воде? Какими трубами подключаются солнечные коллекторы к уже построенной ранее системе теплоснабжения? Об этом и пойдет далее речь.

Медь — дорого, но надежно

В гелиоколлекторах в качестве передающего в теплообменник материала применяют разные металлы. Для надежной передачи тепла и устранения возможной коррозии теплообменника часто устанавливают медные трубы. Они популярны благодаря таким характеристикам:

  • высокая теплопроводность;
  • устойчивость к агрессивной среде;
  • возможность изменить форму трубы под изгибы поверхности стен

Это делает медные трубы незаменимым материалом для подключения системы гелиоколлектора. Однако медь по причине большой теплопроводности (показатель 394 Вт/м*К), не годится для прокладки систем водоснабжения или теплоснабжения. Впрочем, этого не делают и из-за излишней пластичности материала.

Самое важное свойство меди — при оптимальной цене обеспечить практически «вечную» устойчивость к окислению. Потому, если в коллекторе будет использоваться медный теплообменник – это удачный и долговечный вариант.

Сталь – дешево и просто

Стальные трубы как материал теплообменника и самой системы горячего водоснабжения, применяется во многих случаях. Это простой и доступный способ оборудования горячего водоснабжения и поддержки тепловой системы от гелиоколлектора.

Сталь не настолько эффективна в отборе тепла, полученного от солнечного света. Теплопроводность стальной трубы составляет около 50 Вт/м*К. Это почти в 8 раз ниже, чем у медного теплообменника. Зато и цена стальной трубы гораздо меньше.

Если сплав, из которого произведена труба, усилен (легирован) примесями, защищающими поверхность от ржавчины, то даже обычная стальная труба превращается в материал с длительным сроком эксплуатации.

Коллектор, собранный из стальной трубы и подключенный к системе отопления или подачи горячей воды, обладает одним важным преимуществом – доступностью в монтаже.

Кроме того, медные трубы требуют тщательного фиксирования соединений, а чаще всего – ручной пайки. Подключения же с помощью стальных труб такой сложной технологии не требуют.

Синтетические трубы

Для изготовления основы солнечного коллектора, особенно в самодельных конструкциях, могут применяться разновидности комбинированных синтетических материалов. Например, полиэлитиленовые трубы с темной окраской. Если оставить скрученным шланг с водой из такого материала на солнцепеке, то вечером вы сможете вылить из него горячую воду. Это и будет простейший гелиоколлектор из синтетики.

Но в большинстве случаев такие варианты применимы только для объемных и самодельных устройств нагрева воды. Кроме того, они потребуют подкачку воды насосом, поскольку размер такого теплообменника должен быть очень значительным.

Вместе с тем, полиэтиленовые и производные от них материалы, пригодятся для подключения коллектора к системе водоснабжения или тепловой системе. Такие трубы имеют низкую теплопроводность. Например, алюминиевые трубы с полиэтиленовым покрытием (металлопластик) — 0,43 Вт/м*К, а полипропиленовые трубы – 0,24 Вт/м*К. Оба материала используют для теплоизоляции подготовленной горячей воды и ее доставки к крану или бойлеру.

Самый главный параметр при выборе материалов, которые необходимы для подключения и эксплуатации гелиоколлекторов — это теплопроводность. Медь остается лидером по эффективности для теплообменников, а полипропилен – лидер среди изоляторов полученного тепла.

← Предыдущая статья Следующая статья →

Эксплуатация солнечного коллектора | | Mensh.ru

При эксплуатации солнечных коллекторов, как и любых других систем, могут возникать определенные трудности.

Протечки и повреждения трубопроводов в результате замерзания воды

Причинами протечек могут быть повреждения труб, ослабление резиновых прокладок или дефекты в сварных соединениях. Если в гелиосистеме появляются протечки, систему следует выключить. В большинстве случаев причиной протечек является поломка труб в результате замерзания воды, которая обычно служит теплоносителем. В стальных трубах вода замерзает сразу, а в медных трубах она может совершить 5 циклов циркуляции.

Появление ржавчины

Обычно металлы сильно подвержены коррозии. В гелиосистемах, где используют металлы, всегда существует опасность появления коррозии. По этой причине рекомендуется выбирать такие солнечные коллекторы и трубы, которые выполнены из антикоррозийных материалов. При выборе теплоаккумуляторных баков часто останавливаются на стальных изделиях. В этом случае следует принимать антикоррозийные меры и тщательно следить за состоянием баков. Если для защиты от коррозии используются протекторы, то осмотр их следует проводить систематически. При применении ингибиторов коррозии следует тщательно следить за их концентрацией.

Ухудшение свойств используемых материалов

В процессе эксплуатации солнечных установок в экстремальных условиях исходные свойства их элементов могут существенно меняться. При отсутствии отвода тепла температура поверхности плоского солнечного коллектора, окрашенного в черный цвет, достигает 150°C; коллектора, оснащенного селективно-поглощающей пленкой — 180°C; вакуумированного трубчатого коллектора — 250°C. По этой причине рекомендуется выбирать солнечный коллектор, изготовленный из термостойких материалов. Соединения солнечного коллектора с трубопроводом, а также соединения корпуса солнечного коллектора с остеклением должны быть выполнены из термостойких материалов.

Просачивание воды и появление инея на поверхности остекления

Одной из причин коррозии может быть просачивание дождевой воды внутрь коллектора. Более того, вода попавшая внутрь солнечного коллектора может вызвать образование инея на внутренней поверхности остекления.

Падение солнечного коллектора с крыши

При неправильной установке и монтаже солнечных коллекторов, или недостаточно тщательном креплении анкерных болтов, шурупов и других крепежных элементов солнечные коллекторы могут быть сорваны и сброшены с крыши при возникновении ураганов или землетрясений.

Поломка остекления

Для оборудования жилых домов солнечными установками, как правило, применяют плоские солнечные коллекторы заводского изготовления с полуармированным стеклом. Такие солнечные коллекторы почти безопасны в эксплуатации. При сборке коллектора на месте также следует использовать полуармированное стекло.

Одинарная изолированная труба для подключения солнечного коллектора AustroSOLAR CCS, 50(175)мм

ДВОЙНАЯ ИЗОЛИРОВАННАЯ ГОФРИРОВАННАЯ ТРУБА AUSTROSOLAR MCD С КАБЕЛЕМ

Двойная изолированная гофрированная труба Austrosolar MCD с кабелем

Нержавеющая труба для гелиосистемы из стали в изоляции из базальтовой ваты – новая разработка австрийских инженеров для быстрого и качественного подключения солнечных коллекторов. Применяется при наружном монтаже для прокладки трубопровода в земле, транспортируемого теплоноситель.


ОПИСАНИЕ

Конструкция трубопровода для солнечного коллектора АВСТРОПУР

Система включает в себя 4 составляющих элемента:

Две гофрированные трубы из нержавеющей стали для подачи теплоносителя;

Гофрированная труба из ПВХ, внутри которой проложен 4-х жильный сигнальный кабель;

Изоляция из 2-х слоев: внутренний – минеральное волокно, внешний – вспененный полиэтилен PE-X. Слои изоляции плотно облегают стальные трубы, практически исключая тепловые потери, а также исключают подвержение коррозии стальных труб, благодаря высоким гидрофобным свойствам;

Внешний кожух из высокоплотного материала – полиэтилена PE-HD, который обеспечивает защитную функцию и гибкость всей системы.

Нержавеющая труба для гелиосистемы предназначена для использования при температуре до 250 °С.

Материалы, из которых выполнен трубопровод для подключения солнечного коллектора обеспечивают его надежную службу на протяжении 50 лет.

Быстрый монтаж гарантирован благодаря гибкости системы, что исключает необходимость разрезать трубу, чтобы обойти какие-либо препятствия. Труба поставляется в бухтах длиной по 100 м, отрезки соединяются при помощи специальных фитингов.

Артикул

Наименование

DN

Диаметр наружного кожуха

Цена, €/м

111MCD145216

Предизолированная соларная труба А 145-2/DN 16

16

145

51,65

111MCD145220

Предизолированная соларная труба А 145-2/DN 20

20

145

56,38

111MCD175225

Предизолированная соларная труба А 175-2/DN 25

25

175

65,02

111MCD200232

Предизолированная соларная труба А 200-2/DN 32

32

200

83,50

111MCD200240

Предизолированная соларная труба А 200-2/DN 40

40

200

93,66

Особенно эффективными являются вакуумные солнечные коллектора, они способны в полной мере обеспечить горячее водоснабжение и отопление дома, либо другого помещения. Вакуумный гелиоколлектор поглощает прямые и непрямые солнечные лучи, то есть рассчитан на работу на круглый год в любую погоду. К тому же, внешние трубки ударопрочные, например к граду большого диаметра.

Особенность конструкции заключается в том, что гелиоколлектор построен из двойных трубок с вакуумным пространством. Вакуум сводит к нулю теплопотери, так как практически не проводит тепло.

Но, чтобы солнечный коллектор работал, принося максимальный результат, необходимо подбирать качественные комплектующие для его монтажа. В частности, это предварительно изолированные трубы для подземной и наружной прокладки, транспортируемые теплоноситель, а также служат для подключения теплотехнического оборудования к гелиоколлекторам.

Выбор теплоизолированных труб играет важнейшую роль в корректной и эффективной работе всей гелиосистемы на долгие годы. Ведь именно трубы транспортируют теплоноситель или горячую воду во внутрь помещений.

Самые надежные трубопроводные системы АВСТРОСОЛАР состоят из:

• напорной стальной гофрированной трубы;
• плотно облегающей изоляции из базальтовой ваты или каучука;
• без или с многожильным сигнальным кабелем;
• внешнего бесшовного экструдированного или гофрированного кожуха.

Важными преимуществами применения труб АВСТРОСОЛАР являются:

• Длина их поставки – до 100 м.
• Гибкость, что позволяет не делить бухту на отдельные отрезки при прокладке.
• Износоустойчивость до 50 лет.

Предварительно изолированные трубы АВСТРОСОЛАР быстро монтируются с применением фитингов и комплектующих. Использование специализированных комплектующих гарантирует стабильную и эффективную работу всей системы.

 

Солнечные тепловые коллекторы с вакуумными трубками

Solar Panels Plus производит свою линейку солнечных вакуумных трубчатых коллекторов, сертифицированных SRCC, для обеспечения эффективных, доступных и высокопроизводительных решений для солнечного нагрева воды и солнечного отопления помещений. Эти коллекторы солнечного теплового водонагревателя с вакуумной трубкой производятся под строгим контролем качества, чтобы гарантировать, что продукт самого высокого качества будет установлен в вашем доме или офисе.

Коллекторы водяного отопления с вакуумными трубками очень хорошо работают в различных условиях.Это связано с их конструкцией, которая позволяет откачанным трубкам использовать пассивное отслеживание.

Для получения дополнительной информации см. Нашу страницу о солнечном пассивном слежении.

Вакуумные трубки отлично подходят как для коммерческих, так и для жилых помещений. Для получения дополнительной информации о конструкции наших вакуумных трубчатых коллекторов, пожалуйста, посетите нашу страницу, на которой обсуждается конструкция и преимущества наших солнечных вакуумных трубчатых коллекторов.

Коллектор 30 трубок SPP-30

SPP-30 - это высокоэффективный вакуумный трубчатый коллектор для нагрева воды.

Эти коллекторы используются для производства горячей воды для бытовых нужд, в системах отопления помещений и в абсорбционных чиллерах для солнечных систем кондиционирования воздуха.

Эта система водяного отопления с вакуумной трубкой включает ("быстрая доставка.

Характеристики продукта

  • Сертификат SRCC: Collector имеет сертификаты OG-100 и OG-300, что позволяет SPP-30A претендовать на федеральные, государственные и местные льготы, такие как скидки и налоговые льготы.
  • Обработанный коллектор / коллектор: Конструкция коллектора из алюминия с обработанным покрытием для длительного срока службы при любых погодных условиях и условиях окружающей среды.
  • Рама из нержавеющей стали: Рама из нержавеющей стали с центрами 24 дюйма для облегчения монтажа и установки.
  • Пробирки из боросиликатного стекла: Стеклянные пробирки из высококачественного боросиликатного стекла, устойчивого к тепловым ударам, нагрузкам и рассчитанного на удар от града до 1 дюйма.
  • Дополнительные трубки: Каждый коллектор SPP-30A поставляется с 2 дополнительными запасными трубками на случай повреждения трубки во время установки
  • Высокая производительность: Высокая теплоотдача в любых погодных условиях делает SPP-30A идеальным для горячего водоснабжения, отопления помещений и кондиционирования воздуха в любом климате.

SPP-30 30 Документация по трубочному коллектору

СПП-25

SPP-25 - это высокоэффективный солнечный водонагревательный коллектор с вакуумными трубками.

Коллектор с 25 трубками используется в системах горячего водоснабжения для обеспечения экономичного решения для снижения затрат на электроэнергию. 25-трубный солнечный коллектор горячей воды используется в приложениях с ограниченным доступным пространством или там, где потребность в горячей воде ниже.

Эти солнечные коллекторы имеют сертификат SRCC , имеющий сертификаты OG-100 и OG-300, что позволяет владельцу иметь право на получение федеральных, государственных и местных налоговых льгот, скидок и других финансовых стимулов.

Характеристики продукта
  • Сертифицировано SRCC: Collector сертифицирован по стандартам OG-100 и OG-300, что позволяет SPP-25 претендовать на федеральные, государственные и местные льготы, такие как скидки и налоговые льготы
  • Рентабельность: Меньший размер делает SPP-25 идеальным для небольших жилых и коммерческих помещений; позволяет создать более доступную солнечную тепловую систему
  • Рама из нержавеющей стали: Рама из нержавеющей стали с 24-дюймовым центром для облегчения монтажа и установки
  • Пробирки из боросиликатного стекла: Стеклянные пробирки из высококачественного боросиликатного стекла, стойкого к тепловым ударам, нагрузкам и рассчитанного на удар граду 1 дюйм.
  • Дополнительные трубки: Каждый коллектор SPP-25 поставляется с 1 дополнительной запасной трубкой на случай повреждения трубки во время установки
  • Высокая производительность: Высокая теплоотдача в любых погодных условиях делает SPP-25 идеальным для систем горячего водоснабжения и отопления небольших помещений - независимо от климата
  • Размер: Меньший размер с высокой производительностью делает SPP-25 идеальным для областей с ограниченным пространством, таких как города с высокой плотностью населения или небольшие дома.

Дополнительную информацию об использовании этих продуктов см. На наших страницах «Жилой» или «Коммерческий».

Вакуумный трубчатый коллектор - обзор

7.3.3 U-образный трубчатый коллектор

U-образный трубчатый коллектор ETC может быть без ребра или с ребром, детали показаны на рис. 7.7. U-образная трубка вставляется во внутреннюю трубку (абсорбер), и вода течет в U-образной трубке для сбора и передачи полезной энергии наружу. Вакуумный солнечный коллектор с U-образной трубкой - недавняя разработка, которая также была попыткой решить проблему плохой устойчивости к давлению в цельностеклянных ETC. В него вставлена ​​металлическая трубка в форме буквы U с медным ребром для передачи энергии, собранной трубкой поглотителя, как описано Gao et al.(2014), а также Лян, Ма, Чжан и Чжао (2012).

Рисунок 7.7. Поперечный разрез и продольный вид U-образной трубы (Gao et al., 2014).

Несколько типов ребер были исследованы до настоящего времени в 21 веке в соответствии с экспериментальными или численными методами улучшения тепловых характеристик U-образной трубки, например, Ким и Сео (2007), которые использовали оба метода и предложили четыре модели, сочетающие U-образная трубка с медными круглыми или пластинчатыми оребрениями и с учетом угла падения, рассеянного солнечного излучения и эффекта тени от соседних трубок для проверки их тепловых характеристик.

В последнее время, кажется, более сильной тенденцией стало использование медного круглого ребра вокруг U-образной трубы. В 2010 году Ма, Лу, Чжан и Лян выполнили анализ тепловых характеристик U-образного коллектора с разрезом, показанным на рис. 7.8 (a), утверждая, что наличие воздушных зазоров между стеклянной трубкой абсорбера и медной круглой трубкой. Ребристая трубка увеличивала тепловое сопротивление и разницу температур по сравнению с селективным поглощающим покрытием и ребром, что сильно нарушало процесс теплопередачи в этой части коллектора.Два года спустя некоторые из этих авторов предложили заменить медное ребро, заполнив пространство сжатым графитом, расширяемым в вакуумной трубке, с теплопроводностью 147,4 Вт / (м · К), получив максимальную эффективность коллектора, точку пересечения линии оси η и на рис. 7.3 («кривая эффективности»), равной 0,84, что на 12% выше, чем у медного ребра.

Рисунок 7.8. Поперечное сечение U-образной трубы (а) с медным круглым ребром (Ma, L., Лу, З., Чжан, Дж., & Amp; Лян, Р. (2010). Анализ тепловых характеристик солнечного коллектора со стеклянной вакуумной трубкой и U-образной трубкой. Строительство и окружающая среда, 45 (9), 1959–1967. http://doi.org/10.1016/j.buildenv.2010.01.015 ) и (b) заполнены компонентом теплопередачи (Liang, R., Ma, L., Zhang, J., & amp; Zhao, D. (2012). Экспериментальное исследование тепловых характеристик откачиваемой трубки заполненного типа с U-образной трубкой. Тепло- и массообмен / Waerme-Und Stoffuebertragung, 48 (6), 989–997. http://doi.org/10.1007/s00231-011-0912-7 ) .

Авторизовано Springer.

Год спустя Liang, Ma, Zhang и Zhao (2013) предложили новую альтернативу с двумя U-образными трубками, пересекающимися под углом 90 ° внутри трубки абсорбера, достигая пересечения с линией оси η i 4 % выше по сравнению с откачиваемой трубкой заполненного типа с одинарной U-образной трубкой.

Другие авторы рассматривали возможность заполнения плоского абсорбера с U-образной трубкой материалом на основе миниканала и селективным покрытием на его внешней стенке, чтобы получить более высокую эффективность по сравнению с аналогичными ETC, описанными в литературе (Sharma & Diaz, 2011). И другие авторы, такие как Zambolin и Del Col (2012), объединили ETCs с CPC. Первые достигли максимальной эффективности от 80% до 85% с использованием этих компонентов и наполнения, тогда как последние достигли около 70% с концентраторами и 42% без них, соответственно. Таким образом, между этими значениями тепловых характеристик существует постоянство.

Типы ETC, описанные выше, могут работать как термосифонные системы, если трубопровод от коллектора до резервуара-хранилища не слишком длинный или не имеет большого количества соединений, чрезмерно увеличивающих потери напора.Через термосифон поток по прямым системам направляется прямо в накопительный бак.

Солнечный коллектор с вакуумной трубкой - обзор

8.3 Солнечный коллектор

Повышенная теплопроводность наножидкости является ключевым фактором, который увеличивает производительность тепловых систем, включая солнечные коллекторы. В некоторых обзорных статьях (Leong et al., 2016; Muhammad, Muhammad, Che Sidik, & Muhammad Yazid, 2016; Sarsam, Kazi, & Badarudin, 2015) подчеркиваются перспективы использования наножидкости в солнечном коллекторе. Махиан, Кианифар, Калогиру, Поп и Вонгвизес (2013) собрали некоторую литературу и обнаружили повышение эффективности солнечного коллектора за счет использования наножидкостей. Наножидкости перспективны для использования в различных типах солнечных коллекторов, которые включают, но не ограничиваются ими, солнечные коллекторы с прямым поглощением, плоские пластины, параболические желоба, волнистые, тепловые трубы и вакуумные трубчатые солнечные коллекторы (ETSC) (Hussein, 2016). Согласно Hussein (2016), большинство солнечных коллекторов, используемых в исследованиях наножидкостей, относятся к типам с прямым поглощением и с плоскими пластинами.

Tyagi, Phelan и Prasher (2009) численно изучили повышение эффективности солнечного коллектора прямого поглощения для различных параметров, включая размер наночастиц, концентрацию и геометрию коллектора. Они заметили, что эффективность коллектора повышалась в зависимости от концентрации частиц и высоты коллектора. Однако они не смогли найти сильной зависимости размера частиц и длины коллектора от эффективности. Otanicar, Phelan, Prasher, Rosengarten и Taylor (2010) изучали преимущества использования наножидкостей в солнечном коллекторе прямого поглощения меньшего размера (размер 5 × 3 см).Они заметили, что более высокая объемная доля, но меньший диаметр наночастиц увеличивает эффективность коллектора. Yousefi, Veysi, Shojaeizadeh и Zinadini (2012) провели эксперименты с плоским солнечным коллектором и наножидкостью оксид алюминия-вода, как показано на рис. 8-5. Они выбрали более мелкие частицы диаметром 15 нм с концентрацией частиц 0,2 и 0,4 мас.%, А массовые расходы наножидкости составляли 1–3 л / мин на протяжении всех исследований. Они обнаружили лучшую эффективность для наножидкостей (как показано на рис.8-6), где наибольшее повышение эффективности наблюдалось на уровне 28,3% при концентрации частиц оксида алюминия 0,2 мас.%. На рис. 8-6 видно, что в большинстве случаев эффективность для 0,2 мас.% Оказывается выше, чем для 0,4 мас.%. И снова они заметили, что наножидкость с поверхностно-активным веществом имеет более высокую эффективность, чем жидкость без поверхностно-активного вещества.

Рисунок 8-5. Схема эксперимента.

Перепечатано из Yousefi, T., Veysi, F., Shojaeizadeh, E., and Zinadini, S. (2012). Экспериментальное исследование влияния наножидкости Al 2 O 3 –H 2 O на эффективность плоских солнечных коллекторов.Возобновляемая энергия 39, 293–298, авторское право (2011), с разрешения Elsevier.

Рисунок 8-6. Эффективность солнечного коллектора для наножидкости Al 2 O 3 без ПАВ и для воды.

Перепечатано из Yousefi, T., Veysi, F., Shojaeizadeh, E., and Zinadini, S. (2012). Экспериментальное исследование влияния наножидкости Al 2 O 3 –H 2 O на эффективность плоских солнечных коллекторов. Возобновляемая энергия 39 , 293–298, авторское право (2011), с разрешения Elsevier.

Файзал, Саидур, Мехилеф, Хепбасли и Махбубул (2015) изучили общие характеристики (энергетические, экономические и экологические) плоского солнечного коллектора с использованием SiO 2 - водная наножидкость в открытом воздухе в Куала-Лумпуре , Малайзия. Принципиальная схема эксперимента представлена ​​на рис. 8-7. В отличие от Yousefi et al. (2012), они обнаружили более высокую эффективность для более высокой концентрации частиц, а также для более высокого объемного расхода жидкости (как видно на рис.8-8). Они сообщили, что использование наночастиц SiO 2 в солнечном коллекторе может сэкономить 26,2% энергии, а также что выбросы CO 2 будут на 170 кг меньше.

Рисунок 8-7. Принципиальная схема эксперимента: 1 - плоский солнечный коллектор, 2 - бак для воды, 3 - теплообменник, 4 - расходомер, 5 - слив, 6 - насос, 7 - клапан, 8 - термопара (пластина температуры), 9 - термопара (рабочая жидкость на выходе), 10 - термопара (рабочая жидкость внутри), 11 - термопара (окружающая среда), 12 - термометр, 13 - солнечный счетчик TES 1333R, 14 - анемометр PROVA (AV M-07), 15 - регистратор данных , 16 - датчик давления.

Перепечатано с разрешения Файзал М., Сайдур Р., Мехилеф С., Хепбасли А. и Махбубул И. М. (2015). Энергетический, экономический и экологический анализ плоского солнечного коллектора, работающего с наножидкостью SiO 2 . Политика экологически чистых технологий 17, 1457–1473. Авторское право © 2015, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Рисунок 8-8. Влияние объемных расходов рабочих жидкостей на КПД солнечного коллектора.

Адаптировано с разрешения Faizal, M., Saidur, R., Mekhilef, S., Хепбасли, А., Махбубул, И.М. (2015). Энергетический, экономический и экологический анализ плоского солнечного коллектора, работающего с наножидкостью SiO 2 . Политика экологически чистой техники 17 , 1457–1473. Авторское право © 2015, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

По сравнению с плоскими солнечными коллекторами, ETSC обещает лучшие тепловые характеристики, так как имеет более низкие тепловые потери (Sabiha, Saidur, Hassani, Said, & Mekhilef, 2015). В основном плоские солнечные коллекторы используются для низкотемпературных применений, тогда как ETSC используются для высокотемпературной обработки.ETSC может повышать температуру больше, чем плоский солнечный коллектор. В стационарном случае диапазон температур вакуумного трубчатого коллектора составляет 50–200 ° C, тогда как для плоского коллектора он составляет всего 30–80 ° C (Kalogirou, 2004).

Имеется несколько исследований, посвященных ETSC, работающим с наножидкостями. Махендран, Ли, Шарма, Шахрани и Бакар (2012) изучали производительность ETSC с использованием наножидкости TiO 2 - вода. Эксперимент проводился в Паханге, Малайзия, в день с ясным небом, когда максимальная солнечная освещенность составляла 958 Вт / м 2 .Они заметили, что эффективность системы была увеличена до 16,67% за счет использования 0,3 об.% Наножидкости. Hussain, Jawad и Sultan (2015) изучали термическую эффективность ETSC, используя Ag – дистиллированную воду и наножидкости ZrO 2 – дистиллированная вода с 1–5 об.% Наночастиц. Они использовали три различных массовых расхода (30, 60 и 90 л / ч · м 2 ). Они заметили, что наножидкости улучшают тепловые характеристики солнечного коллектора. Для сравнения, лучшая эффективность наблюдалась для наночастиц Ag.Причины могут заключаться в более высокой теплопроводности и меньшем размере частиц Ag. В недавнем исследовании Ghaderian и Sidik (2017) использовали наножидкость Al 2 O 3 - вода в ETSC. Они изменили объемные доли наночастиц и массовые расходы. Они наблюдали более высокую эффективность при увеличении концентрации наночастиц и массового расхода. Sabiha et al. (2015) изучали энергетические характеристики ETSC с однослойными углеродными нанотрубками (ОСУНТ) и наножидкостью воды, как показано на рис.8-9. Система работала как в пасмурный, так и в ясный день в Куала-Лумпуре, Малайзия. Во-первых, авторы использовали систему ETSC с водой. Позже наножидкости с тремя различными объемными концентрациями от 0,05% до 0,2% использовались вместо воды, нагреваемой ETSC, а массовые расходы рабочих жидкостей были изменены на 0,008, 0,017 и 0,025 кг / с, соответствующие 1, 2 и 3 соответственно на рис. 8-10. Они заметили, что более высокий массовый расход и более высокая объемная концентрация наночастиц могут повысить эффективность системы.Однако максимальная температура на выходе и разница температур наблюдались при более высоких объемных концентрациях наночастиц при более низком массовом расходе (как видно на рис. 8-10). [Раздел (8.3) адаптирован из Mahbubul et al. (2018), авторское право (2018), с разрешения Elsevier.]

Рисунок 8-9. Схема экспериментальной установки вакуумного трубчатого солнечного коллектора.

Перепечатано по материалам Sabiha, M.A., Saidur, R., Hassani, S., Said, Z., and Mekhilef, S. (2015). Энергетические характеристики вакуумного трубчатого солнечного коллектора с использованием однослойных наножидкостей из углеродных нанотрубок.Преобразование энергии и управление 105, 1377–1388, авторское право (2015), с разрешения Elsevier.

Рисунок 8-10. Эффективность ETSC для (A) воды, (B) 0,05 об.% SWCNT, (C) 0,1 об.% SWCNT и (D) 0,2 об.% SWCNT наножидкости в качестве рабочих жидкостей при трех массовых расходах.

Перепечатано по материалам Sabiha, M.A., Saidur, R., Hassani, S., Said, Z., and Mekhilef, S. (2015). Энергетические характеристики вакуумного трубчатого солнечного коллектора с использованием однослойных наножидкостей из углеродных нанотрубок. Преобразование энергии и управление 105 , 1377–1388, авторское право (2015), с разрешения Elsevier.Плоские пластинчатые или вакуумные трубчатые коллекторы

?

В нашем Руководстве по выбору солнечного водонагревателя мы говорили о различных типах солнечных водонагревателей, таких как активные, пассивные, термосифонные и дренажные системы. В этой статье мы обсудим еще один ключевой компонент любой солнечной системы водяного отопления: солнечные тепловые коллекторы. Эти продукты для солнечной энергии важны, поскольку торговые посредники часто классифицируют солнечные водонагреватели по коллекторам. В этой обучающей статье мы сравниваем и противопоставляем два основных типа солнечных тепловых коллекторов: плоские пластинчатые нагреватели и вакуумные трубчатые нагреватели.

Статьи по теме:

Руководство по выбору солнечного водонагревателя

Солнечные водонагреватели: высокоэффективные возобновляемые источники энергии

Что такое солнечный коллектор?

Энергия Солнца поступает на Землю в виде электромагнитного излучения в виде инфракрасного, видимого и ультрафиолетового света. Солнечный коллектор , также называемый солнечным коллектором , представляет собой устройство, которое собирает тепло, поглощая солнечный свет.Это одно из ключевых устройств в системе солнечного нагрева воды. Существует два основных типа коллекторов: плоских солнечных коллекторов и солнечных вакуумных трубчатых коллекторов .

Чаще используются плоские солнечные коллекторы. В этих устройствах застекленный коллектор с плоской пластиной монтируется на изолированных, защищенных от атмосферных воздействий коробках, снабженных темной поглощающей пластиной под одной или несколькими пластиковыми или стеклянными крышками (известными как остекление). С другой стороны, солнечные коллекторы с вакуумными трубками содержат ряды трубок, которые сконструированы путем заключения металлических трубок-поглотителей внутри прозрачных стеклянных трубок.Воздух в пространстве между двумя трубками удаляется для создания вакуума, который предотвращает конвективные или кондуктивные потери тепла. В оставшейся части этой обучающей статьи мы сравниваем на основе различных критериев эти два основных солнечных тепловых коллектора для солнечного нагрева воды.

Стоимость

Стоимость, очевидно, является одним из наиболее важных факторов при выборе солнечного водонагревателя. Преимущество очевидно у плоских пластинчатых коллекторов. Вакуумные трубчатые коллекторы обычно стоят на 20-40% дороже плоских пластинчатых коллекторов.

КПД

Поскольку в вакуумных трубчатых коллекторах отсутствуют потери тепла за счет конвекции и теплопроводности, эти системы нагревают воду более эффективно, чем плоские пластинчатые поглотители. Обратите особое внимание на термин «эффективность», который означает эффективность нагрева на единицу активного поглотителя, а не общую эффективность устройства или мощность. Отношение площади поглотителя и общий размер коллектора вместе определяют активную площадь. Хотя вакуумные трубчатые коллекторы имеют более высокий КПД, особенно зимой, плоские коллекторы могут соответствовать своей эффективности летом, когда есть небольшая разница между температурой нагретой воды и температурой окружающей среды.

Коэффициент площади поглотителя

При описании коллектора часто используется общий размер, например 4 x 7 кв. Футов. Это размер всего устройства. Однако более важным фактором является размер абсорбера, в котором фактически нагревается жидкость, который является активной абсорбирующей областью.

Посмотрите на соотношение площадей поглотителя. Это определяется как размер поглотителя, деленный на размер брутто. Соотношение для плоских пластинчатых коллекторов обычно превышает 90%, в то время как соотношение для вакуумных трубчатых коллекторов обычно составляет от 60% до 80%.Следовательно, два коллектора с одинаковым размером брутто могут иметь очень разную общую эффективность в зависимости от того, являются ли они плоской пластиной или откачиваемой трубкой. Коллектор с плоской пластиной, хотя и менее эффективен в расчете на единицу поглощения, может работать так же хорошо, как и его конкурент, из-за большей площади поглотителя.

Защита от перегрева и замерзания

В вакуумированном солнечном водонагревателе риск замерзания отсутствует. Даже если в устройстве используется вода, конструкция системы делает невозможным его замораживание.Однако перегрев - серьезная проблема, потому что вы не можете слить откачанные трубки так, как это делаете с коллекторами с плоской пластиной. Для предотвращения перегрева в откачиваемом солнечном водонагревателе необходимо приобрести отвал тепла .

Чувствительность

Цилиндрические вакуумные трубки благодаря своей форме могут эффективно поглощать солнечный свет в широком диапазоне направлений. В течение дня падающий свет проходит через коллектор довольно непрерывно под разными углами.Таким образом, откачанные трубчатые коллекторы более эффективно работают в пасмурные или дождливые дни. Напротив, плоские коллекторы более чувствительны к направлению входящего излучения. Этим системам необходимы стеллажные системы для оптимизации угла наклона.

Работа на снегу

Хотя низкие потери тепла в вакуумированных трубках обычно рассматриваются как преимущество, на самом деле они могут нанести вред работе водонагревателя в снегу. Высокая инсоляция этих систем предотвращает избыточное тепло от таяния снега или инея на коллекторе.С другой стороны, плоские коллекторы менее эффективны и, следовательно, выделяют больше тепла, таяя снег быстрее, чем вакуумные трубные системы. Поскольку эффективность водонагревателя снижается из-за снежного покрова, препятствующего передаче солнечного света, плоские пластинчатые коллекторы имеют преимущество в заснеженных районах.

Установка

Установка плоских коллекторов затруднена. Тяжелые коллекторы, имеющие форму панелей, необходимо поднять на крышу и смонтировать.В то же время вакуумные трубчатые коллекторы, в которых используются легкие отдельные трубки, намного проще собрать.

Прочность

Конвекция вызывает коррозию. Поскольку в откачанных трубчатых коллекторах нет воздуха, в этих устройствах также может отсутствовать конвекция. Это делает их более прочными, чем плоские коллекторы. В настоящее время на большинство солнечных тепловых коллекторов предоставляется 10-летняя гарантия производства и 25-летняя гарантия 80% мощности.

Техническое обслуживание

Вакуумные трубчатые коллекторы практически не требуют обслуживания.Если в трубке пропадет вакуум, можно просто заменить компонент. С другой стороны, если плоский коллектор поврежден, вся пластина должна быть заменена. Это может стоить вам значительных затрат времени и денег.

Выбор между вакуумными трубчатыми коллекторами и плоскими пластинчатыми коллекторами

У вас кружится голова после обдумывания выбора? Мы можем попытаться облегчить ваш выбор с помощью следующих двух таблиц. В первом кратко сравниваются два типа солнечных водонагревателей.

Таблица 1: Сравнение характеристик плоских и вакуумных солнечных коллекторов

Тепловая трубка Плоский солнечный водонагреватель с U-образной трубкой

В настоящее время интеграция зданий, поддерживающих солнечные батареи, одобряется большим количеством разработчиков и проектных институтов. Однако существуют разные мнения о том, какой тип коллекторов используется и какая архитектурная форма подходит. В частности, производители солнечных водонагревателей в большинстве своем говорят о том, что их продукция хороша, вне зависимости от основных фактов различных форматов строительства.

У проектировщика проектного института слишком много факторов помех от Стороны А, не хватает места для самостоятельного выбора, и некоторые дизайнеры сами не обращают внимания на продукты солнечной энергии, что приводит к тому, что многие солнечные проекты поддерживаются реальными имение вообще не может работать. Это доставило множество проблем мелким владельцам. Разработчики технологий и разработчики рынка JDSOLAR полагаются на многолетний опыт, чтобы консультировать проектировщиков и владельцев в области интеграции инженерных систем солнечного горячего водоснабжения.Сегодняшняя статья в основном посвящена обсуждению преимуществ и недостатков коллекторов с тепловыми трубками, U-образных коллекторов, включая плоские пластинчатые коллекторы, и их применения в строительстве.

Вакуумная трубка с тепловыми трубками, независимо разработанная JDSOLAR, имеет размер ф100 мм × 2000 мм. Он в основном состоит из тепловых трубок, теплопоглощающих пластин, стеклянных трубок, металлических заглушек и газопоглотителя. В настоящее время он в основном экспортируется в зарубежные страны. В 2019 году он готов к применению в некоторых проектах условного сопровождения недвижимости.

Принцип работы солнечного коллектора с тепловой трубкой: солнечный свет проходит через стеклянную трубку и излучается на теплопоглощающую пластину, а пленка селективного поглощения солнечного излучения с высокой степенью поглощения преобразует энергию солнечного излучения в тепловую энергию. Тепло, поглощаемое теплопоглощающей пластиной, быстро испаряет небольшое количество рабочей жидкости в тепловой трубке. Чтобы испарившаяся рабочая жидкость быстро поднималась к конденсационному концу, угол наклона вакуумной трубки, работающей с землей, должен быть больше 15 градусов, а испаренная рабочая среда поднимается к конденсационному концу тепловой трубы.После того, как нагретая рабочая жидкость (вода или воздух) высвобождает скрытую теплоту парообразования, она конденсируется в жидкость, стекает обратно к испарительному концу тепловой трубы под действием силы тяжести и непрерывно поглощает солнечное излучение с помощью пара. -жидкий процесс фазового перехода небольшого количества рабочего тела в тепловой трубке. Его можно передать на конденсирующий конец для нагрева рабочей жидкости.

Тепловая труба как эффективный элемент теплопередачи состоит из секции испарения и секции конденсации.Секция испарения плотно прилегает к теплопоглощающей пластине. Селективное поглощающее покрытие AL-N-AL магнетронного распыления на поверхности теплопоглощающей пластины имеет коэффициент поглощения более 0,93 и коэффициент излучения менее 0,08. Для герметизации стекла по металлу применяется передовая технология термоуплотнения. Стеклянная трубка изготовлена ​​из боросиликатного стекла и имеет коэффициент пропускания более 0,90. Конденсирующий конец вакуумной трубки каждой тепловой трубы передает тепло коллектору через теплопроводность теплопроводящего блока, а нагретая рабочая жидкость (вода) проходит через коллектор, и тепло отводится.Во время этой работы конденсационный конец вакуумной трубки находится в стальном соединении с термоблоком. Нагретая рабочая жидкость не течет через вакуумную трубку, поэтому установка вакуумной трубки очень проста, и трубка не мешает среде. Даже при повреждении вакуумной трубки работа солнечного коллектора не прерывается, а теплоизоляционный ящик заполняется теплоизоляционным материалом. Эффективно контролировать потери тепла во время работы.

Цельностеклянная вакуумная трубка JDSOLAR-U-образный коллектор работает путем вставки U-образной металлической трубки в цельностеклянную вакуумную трубку.Металл находится в тесном контакте между U-образной металлической трубкой и цельностеклянной вакуумной трубкой. Ребра отвечают за теплопроводность между ними, а нагретая жидкость протекает через металлическую трубку, поглощает солнечное тепло, собираемое цельностеклянной вакуумной трубкой, и нагревается, образуя солнечный коллектор с U-образной трубкой и вакуумной трубкой.

В реальном процессе применения, будь то тепловая труба и U-образная трубка или плоский солнечный коллектор, имеет свои преимущества, но также имеет свои ограничения.Поэтому, выбирая тип солнечного коллектора, мы должны полностью учитывать местный климат и форму здания. Вместо того, чтобы просто рассматривать стоимость строительства или просто сосредотачиваться на так называемых крупных брендах, это то, что часто делают проектные институты и девелоперы.

Например, U-образные коллекторы, солнечный коллектор, построенный так называемой известной компанией в Китае, очень хорош! Эффективность сбора тепла тоже хорошая, но это часто проблема, особенно в тех зданиях с низкой заполняемостью или поздним временем регистрации.Проблема таких коллекторов возникает из-за проблем с перегревом, даже нелепых, Китай Разработчик в Ханчжоу не мог просто накрыть коллектор слоем затемненной ткани.

В традиционных солнечных водонагревателях сплит-типа в основном используются U-образные трубчатые коллекторы или коллекторы с тепловыми трубками. Коллекторы двух вышеупомянутых типов обычно находятся в состоянии вакуума из-за использования внешней стеклянной трубки, что позволяет легко вызвать перегрев. Опасности, вызванные перегревом, обычно имеют два аспекта: во-первых, из-за того, что во время доставки новых домов, в период отделки или в период простоя коллекторы легко подвергаются воздействию воздуха, вызывая окисление тепла. -поглощающие ребра коллекторов, температура которых превышает 160 ° C, что приводит к повреждению.Теплообменник может значительно сократить срок его службы и эффективность сбора тепла; во-вторых, температура резервуара для воды слишком высокая, что может вызвать ожоги, избыточное давление или отслоение или растрескивание эмалевого слоя облицовки резервуара, что приводит к повреждению облицовки резервуара. В настоящее время национальный стандарт для электрических водонагревателей предусматривает, что причина, по которой максимальная температура не может превышать 75 ° C, также основана на вышеуказанных причинах.

Итак, плоский коллектор по-прежнему стоит миллион долларов? не обязательно!

Плоские коллекторы уже давно являются основной силой в семействе коллекторов и основным конкурентом вакуумных трубчатых коллекторов.Как продукт, который всегда существовал на рынке, плоские коллекторы также имеют свои собственные характеристики:

Покрытие из закаленного стекла имеет высокую прочность, хорошую ударопрочность и высокий коэффициент безопасности эксплуатации;

Благодаря своим конструктивным характеристикам легко интегрируется в здание;

Рабочая жидкость течет в медной трубке плоского коллектора и может работать под давлением;

Хотя плоские панели обладают этими характеристиками, плоские коллекторы также имеют непоправимые недостатки:

Вакуумный коллектор плоского коллектора не может вакуумироваться между теплопоглощающей пластиной и стеклянной крышкой.Когда теплопоглощающая пластина поглощает повышение температуры солнечной энергии, воздушный слой между плоской пластиной и стеклянной крышкой образует конвекцию, что приводит к значительному увеличению теплопотерь и теплопотерь. Этот коэффициент в 3-5 раз больше, чем у вакуумного трубчатого коллектора. Поэтому при низкой температуре окружающей среды (зима на севере) или при высокой рабочей температуре не получится;

Без функции квази-слежения, когда солнечный свет падает под косым углом, зона приема быстро уменьшается, а нагрев быстро уменьшается;

Только при низкой температуре или под прямыми солнечными лучами плоский коллектор имеет более высокую эффективность сбора тепла, а другие условия работы не идеальны.

Технический инженер JDSOLAR всесторонний анализ: плоский коллектор имеет высокую эффективность, но потери тепла большие, быстрое снижение, общая эффективность невысока; коллектор с вакуумной трубкой (встроенный, тепловая трубка, U-образная трубка) с высокой эффективностью перехватчик Тепловые потери невелики, общая эффективность находится на самом высоком уровне; эффективность стеклометаллического вакуумного трубчатого коллектора постепенно снижается с увеличением срока службы.

Описание примера расчета JDSOLAR

Теперь рассмотрим несколько практических условий эксплуатации, используя национальный стандарт для определения минимальных требований к производительности вакуумных трубчатых коллекторов и плоских коллекторов, рассчитываемых следующим образом:

Зимой температура коллектора составляет 50 ° C, температура окружающей среды составляет -20 ° C, а солнечное излучение составляет 800 Вт / м 2 при стандартных условиях:

КПД вакуумного трубчатого коллектора:  = 0.6-2,5 * (50 + 20) /800=0,381;

КПД плоского коллектора составляет:  = 0,68-6 * (50 + 20) /800=0,155;

На этом этапе коллектор с вакуумной трубкой на 22% эффективнее плоского коллектора. При климатической температуре -30 ° C КПД вакуумного трубчатого коллектора в стандартных условиях эксплуатации составляет 35%, а КПД плоского коллектора в стандартном рабочем состоянии составляет 8%, а у базового плоского коллектора мало нагревать. Вакуумная трубка на 27% выше плоской пластины.В то же время, по результатам реальных испытаний, для плоских коллекторов в таких условиях трудно достичь 50 ° C.

Весной и осенью вакуумная трубка на 9,5% выше плоской пластины при температуре окружающей среды 10 ° C:

КПД вакуумного трубчатого коллектора составляет:  = 0,6-2,5 * (50-10) / 800 = 0,475;

КПД плоского коллектора составляет:  = 0,68-6 * (50-10) /800=0,38;

В летнем режиме из-за снижения нагрузки температура коллектора повышается, коллектор работает не менее 60 ° C, температура кольца составляет 30 ° C, а КПД вакуумного трубчатого коллектора на 5% выше, чем у коллектора. плоский коллектор.

Рекомендации

В соответствии с характеристиками и фактическим использованием различных коллекторов, JDSOLAR стремится целенаправленно выбирать правильные продукты и максимизировать выгоды от проекта. Из приведенного выше анализа структуры и тепловых характеристик коллектора, мы можем ясно видеть различные места и условия, в которых используются коллекторы:

Линейный вакуумный трубчатый коллектор: рынок бюджетных товаров. Системы домашнего хозяйства в сельской местности или городские пользователи с низким уровнем потребления, системы горячего водоснабжения малого и среднего размера в районах с невысокой защитой от замерзания с помощью современной технологии управления также может быть реализована работа с антифризом;

Коллектор с U-образной / тепловой трубкой с вакуумной трубкой: различные среды использования, рынок высокого класса.Балконная настенная система, высококачественная бытовая система горячего водоснабжения сплит-типа, система горячего водоснабжения для общественных мест с высокими требованиями к безопасности, большие и средние системы горячего водоснабжения / отопления, рекомендуемые в очень холодных районах, различных рабочих условиях, требующих работы под давлением;

Стекло-металлический коллектор с вакуумной трубкой с тепловыми трубками: система горячего водоснабжения, система, требующая работы под давлением;

Плоский коллектор: потребность в горячей воде зимой небольшая, а температура низкая.Балконная настенная система, система, требующая работы под давлением, система горячего водоснабжения сплит-типа, проект солнечной горячей воды в южной части.

https://www.zhihu.com/video/1130513841804677120 Плоский и вакуумный трубчатый солнечный водонагреватель

Как профессиональный производитель и производитель солнечных водонагревателей, JDSOLAR активно участвует в производстве солнечных водонагревателей для многих годы. От исследований и разработок первых солнечных водонагревателей с вакуумными трубками до маркетинга.В 2000 году компания представила технологию плоских солнечных водонагревателей в развитых странах и провела углубленное развитие в сочетании с китайской архитектурой. Компания выпустила два типа плоских солнечных водонагревателей: синюю мембрану и черную решетку, которые могут быть применены в балконных настенных садовых домиках, соляриях и т.д. Далее основное внимание уделяется разнице между солнечными водонагревателями, такими как солнечные водонагреватели с вакуумной трубкой и плоские солнечные водонагреватели.

Плоский солнечный коллектор поглощает тепловую энергию и передает тепловую энергию в теплообменную среду коллектора. По мере того как температура теплоносителя увеличивается, нагретая жидкость поступает в теплообменник резервуара для хранения воды после нагрева тепловым насосом при циркуляции насоса. Здесь тепловая энергия передается воде, а теплоноситель постепенно охлаждается. Охлажденная жидкость возвращается в коллектор. Охлажденный раствор снова нагревается в пластине коллектора и циркулирует в теплообменнике для передачи тепла воде в резервуаре для хранения воды. Этот процесс повторяется до тех пор, пока вся вода в резервуаре для хранения воды не нагреется.

Коллектор с вакуумной трубкой - это солнечный коллектор, который вакуумирует пространство между теплопоглощающим телом и прозрачным покровным слоем. Водонагреватель, состоящий из вакуумного трубчатого коллектора, представляет собой вакуумный трубчатый водонагреватель. Солнечные коллекторы с вакуумными трубками - одна из основных форм использования солнечной энергии. Коллектор с солнечными тепловыми трубками вакуумного трубчатого типа в основном состоит из теплообменной части, теплообменной части, теплообменной части и задней бабки рамы. Теплоприемная часть в основном включает в себя вакуумную трубку, ребра (увеличенная теплоемкость, также называемые алюминиевыми крыльями) и изолированную заглушку для предотвращения рассеивания тепла вакуумным соплом.Может быть разделен на вакуумную трубку со стеклянным абсорбером и вакуумную трубку с металлическим абсорбером.

Сравнение тепловых характеристик коллекторов

1) Сравнение тепловых характеристик плоских пластинчатых и вакуумных трубчатых коллекторов

При испытании теплопоглощения плоских пластин и вакуумных трубчатых коллекторов в различных условиях окружающей среды, следующая таблица Таблица 1: Таблица оценки производительности солнечных коллекторов с плоскими пластинами (с крышкой с селективным покрытием) (МДж на пластину в день, 3 м2)

Таблица 2: Таблица оценки производительности вакуумных трубчатых солнечных коллекторов (МДж / 3 м2 на плату на день)

Первый столбец в приведенной выше таблице - это разница между температурой на выходе T1 коллектора и температурой окружающей среды T2.Каждая строка в таблице представляет собой различные погодные условия, а значение представляет собой данные о тепловых характеристиках коллектора при одинаковых условиях облучения.

Рисунки 4 и 5 могут быть получены из таблиц 1 и 2.

Рисунок 4 показывает способность собирать тепло плоской пластиной и вакуумным трубчатым коллектором при различных условиях разницы температур AD в солнечный день. При низкой разнице температур теплоемкость плоского пластинчатого коллектора выше, чем у вакуумного трубчатого коллектора, а с учетом тепла разница между температурой воды и температурой окружающей среды увеличивается, а теплоемкость вакуума трубчатый коллектор является доминирующим.

На рис. 5 показано сравнение теплоемкости плоской пластины и вакуумного трубчатого коллектора при различных условиях разницы температур A-D в пасмурный день. Теплоемкость коллектора вакуумной трубки более очевидна.

2) Влияние ориентации дома на солнечную энергию:

В случае домов на юге, вакуумный трубчатый коллектор менее подвержен влиянию, а коллекторный коллектор тепла имеет большее влияние на эффект сбора тепла;

3.Сравнение грузоподъемности

Компонент плоского солнечного коллектора состоит из металлического материала, а соединительный элемент между коллектором и резервуаром для горячей воды также изготовлен из металлических компонентов, так что коллектор и соединительный элемент могут выдерживать определенные давление, а экспериментальное давление может достигать 0,8 МПа. То есть давление в подшипниках ≥0,6 МПа. Компоненты коллектора вакуумной трубки в основном выполнены из стекла, выдерживающего напряжение 0,15 МПа.

4, характеристики антифриза и антифриза

Поскольку сердечник плоского пластинчатого коллектора представляет собой металлический сердечник, сердечник сердечника представляет собой небольшой капиллярный канал, а сердечник напрямую связан с температурой окружающей среды, поэтому его легко замерзать при невысокой температуре и плохой морозостойкости; Солнечная энергия вакуумной трубки представляет собой структуру вакуумной бутылки с водой, и вакуум между внешней стенкой и внутренней стенкой трубки нелегко заморозить при более низкой температуре;

5, масштабирование

Процесс плоского солнечного коллектора в основном поглощает тепло через капиллярную трубку внутри металлического сердечника, поэтому легко образовывать окалину после того, как вода контактирует с горячим металлом (алюминиевой трубкой или медной трубкой) в процессе, и в соответствии с конструкцией плоского коллектора, когда вода находится в капиллярной водяной трубке. После того, как конструкция не была очищена и удалена, срок службы плоского солнечного водонагревателя намного ниже, чем у вакуумного трубчатого водонагревателя;

Все коллекторы вакуумных трубчатых водонагревателей представляют собой стеклянные трубки.Вода поглощает тепло в стеклянных трубках. В этом процессе вода и стекло не подвержены образованию накипи. Как и в повседневной жизни, металлический чайник склонен к образованию накипи, а бутылка-термос - нет. Накипь легко получить, и после образования накипи сродство шкалы к стеклу невелико, и накипь в термосе легко выливается.

Что касается отвода сточных вод, нижняя часть плоского солнечного водонагревателя снабжена выпускным клапаном для сточных вод, но выпускной клапан сточных вод не может отводить накипь из плоской всасывающей трубы, а только осадок в нижней части. трубу коллектора можно исключить; Предполагается, что вакуумная трубка имеет закрытый конец и легко закрывается.Осадки оседают, и в настоящее время основным источником воды является водопроводная вода. Водопроводная вода очищалась несколько раз, не было чрезмерного осадка, а вакуумную трубку водонагревателя можно снять и почистить, и это относительно легко. Поэтому срок службы вакуумных трубчатых солнечных водонагревателей намного выше, чем у плоских солнечных водонагревателей.

6, охлаждение

Есть три способа передачи тепла: излучение, теплопроводность и конвекция. Плоский солнечный водонагреватель собирает тепло в основном через металлическую капиллярную водопроводную трубу в сердечнике, а сердечник напрямую контактирует с атмосферой.Когда температура высока, металл быстрее поглощает тепло, а когда температура ниже, сердцевина поглощает температуру воды внутри сердцевины. Таким образом, теплоотвод происходит быстрее, а тепловой КПД плоского солнечного коллектора фактически составляет 54%. Особенно при дополнительном нагреве и работе под давлением, когда резервуар для воды находится ниже коллектора, тепло горячей воды в резервуаре для воды будет передаваться по трубопроводу и поступать в коллектор.

Ускоряет отвод тепла коллектора.Вакуумная трубка солнечный водонагреватель коллекторный элемент вакуумная трубка, вакуум между внутренней стенкой и внешней стенкой, поэтому непросто отвести тепло внутри трубки, эффективность сохранения тепла лучше, поскольку тепловая конвекция излучается в вакуум трубка солнечной энергии. Тепловой КПД на 93,5% выше, чем у плоских солнечных батарей.

7, ветроустойчивость

Плоские солнечные коллекторы должны быть соединены в единый блок без зазоров посередине, чтобы на него легко воздействовал ветер.Если он расположен на более высоком месте, он должен быть надежно закреплен, и это создает угрозу безопасности; вакуумная трубка водонагревателя коллекторная вакуумная трубка круглая, а трубка и трубка между ними есть определенный зазор, и энергия ветра проходит непосредственно через коллектор, который меньше подвержен влиянию ветра, поэтому он более безопасен.

8, площадь

Рассчитанная для коллектора горячей воды 500 кг, площадь сбора тепла вакуумного трубчатого солнечного водонагревателя составляет: 6,5 м2; Площадь плоского солнечного коллектора - 8.33м2. Можно видеть, что тот же солнечный водонагреватель с вакуумной трубкой для горячей воды занимает меньше площади плоского солнечного коллектора, поэтому более целесообразно устанавливать солнечные водонагреватели с вакуумной трубкой под зданием с ограниченной площадью крыши;

9, эффективность производства

Солнечный водонагреватель с вакуумной трубкой имеет более унифицированные характеристики и лучшее соответствие, и может производиться на производственных линиях крупными партиями. Однако у плоских солнечных водонагревателей есть много ограничивающих факторов. В нынешнем режиме производства плоской солнечной энергии в Китае сложно организовать производство на механизированных сборочных линиях, особенно с удаленным доступом.транспорт.

10, защита от воздушной сушки

Плоский солнечный коллектор изготовлен из обычного стекла. Когда оно не используется в течение длительного времени или в солнечном коллекторе нет воды, после воздействия солнца тепло после поглощения тепла сердцевиной непосредственно передается на стекло, и обычное стекло имеет плохую стойкость к высоким температурам. , и плоский солнечный водонагреватель Устойчивость к высоким температурам является слабой, и эффективность сушки вакуумной трубки солнечной энергии солнечного водонагревателя вакуумной трубки может выдерживать 250 ° C;

11, угол освещения

Плоские солнечные коллекторы предъявляют более высокие требования к углу освещения и азимуту и ​​должны быть ориентированы как можно больше на юг; в то время как вакуумная трубка водонагревателя имеет круглую форму, которая может эффективно поглощать солнечный свет под разными углами, поэтому она все еще может находиться в плохом азимуте или плохом солнечном свете.Используйте водонагреватель с вакуумной трубкой.

Интеграция в здания

Плоские солнечные коллекторы подходят для комбинирования со зданиями с точки зрения общей формы, прочности конструкции и размеров. Они могут течь прямо на крышу или встраиваться в крышу и легко стать неотъемлемой частью масштабирования крыши и конструкции. В целом коллекторы с плоскими панелями лучше интегрированы в здания, чем коллекторы с вакуумными трубками.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Для плоских пластинчатых коллекторов, поскольку потери тепла менее 60 ° C, рабочая температура обычно менее 60 ° C, поэтому загрязнение меньше, и загрязнение в основном решается за счет резервуара для воды сливная труба.Основные работы по техническому обслуживанию - это регулярное удаление пыли с крышки коллектора. Если использовать закаленное стекло, то скорость принудительного закрытия крышки значительно снизится. Видно, что срок службы плоского коллектора составляет более 15-20 лет. . Из-за относительно высокой рабочей температуры вакуумного трубчатого коллектора он неожиданно сталкивается с горячими и холодными трубками для растрескивания трубок для жарки. Во-вторых, соединение между родовой трубкой и резервуаром для воды или коллектором выполнено из уплотнительного кольца из силиконовой резины.

К ацетиленовой эмали непросто прикоснуться или легко нанести шлифовкой. Происходит утечка. Кроме того, для проекта вертикальной вакуумной трубки север-юг или компактного трубчатого водонагревателя из-за плохого качества воды в некоторых местах часто происходит осаждение взвешенных твердых частиц в нижней части вакуумной трубки, что занимает много времени. время, а также освещение трубки и поглощение тепла. В некоторых местах после 3-4 лет использования вакуумную трубку необходимо откачать для очистки, а работы по техническому обслуживанию являются большими.Качество самой вакуумной трубки во многом определяет качество коллектора, а также серьезно влияет на послепродажное обслуживание проекта горячего водоснабжения.

Сравнение практических характеристик двух солнечных водонагревателей

1. Цена: Тарелка ниже, а вакуумная трубка выше.

2. Тепловой КПД: плоская пластина на 52,5% выше; вакуумная трубка на 47% ниже.

3. Весы: Плоский коллектор может сбрасывать грязь, его нелегко масштабировать; нижний конец вакуумной трубки герметичен, легко масштабируется и снижает тепловой КПД.

4, подшипник давления: плоский тип можно прижать, чтобы душ был удобен; вакуумная трубка не находится под давлением, легко сломается.

5, долговечность: плоского типа высокая прочность, долговечность, не лопнет, когда град покрыт защитным стеклом; вакуумная трубка будет сломана, после того, как вода прекратится, горячая вакуумная трубка внезапно дополняет холодную воду и взрывную трубку, непосредственно повреждает град Сама вакуумная трубка. Примечание. Значение теплового КПД является средним значением национального теста за 1994–1997 годы.Причина высокого теплового КПД плоской пластины заключается в том, что поверхность нагрева вакуумной трубки является неполной, и между трубой и трубой остается конструктивный и монтажный зазор.

Таким образом, цельностеклянные вакуумные трубки или тепловые трубки больше подходят для холодных заморозков или систем, требующих более высоких температур воды (например, солнечное охлаждение). Согласно приведенному выше сравнению, для незамерзающих районов, таких как Гуандун, для горячего водоснабжения общего назначения должны использоваться плоские солнечные водонагреватели, если у клиента нет особых требований.

https://www.zhihu.com/video/1128986115914555392

Solar Thermal - Sustainability

Как это работает

Щелкните изображение, чтобы просмотреть короткую анимацию о том, как работают вакуумные трубчатые солнечные коллекторы.

Солнечные тепловые системы преобразуют солнечный свет в тепло, которое можно использовать для отопления, охлаждения помещений и горячего водоснабжения. Ядром этих систем являются солнечные коллекторы. Существует несколько различных типов солнечных коллекторов, наиболее распространенными из которых являются плоские пластинчатые и вакуумные трубки.Солнечные коллекторы наиболее эффективно преобразуют солнечную энергию, когда солнечные лучи падают на них под углом в девяносто градусов. В Соединенных Штатах солнце всегда находится в южной части неба и выше летом и ниже зимой. Это означает, что солнечные коллекторы наиболее эффективны, когда они установлены лицевой стороной на юг и наклонены к югу. Степень наклона определяет, для какой части года оптимизированы солнечные панели: чем больше наклон, тем лучше панели оптимизированы для производства осенью, весной и зимой, когда солнце находится низко в небе.

Коллекторы

Коллекторы вакуумные

Крупный план вакуумных трубчатых солнечных коллекторов

Вакуумные трубчатые коллекторы представляют собой параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую трубку-поглотитель, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует радиационным потерям тепла. Трубки производятся с вакуумом между внешней и внутренней трубками, что исключает кондуктивные и конвективные потери тепла и помогает им достигать очень высоких температур.

Внутренняя медная трубка заполнена нетоксичной жидкостью. По мере того как жидкость поглощает тепло из медной трубы, она испаряется и поднимается к верхней части медной тепловой трубы. Большая часть меди в верхней части тепловой трубы - это конденсатор. Он либо окружает трубу, либо монтируется внутри нее, по которой течет теплоноситель (обычно вода или антифриз). По мере протекания теплоносителя конденсатор отдает тепло жидкости, а газ внутри тепловой трубы конденсируется и течет обратно в нижнюю часть тепловой трубы в виде жидкости.Затем теплоноситель перекачивается в теплообменник внутри здания, где тепло отбирается из теплоносителя и подается в систему водоснабжения или отопления.

Плоские коллекторы

Солнечные коллекторы с плоской пластиной (изображение любезно предоставлено

. Стеклянные коллекторы с плоской пластиной - это изолированные и защищенные от атмосферных воздействий коробки, содержащие темную пластину-поглотитель под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми крышками. металл или полимер, без крышки и корпуса.Этот тип коллектора является наиболее распространенным.

В обоих типах небольшие трубки проходят через коробку и переносят жидкость (воду или раствор антифриза). Когда солнечный свет попадает на темную пластину поглотителя, он нагревается и передает тепло жидкости, проходящей через трубки.

Сопутствующие материалы

Студенческие проекты
  • Повышение устойчивости энергосбережения в Williams
    Андерсон, Тед. Стажировка PDC, весна 2020 г.
    (Просмотр как документ Google)
  • Теплица Weston: солнечное термальное водонагревание для проекта Weston Field
    Тейлор, Пол.Geos 206, весна 2011 г.
    Открыть PDF (в новом окне)
  • Дым на воде: использование энергии в нататории Мьюир-Самуэльсон
    Хэнкок, Джиллиан.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *