Vakuová trubice je technické zařízení, které je absorbérem sluneční energie, prostřednictvím kterého se energie slunečních paprsků přenáší do chladicí kapaliny cirkulující v systému vytápění nebo zásobování teplou vodou jednotlivého uživatele.
Vakuová trubice pro solární kolektory
Vakuová trubice je hlavním konstrukčním prvkem solárních kolektorů, pomocí kterého je možné získat levnou tepelnou energii, kterou člověk využívá pro své potřeby.
Strukturálně vypadá vakuová trubice takto:
Vakuová trubice je ve svém jádru tepelný výměník sestávající ze dvou trubek umístěných jedna v druhé. Vnější trubka je vyrobena z odolného skla, vnitřní trubka je vyrobena z mědi. Pro zvýšení absorpce sluneční energie je do vnitřního prostoru skleněné baňky umístěna vrstva pohlcující teplo, adsorbér vyrobený z vícevrstvého povlaku. Také vzduch byl evakuován z vnitřku skleněné baňky, čímž se vytvořilo vakuum, které má lepší tepelnou vodivost a schopnost zadržovat teplo než vzduch.
Vzniklá tepelná energie se přenáší do měděné tepelné trubice, uvnitř které je umístěno chladivo, které po zahřátí stoupá vzhůru, kde se odpařuje v kondenzátoru. Teplo vznikající při odpařování chladiva se přenáší do chladiva systému vytápění nebo zásobování teplou vodou.
Vlastnosti
Společnými vlastnostmi bez ohledu na provedení pro všechny typy elektronek je přítomnost světlo pohlcující vrstvy, adsorbéru, umístěné ve skleněné trubici z odolného skla. V závislosti na provedení se liší i vlastnosti charakteristické pro konkrétní typ trubky.
Vakuové trubice jsou:
- Jednoduché – používá se v instalacích ohřevu vody s otevřeným cirkulačním okruhem. V tomto provedení chladicí kapalina cirkuluje přímo v „těle“ skleněné trubice.
- Ve tvaru U – je vylepšená verze jednoduchého designu. V těle skleněné baňky je umístěn měděný kanál ve tvaru U a deska pohlcující teplo. Tato konstrukce může být použita v sítích s přetlakem a umožňuje opravit rozdělovač (výměnu trubky) bez zastavení provozu systému, ve kterém pracuje.
- S tepelnou tyčí „HEAT PIPE“ – liší se od provedení ve tvaru U tím, že do vnitřního prostoru skleněné baňky je umístěna měděná tyčinka, uvnitř které se naopak čerpá lehce vroucí kapalina, chladivo. Vlastnosti a použitelnost jsou podobné konstrukcím ve tvaru U.
- Se zvýšenou absorpční plochou („SUPER HEAT PIPE“) – je jednodílné provedení se zvětšenou tepelnou deskou. Možnost použití a vlastnosti jsou podobné vlastnostem výše uvažovaných konstrukcí.
materiály
Bez ohledu na konstrukci vakuové trubice je hlavním materiálem používaným ve všech typech zařízení borosilikátové sklo, které snese značné vnější zatížení bez poškození těla skleněné baňky (déšť, sníh, kroupy atd.).
Dalším materiálem používaným téměř u všech provedení je měď, ze které je vyrobena duše. Měď nebyla vybrána náhodou, protože tento konkrétní kov má dobrou tepelnou vodivost a během provozu prakticky nekoroduje.
Nemrznoucí směs (chladivo), látka umístěná uvnitř měděné trubky, má schopnost odpařovat se při relativně nízké teplotě.
Adsorbér je vrstva absorbující teplo, která může být vyrobena z různých kompozic schopných absorbovat teplo. Typ složení volí každý výrobce individuálně.
Tepelně absorpční deska je vyrobena z mědi a je připevněna k tepelné tyči.
Špičkoví výrobci
V současné době trh alternativních zdrojů energie, kam bezesporu solární systémy patří, zahrnuje produkty různých výrobců z různých technicky vyspělých zemí.
Mezi uživateli nejoblíbenější produkty jsou následující značky:
- Andi Group Company (Čína).
- Společnost WESWEN (Německo).
- Společnost “TEPLOPEN” (Rusko).
Průměrné ceny
V závislosti na technických vlastnostech, designu a společnosti výrobce se náklady na takové produkty mohou lišit, ale abychom pochopili pořadí čísel, níže jsou maloobchodní ceny za modely společností, které jsou v naší zemi nejoblíbenější. .
Cena modelu bude:
- Jednoduchý typ („Andi-Group“) – od 1000,00 rublů.
Technické vlastnosti: vnější průměr – 58±0.7mm; délka – 1800±5mm.
- Typ tepelné trubky („Andi-Group“) – od 2400,00 rublů.
Technické vlastnosti: vnější průměr – 58±0.7mm; délka – 1800±5mm.
- Jednoduchý typ („WESWEN“) – od 1400,00 rublů.
Technické vlastnosti: délka – 1800 mm; průměr – 58 mm.
- Typ tepelné trubky („WESWEN“) – od 3400,00 rublů.
Technické vlastnosti: délka – 1800 mm; průměr – 58 mm.
- Jednoduchý typ („TEPLOPEN“) – od 1800,00 rublů.
Technické vlastnosti: délka – 1800 mm; průměr – 58 mm.
- Typ tepelné trubky („TEPLOPEN“) – od 2200,00 rublů.
Technické vlastnosti: délka – 1800 mm; průměr – 58 mm.
Kde koupit
Vakuová trubice je specifický produkt, který lze zakoupit pouze u specializovaných organizací, které dodávají solární systémy a jejich komponenty.
Pokud je potřeba takové produkty zakoupit, nejoptimálnějším řešením tohoto problému by bylo obrátit se na internetové zdroje, kde můžete přechodem do „vyhledávače“ uvést typ konstrukce a celkové rozměry zařízení, který je nutný buď k výměně vadného prvku solárního kolektoru nebo k vlastní výrobě takového provedení.
Pokud uživatel již používá sběratel určitého modelu, můžete kontaktovat společnost, která konkrétní model vyrobila. V tomto případě odpadají problémy, které mohou nastat při výměně jednotlivých prvků (trubek) vyrobených různými výrobci.
Také by se vám mohly líbit následující materiály:
Děkujeme za přečtení až do konce!
Еpokud se vám článek líbil!
Sleduj nás na Twitteru: https://twitter.com/Alter2201
Sdílejte s přáteli, zanechte své komentáře
Přidejte se do naší skupiny na VK:
a navrhnout témata k diskusi, společně to bude zajímavější.
Vákuový solární kolektor – zařízení určená k ohřevu vody pomocí solární energie.
Hlavním topným prvkem solárního kolektoru je vakuová trubice se selektivním povlakem. U jednoduchých termosifonových kolektorů probíhá proces ohřevu vody přímo v samotné trubici. V důsledku jevu konvekce se ohřátá voda pohybuje nahoru a studená klesá dolů.
Nulová tepelná vodivost vakua mezi vnitřní a vnější trubicí zajišťuje zachování tepla. Účinnost takového systému je nejvyšší v teplé sezóně. Tedy v jeden slunečný srpnový den termosifonový ohřívač vody ohřeje 200 litrů vody na 84°C.
Bezvadná účinnost termosifonového ohřívače vody v teplém období se v chladném počasí mění v problém: i přes 50mm tepelnou izolaci akumulační nádrže mohou tepelné ztráty v chladné noci dosáhnout 20-25°C.
Pokud mrazy trvají několik dní a slunce nedokáže prorazit hustou vrstvu mraků, voda v trubicích se změní na led, což může vést k prasknutí vnitřní trubky a selhání celého kolektoru.
Výměna byť jedné trubky navíc vyžaduje vypuštění veškeré vody v nádrži, což je velmi pracné.
K vyřešení problému „sezónnosti“ se v našem klimatu široce používá vakuová trubice Heat Pipe nebo takzvaná „suchá trubice“.
Do skleněné trubice je vložena měděná trubice v hliníkovém reflektoru, která funguje jako tepelný most. Proces konvekce již probíhá uvnitř měděné trubky HP.
Teplota na konci trubky může dosáhnout 250-280ºС. Existují dva hlavní způsoby, jak toto teplo předat spotřebiteli:
1. Vodu ohříváme přímo v zásobníku (tlakový systém). Tento systém je jednoduchý a skladný, ale vzhledem k tomu, že nádrž je umístěna venku, má v zimním období účinnost takového systému také řadu omezení.
2. Teplo předáváme chladicí kapalině a ohříváme vodu v nepřímotopné nádrži umístěné uvnitř. Promluvme si podrobněji o solárním vakuovém kolektoru:
Tento systém je univerzální. Lze jej integrovat do topného systému a výrazně snížit náklady na palivo.
Sluneční kolektor byste ale neměli považovat za jediný zdroj tepla ve vaší domácnosti. Fyzikální zákony jsou neúprosné! Když svítí slunce, kolektor funguje. Když není slunce, nejde to!
Následující metoda vám pomůže vypočítat účinnost solárního vakuového kolektoru pro zásobování teplou vodou jako první aproximaci:
- Krok 1. Určete, o kolik stupňů se má zvýšit teplota vody a její objem. Rodina – 4 osoby (2 dospělí a 2 děti). Na osobu a den se spotřebuje v průměru 50 litrů vody. V souladu s tím 50*4 = 200 litrů. Průměrná teplota vody z vodovodu = 15°C. Mělo by se zahřát na 50 °C. 50-15 = 35 °C.
- Krok 2. Určete množství energie potřebné k ohřevu tohoto objemu vody. Na ohřátí jednoho litru vody o jeden stupeň je potřeba vydat energii rovnající se 1 kcal. 200 l x 35°C = 7000 kcal. K převodu této energie na kWh použijeme následující vzorec 7000 / 859,8 = 8,14 kWh (1 kWh = 859,8 kcal)
- Krok 3. Určete množství energie, které může být solárním kolektorem přeměněno na teplo. Zvažme možnost umístění solárního zařízení v Krasnodaru. Hodnota slunečního záření na povrchu nakloněném k horizontu o 45° s orientací na jih podle údajů za posledních 22 let pozorování: v červenci na 1 m² je 5,44 kW*h/den a v prosinci 1,74 kW*h/den. Účinnost vakuového solárního kolektoru se tradičně považuje za 80 %. Není to tak úplně pravda, jelikož účinnost ovlivňuje mnoho faktorů, budeme o nich hovořit níže. Ale pro předběžný výpočet budeme akceptovat tento údaj. Hodnota přenosu absorbované energie vakuovými trubicemi je 5,44 x 0,8 = 4,35 kWh/den absorpční plochy kolektoru za červenec. Hodnota přenosu absorbované energie vakuovými trubicemi je 1,74 x 0,8 = 1,39 kWh/den absorpční plochy kolektoru za prosinec. Absorpční plocha vakuové trubice o průměru 58 a délce 1800 mm je 0,0937 m². Lze snadno spočítat, že jedna trubice je schopna v červenci a prosinci přijímat a předat solární teplo v množství 0,4075 kWh, respektive 0,13 kWh.
- Krok 4. Určete požadovaný počet zkumavek. Pomocí výše vypočítané hodnoty určíme počet trubek, které je třeba nainstalovat. Energie, kterou je potřeba vynaložit na ohřev potřebného množství vody, je 8,14 kWh. Energie, kterou může přenést jedna elektronka, je 0,4075 kWh a 0,130 kWh v závislosti na měsíci.
Červenec – 8,14 / 0,4075 = 20 zkumavek. prosinec – 8,14 / 0,130 = 63 trubek.
Optimální volbou by byly dva 20trubkové rozdělovače a nádrž o objemu 220 litrů s jedním výměníkem tepla.
Pro názornost uvádíme tabulku účinnosti kolektorového pole 40 trubic orientovaných na jih.
Úhel sklonu trubek k horizontu je 45º, vyjádřeno v kWh za den tepelné energie, na základě údajů Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA), dostaneme následující graf:
Aby tyto údaje nabyly praktického významu, zkusme si spočítat, s jakou teplotou v akumulační nádrži můžeme počítat?
Vezměme si jako příklad doporučenou nádrž o objemu 220 litrů.
Teplota vody v nádrži na začátku dne se rovná teplotě v kotelně, kde se nachází, a rovná se například 20ºС.
Nejprve převeďte kWh na kilokalorie:
Nyní určíme, o kolik stupňů náš kolektor ohřeje vodu v nádrži za jeden PRŮMĚRNÝ prosincový den:
- Pkcal (výkon kolektoru v kcal)
- Vtank (Objem vody v nádrži): 220l
- Δt je požadovaná hodnota (hodnota teploty, o kterou se voda v nádrži ohřeje za den).
Δt = Pkcal/Vtank
I přes dobrou tepelnou izolaci teplovodu ztratíme část tepla cestou do zásobníku. Samotná nádrž také není 100% tepelně izolovaná.
Také proces výměny tepla mezi koncem tepelné trubice a chladicí kapalinou a výměna tepla v kotlovém výměníku snižuje celkovou účinnost systému. Můžete si tedy klidně odepsat dalších 10 % za zimu, 5 % za listopad a březen, 2 % za duben a říjen. V létě lze tento typ ztráty brát jako nulový.
Δt= Pkcal/Vtank*0,9
Δt dec=4486/220*0,9=18ºС
Zdálo by se, že vše je jasné a srozumitelné. ALE! Vycházíme z údajů z průměrných měsíčních pozorování. To znamená, že na PRŮMĚRU v prosinci dostaneme následující hodnotu Δt. Zkusme pochopit, co tento PRŮMĚR znamená: Podle portálu: russia.pogoda360.ru slunečné dny v Krasnodaru v prosinci 31 %, zataženo 34 %, zataženo: 34 %
Při zatažené obloze se účinnost solárního kolektoru blíží nule. Žádné slunce – žádné teplo.
Vakuové trubice samozřejmě nasbírají nějakou energii z rozptýleného slunečního záření, ale když se přenese do vody v nádrži, přirozené ztráty v topném potrubí a v nádrži samotné ji vynulují. A oběhové čerpadlo čerpající chladicí kapalinu se nezapne, pokud teplotní rozdíl v kolektoru a nádrži nepřekročí alespoň 10ºС.
Tím se všechny ty drobky tepla, které kolektor nasbírá, jednoduše rozptýlí. V těchto dnech je teplota v nádrži udržována elektrickým topným tělesem, které je ve všech vyrovnávacích nádržích. Pokud není topné těleso nebo je vypnuté, tepelné ztráty zásobníku nejsou nijak kompenzovány. Teplota vody v zásobníku bude rovna teplotě vzduchu v kotelně.
Rychlost ochlazování vody závisí na tepelné izolaci nádrže a teplotě uvnitř místnosti. Podle empirických údajů ztráta teplo je asi 5-8ºС za 12 hodin (noc) když je rozdíl teplot v nádrži a místnosti asi 25ºС.
Pokud se hustá oblačnost do jednoho dne nevyčistí, naše nádrž se ochladí o 10-16 stupňů. A za dva dny ztratí všechno naakumulované teplo.
Při oblačném počasí už můžeme s něčím počítat. Ale znovu. Jak moc je zataženo? Kolik kWh slunečního záření přesně dopadá na naše solární zařízení? V nejlepším případě budeme schopni kompenzovat přirozené chlazení nádrže.
Je možné vypočítat přesnou hodnotu výkonu solárního kolektoru na každý den, ale k tomu potřebujete údaje o slunečním záření pro každý den. Znát skutečné hodnoty tepelných ztrát v konkrétním zařízení. Teplota vzduchu atd. To má spíše vědecký než praktický význam. Musíme pochopit princip fungování a možnosti, které nám používání tohoto zařízení poskytuje.
Máme tedy průměrnou hodnotu Δt=18ºС. To znamená, že v průměru v prosinci dostaneme v nádrži 38ºC za jeden den. Naše nádrž se přes noc ochladí, a pokud budeme mít štěstí a den bude opět PRŮMĚRNÝ ( ), do večera můžeme počítat s 38-5+15=51ºС. Nebereme-li v úvahu ztráty v nádrži, o kterých jsme hovořili výše. Dva zamračené dny po sobě ale stačí k tomu, aby se voda v nádrži ochladila na okolní teplotu. Přitom za dva slunečné dny uvidíme na teploměru nádrže 60-70 stupňů, pokud nedojde k odběru vody. Kde je v tomhle hranice? A proč v zimě tak zřídka vidíme vroucí vodu v nádrži? Všechno je to zase o ztrátách! Čím vyšší je rozdíl mezi teplotou v zásobníku a vzduchem v kotelně, tím intenzivnější je výměna tepla.
Funguje tedy solární kolektor v zimě nebo ne!?
Odpověď: Ano, funguje to! Kolektor ale nemůžeme považovat za jediný zdroj tepla. Pouze jako pomoc hlavnímu zdroji.
Použití solárního kolektoru může v průměru ušetřit:
- V zimě se 20 až 40 % energie spotřebuje na vytápění a dodávku teplé vody.
- Mezi dubnem a říjnem jsou naše potřeby vytápění výrazně nižší a slunce je více. Zde se bavíme o 60-70 % na vytápění a až 90 % na dodávku teplé vody.
- Od května do září je hodně slunce, není potřeba vůbec topit a 100%+ pokryjeme potřebu teplé vody!
Vraťme se znovu k našemu výpočtu. Trochu hlouběji jsme zjistili, že ne všechno je tak přímočaré. A pokud výpočet za ČERVENEC zůstane prakticky nezměněn, tak za únor musíme počítat se ztrátami ve výši minimálně 10 %. Potom bude náš vzorec vypadat takto:
Červenec – 8,14 / 0,4075 = 20 zkumavek. prosinec – 8,14 / (0,130*0,9) = 70 trubek.
Naším doporučením by proto bylo instalovat rozdělovač s 20 a 30 trubkami spojenými ve skupině 50 trubek. A instalace elektrického topného tělesa 2 kW do akumulační nádrže.
Co dělat s přebytečným teplem v létě? Řešení závisí na konkrétním objektu. Pokud je bazén, bazén vyhříváme. Pokud ne, nainstalujte ohřívač s ventilátorem, který funguje jako kamna v autě. Výdej tepla je řízen regulátorem solárního systému. Vše je automatizované a nevyžaduje zásah člověka.
UPS pro solární instalaci: Řídicí regulátor, oběhová čerpadla solárního systému a ventilátorový ohřívač pracují ze sítě 220V 50Hz. V případě výpadku proudu za slunečného letního dne a zastavení cirkulace chladicí kapaliny dosáhne teplota v kolektoru mezních hodnot během několika sekund.
To může vést k nehodě a nákladným opravám zařízení. Správným rozhodnutím by tedy bylo zajistit jejich provoz nepřerušitelným napájením, sestávajícím z malého měniče s nabíječkou a dobíjecí gelové baterie.
Specialisté naší společnosti mají rozsáhlé praktické zkušenosti s návrhem a instalací solárních zařízení. A přímé dodávky z výrobních závodů zaručují nejlepší ceny na trhu.
Našim zákazníkům nabízíme nejen vybavení, ale komplexní řešení problémů s vytápěním a zásobováním teplou vodou.
