Für Warmwasserversorgung und Raumheizung wird viel Geld ausgegeben. Es gibt jedoch eine alternative Energiequelle - den Vakuum-Sonnenkollektor. Schon davon gehört? Dadurch können Sie die finanziellen Kosten für die Beibehaltung des Komforts erheblich senken und maximale Heizwirkung bei minimalem Wärmeverlust erzielen.
Dieses Gerät kann beim Hersteller von Haushaltsgeräten gekauft oder zu Hause selbst zusammengebaut werden. Um ein geeignetes Modell auszuwählen, um viele Informationen zu studieren. Wir helfen Ihnen bei der Festlegung der grundlegenden Kriterien für den Kauf.
In dem Artikel werden das Funktionsprinzip und die Einrichtung des Vakuumkollektors erörtert. Wir werden über die strukturellen Merkmale verschiedener Modelle sprechen und die Vor- und Nachteile dieser Installationen berücksichtigen. Darüber hinaus wird detailliert beschrieben, wie Sie einen Vakuum-Solarkollektor selbst herstellen und installieren.
Das Material wird von Videos begleitet, in denen Sie wichtige Funktionen und Funktionsprinzipien von Vakuumkollektoren kennenlernen.
Inhalt des Artikels:
- Das Funktionsprinzip der Vakuumeinheit
- Wie ist ein Vakuumkollektor?
-
Konstruktive Nuancen und Einteilung
- Charakteristik von Koaxialrohren
- Pen Tube-Funktionen
- Das Funktionsprinzip des Heatpipe Heatpipe
- Beschreibung des U-förmigen Durchgangswärmetauschers
- Vergleich verschiedener Modifikationen
- Was soll der Wärmekollektor sein?
- Vor- und Nachteile von Vakuumkollektoren
- Das Gerät mit eigenen Händen zusammenbauen
- Wie platziere ich das Gerät?
- Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Das Funktionsprinzip der Vakuumeinheit
Der Vakuum-Sonnenkollektor unterscheidet sich von herkömmlichen Solaranlagen in der Art und Weise Solarenergie-Recycling. Eine klassische Batterie nimmt einfach Licht auf und wandelt es in Strom um. Der Kollektor besteht ebenfalls aus Glasröhren, in denen ein Vakuum erzeugt wird. Sie werden durch spezielle Docking-Stationen zu einem einzigen System zusammengefasst.
In jedem Rohr befindet sich ein Kanal aus einem oder zwei Kupferstäben mit Kühlmittel. Das aktive Element fängt die Sonnenstrahlen ein und erwärmt das Kühlmittel, wodurch der Betrieb des Kollektors sichergestellt wird.
Ein Vakuum-Solarkollektor auf dem Dach eines Privathauses versorgt die Bewohner mit heißem Wasser Während des ganzen Jahres und in der kalten Jahreszeit können Sie den Raum bequem heizen, ohne viel Geld auszugeben finanzielle Vermögenswerte
Durch diese Konstruktion steigt die Energieeffizienz erheblich und die Wärmeverluste werden erheblich reduziert, da Sie mit der Vakuumschicht etwa 95% der gewonnenen Sonnenenergie einsparen können.
Hinzu kommt die Abhängigkeit der Reservoirproduktivität von Saisonalität, Umgebungstemperatur Umwelt und verschiedene Wetterbedingungen, wie Windböen, teils bewölktes Wetter, Niederschlag usw.
Wie ist ein Vakuumkollektor?
Technologisch sind moderne Vakuumgeräte unterschiedlich, die Räume mit Wärme und Warmwasser aus Sonnenenergie versorgen.
Sammler werden in diese Typen unterteilt:
- röhrenförmig ohne Glasschutzbeschichtung;
- Modul mit reduzierter Umwandlung;
- Standardwohnung Option;
- Gerät mit transparenter Isolierung;
- Lufteinheit;
- Flachsauger.
Vakuum-Solarkollektor kann zu jeder Jahreszeit und bei jedem Wetter warmes Wasser und Wärme liefern (+)
Sie alle haben eine gemeinsame strukturelle Ähnlichkeit und bestehen aus:
- äußere transparente Röhrevon wo aus die Luft völlig erschöpft ist;
- beheiztes RohrBefindet sich in einem großen Rohr, in dem sich das flüssige oder gasförmige Kühlmittel bewegt;
- ein oder zwei vorgefertigte Verteilermit dem Rohr eines größeren Kalibers verbunden und enthält einen Zirkulationskreislauf aus dünnen Rohren, die im Inneren angeordnet sind.
Die gesamte Konstruktion erinnert ein wenig an eine Thermoskanne mit transparenten Wänden, in der ein beispiellos hohes Maß an Wärmedämmung erhalten bleibt. Durch dieses Merkmal erhält der innere Rohrkörper die Fähigkeit, sich gut aufzuwärmen und die Energieressource vollständig an das zirkulierende Kühlmittel abzugeben.
Konstruktive Nuancen und Einteilung
Vakuumkollektoren werden nach der Art der in die Struktur eingebauten Glasröhren oder nach den Eigenschaften der Wärmekanäle klassifiziert. Die Rohre sind in der Regel koaxial und federförmig, und die Wärmekanäle sind U-förmige Durchgangsrohre und Wärmerohre. .
Charakteristik von Koaxialrohren
Koaxialrohre sind Thermoskannen aus Doppelglas mit einem Vakuumraum, der künstlich zwischen den Wänden erzeugt wird. Die innere Oberfläche der Röhre ist mit einer speziellen wärmeabsorbierenden Beschichtung versehen, sodass die eigentliche Wärmeübertragung direkt von den Wänden des Glaskolbens erfolgt.
Koaxialrohre bestehen aus hochfestem Glas auf Borosilikatbasis, das eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweist. Elemente, je nach Hersteller, haben bis zu drei Schichten Magnetronsputtern, weisen eine hervorragende Festigkeit auf und Beständigkeit gegen verschiedene atmosphärische Erscheinungen (Regen, Hagel usw.), halten einem Druck von 1 MPa stand und dienen zuverlässig dazu 15 Jahre
Als absorbierendes Element ist ein Kupferrohr, das die Etherzusammensetzung enthält, in das Glasrohr eingelötet. Beim Erhitzen verdampft es, gibt seine Wärme effektiv ab, kondensiert und fließt zum Boden des Rohrs. Dann wird der Zyklus wiederholt, wodurch ein kontinuierlicher Wärmeaustauschprozess entsteht.
Pen Tube-Funktionen
Vakuumfederrohre haben eine größere Wandstärke als koaxiale und bestehen nicht aus zwei, sondern aus einem Kolben. Das innere Absorptionselement aus Kupfer wird über die gesamte Länge mit einem langlebigen Verstärker geliefert - einer Wellplatte mit einer energieabsorbierenden Beschichtung.
Aufgrund dieses strukturellen Merkmals befindet sich das Vakuum direkt im Wärmekanal, von dem ein Teil zusammen mit dem Absorptionsmittel direkt in den Kolben integriert ist.
In der Vakuumröhre befindet sich ein Teller, dessen Form einer Feder ähnelt. In Bezug auf den Wirkungsgrad übertrifft es die Fähigkeiten seines koaxialen Gegenstücks, weist jedoch ein deutlich höheres Leistungsvermögen auf Kosten und schwierig zu ersetzen bei Verletzung der Integrität des Kolbens oder Ausfall der Heizung Element
Die auf Basis von Federvakuumröhren gefertigten Kollektoren gelten als die effektivsten ihrer Klasse, erfüllen die Aufgaben perfekt und sind langjährig zuverlässig im Einsatz.
Das Funktionsprinzip des Heatpipe Heatpipe
Heatpipes Heatpipes bestehen aus geschlossenen Rohren, die eine leicht verdampfbare flüssige Zusammensetzung enthalten. Unter dem Einfluss von Sonnenlicht erwärmt es sich, gelangt in den oberen Bereich des Kanals und konzentriert sich dort in einem speziellen Wärmekollektor (Verteiler).
Das Arbeitsfluid gibt in diesem Moment die gesamte angesammelte Wärme ab und sinkt wieder ab, um den Prozess fortzusetzen.
Die Wärmetauscherhülse des Wärmerohrs ist über eine spezielle Muffe, die im 1-Rohr-Wärmetauscher selbst oder um einen 2-Rohr-Wärmetauscher herum abgedichtet ist, mit dem Wärmetauscher des Verteilers verbunden.
Das Arbeitselement des Wärmekanal-Wärmerohrs besteht aus Kupfer, in seltenen Fällen aus Aluminium. Es weist eine hohe Beständigkeit gegen Betriebslasten auf, ist 15 Jahre lang zuverlässig in Betrieb und hat eine vernünftige Lebensdauer kosten und ist eines der beliebtesten Elemente moderner Vakuum-Heliosysteme vom Röhrentyp
Die aus dem Wärmespeicher freigesetzte Energie zieht das Kühlmittel an und leitet es weiter entlang des Systems. Dadurch wird sichergestellt, dass in den Wasserhähnen und Heizkörpern heißes Wasser vorhanden ist. Das Heatpipe-System ist einfach zu installieren und weist eine hohe Leistung auf.
Mit Heatpipe-Vakuumröhren ausgestattete Kollektoren zeichnen sich durch eine gute Zuverlässigkeit aus und eignen sich nicht nur für den Einsatz im Alltag, sondern auch für den Einsatz in Hochdruck-Solarthermieanlagen
Im Falle eines Ausfalls oder einer Störung kann ein beschädigter Knoten problemlos durch einen neuen ersetzt werden, ohne dass das gesamte System rekonstruiert werden muss.
Reparaturarbeiten können problemlos direkt vor Ort am Kollektor durchgeführt werden, ohne dass das Gerät demontiert werden muss und keine unnötigen Anstrengungen erforderlich sind.
Beschreibung des U-förmigen Durchgangswärmetauschers
Der Rohrwärmetauscher ist U-förmig. Wasser oder Arbeitskühlmittel der Heizungsanlage zirkulieren im Inneren. Ein Teil des Elements ist für kaltes Kühlmittel vorgesehen, und der zweite Teil entfernt das bereits erwärmte ordnungsgemäß.
Während des Glühens dehnt sich der Wirkstoff aus und gelangt in den Speichertank, wodurch die natürliche Flüssigkeitszirkulation im System entsteht. Eine spezielle selektive Beschichtung der Innenwände erhöht das Wärmeaufnahmevermögen und die Effizienz des Gesamtsystems.
Im Vergleich zu Heatpipe-Rohren weisen U-förmige Produkte einen höheren hydraulischen Widerstand auf, stellen erhöhte Anforderungen an das Kühlmittel und sind viel teurer. Kollektoren, die mit durchgehenden U-Rohren betrieben werden, können nicht unter hohem Druck betrieben werden und bieten nur in der warmen Jahreszeit eine hochwertige Wärmeübertragung.
Rohre vom U-Typ weisen eine hohe Leistung auf und ergeben eine feste Wärmeübertragung, haben jedoch einen signifikanten Nachteil. Sie bilden eine ganzheitliche Konstruktion mit einer Mannigfaltigkeit und sind immer mit dieser verbunden.
Ersetzen Sie eine einzelne Röhre, die ausgefallen ist, funktioniert nicht. Für die Reparatur muss der gesamte Komplex komplett abgebaut und durch einen neuen ersetzt werden.
Vergleich verschiedener Modifikationen
Bei der Herstellung von Helioaggregaten werden Wärmekanäle und Vakuumglasröhren für Solarkollektoren in verschiedenen Kombinationen kombiniert.
Koaxialmodelle mit Heatpipe-Heatpipe sind bei Verbrauchern am beliebtesten. Käufer werden vom loyalen Preis der Geräte und dem sehr einfachen, erschwinglichen Service während des gesamten Lebenszyklus angezogen.
Vakuum-Sonnenkollektor mit einem Arbeitsrohr Heatpipe perfekt repariert. Der Austausch beschädigter Röhren erfolgt vor Ort und sieht keine Demontage oder Verlegung des Systems an einen anderen Ort vor. Die Wärmeübertragung bei diesen Modellen ist jedoch schwierig, weshalb der Wirkungsgrad am Ausgang nicht mehr als 65% beträgt.
Vakuumgeräte mit Heatpipe-Kanälen weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf und sind auch in Hochdruck-Solarthermiekomplexen uneingeschränkt einsetzbar.
Geräte mit einem Koaxialkolben mit durchgehenden U-förmigen Kanälen sind ebenfalls in der Liste der gesuchten enthalten. Sie zeichnen sich durch Parameter wie geringen Wärmeverlust und Wirkungsgrad von 70% und mehr aus.
Für einen ordnungsgemäßen Betrieb muss ein Vakuumgerät mit einem U-Kanal ordnungsgemäß installiert sein. Es ist wünschenswert, dass der minimale Neigungswinkel mindestens 20 ° beträgt. Nur in dieser Ausführungsform wird eine maximale Rendite erzielt.
Die Situation ist etwas verdorben: der komplexe Reparaturprozess, die spezifische Wartung während des Betriebs und die Unfähigkeit, einen einzelnen beschädigten Knoten zu ersetzen. Wenn etwas mit dem Gerät passiert, wird es zerlegt und ein völlig neuer Kollektor eingesetzt.
Federrohre sind konstruktiv ein einziger Zylinder aus Glas mit dicken, starken Wänden (je nach Hersteller ab 2,5 mm). Die Innenseite des Stifteinsatzes liegt eng am Arbeitskanal aus wärmeleitendem Metall an.
Eine nahezu perfekte Isolierung schafft einen Vakuumraum innerhalb des Glasbehälters. Absorbent überträgt die aufgenommene Wärme verlustfrei und sorgt für einen Systemwirkungsgrad von bis zu 77%.
Im Fehlerfall können Kollektoren mit Federrohren repariert werden. Es ist nicht erforderlich, das gesamte System auszutauschen, es reicht aus, das beschädigte Gerät zu erkennen, es zu zerlegen und ein neues an dieser Stelle zu platzieren.
Modelle mit Federelement sind etwas teurer als Koaxialmodelle, bieten jedoch aufgrund ihrer hohen Effizienz vollen Komfort im Raum und machen sich schnell bezahlt.
Am effektivsten und produktivsten sind Federkolben mit internen Direktströmungskanälen. Ihr tatsächlicher Wirkungsgrad erreicht manchmal ein Rekordniveau von 80%.
Tragen Sie bei der Montage der Federrohre im Rahmen am Kern jedes Teils eine starke Druckmutter mit einem Ring und einer hitzebeständigen Dichtung. Dies stellt die Integrität der gesamten Struktur sicher und ermöglicht, dass der Kollektor unter allen Bedingungen voll funktionsfähig ist.
Der Preis für die Produkte ist sehr hoch. Bei Reparaturen muss unbedingt das gesamte Kühlmittel aus dem System abgelassen und erst dann mit der Fehlersuche begonnen werden.
Was soll der Wärmekollektor sein?
Der Wärmekollektor ist ein weiteres sehr wichtiges Arbeitselement des Vakuumkollektors. Durch diesen Knoten wird die angesammelte Wärme von den Rohren auf das Kühlmittel übertragen.
Der Wärmekollektor befindet sich oben auf dem Gerät. Eine seiner Komponenten, der Kupferkern, nimmt Energie auf und gibt sie an das im geschlossenen System „Wärmetauscher des Sammeltanks“ zirkulierende Hauptkühlmittel ab.
Die ordnungsgemäße Arbeit ist garantiert an das System angeschlossen. Umwälzpumpe. Die Automatisierung, die den Heizkomplex steuert, folgt eindeutig dem Temperaturniveau in den Kanälen und, falls vorhanden, dem Temperaturniveau in den Kanälen Unterschreitet es das zulässige kritische Minimum (z. B. nachts), funktioniert es nicht mehr die Pumpe.
Auf diese Weise können Sie eine Rückerwärmung vermeiden, wenn das Kühlmittel die Wärme des im Speichertank gesammelten heißen Wassers aufnimmt.
Vor- und Nachteile von Vakuumkollektoren
Der Hauptvorteil der Geräte ist das nahezu vollständige Fehlen von Wärmeverlusten während des Betriebs. Dies schafft eine Vakuumumgebung, die zu den hochwertigsten natürlichen Isolatoren zählt. Aber die Liste der Vorteile endet nicht dort.
Die Geräte haben andere eindeutige Vorteile:
- Leistung bei niedrigen Temperaturen (bis zu -30 ° C);
- Fähigkeit, Temperaturen bis zu 300 ° C zu akkumulieren;
- die maximal mögliche Absorption von Wärmeenergie, einschließlich des unsichtbaren Spektrums;
- Betriebsstabilität;
- geringe Anfälligkeit für aggressive atmosphärische Erscheinungen;
- Niedriges Segel aufgrund der strukturellen Merkmale von Rohrsystemen, die die Luftmassen unterschiedlicher Dichte durchdringen können;
- hoher Wirkungsgrad in Regionen mit gemäßigtem und kühlem Klima mit wenigen klaren und sonnigen Tagen;
- Haltbarkeit in Übereinstimmung mit den Grundregeln des Betriebs;
- Verfügbarkeit für Reparaturen und die Möglichkeit, nicht das gesamte System, sondern nur ein defektes Fragment zu ändern.
Der Sonnenkollektor ist ein effektives Gerät, mit dem Sonnenenergie nahezu verlustfrei in Wärme umgewandelt werden kann
Zu den Nachteilen zählen die Unfähigkeit der Kollektoren, sich selbst von Frost, Eis, Schnee zu reinigen, und der hohe Preis der Komponenten, die für die Montage des Geräts zu Hause benötigt werden.
Das Gerät mit eigenen Händen zusammenbauen
Der Zusammenbau eines Vakuumkollektors beginnt mit der Herstellung eines Rahmensubstrats für Werkstücke. Es wird sofort an der Stelle montiert, die dem Gerät zugeordnet ist.
Die Größe und die Abmessungen des Rahmens hängen vollständig von dem Modell ab, das hergestellt werden soll, und sind in der Regel in der Anleitung in den Begleitdokumenten zu den Komponenten angegeben.
Der fertige Rahmen unter dem Kollektor wird so auf dem Dach fixiert, dass er eine freie Position einnimmt und nicht schwingt. Wenn das Dach des Gebäudes Schiefer ist, werden obrestotochny Balken und dicke Schrauben des großen Kalibers verwendet. Herkömmliche Anker werden für andere Dachmaterialien verwendet.
Die Stellen, an denen der Rahmen auf die Dachfläche passt, werden zusätzlich mit Dichtmittel fixiert, damit zukünftig kein Wasser durch die Löcher in das Haus gelangt. Anschließend wird ein Pufferspeicher zum Aufstellungsort geliefert und mit Schrauben oben am Rahmen befestigt.
Im nächsten Schritt werden die Heizung, der Temperatursensor und die automatische Entlüftung gesammelt. Alle Nebenaggregate und zugehörigen Teile werden auf die mitgelieferten Enthärtungspads gelegt. Mit einem Steckschlüssel wird der Temperatursensor fixiert.
Als nächstes rüsten Sie die Wasserversorgung aus. Zu diesem Zweck werden Rohre aus jedem Material verwendet, das gegenüber niedrigen Temperaturparametern beständig und bis zu 95 ° C haltbar ist. Gut bewährt Rohre und Formstücke aus Polypropylen.
Rohre aus Polypropylen sind ideal, um die Verbindung des Sonnenkollektors mit dem Installationssystem der Wohnung zu organisieren. Der Anker hat eine gute physikalische Leistung und Betriebsfestigkeit, ist über viele Jahre zuverlässig und kann bei Rissen oder Rissen leicht ausgetauscht werden
Nach dem Anschließen des Wasserversorgungssystems wird der Vorratsbehälter mit Wasser gefüllt und auf Dichtheit geprüft. Wenn innerhalb von 3-4 Stunden Undichtigkeiten festgestellt wurden, werden diese beseitigt.
Zum Schluss die Heizelemente einbauen. Dazu wird das Kupferrohr mit einer Aluminiumfolie umwickelt und in eine Vakuumröhre aus Glas eingelegt. Am Boden des Kolbens steckten sie einen Fixierbecher und einen Stiefel aus strapazierfähigem, flexiblem Gummi.
Die obere Kupferspitze der Röhre wird bis zum Anschlag in den Messingkondensator gedrückt. Viskoses Wärmekontaktfett wird nicht aus den Rohren entfernt. Den Verriegelungsmechanismus auf die Halterung aufschnappen und alle verbleibenden Glasröhren nach dem gleichen Prinzip montieren.
Röhrensolarkollektoren müssen regelmäßig gewartet und gereinigt werden, insbesondere bei aktivem Schneefall. Wenn Sie diese einfachen Regeln einhalten, arbeiten sie lange und behalten während der gesamten Betriebsdauer ein hohes Maß an Effizienz bei.
Auf die Struktur wird ein Montageblock aufgesetzt, eine 220-Volt-Stromversorgung wird dazu gebracht und drei Hilfseinheiten werden an das System angeschlossen - Heizelement, Lüftungsschlitz und Temperatursensor.
Letzterer ist mit dem Controller verbunden, der für die korrekte Verwaltung des Komplexes ausgelegt ist. Stellen Sie im Controller-Menü die gewünschten Betriebsparameter ein und starten Sie das System im Standardmodus.
Eine schrittweise Anleitung zum Bau eines Solarkollektors finden Sie in dieser Artikel.
Wie platziere ich das Gerät?
Damit der Vakuumkollektor voll funktionsfähig ist und den Wohnraum effektiv mit dem Notwendigen versorgt Energie, ist es notwendig, den besten Platz dafür zu finden und das Gerät in Bezug auf richtig auszurichten Teile der Welt.
Vakuum-Sonnenkollektoren sind viel praktischer als ihre flachen Gegenstücke. Wenn eines der Arbeitsrohre beschädigt wird und ausfällt, ist es sehr einfach, es durch ein neues zu ersetzen. Danach funktioniert das System weiter wie bisher. Wenn es keine Möglichkeit gibt, ein neues Element an die Stelle des verwöhnten zu setzen, spielt das keine Rolle. Die Einheit kann ihre "Aufgaben" auch dann erfüllen, wenn ein Knoten mit einem beschädigten Element vorhanden ist
Für Siedlungen der nördlichen Hemisphäre ist es wichtig, einen Sammler im südlichen Teil des Dach des Hauses oder auf der Sonnenseite des Geländes zu platzieren. Es ist wünschenswert, für die Ebene des Instruments die minimale Abweichung sicherzustellen.
Wenn es keine Möglichkeit gibt, die Oberfläche nach Süden auszurichten, lohnt es sich, zwischen West und Ost die hellste Perspektive im offenen Raum zu wählen.
Die hohe Arbeitseffizienz des Vakuumkollektors ist auch darauf zurückzuführen, dass er nach dem Spiegelprinzip arbeitet und seine Wärmeleistung anhand der aktuellen Sonnenhöhe ausrichtet.
Der Energiesolarkomplex sollte nicht durch Schornsteine, dekorative Dachfragmente, ausgedehnte Äste und hohe Wohn- oder technische Gebäude geschlossen werden. Dies verringert die Arbeitseffizienz und die Erwärmung bestehender Elemente.
Wenn das Gerät richtig positioniert ist, wird es das ganze Jahr über unabhängig von der Jahreszeit nahezu den gleichen Wärmeübergang bieten.
Wenn es keine große Erfahrung in der Durchführung komplexer Reparatur-, Montage- und Sanitärarbeiten gibt, ist es irrational, die Rohre zu Hause zu evakuieren. Dieser Prozess ist sehr mühsam und erfordert spezielle Kenntnisse und spezielle Ausrüstung.
Darüber hinaus weisen Elemente vom Vakuumtyp, die unabhängig voneinander hergestellt werden, einen viel geringeren Wirkungsgrad auf als Werksteile. Daher ist es am sinnvollsten, Produkte vom Kernhersteller zu kaufen und dann zu Hause mehrere Sektionen zu montieren.
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Wenn Sie das Grundprinzip eines Röhrensolarkollektors kennen, können Sie das Gerät selbst zusammenbauen. Die Installation entspricht vollständig den persönlichen individuellen Anforderungen und Bedürfnissen.
Das ist nicht allzu schwierig, erfordert aber erhöhte Aufmerksamkeit, Sorgfalt und Sorgfalt bestimmte Fähigkeiten, ansonsten das Risiko, die Integrität des Kolbens zu beschädigen und seine Integrität erheblich zu stören nimmt zu.
Jeder, der sich für die Auswahl, Installation oder Selbstmontage eines Solarkollektors interessiert, wird gebeten, Kommentare abzugeben und Fragen zu stellen. Kontaktformular befindet sich im unteren Block.
