Coletor solar, sistema sem pressão. Princípio da Operação.

Tipos de tubos de vácuo

Existem cinco tipos de tubos de vácuo para coletores solares. Eles diferem na estrutura interna e no design. Além disso, cada um deles pode ser complementado com um absorvedor de metal (geralmente alumínio), que é colocado dentro de um bulbo de vidro na forma de um tubo.

Importante! A maioria dos fabricantes preenche a lacuna inferior entre as paredes de vidro com bário - ele absorve as impurezas do gás e melhora as propriedades de isolamento térmico. Sua ausência pode reduzir a eficiência do coletor em até 15%.

Tubos de vácuo termossifão (abertos)

Este tipo de tubo coletor solar é utilizado em coletores com tanque de armazenamento externo. eles são preenchidos com água e formam um volume com o reservatório. A água aquecida do frasco sobe para o tanque e a água resfriada desce.

Os coletores de vácuo termossifão são usados ​​nos seguintes casos:

1. Para ligação a um sistema de abastecimento de água quente;
2. Em regiões com alto nível de insolação durante a estação fria;
3. Para uso sazonal (primavera, verão, outono).

Tubo coaxial (tubo de calor)

Este é o tipo mais comum de tubo de vácuo. Ele contém um tubo de cobre dentro de um bulbo de vidro cheio de um líquido com baixo ponto de ebulição ou água de baixa pressão.

Quando aquecido, o líquido ou água começa a ferver, o vapor sobe, simultaneamente aquecendo-se das paredes de cobre. Na parte superior, ele entra no trocador de calor - uma expansão na extremidade, na qual ele libera calor pelas paredes para a água que circula ao seu redor.

Após o resfriamento, o vapor condensa nas paredes do trocador de calor e flui para baixo. O ciclo se repete novamente.

Estrutura esquemática interna de um tubo coaxial e trocador de calor.

Tubos coaxiais gêmeos

O princípio de funcionamento de tal dissipador de calor é o mesmo do anterior, com uma exceção - dois tubos de cobre com líquido são conectados a um trocador de calor. O sistema tandem permite uma extração de calor mais eficiente, e a grande capacidade e área da parede do trocador de calor permitem que você aqueça a água rapidamente.

Um coletor de vácuo coaxial duplo é instalado quando necessário:

1. Fornecer pequeno aquecimento de grandes volumes de água;
2. Há necessidade de energia térmica durante um dia ensolarado;
3. Alto nível médio de insolação;
4. Há um bombeamento rápido de água pelo sistema.

Tubos de vácuo de pena

Eles possuem um trocador de calor adicional em seu design, que permite uma remoção mais eficiente do calor do interior do bulbo de vidro. Geralmente é feito na forma de duas placas longitudinais localizadas nas laterais do dissipador de calor de cobre.

Caso contrário, o princípio de operação é exatamente o mesmo de um tubo coaxial.

Tubos de vácuo em forma de U (tipo U)

Este sistema é fundamentalmente diferente dos anteriores. Ele usa duas linhas - para água fria e aquecida.

Um trocador de calor na forma da letra U do inglês é instalado em um frasco de vidro, através do qual a água flui. Da linha com água fria, ele entra, esquenta e volta para a tubulação com água aquecida.

O coletor de tubo de vácuo tipo U é o mais eficiente, mas a instalação é difícil. Durante a montagem, as linhas de fluxo são soldadas aos tubos de cobre dentro do bulbo de vidro. O resultado é um único sistema integral com alta eficiência energética, mas baixa manutenção.

Instalando o frasco em um tubo de cobre em forma de U.

Como funciona a unidade de vácuo

Os coletores de vácuo apresentam alta eficiência na produção de energia durante todo o ano. O bloco externo de coletores é representado por um sistema tubular, dentro do qual estão localizados os coletores de calor. O ar é evacuado do espaço entre o dissipador de calor e as paredes do cilindro, criando um vácuo ali.

A forma cilíndrica dos elementos da estrutura externa do coletor solar a vácuo foi escolhida por um motivo. Contribui para o efeito perpendicular da luz solar ao eixo do dissipador de calor. Este efeito garante a geração máxima de energia. Mesmo a luz solar difusa é absorvida pelos tubos do coletor solar quando o tempo está nublado. O vácuo fornece isolamento térmico extremamente alto, o que permite que os coletores solares funcionem com eficiência em temperaturas tão baixas quanto 30 graus Celsius abaixo de zero.

Com a ajuda do transportador de calor, a energia é transferida para o acumulador de calor (tanque) e se acumula nele

O esquema de trabalho dos coletores solares é o seguinte. O bloco coletor externo absorve a energia radiante do sol e a converte em calor. Depois disso, é dado ao refrigerante, que geralmente é água. Possui uma das maiores capacidades de calor entre as substâncias naturais. Com a ajuda de um transportador de calor, a energia é transferida para o acumulador de calor e se acumula nele. Um tanque especial atua como uma bateria.

Isso é feito para evitar que o calor gerado se dissipar imediatamente e mantê-lo por muito tempo. Um sistema de canos irradia do tanque de acumulação de calor, que, espalhando-se pela casa, fornece seu aquecimento e abastecimento de água. Uma estação de bombeamento é usada para circular a água pelo sistema. É assim que o princípio de operação do coletor térmico parece simplificado.

Prós e contras dos coletores a vácuo

A principal vantagem das unidades é chamada de ausência quase completa de perda de calor durante a operação. Isso é garantido por um ambiente de vácuo, que é um dos isolantes naturais da mais alta qualidade. Mas a lista de benefícios não termina aí. Os dispositivos têm outras vantagens pronunciadas, por exemplo:

• eficiência de trabalho em indicadores de baixa temperatura (até -30 ° С);
• capacidade de acumular temperatura de até 300 ° С;
• absorção máxima possível de energia térmica, incluindo o espectro invisível;
• estabilidade operacional;
• baixa suscetibilidade a manifestações atmosféricas agressivas;
• baixo vento, devido às características de projeto de sistemas tubulares capazes de passar por si massas de ar de diferentes densidades;
• alto nível de eficiência em regiões de clima temperado e frio com poucos dias claros e ensolarados;
• durabilidade sujeita às regras básicas de operação;
• disponibilidade para reparo e capacidade de alterar não todo o sistema, mas apenas um fragmento com falha.

As desvantagens incluem a incapacidade dos coletores de se autolimparem de geada, gelo, neve e o alto preço dos componentes necessários para montar a unidade em casa.

Sobre as vantagens dos coletores de vácuo

A principal vantagem de tais sistemas é a quase completa ausência de perda de calor, pois o que poderia ser melhor isolante do que o vácuo?

Devido à perda mínima de calor, os coletores de vácuo são usados ​​com sucesso em sistemas de abastecimento de água quente e para aquecimento doméstico

Outros benefícios incluem o seguinte:

• facilidade de reparo - cada unidade danificada pode ser facilmente substituída;
• eficiência de trabalho mesmo a menos 30 ° С;
• confiabilidade - o sistema solar continuará a funcionar mesmo depois que um dos tubos falhar;
• a capacidade de gerar temperaturas acima de 300 ° C;
• a capacidade de trabalhar mesmo em tempo nublado e absorção total de energia solar, incluindo espectros invisíveis;
• vento insignificante do coletor.

O projeto do sistema solar pode ser instalado em um ângulo não superior a 20 °. Além disso, sua superfície deve ser limpa periodicamente de sujeira e neve.

Radiadores de aquecimento a vácuo

Como colocar o aparelho corretamente

Para que o coletor de vácuo funcione de forma plena e eficaz, forneça a energia necessária ao espaço de vida, é necessário que ele encontre o lugar mais bem-sucedido e oriente corretamente o dispositivo em relação às partes do mundo.

Para assentamentos no hemisfério norte, é importante colocar o coletor na parte sul do telhado da casa ou no lado ensolarado do local. É desejável fornecer um desvio mínimo para o plano do dispositivo.

Se não houver como direcionar a superfície para o sul, vale a pena escolher a perspectiva mais clara em espaço aberto entre o oeste e o leste.

O complexo de energia solar não deve ser obstruído por chaminés, fragmentos decorativos de telhados, galhos de árvores espalhados e altas estruturas residenciais ou técnicas. Isso irá reduzir a eficiência do trabalho e reduzir o nível de aquecimento dos elementos ativos.

Se a unidade estiver posicionada corretamente, fornecerá quase a mesma produção de calor ao longo do ano, independentemente da estação.

Se você não tem muita experiência na execução de trabalhos complexos de reparo, instalação e encanamento, é irracional aspirar os tubos em casa. Este processo é muito trabalhoso e requer conhecimentos especiais e equipamentos especializados.

Além disso, os elementos do tipo a vácuo feitos pelo próprio têm um nível de eficiência muito menor do que as peças feitas na fábrica. Portanto, é mais razoável comprar produtos de um fabricante especializado e depois tentar montar várias seções em casa.

Variedades de painéis solares

Os sistemas solares são classificados de acordo com as características de design dos tubos e o tipo de canal de calor usado como receptor:

1. O modelo coaxial de um coletor solar a vácuo para aquecimento de uma casa é um frasco duplo de vidro, em cuja cavidade é evacuado o ar. A superfície é revestida com um revestimento absorvente, de modo que a energia é transferida do próprio tubo.

2. A estrutura da pena é de parede simples, o vazio está localizado aqui no espaço do canal de calor, parte do qual, juntamente com o armazenamento, é integrado ao frasco.

4. Em sistemas com circulação forçada, uma bomba de baixa potência é instalada para facilitar a movimentação do transportador. Ao mesmo tempo, o consumo de energia é muito menor do que a energia recebida para aquecimento de uma casa particular.

5. Também há uma diferença no número de circuitos. Nos coletores mais simples, a água do aquecimento é aquecida e consumida do tanque de armazenamento.

6. Os mais complexos consistem em um tubo de vácuo e elementos de amostragem de fluido. O dispositivo contém um meio anticongelante e não tóxico com aditivos anticorrosão e antiespuma. Este método protege o equipamento de sais e incrustações de forma confiável e contribui para uma operação mais longa durante o aquecimento.

Visão geral dos modelos e suas características

No momento, a China é líder na produção de coletores solares. De acordo com as opiniões dos proprietários das casas particulares, os fabricantes nacionais também fornecem para venda equipamentos com boas características. Os dispositivos europeus são bastante caros, mas com o tempo, os custos de aquisição e instalação de dispositivos são totalmente justificados. As empresas mais famosas produzem os seguintes colecionadores:

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Os coletores Dacha e Universal são os aparelhos mais famosos de um fabricante nacional. O SCH-18 é altamente eficiente com temperaturas de condensado de até 250 ° C. Os frascos são feitos de cobre vermelho, o portador de calor é líquido. A ausência de água no vácuo garante resistência ao congelamento.Caixa robusta com boa resistência ao vento. A tubulação é protegida por um coletor de poliuretano. Vedantes de borracha anti-poeira impedem a entrada de poeira e precipitação.

Eles funcionam efetivamente em temperaturas de até -35 ° C, o tipo de funcionalidade é um sistema de pressão para aquecimento. Existe um controlador para controlar o aquecedor, o tamanho dos tubos é 1800 mm, o volume do tanque é 135-300 litros, a potência do elemento de aquecimento é 1,5-2 kW. Os manifolds são fabricados de acordo com certificações internacionais, o que garante sua segurança e confiabilidade.

Marcas populares de coletores de vácuo

Hoje, no mercado de fontes alternativas de energia, os coletores a vácuo são representados por fabricantes nacionais e estrangeiros.

Na Rússia, eles são produzidos em tal (Anapa), MIC "NPO Mashinostroeniya" (Reutov), ​​PC "ANDI Group" (Moscou).

Os produtos mais amplamente representados no mundo são (Áustria), Soletrol (Brasil), Guangdong Fivestar Solar Energy Co., Ltd (China).

MIC "NPO Mashinostroyenia" produz coletor solar "Sokol-Effect"

Especificações do dispositivo:

• Material absorvente do painel - cobre / alumínio;
• Dimensões gerais - 2008x1093x76,7 mm;
• Área de absorção - 2,06 m2;
• Potência - 1,5 kW;
• Peso - 36,5 / 32 kg;
• Pressão de trabalho - até 0,6 MPa;
• Eficiência - 82%;
• Isolamento térmico - fibra mineral.

AltEnergia produz coletores solares da série R1 SunRain

Especificações do dispositivo:

• O material do painel absorvente é um revestimento seletivo de três camadas;
• Dimensões totais - 2420x2010x145 mm;
• Área de absorção - 2,41 m2;
• Peso - 106,0 kg;
• A eficiência é de 95%.

PK "ANDI Group" produz coletores solares

Séries "DACHA" e "DACHA LUX". Especificações:

• Dimensões gerais - de 2350x950x1600 a 2350x2050x1600 mm (dependendo do modelo);
• Área de absorção - de 1,32 a 3,17 m2 (dependendo do modelo);
• Peso - de 58,0 a 108,0 kg (dependendo do modelo);
• O número de tubos de vácuo é de 10 a 24 unidades. (dependendo do modelo).

Série UNIVERSAL. Especificações:

• Dimensões gerais - de 2350x1350x1600 a 2350x3200x1600 mm (dependendo do modelo);
• Área de absorção - de 1,97 a 4,76 m2 (dependendo do modelo);
• Potência - 1,5 - 2,0 kW;
• Peso - de 64,0 a 152,0 kg (dependendo do modelo);
• O número de tubos de vácuo é de 15 a 36 unidades. (dependendo do modelo).

SCH series.

Especificações:

• Dimensões gerais - de 2.000x950x1420 a 2.000x2300x1420 mm (dependendo do modelo);
• Área de absorção - de 1,58 a 3,96 m2 (dependendo do modelo);
• Peso - de 37,0 a 93,0 kg (dependendo do modelo);
• O número de tubos de vácuo é de 12 a 30 unidades. (dependendo do modelo).

  

(Áustria)

Produz coletores solares a vácuo de 2 tipos, são eles: FK 8200N 4H VS7E e FK 8200N 4H VS7E, que se diferenciam em material absorvente e potência. Características técnicas dos dispositivos:

• Material absorvente do painel - liga de Cu-Al Blue TiNox / liga de Cu-Al Black Ch;
• Dimensões totais - 1730x1170x83 mm;
• Área de absorção - 1,91 m2;
• Potência - 1,91 / 1,81 kW;
• Peso - 35,0 kg;
• Número de tubos de vácuo - 10 pcs.

Coletores de vácuo (Brasil)

Apresentados como cópias avulsas, não há informações técnicas sobre eles.

(China)

Fabrica coletores de vácuo da série AL-HP. Especificações:

• Dimensões totais - de 2020х1240х180 a 2020х2440х180 mm (dependendo do modelo);
• Peso - de 51,0 a 97,0 kg (dependendo do modelo).

Como é um coletor de um tipo de vácuo

Os dispositivos de vácuo modernos que fornecem calor e água quente aos quartos devido à energia solar são tecnologicamente um pouco diferentes e são subdivididos em tipos como:

• tubular sem revestimento protetor de vidro;
• módulo com conversão reduzida;
• versão plana padrão;
• dispositivo com isolamento térmico transparente;
• unidade aérea;
• coletor de vácuo plano.

Todos eles têm uma semelhança construtiva comum, então consistem em:

• um tubo transparente externo, de onde o ar é completamente bombeado para fora;
• um tubo aquecido localizado em um grande tubo onde um transportador de calor líquido ou gasoso se move;
• um ou dois distribuidores pré-fabricados, aos quais são ligados tubos de maior calibre e entra o circuito de circulação dos tubos finos colocados no seu interior.

Toda a estrutura lembra um pouco uma garrafa térmica com paredes transparentes, na qual é mantido um alto nível de isolamento térmico sem precedentes. Graças a esse recurso, o corpo do tubo interno adquire a capacidade de aquecer qualitativamente e fornecer totalmente o recurso de energia para o refrigerante que circula por dentro.

Variedades de coletores de vácuo

Variedades de coletores de vácuo

Existem dois tipos de tubos de vidro usados ​​no projeto dos coletores:

• coaxial;
• pena.

Vamos dar uma olhada em cada um deles.

Tubo coaxial

É uma espécie de garrafa térmica que consiste em um frasco duplo. O bulbo externo é revestido com uma substância absorvente de calor especial. Um vácuo é criado entre os dois tubos. Isso permitiu garantir que o calor durante o funcionamento seja transferido diretamente das lâmpadas de vidro.

Dentro de cada tubo há mais um - cobre (é preenchido com um líquido etéreo). Quando a temperatura sobe, esse líquido evapora, transfere o calor armazenado e flui de volta como condensação. Em seguida, o ciclo se repete indefinidamente.

Tubo de pena

Este tipo de tubo consiste em um único bulbo de parede. A propósito, eles excedem significativamente suas contrapartes coaxiais em espessura de parede. O tubo de cobre é reforçado com uma placa ondulada especial tratada com uma substância que absorve a umidade. Acontece que o ar, neste caso, é bombeado para fora de todo o canal de calor.

Esses canais, aliás, também são diferentes:

• fluxo direto;
• Hit Pipe.

Canais do tipo "Hit Pipe"

Transferência de calor em coletor solar a vácuo tipo "Heat Pipe"

Seu outro nome é tubos de calor. Funcionam da seguinte maneira: quando a temperatura sobe, o líquido etéreo em tubos fechados sobe pelo canal, após o que se condensa em um coletor de calor especialmente equipado. Neste último, o líquido transfere energia térmica e desce pelo tubo. Do coletor de calor, o calor é transferido ainda mais para o sistema usando um transportador de calor circulante.

Tubo de calor de tubo de vácuo coaxial com coletor de 2 tubos

É característico que os tubos de metal aqui possam ser não apenas de cobre, mas também de alumínio.

Canais de fluxo direto

Em cada um desses canais do tubo de vidro, existem dois tubos de metal ao mesmo tempo. Em uma delas, o líquido entra no frasco, ali se aquece e sai pelo segundo.

Resultado

Você deve comprar um acumulador de vácuo? - em condições em que os preços do gás e da eletricidade aumentam regularmente de preço, o volume de extração de minerais diminui, devido ao seu esgotamento, a ecologia da terra está em um estado catastrófico ... Claro que está. E lembre-se que o preço de um coletor solar a vácuo é acessível.

Os coletores solares são capazes de fornecer a qualquer casa a quantidade necessária de energia e calor, produzindo-os de maneira ecologicamente correta e economizando muito dinheiro para seus usuários. Os coletores solares conseguem recuperar o seu custo em alguns anos, sendo uma fonte autónoma de energia e calor. Esta é a tecnologia do futuro.

Vantagens e desvantagens

Os coletores solares a vácuo têm menos perda de calor em comparação com os planos. O uso da nanotecnologia de vácuo na produção de coletores tem permitido alcançar alta eficiência e confiabilidade dos sistemas solares.

Vamos considerar as principais vantagens do uso de coletores a vácuo:

1. Desempenho. Existe um vácuo nos tubos coletores - um isolante térmico ideal, que permite manter um nível ideal de calor, mesmo no período outono-inverno. Ao manter a eficiência elevada, a produtividade do coletor a vácuo é 40% superior à do coletor plano.
2. Confiabilidade. A vida útil dos coletores a vácuo é de cerca de 30 anos. Sua durabilidade e operação sem problemas devem-se a materiais duráveis ​​modernos. Os tubos de vácuo contêm cobre de alta qualidade. O revestimento externo dos tubos é moldado em vidro de borossilicato, que é capaz de suportar altas cargas.O uso de coletores a vácuo é especialmente importante para zonas climáticas onde tempestades, furacões e granizo não são incomuns.
3. Eficiência energética solar. A forma cilíndrica do absorvedor do coletor de vácuo captura e retém até a energia solar espalhada, que o corretor plano não consegue converter. 40% mais energia solar pode ser retida em um metro quadrado do absorvedor de um sistema solar a vácuo do que em uma área semelhante de uma instalação solar plana. A redondeza dos tubos permite que você receba até 97% da energia solar de manhã cedo até tarde da noite.
4. Fácil de usar. Se o tubo de vácuo estiver danificado, ele é substituído sem parar o sistema (não há necessidade de drenar o fluido circulante). Se faltar calor, pode-se colocar vários cachimbos e, se houver excesso, pode-se retirá-lo temporariamente. Depois de limpar o coletor de vácuo de neve ou gelo, ele se torna rapidamente operacional. A superfície do coletor possui baixa inércia térmica devido ao fino revestimento de vidro.
5. Desinfecção de água. A temperatura de aquecimento da água durante o funcionamento do sistema solar atinge níveis elevados, o que garante sua desinfecção e evita a multiplicação de organismos patogênicos.
6. Facilidade de instalação. Na instalação dos coletores a vácuo não existem dificuldades especiais, o principal que deve ser respeitado é posicionar o coletor em ângulo que permita o escoamento do líquido no interior dos tubos.

As desvantagens do aquecimento solar são reduzidas a um rendimento extremamente baixo a baixas temperaturas e à noite, pelo que a questão é que este sistema de aquecimento não pode ser o único em casa. Além disso, os coletores solares a vácuo são mais caros do que os planos.

As instalações solares a vácuo estão se tornando cada vez mais populares entre a população e as grandes empresas. Se antes muitos se assustavam com o preço da edição, hoje o custo do equipamento diminuiu ligeiramente e a funcionalidade foi aprimorada e modificada.

Preços médios

Como mencionado acima, os coletores solares a vácuo são produzidos em nosso país e em muitos países ao redor do mundo. Para entender a ordem dos números que compõem a situação no mercado desses aparelhos, estudaremos quanto custam os coletores a vácuo, considerados acima:

• O custo do coletor solar Sokol-Effect produzido pelo complexo militar-industrial NPO Mashinostroyenia, a partir de 01/03/2017, é de 21.900,00 rublos.
• O custo dos coletores é para:

  

1. Série R1 "SunRain" de 24.000,00 a 60.000,00 rublos, dependendo do projeto.
2. Série U de 18.000,00 a 35.000,00 rublos, dependendo do projeto.

• O custo dos coletores a vácuo é:

1. Série "UNIVERSAL", de - 47700,00 a 89700,00 rublos, dependendo do modelo;
2. Série "DACHA" de 17.500,00 a 36.000,00 rublos, dependendo do modelo;
3. Série "DACHA LUX" de 24500,00 a 37500,00 rublos dependendo do modelo;
4. Série SCH de 25.400,00 a 61.700,00 rublos, dependendo do modelo.

• O custo dos coletores é:

  

1. Modelo FK 8200N 4H VS7E - 454 euros;
2. FK 8200N 4H VS7E - 420 euros.

• O custo dos coletores é:

1. Série AL-HP - $ 440- $ 880

O princípio de operação do tubo de vácuo tipo SKE.

A chave do sistema solar é o tubo de vácuo de vidro. Cada tubo de vácuo consiste em duas lâmpadas de vidro.

O frasco externo é feito de vidro de borosilicato extremamente resistente que pode suportar o impacto de pedras de granizo caindo a uma velocidade de 18 m / se tem até 35 mm de diâmetro.

O bulbo interno também é feito de vidro de borossilicato e coberto com um revestimento especial de três camadas com uma mudança gradual das camadas de absorção de ALN / AIN-SS / CU. Com o uso de novas tecnologias, consegue-se um alto coeficiente de absorção e baixo batimento, o que permite atingir + 380 ° C no meio do tubo sob luz solar direta, sem prejudicar o próprio produto.

O ar é bombeado para fora entre as duas lâmpadas de vidro para criar um vácuo que evita a condução reversa de calor e a perda de calor por convecção. No centro do bulbo de vidro existe um heat pipe selado (HEAT PIPE), feito de cobre vermelho puro, no meio do qual existe um líquido de baixo ponto de ebulição e evaporação, que desempenha a função de transferir calor para o refrigerante. A figura abaixo mostra o princípio de funcionamento do tubo de vácuo.

A principal intensidade da radiação solar em condições terrestres está na faixa espectral de 0,28 µm - 3 µm. O vidro borosilicato transmite ondas de radiação solar na faixa de 0,4 mícron - 2,7 mícron. Penetrando através do frasco transparente externo, a energia é retida no segundo frasco, no qual uma camada absorvente opaca altamente seletiva é aplicada.

Como resultado da absorção de luz pelo absorvedor e sua emissão subsequente, o comprimento de onda aumenta para 11 μm. O vidro é uma barreira impenetrável para ondas eletromagnéticas desse comprimento. A energia solar que entra no absorvedor fica presa. Absorvendo a radiação solar, o absorvedor, mesmo sem lâmpada externa, pode aquecer até uma temperatura de + 80 ° C. O absorvedor aquecido a essa temperatura emite energia térmica, que, penetrando no corpo do segundo bulbo, é transferida para o TUBO DE CALOR. Devido ao aparecimento do efeito estufa, que se baseia na energia acumulada sob o vidro, no meio do segundo frasco a temperatura sobe para + 180 ° C. Este calor aquece um líquido de baixo ponto de ebulição e evaporação, que a + 25 ° C - + 30 ° C, transformando-se em vapor, subindo, transfere calor para a parte de trabalho do TUBO DE CALOR, onde ocorre a troca de calor com o refrigerante. A liberação de calor força o vapor a se condensar e fluir para o fundo do TUBO DE CALOR, e o ciclo se repete novamente.

O alto coeficiente de transferência de calor de um líquido de fácil fervura e evaporação, sua quantidade insignificante e as dimensões relativamente pequenas do HEAT PIPE fornecem condutividade térmica efetiva. O HEAT PIPE funciona como um diodo térmico. A condutividade térmica é muito alta em uma direção (para cima) e baixa na direção oposta (para baixo).

Para manter o vácuo entre os dois frascos de vidro, uma camada de bário é aplicada no interior do frasco. Ele absorve ativamente CO, CO, N, O, HO e H durante o armazenamento e operação do tubo. A camada de bário também fornece uma indicação visual clara do status do vácuo. A cor branca significa que as condições de vácuo foram violadas.

A combinação ideal de tubos de cobre a vácuo e calor nos dá as seguintes vantagens sobre os coletores planos:

Alta eficiência térmica. graças aos métodos modernos de transferência de calor, revestimento absorvente de alta qualidade.

Ampla gama de trabalho: devido à sua baixa capacidade térmica, é capaz de trabalhar em nuvens altas (na faixa do infravermelho dos raios que passam pelas nuvens).

Cada tubo funciona independentemente um do outro. Como o anticongelante não flui para o meio do tubo e seu acesso é limitado pelo trocador de calor, em caso de avaria física o coletor continua funcionando.

Menos peso do coletor com melhor eficiência do coletor.

Melhor eficiência de trabalho no inverno graças ao vácuo. O tubo pode suportar geadas a -50 ° C.

Coletores solares (aquecedores de água)

Produtos Aquecimento e abastecimento de água quente Coletores solares para aquecimento e abastecimento de água quente: vácuo, plano e ar. Coletores solares (aquecedores de água)

► Aquecedor solar de água É uma espécie de coletor solar. Para muitos, tal definição não dirá nada em princípio. Ou, mais simplesmente, ele converte a luz solar direta e espalhada em calor (em oposição aos módulos solares, que convertem a energia do sol em eletricidade). A radiação infravermelha que passa pelas nuvens também é absorvida e convertida em calor.Os aquecedores solares de água são usados ​​para abastecimento doméstico e comercial de água quente, aquecimento, aquecimento de água de piscinas, etc.

É explicado em linguagem simples e compreensível, qual é a diferença entre painéis solares e coletores solares no filme canal Science 2.0.

A propósito, a primeira unidade desse tipo foi criada em 1767 anos pelo botânico suíço Horace Benedict de Saussure e com seu poder tornou possível fazer sopa. É claro que, no momento, a tecnologia deu um salto. Hoje, o líder mundial na produção e uso de coletores solares é a China. Em 2009, a área total de aquecedores solares de água instalados era na verdade 140 milhões de m2... Isso é o suficiente para fornecer água quente por cerca de 60 milhões... famílias. Esses aquecedores de água também são muito usados ​​em Israel, onde cerca de 85% dos apartamentos são equipados com esse equipamento. Isso se deve a uma lei aprovada em 1976 que obriga a construção de moradias com aquecedores solares de água embutidos. As únicas exceções são edifícios altos (mais de 9 andares).

Infelizmente, não temos nada de que nos gabar a esse respeito. E não porque aqui é mais frio e “o clima não permite”, como muitos dizem. Os coletores solares funcionam bem mesmo em temperaturas abaixo de zero. Por vários motivos: desconhecimento, preconceito ("não funciona", "caro"), dúvidas sobre eficiência ("aqui está um vizinho do país que o Vasily Petrovich vai instalar e vou ver como funciona") ou simplesmente falta de vontade de gastar e pequeno, mas dinheiro - esta tecnologia ainda é muito pouco difundida na Rússia, em Kuzbass. E no nível estadual, temos mais palavras grandes sobre conservação de energia e fontes de energia renováveis ​​do que medidas concretas. Claro, é lucrativo para o estado quando os cidadãos têm a oportunidade de receber água quente ao preço da água fria? Mas, no caso dos coletores solares, é exatamente isso que acontece. Gastei uma pequena quantia na compra do equipamento, instalei e uso para saúde. Na dacha, em uma casa de campo, em uma pensão, em uma fazenda, haverá água quente tanto no inverno quanto no verão. Você só precisa selecionar de forma ideal o tipo e modelo de aquecedor solar de água, dependendo de suas necessidades e requisitos.

►Instruções do usuário:

• Coletor solar da série Dacha. Sistema sem pressão.

• Coletor solar para uso durante todo o ano. Série "Universal".

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• Aquecedor solar de água Dacha-Lux-200 - 44.300 rublos. - RUB 26.500

► Lista de preços para coletores solares de vácuo e planos

Série de coletores solares sazonais "Dacha-Economy" ou "Dacha-Lux" ajudará a resolver o problema de abastecimento de água quente em sua casa de verão (e não só) com praticamente nenhum custo de eletricidade. Graças à energia solar, este sistema é capaz de fornecer até 100% da necessidade diária de DHW para uso doméstico e industrial. Devido ao vácuo, a perda de calor para a atmosfera é mínima.

O coletor solar do sistema sem pressão é o mais simples dos sistemas solares para fornecer água quente, não necessita de bomba para fazer avançar o fluxo de água, pois está localizado acima do ponto ou pontos de extração de água.

Importante: O coletor solar com tubos de vácuo do sistema sem pressão é operado apenas na estação quente (com temperatura ambiente positiva), no inverno a água do sistema deve ser escoada. Para uso durante todo o ano, um sistema pressurizado já é usado. Por exemplo, aquecedor solar de água compacto "Universal" ou Sistemas de divisão "Padrão" e "Elite" com aquecimento solar de água.

A vantagem dos coletores solares tubulares a vácuo em que eles têm uma eficiência bastante alta em baixa intensidade de radiação solar, bem como na ausência de luz solar direta. Por exemplo, em tempo nublado, com nuvens altas.

Lugar para coletor solar o telhado de uma casa ou outras estruturas (planas ou inclinadas), varandas e quaisquer saliências arquitetônicas do edifício também podem se tornar.

Uma pergunta importante que quase todo mundo tem, Como esse sistema funciona... Como se consegue a circulação e o aquecimento da água? Especialmente em sistemas de uso sazonal onde nenhuma bomba de circulação é usada.

O design do tubo de vácuo do coletor é semelhante ao design do bulbo de vidro de uma garrafa térmica. Os tubos de vácuo de três camadas têm alta absorção e resistência a altas temperaturas e se conectam ao tanque de água acima deles. Quando a água nos canos esquenta, sua densidade diminui e a água sobe para o tanque. E a água fria do tanque desce para o tubo de vácuo. Isso garante a circulação da água e a troca de calor de todo o sistema. Tudo é simples e familiar para nós desde o curso de física da escola.

O tanque de água deve estar localizado acima dos pontos de escoamento de águapara que a água flua por gravidade para a torneira. Ao instalar o tanque abaixo do ponto de extração de água (por exemplo, no solo), uma bomba de reforço deve ser instalada para fornecer água ao topo. É assim que funciona um aquecedor solar de água sazonal.

Em sistemas durante todo o ano dentro do tubo de vácuo há um elemento de aquecimento de cobre com um líquido anticongelante de fácil fervura selado dentro. O sistema termossifão de transferência de calor do coletor solar para o sistema AQS é realizado graças apenas a convecção natural do transportador de calor... O transportador de calor aquecido no coletor solar aumenta devido à diferença de densidade e transfere o calor através de um trocador de calor de armazenamento especial.

Em dias nublados, em caso de falta de energia solar, o controlador liga um aquecedor elétrico para aquecer a água até a temperatura desejada. Esses sistemas funcionam perfeitamente em centros recreativos, restaurantes e cafés, oficinas e apenas em chalés de verão.

Muitos estão preocupados com a questão Quão fortes são os tubos de vidro do coletor. Os tubos de vácuo são feitos de alta qualidade para serviços pesados vidro de borossilicato, que os protege contra granizo de até 35 mm de diâmetro e quedas a uma velocidade de até 18 m / s, bem como outros danos mecânicos. Embora, se você quiser quebrar, é claro, você pode fazer tudo. O manuseio cuidadoso do vidro, mesmo o vidro resistente, ainda não faz mal.

Separadamente, deve ser dito sobre o tanque de armazenamento de água. Tanque duas camadas... A camada externa do tanque de água é feita de materiais de alta qualidade - aço de baixo carbono (para sistemas sazonais) ou aço inoxidável polido (para uso durante todo o ano) com um teor de titânio. Isso garante alta resistência à corrosão e longa vida útil.

Camada interna em todos os sistemas - aço inoxidável.

A alta temperatura da água no tanque na completa ausência de luz solar é mantida até 72 horas devido ao fato de que um material moderno de isolamento térmico de alto desempenho é usado entre as camadas externa e interna do tanque - espuma de poliuretano.

Montagem e instalação de esquentador solar não demora muito. Graças às instruções detalhadas fornecidas com cada kit com fotografias de montagem, você pode facilmente lidar de forma independente com a instalação e instalação de um coletor solar em sua casa de verão.

Quando montado, o conjunto coletor solar Dacha cabe facilmente no corpo de uma perua. Aquecedor de água não requer manutenção e custos operacionais, porque no campo e na casa de campo já bastam as preocupações.Todos os processos são controlados por um controlador eletrônico: evita o superaquecimento da água do tanque, reabastece quando o nível está baixo, etc.

Bem, e muito importante, talvez, para muitos de nós é o custo... Por exemplo, o preço do aquecedor solar de água Dacha-Economy com tanque de 125 l é de 23.120 rublos. O que está incluído aqui: um tanque de água; estrutura de suporte na qual toda a estrutura é fixada; tubos de vácuo 10 unidades; controlador eletrônico.

Além disso, coletor solar + bomba de calor = tandem perfeito... É uma solução económica e perfeitamente adequada para AQS e aquecimento da sua casa. Essa opção existe em Novokuznetsk, consulte a página Nosso trabalho.

Para saber mais sobre a prática dessas soluções, assista ao vídeo

Como funcionam os tubos de vácuo

A função dos tubos coletores solares evacuados é absorver a radiação solar e evitar que ela escape para o meio ambiente. A energia térmica pode deixar a parte funcional do coletor solar a vácuo de duas maneiras - devido à transferência direta de calor e na forma de radiação infravermelha.

A cavidade entre as paredes de vidro exclui praticamente por completo a possível transferência direta de calor no vácuo, não há moléculas de substâncias que possam realizá-lo.

O revestimento seletivo (absorvente) absorve a energia solar e evita que ela escape. Existem diferentes tipos de tais revestimentos, diferindo na absorção e emissividade.

Parte da radiação solar é refletida pelo vidro, mas é insignificante - a luz visível representa apenas uma parte do espectro absorvido. Os coletores de alta qualidade são feitos de vidro de borosilicato de alta resistência, que é resistente a danos mecânicos.

O vidro de borosilicato é difícil de arranhar ou deformar e durará décadas sem alterar o rendimento.

Princípio de funcionamento de um coletor solar a vácuo

O coletor solar a vácuo difere dos sistemas solares convencionais na forma como processa a energia solar. Uma bateria clássica simplesmente pega a luz e a converte em eletricidade. O coletor é composto por tubos de vidro com vácuo recriado em seu interior. Eles são combinados em um único sistema por meio de unidades de encaixe especiais.

Dentro de cada tubo existe um canal de uma ou duas hastes de cobre com refrigerante. Ao captar os raios solares, o elemento atuante aquece o material transmissor de calor, garantindo assim o funcionamento do coletor.

Um coletor solar a vácuo, localizado no telhado de uma casa particular, fornecerá água quente aos moradores durante todo o ano e, durante a estação fria, aquecerá confortavelmente o ambiente sem gastar grandes recursos financeiros.

Devido a este projeto, o nível de produção de energia aumenta significativamente e as perdas de calor são reduzidas significativamente, uma vez que a camada de vácuo permite economizar cerca de 95% da energia solar captada.

Além disso, a dependência do desempenho do coletor em relação à sazonalidade, temperatura ambiente e várias condições climáticas, como rajadas de vento, tempo parcialmente nublado, precipitação, etc., diminui.

Coletores planos

Um coletor solar plano aquece o transportador de calor usando um absorvedor de placa. Está organizado de forma bastante simples. Na verdade, esta é uma placa de metal que absorve o calor, pintada de preto no topo com uma tinta especial. Um tubo serpentino é firmemente preso (soldado) à superfície inferior da placa, através da qual o líquido circula.

A tinta preta seletiva garante a máxima absorção da luz solar, com quase zero de reflexão. Os raios absorvidos aquecem o refrigerante sob o absorvedor, que, por sua vez, é alimentado posteriormente no sistema. Para minimizar a perda de calor, o absorvedor é isolado do corpo do coletor e do vidro temperado, que é quase isento de óxidos de ferro.Ele é instalado acima do absorvedor e atua como a tampa superior da caixa. Além disso, o uso desse vidro permite criar uma espécie de "efeito estufa", que aumenta ainda mais o aquecimento do absorvedor e, consequentemente, a temperatura do refrigerante.

Coletores solares planos: dispositivo

O coletor solar tipo plano consiste em uma caixa de alumínio, sobre a qual está instalado um vidro de proteção com uma camada de absorção. Tubos de cobre, tubos de entrada e saída estão localizados dentro da caixa. O fundo e as paredes da caixa são protegidos pelo elemento isolante de calor mais confiável - lã mineral.

Alguns modelos de coletores planos também podem ter uma camada de propilenoglicol sob o vidro, que atua como um absorvente solar. Isso aumenta sua eficiência, proporcionando equipamentos com desempenho máximo independente da estação do ano.

Vantagens e desvantagens dos coletores solares planos

As principais vantagens dos coletores solares planos incluem:

• Capacidade de autolimpeza em caso de precipitação sob a forma de neve ou geada;
• Altas taxas na relação "preço / qualidade", típicas de regiões do Sul com clima quente;
• Alta eficiência durante a operação no verão;
• Custo relativamente baixo, ao contrário de outras estruturas solares.

As principais desvantagens de tais sistemas são:

• Elevada perda de calor devido às características de design das instalações;
• Baixa eficiência ao operar no outono e inverno;
• Dificuldades durante o transporte e instalação de sistemas solares;
• Custos máximos em caso de reparação;
• Aumento do vento da planta solar.

Âmbito de aplicação de coletores solares planos

Apesar das desvantagens, este tipo de sistema solar é utilizado para o aquecimento sazonal de água quente. São usados ​​coletores solares planos:

• Para abastecimento de água quente para um chuveiro de verão;
• Para aquecer a água da piscina à temperatura desejada;
• Para aquecimento de estufas.