Вакуумные солнечные коллекторы для отопления дома и ГВС

Вакуумный солнечный коллектор является отличным решением для отопления дома даже в зимнее время года. Как устроена эта система? И в чём плюсы этого коллектора?

Принцип работы

Идея улавливать и преобразовывать световую энергию не нова. В мире достаточно давно и успешно эксплуатируются ветряные электростанции и солнечные батареи, последние в регионах с большим количеством ясных дней позволяют обеспечивать практически полностью автономное снабжение жилищ, коммерческих помещений и техники.

ветряные электростанции

Классическая гелиобатарея принимает и конвертирует в электричество падающий на нее свет. Далее энергия поступает к потребляющим аппаратам. Вакуумный гелиоколлектор устроен иначе: он состоит из крепких стеклянных трубок с откачанным для образования вакуума воздухом. Трубки объединены в систему.

Внутри такой стеклянной трубки находятся один-два медных стержня с заключенным в них теплоносителем. Падающие на медь лучи разогревают ее, и тепло передается носителю. Таким образом улавливается и накапливается солнечная энергия. Конструкция позволяет обеспечить высокую энергоотдачу при низких потерях. Происходит это благодаря вакууму: поскольку нет отнимающей тепло среды, практически все оно остается в носителе. Такой солнечный коллектор сохраняет примерно 95 % уловленной им энергии.

Схема 1

В качестве теплоносителя может использоваться жидкость или воздух. Первый вариант встречается чаще всего.

Конструктивное решение также снижает зависимость от погоды и окружающей температуры. Зимой комплекс будет работать так же эффективно, как и летом. При текущих темпах неуклонного роста цен на органические энергоносители гелиоустановка для отопления дома окупится, в среднем, через 3–5 лет, а прослужит около 25. То есть ее владелец спустя относительно недолгое время станет получать энергию бесплатно.

ООО ПК АНДИ Групп

8(800) 200-44-80 бесплатный звонок по России

Обзор моделей

«Дачник»

Солнечный коллектор вакуумный  "Дачник"

Эта модель стоит около 18500 руб. Этот коллектор способен нагревать воду до 95 градусов и прекрасно подходит для дачных домиков. Имеет гарантию от производителя 12 месяцев. Этого времени достаточно, чтобы убедиться в его надежности.

Данная модель обладает следующими техническими характеристиками:

  1. Бак объёмом 100 литров изготовлен из высококачественной нержавеющей стали.
  2. Вакуумная трубка имеет длину 150 см.
  3. Диаметр трубки (внешний) 4,8 см.
  4. Максимально возможное давление в трубке 0,6 Мп.
  5. Конструкция устойчива к граду до 0,5 см.
  6. Трубки изготавливаются из боросиликатного стекла, обладающего поглощающим эффектом.
  7. Общий вес коллектора составляет 45 кг.

Комплектация:

  • набор пыльников (уплотнительных) – 1 шт.;
  • трубки вакуумные – 16 штук;
  • станина и комплект болтов – 1 шт.;
  • расширительный бак – 1 шт.;
  • бак-термос на 100 л. – 1 шт.;

CP-II-20-175 от «АНДИ Групп»

Солнечный вакуумный коллектор CP-II-20-175

В комплект входят:

  • бак водяной объемом 175 л., внутренний контур выполнен из нержавеющей стали, а наружный из гальванизированной окрашенной стали;
  • трубки вакуумные – 20 шт.;
  • TNC-2 (контроллер).;

Теплоизоляция бака выполнена из полиуретана (50 мм.). Диаметр внутренний 36 см., внешний 46 см., рама из стали толщиной 1,5 мм., имеющая гальваническое покрытие. Чистый вес установки 86 кг.

Виды коллекторов

На сегодняшний день существует два основных типа коллекторов – панельные и вакуумные. Именно последние показывают высокую эффективность зимой, поэтому про них и пойдет речь.

Рабочие температуры

Коллекторы делятся на виды по температуре рабочей среды:

  • низкотемпературные — в них теплоноситель прогревается до 50 градусов. Их используют при подогреве емкостей с водой для полива, устройстве летних ванн и душевых, создании комфорта прохладной весной или осенью и других задачах, не требующих высоких температур;низкотемпературные
  • среднетемпературные, разогревающиеся до 80 градусов. С этой отметки гелиоколлектор можно использовать для отопления помещений (в том числе зимой), и подобные варианты распространены в проектах частных домов;
  • высокотемпературные, где носитель нагревается вплоть до 300 градусов. Такие системы применяют в коммерческих зданиях, цехах и других подобных местах. Высокотемпературные комплексы нуждаются в сложном механизме аккумулирования и передачи тепла и занимают много места, из-за чего мало пригодны для частно-бытовых задач. Кроме того, они трудоемки в изготовлении и монтаже, требуют особого инструмента и соответствующих навыков.высокотемпературные

Виды вакуумных коллекторов

Солнечные коллекторы разных типов содержат вакуумные трубки разных размеров. Чем больше трубка, и чем толще она – тем больше энергии будет подавать коллектор. Длина трубок составляет минимум 1 метр, максимальная длина – более двух метров. Трубки диаметром менее 58 мм не приветствуются, так как они менее эффективны.

Водонагреватели время от времени нужно чистить, но как это сделать читайте в статье слив воды из водонагревателя. Про накопительные водонагреватели термекс, отзывы смотри тут.

Ищешь где водонагреватель сухой тэн купить? Да вон по ссылке: https://prootoplenie.com/otopitelnoe-oborudovanie/vodonagrevateli/suhoy-ten.html

Трубки для подачи тепла также бывают разными:

  • Медные трубки, находясь в стеклянных трубках, нагреваются. Тепло испаряется теплоносителем, поднимается в верхнюю часть трубки и конденсируется.
  • В системе с Uтрубками, теплоноситель, проходя через нижнюю часть трубки, нагревается и быстро проходит через верхнюю ее часть – это система замкнутого контура. Она отличается ускоренным теплообменом и на 15-20% эффективнее стандартных систем.

Сфера применения

Вакуумные солнечные коллекторы используются везде, где необходимо обеспечить тепло и горячую воду в условиях ограниченности топлива, невозможности подвода традиционных коммуникаций или нестабильности их работы. Их устанавливают на различных объектах:

  • сельскохозяйственных производствах;
  • предприятиях;
  • медицинских учреждениях;
  • санаториях и других оздоровительных комплексах;
  • детсадах, школах, летних лагерях;
  • местах отдыха туристов и гостиницах;
  • частных и многоквартирных домах;
  • офисных зданиях;
  • железнодорожном транспорте и тому подобное.

Такое устройство как вакуумный солнечный коллектор будет работать везде, где есть дневной свет и подвод холодной воды на объект. С его помощью решаются задачи:

  • организации сезонного и круглогодичного снабжения объектов горячей водой;
  • модернизации и оптимизации имеющейся водопроводной инфраструктуры;
  • дежурного и полного отопления помещений;
  • подогрев бассейнов;
  • обогрев в нуждах сельского хозяйства (питомники, инкубаторы и так далее);
  • подготовки технической подогретой воды и прочее.

Схема 2

Виды солнечных коллекторов

В зависимости от устройства и принципа работы солнечных коллекторов различают три основных вида этого оборудования:

  • плоские гелиоколлекторы;
  • трубчатые (вакуумные) гелиоколлекторы;
  • коллекторы-концентраторы.

В российских условиях наиболее широкое применение получили плоские и вакуумные солнечные коллекторы.

Как устроен солнечный коллектор

Существуют различные варианты реализации преобразующих энергию Солнца вакуумных приборов. Основные виды коллекторов:

  • без применения защищающего стекла — это трубчатый;
  • аппарат с сокращенной конверсией;
  • плоский;
  • с прозрачной тепловой изоляцией;
  • воздушный прибор;
  • плоский вакуумный.

Все эти аппараты конструктивно похожи и несут следующие базовых компоненты:

  • прозрачная вакуумная трубка;
  • смонтированный в ней подогреваемый патрубок, где циркулирует рабочий теплоноситель;
  • сборные распределители, соединяемые с трубами большего диаметра. В них находится циркуляционный контур внутренних трубок.

Упрощенно конструкцию можно представить как обычный термос с прозрачными стенками, через которые свет падает на внутреннюю колбу. Благодаря вакууму между стенками и колбой последняя хорошо прогревается и почти целиком передает тепло своему содержимому.

Схема 3

Правильной работой комплекса может управлять циркуляционный насос. Этот элемент обеспечит безопасное и слаженное взаимодействие всех частей гелиоколлектора. Автоматизированная система управления нагревательным комплексом следит за температурой и, если она падает ниже разрешенного уровня (например, ночью), насос останавливается. Благодаря этому удается избежать ситуации обратного прогрева и других связанных проблем.

Как выбрать коллектор вакуумного типа

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

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

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

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

Как рассчитать мощность гелиоколлектора

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

Для приблизительных расчетов потребуется:

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

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

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

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

карта инсоляции на территории России

Годовая инсоляция одного квадратного метра горизонтальной площадки в разных городах России в мегаваттах

Архангельск 0.85

Новосибирск 1.14

Петербург 0.93

Москва 1.01

Омск 1.26

Ростов-на-Дону 1.29

Екатеринбург 1.1

Астрахань 1.38

Махачкала 1,35

Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м².

Астрахань, широта 46.4

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

32,4

52,9

95,5

145,5

189,4

209,9

189,7

174,7

127.8

81.7

45.0

26.6

1371.1

Вертикальная панель

62.1

75.9

99.5

103.0

97.1

92.0

91.8

112.1

123.2

116.5

86.4

52.7

1112.2

Наклон панели 35.0°

56.1

77.9

122.5

161,6

187.8

197.7

184.5

189.9

164.6

124.7

80.2

46.9

1593.6

Вращение вокруг полярной оси

69.4

96.0

157.1

218.3

268.0

293.3

269.1

276,1

229

164,4

102,3

57,3

2200,2

Владивосток, широта 43.1

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

72.7

93.2

130.0

135,1

143.9

129.2

124.3

124.8

119.1

94.3

64.6

57.8

1289.5

Вертикальная панель

177.0

166.0

139.2

90.2

74. 9

64.4

66.9

79.0

105.2

126.8

127.7

147.1

1364.2

Наклон панели – 50.0°

169.0

171.8

173.0

138.1

121.1

109.6

109.1

121.7

144.1

147.5

130.3

139.5

1681.3

Вращение вокруг полярной оси

194.9

211.1

227.0

189.3

178.9

150.6

142.8

164.3

194.2

184.0

151.9

157.6

2146.7

Москва, широта 55.7

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

16.4

34.6

79.4

111.2

161.4

166.7

166.3

130.1

82.9

41.4

18.6

11.7

1020.7

Вертикальная панель

21.3

57.9

104.9

93.5

108.2

100.8

108.8

103.6

86.5

58.1

38.7

25.8

908.3

Наклон панели – 40.0°

20.6

53.0

108.4

127.6

166.3

163.0

167.7

145.0

104.6

60.7

34.8

22.0

1173.7

Вращение вокруг полярной оси

21.7

62.3

132.9

161.4

228.0

227.8

224.8

189.2

126.5

71.6

42.2

26.0

1514.3

Петрозаводск, широта 61

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

7.1

19,9

66,7

101,1

141.0

167,1

157.7

109,6

56,5

23.0

8.2

2.4

860.0

Вертикальная панель

20.0

41.3

120.2

107.1

102,7

112.0

113,6

98,1

67,6

36

14.4

2.8

835,6

Наклон панели – 45.0°

16,8

36.9

116.4

127.7

148.1

166.3

163.7

128.6

77.3

36.7

13.5

2.8

1034,6

Вращение вокруг полярной оси

19.9

44.6

159.1

177.5

215.2

258.0

252.1

179.7

96.4

42.7

15.0

2.9

1463

Петропавловск-Камчатский, широта 53.3

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

30.2

49.6

94.3

127.3

152.9

155.8

144.9

131.1

91.0

64.4

33.6

23.3

1098.4

Вертикальная панель

77.7

99.7

133.3

116.1

96.5

90.3

91.3

99.5

97.1

111.5

86.8

78.5

1178.3

Наклон панели ” 50.0°

70.6

95.9

142.3

148.1

147.4

142.5

137.6

140.9

120.2

118.0

81.6

69.8

1414.9

Вращение вокруг полярной оси

80.2

114.5

181. 5

200.8

202.7

202.5

189.3

193.0

156.0

147.0

95.9

80.2

1843.6

Сочи, широта 43.6

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

37.0

55.2

84.0

116.6

167.1

199.0

206.8

185.0

130.1

95.4

54.2

34.7

1365.1

Вертикальная панель

65.8

76.5

78.1

80.0

86.9

86.2

95.7

113.6

119.0

130.0

97.6

67.6

1099.9

Наклон панели – 35.0°

62.0

80.2

103.5

125.0

163.0

184.9

198.1

197.0

161.6

141.7

92.8

61.7

1571.4

Вращение вокруг полярной оси

76.0

99.1

129.9

160.1

222.1

269.3

289.0

284.0

222.0

185.8

117.2

75.6

2129.9

Южно-Сахалинск, широта 47

янв

февр

март

апр

май

июнь

июль

авг

сент

окт

нояб

дек

год

Горизонтальная панель

50.9

77.1

128.8

138.6

162.8

157.5

146.7

128.5

105.9

79.4

49.7

41.7

1267.5

Вертикальная панель

113.2

137.8

1.32.2

103.4

90.3

81.9

82.9

87.3

99.5

111.4

97.9

97.7

1265.5

Наклон панели 45.0°

102.2

132.7

175.4

149.1

153.7

142.2

136.6

131.5

130.4

124.2

94.8

87.2

1560.2

Вращение вокруг полярной оси

118.5

160.6

219.3

191.8

206.6

193.4

176.3

167.5

167.7

153.8

111.7

99.9

1966.9

Дневная сумма солнечной радиации, кВт*ч/м² горизонтальная площадка

Город

Янв

Фев

Март

Апр

Май

Июнь

Июль

Авг

Сент

Окт

Нояб

Дек

За год

Санкт-Петербург

0,35

1,08

2,36

3,98

5,46

5,78

5,61

4,31

2,6

1,23

0,5

0,2

2,8

Москва

0,5

0,94

2,63

3,07

4,69

5,44

5,51

4,26

2,34

1,08

0,56

0,36

2,63

Казань

0,68

1,44

2,82

4,29

5,52

5,93

5,72

4,49

2,86

1,51

0,83

0,54

3,06

Ростов-на-Дону

1,27

2,09

2,98

4,09

5,53

5,76

5,86

5,17

3,85

2,38

1,31

1

3,45

Нижний Новгород

0,64

1,45

2,75

3,95

5,34

5,6

5,5

4,27

2,69

1,45

0,75

0,45

2,91

Екатеринбург

0,64

1,5

2,94

4,11

5,11

5,72

5,22

4,06

2,56

1,36

0,72

0,44

2,87

Новосибирск

0,69

1,37

3,02

4,08

5,05

5,48

5,01

4,29

2,93

1,44

0,8

0,62

2,91

Хабаровск

1,64

2,72

4,11

4,61

5,39

5,86

5,42

4,53

3,81

2,56

1,72

1,28

3,64

Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м². Оптимальный наклон площадки

Город

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

В год

Москва

20,6

53

108,4

127,6

166,3

163

167,7

145

104,6

60,7

34,8

22

1173,7

Воронеж

30,7

60,1

117

129

169

166

176

151

120

81,8

50,3

37,1

1245

Краснодар

42,8

77,8

127

147

178

171

194

172

148

123

81,7

55,6

1433

Махачкала

48,2

77

128

168

200

190

208

196

161

132

93

77,2

1581

Рязань

21,2

55

109

130

168

165

169

147

106

62,3

35,2

23

1174

Среднесуточное значение солнечной освещенности в Европе в кВт*ч/м² в день (наклон к югу, угол наклона к горизонту 30 градусов)

Месяц

Южная Европа

Центральная Европа

Северная Европа

Январь

2,6

1,7

0,8

Февраль

3,9

3,2

1,5

Март

4,6

3,6

2,6

Апрель

5,9

4,7

3,4

Май

6,3

5,3

4,2

Июнь

6,9

5,9

5

Июль

7,5

6

4,4

Август

6,6

5,3

4

Сентябрь

5,5

4,4

3,3

Октябрь

4,5

3,3

2,1

Ноябрь

3

2,1

1,2

Декабрь

2,7

1,7

0,8

За год

5

3,9

2,8

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

Какой бренд выбрать и стоимость

На цену влияет несколько факторов:

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

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

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

  1. Россия:
    • Атмосфера СВК-Nano
    • Сокол-Эффект
  2. Европа:
    • Sunrain
    • Elecro Thermecro
    • Azuro
    • Vaillant auroTHERM exclusiv
    • Viessman Vitosol
    • Hummel HVC
    • Ecosystem
    • Sidite SCH

{banner_downtext}
В сериях оборудования указанных производителей есть вакуумные коллекторы для бытового и коммерческого применения, работающие только летом и внесезонные модели.

Металлический абсорбер

Для изготовления абсорбера понадобится лист алюминия толщиной не более 1 мм. длина его должна быть меньше глубине колбы на 5-10 см. Что касается ширины – ее рассчитайте по такой формуле:

L = 6,28 х R + R

В формуле:

  • L – искомая ширина алюминиевого листа;
  • R – внутренний радиус вакуумной трубки (половина диаметра).

Края получившейся полосы алюминиевого листа нужно согнуть под углом на 90 градусов (см. рис). Расстояние от краев полосы до сгиба – 3/4 радиуса трубки. После этого среднюю часть согните в круг так, чтобы абсорбер принял форму, как показано на рисунке.

Поперечное сечение алюминиевого абсорбера вакуумной трубкиПоперечное сечение алюминиевого абсорбера.

Каким должен быть теплосборник?

Теплосборник – еще один очень важный рабочий элемент вакуумного коллектора. Посредством этого узла осуществляется передача накопленного тепла от трубок к теплоносителю.

Теплосборник располагают в верхней части прибора. Один из его компонентов, медный сердечник, принимает энергию и передает ее основному теплоносителю, циркулирующему в замкнутой системе «теплообменник бака-коллектор».

Корректную работу гарантирует подключенный к системе циркуляционный насос. Управляющая греющим комплексом автоматика, четко следит за уровнем температуры в каналах и, в случае ее падения ниже допустимого критического минимума (например, в ночное время суток), останавливает работу насоса.

Это позволяет избежать обратного прогрева, когда теплоноситель начинает забирать тепло горячей воды, собравшейся в накопительном баке.

Типы вакуумных солнечных коллекторов

Самые популярные и востребованные типы делятся по виду конструкции коллектора.

Они бывают:

  1. Вакуумная колба с тепловой трубкой. Они сложны в эксплуатации и изготовлении, т.к. в данном виде конструкции теплоизоляция вакуумного типа обеспечивается по всей колбе. Данные устройства обеспечивают наибольший КПД. Абсорбером тут является пластина, которая покрыта селективным всепоглощающим покрытием. Тепловая трубка надежно крепится к пластине и подает энергию в конденсатор (верхняя часть трубки). В свою очередь конденсатор подключается к теплообменнику коллектора. Тут и происходит нагрев теплоносителя.
  2. «Колоба в колбе» с трубкой тепловой. Эта конструкция немного проще предыдущей и отличается меньшей производительностью при пониженных температурах. Абсорбирующая поверхность расположена на внутренней трубке. На тепловую трубку, изготовленную из меди, тепло передается через металлические ребра. Тепловая трубка – это наиболее эффективное устройств, предназначенное для передачи тепла.
  3. «Колба в колбе». Этот вид устройства вакуумного коллектора дает возможность достигать наивысшей степени теплоизоляции покрытия (поглощающего), не мешая при этом проникновению солнечных лучей. Как и в предыдущем типе, покрытие для поглощения энергии расположено на внутренней колбе. Теплоноситель, который контактирует с поглощающей поверхностью, может нагреваться без промежуточных преобразований.

Классификация по конструктивным отличиям

Вакуумные коллекторы разделяют по типужу стеклянных трубок и параметрам теплоканалов. Трубки обычно встречаются двух категорий:

  • перьевые;
  • коаксиальные.

А каналы бывают прямоточные U-образные и разновидности heat pipe (смотреть ниже).

Коаксиальные вакуумные трубки

Это классический «термос» — колба, в которой вакуум создается между двойными стеклянными стенками. Кроме того, внутренняя поверхность колбы покрыта особым теплопоглощающим слоем. Их делают из боросиликатного высокопрочного стекла с хорошим светопропусканием. Такие вакуумные трубки для солнечного коллектора должны служить не менее 15 лет, справляться с давлением 1 МПа и не бояться плохих погодных условий.

Коаксиальные вакуумные трубки

Поглотителем служит полый стержень из меди с эфирным наполнением. Нагреваясь, эфир испаряется, поднимается, передает набранное тепло и выпадает вниз конденсатом. Далее процесс повторяется, обеспечивая непрерывный теплообмен внутри модуля.

Перьевые

Их стенки толще коаксиальных и состоят из единственной колбы. Медный абсорбционный элемент обрамлен гофрированной пластиной с теплопоглощающим слоем. Это позволяет вакууму находится прямо в канале модуля.

Перьевые

КПД такой трубки выше, но перьевая система дороже, а заменить ее в случае поломки медного абсорбера или нарушения герметичности колбы сложнее. Но именно этот вариант считается самым надежным, эффективным и долговечным среди похожих устройств.

Технология Heat pipe

Выполненные по этой технологии модули несут в себе трубки с испаряющимся жидким теплоносителем. При нагреве паром он поднимается наверх и собирается в манифольде (manifold) — теплосборнике. Здесь носитель отдает тепло, осаждается, и цикл повторяется. Из манифольда носитель передает энергию по всей системе, обеспечивая нагрев в контурах отопления и горячего водоснабжения.

Рабочий элемент такого канала делается медным, реже — из алюминия. Срок службы должен составлять 15 лет. Стоимость решения на базе «хит-пайп» относительно невелика и делает его самым популярным вариантом для создания современных трубчатых гелиосистем. Если какой-то узел испортится, его легко заменить без разборки всего комплекса. Ремонт можно проводить на месте с минимумом инструментов.

Технология Heat pipe

Прямоточные U-образные обменники

Как видно из названия, трубка такого теплообменника похожа на букву U. В ней циркулирует или рабочее тело теплоносителя, или вода системы. При этом одна часть компонента работает с нагретой средой, другая — с холодным носителем.

Нагревшись, состав расширяется и попадает в накопитель; таким способом обеспечивается простая циркуляция жидкости. На внутренние стенки накопительного бака нанесено эффективно забирающее тепло покрытие.

Прямоточные U-образные обменники

Эти трубки весьма эффективны, но обладают недостатком: конструктивно они едины с манифольдом и ставятся только вместе с таковым. Замена одной испортившейся трубки невозможна, для этого придется снимать всю систему.

Плюсы и минусы коллекторов вакуумного типа

Главным достоинством агрегатов называют практически полное отсутствие теплопотерь в процессе эксплуатации. Это обеспечивает вакуумная среда, являющаяся одним из самых качественных естественных изоляторов. Но на этом список преимуществ не заканчивается.

Галерея изображений

Фото из

Вакуумные трубки заводского производства

Использование бариумного поглотителя

Усиление эффективности абсорбера

Прохладная внешняя часть вакуумной трубки

Устройства имеют и другие ярко выраженные плюсы:

  • эффективность работы при низких температурных показателях (до -30°С);
  • способность к аккумулированию температуры до 300°С;
  • максимальное возможное поглощение тепловой энергии, включая невидимый спектр;
  • эксплуатационная устойчивость;
  • низкая восприимчивость к агрессивным атмосферным проявлениям;
  • малая парусность, обусловленная конструкционными особенностями трубчатых систем, способных пропускать сквозь себя воздушные массы разной плотности;
  • высокий уровень эффективности в регионах с умеренным и прохладным климатом с малым количеством ясных и солнечных дней;
  • долговечность при соблюдении основных правил эксплуатации;
  • доступность для ремонта и возможность менять не всю систему, а только один вышедший из строя фрагмент.

К недостаткам относят неспособность коллекторов к самоочищению от инея, льда, снега и высокую цену комплектующих деталей, необходимых для сбора агрегата в домашних условиях.

Вакуумные коллекторы

Солнечный коллектор — это эффективное устройство, позволяющее практически без потерь преобразовать солнечную энергию в тепловую

Как установить вакуумный коллектор

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

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

Скачать: Инструкция по монтажу вакуумных коллекторов.pdf

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

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

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

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

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

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

Согласно указу РФ №600 от 17.06.2015 при установке солнечных коллекторов полагается компенсация 30% стоимости за счет государства. При правильных расчетах и интенсивной эксплуатации гелиосистема окупится уже через 3-4 года. Если учесть, что средний срок службы вакуумных коллекторов 15 лет, выгода становится еще более очевидной.

Самостоятельная сборка

В начале создания вакуумного коллектора необходимо собрать раму. Желательно ставить ее сразу там, где будет находиться будущий обогревательный комплекс. Размеры рамы зависят от запланированных характеристик будущей системы и собираемой модели. Как правило, подробные указания прописаны в прилагаемой к комплектующим инструкции.

Важно: на дне короба будущего коллектора обязательно должна быть теплоизоляция.

Пример проекта для сборки:

сборка

Собирая раму на крыше, в местах прилегания ее дополнительно укрепляют герметиком. Это необходимо для защиты от попадания воды через монтажные отверстия. Далее на место ставят бак накопителя и прикрепляют к раме.

Далее монтируется воздухоотвод, ТЭН и датчик температуры (если есть). Все узлы устанавливаются на смягчающие прокладки (должны быть в комплекте). После этого к системе необходимо подвести водные коммуникации здания — для этого обычно используют фитинги и трубы из полипропилена, такая арматура достаточно вынослива, долговечна и легко меняется при выходе из строя. Трубы должны выдерживать температуру до 95 градусов.

Трубы

Когда водопровод подключен, в накопительный бак заливают воду и несколько часов проверяют герметичность комплекса. При нахождении утечек их следует немедленно устранить. Финальный этап — монтаж нагревающих модулей. В вакуумную стеклянную колбу помещают медную трубку, снизу конструкция фиксируется чашкой и резиновым пыльником. В латунный конденсатор до упора задвигают наконечник медной трубки, затем фиксирующий механизм защелкивается на кронштейне.

Установка остальных трубок выполняется по тому же принципу.

После этого к системе подсоединяется монтажный блок (если предусмотрен). На него заводится электропитание от сети 220 В. Также подключаются вспомогательные модули — температурный датчик, отвод воздуха и ТЭН. На финальном этапе монтируется управляющий контроллер комплекса (также если предусмотрен). В него вносятся необходимые настройки, после чего новая система обогрева запускается в работу в обычном режиме.

Панели

Все основные детали можно собрать самостоятельно. Но при отсутствии опыта слесарно-монтажных работ лучше обратиться к заводским комплектующим, поскольку собранный «с нуля» комплекс может содержать существенные огрехи и не давать требуемой эффективности. На рынке Москвы готовый комплект подключаемого к холодному водопроводу нагревателя на 30 вакуумных трубок с баком объемом в 260 литров стоит около 90 тысяч рублей.

Где лучше размещать

Для эффективной и полноценной работы вакуумный солнечный коллектор должен быть правильно размещен и сориентирован по сторонам света. В северных широтах желательно ставить устройство на солнечной стороне земельного участка или в южной части крыши. Если сориентировать точно на юг возможности нет, следует выбрать максимально освещенную позицию в направлении запада или востока.

Важно: гелиоэнергетический комплекс не должен перекрываться деревьями, дымоходами, декоративными частями кровли, соседними домами и прочими строениями. Это способно существенно снизить эффективность. При правильном расположении обогреватель обеспечит отличную теплоотдачу на весь год вне зависимости от сезона.

Панель

Как правильно разместить прибор?

Чтобы вакуумный коллектор мог полноценно работать и эффективно обеспечивал жилое помещение необходимой энергией, для него необходимо найти наиболее удачное место и правильно сориентировать прибор относительно частей света.

Вакуумный коллектор на крыше

Солнечные коллекторы вакуумного типа намного практичней своих плоских аналогов. Когда какая-то из рабочих трубок получает повреждения и выходит из строя, ее очень легко заменить на новую. После этого система продолжит функционировать в прежнем режиме. Если сразу возможности поставить новый элемент на место испорченного нет, не беда. Агрегат сможет исполнять свои «обязанности», даже имея в наличии узел с поврежденным элементом

Для населенных пунктов северного полушария актуально разместить коллектор в южной части крыши дома или на солнечной стороне участка. Желательно обеспечить для плоскости прибора минимальное отклонение.

Если возможности направить поверхность на юг нет, стоит выбрать среди запада и востока максимально светлый ракурс на открытом пространстве.

Солнечные коллекторы

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

Энергетический солнечный комплекс не должны закрывать дымоходы, декоративные фрагменты кровельного покрытия, раскидистые ветви деревьев и высокие жилые или технические строения. Это понизит эффективность работы и уменьшит уровень прогрева действующих элементов.

Если агрегат расположен правильно, он обеспечит практически одинаковую теплоотдачу в течение всего года, независимо от сезона.

Если большого опыта осуществления сложных ремонтно-монтажных и слесарных работ нет, делать в домашних условиях вакуумирование трубок нерационально. Этот процесс очень трудоемкий и требует наличия специальных знаний и профильного оборудования.

Кроме того, элементы вакуумного типа, сделанные самостоятельно, имеют гораздо более низкий уровень КПД, нежели заводские детали. Поэтому разумнее всего приобрести продукцию у профильного производителя, а потом уже дома попробовать собрать несколько секций.

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

  1. Солнечные системы отопления: разбор технологий обустройства отопления на базе гелиосистем
  2. Отопление частного дома солнечными батареями: схемы и устройство
  3. Гибкие солнечные батареи: виды, характеристики + особенности подключения

Принцип работы вакуумных трубок

Функция вакуумированных трубок солнечного коллектора – поглотить солнечное излучение и не дать выйти в окружающую среду. Тепловая энергия может покинуть рабочую часть вакуумного солнечного коллектора двумя способами – за счет прямой теплоотдачи и в виде ИК-излучения.

Полость между стеклянными стенками практически полностью исключает возможно прямой отдачи тепла в вакууме нет молекул веществ, которые могли бы осуществить его перенос.

Селективное покрытие (абсорбент) обеспечивает поглощение солнечной энергии и не позволяет ей выйти наружу. Существуют разные типы таких покрытий, отличающиеся поглощательной и излучательной способностью.

Некоторую часть солнечного излучения отражает стекло, но она незначительна – видимы свет составляет только часть поглощаемого спектра. Качественные коллекторы изготавливают из боросиликатного стекла высокой прочности, которое стойко к механическим повреждениям.

Боросиликатное стекло сложно поцарапать или заматовать, оно служит десятки лет без изменения пропускной способности.

Дополнительные расходы, связанные с эксплуатацией

Использование этого не подразумевает какого либо ухода или обслуживания, кроме как периодической чистки от загрязнения и снега зимой (если сам не оттает). Однако будут и некоторые попутные расходы:

Ремонт, все что можно поменять по гарантии, производитель без проблем заменить, важно покупать официального дилера и иметь гарантийные документы.
Электричество, его расходуется совсем немного на насос и контроллер. Для первого можно поставить всего 1 солнечную панель на 300 Вт и ее вполне будет достаточно (подойдет даже без аккумуляторная система).
Промывка змеевиков, ее нужно будет делать один раз в 5-7 несколько лет

Все зависит от качества воды (если она используется как теплоноситель).

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...