Solární vakuový kolektor

Maximální využití alternativních zdrojů energie v každodenním životě je klíčovým úkolem, na kterém inženýři neustále pracují. A v této věci dosáhli významných výsledků, pravidelně zavádějí nová zařízení, která umožňují organizovat pohodlnou existenci, s výrazným snížením spotřeby tradiční elektřiny. Jedním z takových zajímavých vývojů je vakuový solární kolektor. Seznámení se zařízením a princip fungování zařízení pomůže lépe poznat jeho podstatu a rozhodnout o účelu v každodenním životě..

Jmenování a uspořádání zařízení ↑

Konstrukce solárních kolektorů je velmi odlišná. Mohou to být ploché nebo vakuové ohřívače, jakož i zařízení, kde se místo vody používá vzduch jako nosič tepla. Budeme se podrobně zabývat vakuovou úpravou, protože právě tento typ solárního kolektoru má vysokou účinnost a řadu dalších nesporných výhod..

Účel vakuového kolektoru, jehož práce je založena na přeměně slunečního záření na tepelnou energii, má široký variační rozsah. Největší poptávka je pozorována, když je nutné ohřát vodu ve významných objemech. Krok níže je cílem organizace vytápění prostoru instalací solárního zařízení ve formě vakuového kolektoru. Může ohřívat vodu v bazénu nebo v chladném období zajistit teplou podlahu. Důležitým aspektem provozu solárního kolektoru je jeho šetrnost k životnímu prostředí a bezpečnost..

Hlavní rozdíl mezi vakuovými ohřívači a jinými konstrukcemi solárních kolektorů je přítomnost pevných skleněných trubic na základním panelu. Jako materiál se používá borosilikátové sklo, které se vyznačuje zvýšenou pevností a zachováním optických vlastností po dlouhou dobu. Pro povlakování se používá speciální látka, která zajišťuje přitažlivost slunečního záření. Menší produkt je umístěn uvnitř větší trubice, prostor mezi nimi je vyplněn vakuem.

Ve spodní části trubice je speciální kapalina, která se vlivem sluneční energie přeměňuje na páru a stoupá, čímž je zajištěno rovnoměrné ohřívání vody ve vakuovém rozdělovači. Zařízení je znázorněno na obrázku níže:

Pracovní princip ↑

Přítomnost v konstrukci vakuového prostoru zajišťuje provoz solárního kolektoru na principu termosky. Mezi základní prvky zařízení patří zejména následující části:

• kolektor;
• tepelný akumulátor; vodní nádrž často hraje roli;
• obvod výměníku tepla;
• teplotní senzory;
• přijímač.

Podrobně analyzujeme funkce jednotlivých částí. Přijímač je vyroben z mědi izolované polyuretanovou metodou. Další ochranu zajišťuje eloxovaný hliníkový povlak. Skrze něj se dodává tepelná energie. Pokud je v přijímači detekována závada, postup výměny probíhá hladce, nevyžaduje vypouštění kapaliny z tepelného výměníku..

Na konci vakuových trubic solárního kolektoru a na zadní straně topného zařízení jsou nainstalovány teplotní senzory. Na základě jejich ukazatelů je oběhové čerpadlo v provozu.

Princip činnosti solárního ohřívače je následující:

• Nemrznoucí kapalina působí jako chladivo, které prochází horní zónou zařízení a absorbuje tepelnou energii generovanou speciálními hroty ze slitin mědi.
• V důsledku použití cívkového mechanismu v pohonu vakuového solárního kolektoru se kapalina zahřívá.
• Přenos tepla v uzavřeném cyklu se provádí, dokud není stupeň samotné kapaliny vyšší než teplota vody v zásobní nádrži..

Faktory, které určují dobu provozu takového systému, jsou teplotní indikátory atmosféry a doba denního světla..

Vakuové sklady využívající energii slunečního záření přicházejí do přímého a nepřímého zásobování teplem. První možnost vakuových kolektorů je charakterizována použitím vody jako chladicího média, proto se označuje jako sezónní zařízení poháněné sluneční energií. Ve druhém případě je možné celoroční provoz zařízení.

Instalační funkce ↑

Dodržování doporučení pro instalaci vakuového kolektoru je klíčem k vysoce efektivnímu provozu solárního ohřívače. Správné umístění zajišťuje ohřev kapaliny v chladném období o 50-60%, pro letní období je to 100%.

Pro tyto účely nejsou vhodné potrubí z galvanizované oceli nebo polymeru. Optimální materiál je z nerezové oceli nebo mědi. Proto byste měli věnovat pozornost:

• Když je namontován na střeše struktur, úhel sklonu vakuového potrubí k obzoru se rovná zeměpisné šířce oblasti.
• Umístění do otevřených prostor solárního ohřívače by mělo být provedeno v blízkosti budov, které spotřebovávají teplo.
• Faktory stínování by měly být vyloučeny.
• Solární kolektory dosahují maximální účinnosti, když je úhel dopadu slunečních paprsků 90^o.

Je však obtížné dosáhnout tohoto stavu kvůli neustálému pohybu vakuového ohřívače vzhledem ke slunečnímu světlu. Ideálním řešením tohoto problému je instalace mobilního kolektoru, který udržuje požadovaný úhel sklonu díky rotační funkci za sluncem. Náklady na takové zařízení jsou však neúměrně vysoké, a proto je mnohem výhodnější provozovat vakuové kolektory, které jsou technicky jednodušší.

Při výběru úhlu náklonu se řídí hlavním účelem solárního ohřívače, přičemž se volí směr na jih. Maximální odchylka by neměla přesáhnout 30^o. V severních oblastech se instalace vakuového rozdělovače provádí téměř vertikálně. Taková zařízení jsou účinná v zimní sezóně, protože používají světlo odrazené od sněhové pokrývky. Solární kolektory jsou někdy upevněny na stěnách domů a mají následující výhody:

• snadná údržba;
• menší hromadění prachu, tedy snadnější péče;
• riziko poškození při krupobití je minimalizováno;
• nízké upevnění vakuového rozdělovače vzhledem k nádrži s ohřátou tekutinou přispívá ke zvýšení rychlosti proudění, potřeba aktivního systému zmizí.
• vakuový nástěnný solární kolektor snižuje tepelné ztráty v místnosti a snižuje potřebu další energie pro vytápění.

Výhody vakuových kolektorů ↑

Nepřetržitý provoz solárního vakuového zařízení je zajištěn izolovanými zařízeními. To umožňuje, aby celý systém fungoval při teplotách až do -40^oC. V tomto případě je zařízení se zásobní nádrží umístěno samostatně a připojuje se k hlavní části vakuového potrubí pomocí válcovaných kovových výrobků..

Automatizovaný provoz nepřímých zařízení vakuového rozdělovače zajišťují regulátory, čerpadlo zajišťuje nepřetržitou cirkulaci tekutiny v systému. Mezi výhody vakuových solárních kolektorů patří následující položky:

• vysoká účinnost v oblačném počasí nebo v teplotách pod nulou;
• instalace konstrukce vakuového zařízení nevyžaduje zvláštní dovednosti;
• odolnost solárního ohřívače vůči negativním vlivům prostředí;
• dlouhé období provozu.

Jedinou zátěží mohou být vysoké náklady na solární ohřívač, ale díky dlouhé životnosti se investice vyplatí v blízké budoucnosti a poskytne další významné úspory nákladů na energii.