Солнечные коллекторы становятся все более популярным источником альтернативной энергии для дома. Однако не все знают, что от качества вакуумных трубок в их конструкции зависит эффективность работы всей системы. Давайте разберемся, как устроена вакуумная трубка, почему она так важна и как правильно ее подключить.
Устройство вакуумной трубки солнечного коллектора
Вакуумная трубка - это важнейший компонент солнечного коллектора, отвечающий за эффективный сбор и сохранение тепловой энергии солнца. Она представляет собой стеклянную трубку, внутри которой создан вакуум. Благодаря вакууму теплопотери в трубке сводятся к минимуму.
Принцип действия вакуумной трубки основан на том, что вакуум является прекрасной теплоизоляцией, так как в нем практически отсутствует вещество, способное передавать тепло. Поэтому тепло, поглощенное теплоприемником внутри трубки от солнечных лучей, не рассеивается наружу и нагревает теплоноситель коллектора.
Конструктивно вакуумная трубка солнечного коллектора состоит из двух стеклянных трубок, вставленных одна в другую. Между стенками трубок находится вакуум. Внутри трубки расположен теплоприемник - металлический стержень с теплопроводящими ребрами. Он поглощает солнечную энергию и передает ее теплоносителю - специальной незамерзающей жидкости, циркулирующей в коллекторе.
Для изготовления вакуумных трубок применяются высококачественное боросиликатное стекло, алюминий или медь для теплоприемника. Эти материалы выдерживают перепады температур и давления, а также обеспечивают хорошую теплопроводность.
Существуют плоские и цилиндрические вакуумные трубки для солнечных коллекторов. Плоские чаще всего используются в плоских панельных коллекторах, цилиндрические - в вакуумных трубчатых коллекторах.
По сравнению с невакуумными, вакуумные трубки имеют гораздо меньшие потери тепла, что повышает КПД коллектора. Кроме того, вакуумная изоляция не теряет своих свойств со временем, в отличие от других теплоизоляторов.
Вакуумные стеклянные трубки для солнечных коллекторов должны соответствовать определенным стандартам качества и техническим условиям. В частности, в России они производятся по техническим условиям 38.105881-85.
Выбор вакуумных трубок для коллектора
При выборе вакуумных трубок для солнечного коллектора необходимо учитывать такие параметры:
- Диаметр трубки
- Длина трубки
- Толщина стенки трубки
От соотношения длины и диаметра трубок зависит эффективность коллектора. Оптимальное соотношение - чем больше длина vs диаметр, тем лучше для теплосъема.
Также важно рассчитать нужное количество трубок для коллектора нужной мощности. Чем больше трубок уместится в коллектор, тем больше энергии он сможет собирать.
Помимо геометрических параметров, при выборе трубок необходимо обращать внимание на такие характеристики, как:
- Качество вакуума внутри трубок
- Теплопроводность материала теплоприемника
- Механическая прочность трубок
Среди отечественных и зарубежных производителей можно выделить такие компании, как ООО «Вакууммет», Schott, Alanod, Dynalene и другие. Цены на трубки у разных поставщиков могут существенно отличаться.
Монтаж вакуумных трубок
Перед монтажом вакуумных трубок их необходимо осмотреть на наличие дефектов, а коллектор очистить и подготовить под установку. Для монтажа потребуются специальные инструменты - торцевые ключи, разводной ключ, отвертка.
Пошаговый процесс установки трубок выглядит следующим образом:
- Установить коллектор в горизонтальное положение на опоры.
- Вставить уплотнительную прокладку в гнездо для трубки на задней панели.
- Аккуратно вставить трубку в гнездо до упора и закрепить распорным кольцом.
- Затянуть распорное кольцо торцевым ключом с небольшим усилием.
- Таким же образом установить все трубки в имеющиеся гнезда.
- Подсоединить трубки к трубопроводам теплообменника.
- Проверить герметичность соединений.
Располагать трубки нужно равномерно, чтобы обеспечить эффективный теплосъем по всей площади. При затяжке крепежа важно соблюдать чувство меры, чтобы не повредить хрупкое стекло.
Типичные ошибки монтажа - недостаточная герметизация соединений, чрезмерная затяжка крепежа, нарушение параллельности и вертикальности трубок . Это может привести к утечке теплоносителя, бою трубок или потере эффективности коллектора.
Эксплуатация вакуумных трубок
После монтажа необходимо проверить работоспособность вакуумных трубок коллектора. Признаками неисправностей могут быть низкая температура теплоносителя, протечки, запотевание трубок.
Основные причины потери вакуума со временем - микротрещины стекла, ослабление герметичности крепежа. В таком случае требуется замена трубок. Рекомендуемый срок службы вакуумных трубок - не менее 10-15 лет.
Для продления срока службы трубок рекомендуется регулярно осматривать коллектор, проводить техобслуживание, избегать механических повреждений. Небольшие сколы на трубках можно заделать специальным клеем.
После выработки ресурса трубки подлежат утилизации как стеклянный бой.
Вы узнали об устройстве и принципе работы вакуумной трубки, особенностях ее выбора и монтажа в солнечных коллекторах, правилах эксплуатации и замены. Эти знания помогут вам подобрать оптимальные трубки вакуумного коллектора и обеспечить его максимальную эффективность. В следующих разделах мы рассмотрим применение вакуумных трубок в различных системах и новейшие разработки в этой области.
Вакуумные трубки широко применяются не только в солнечных коллекторах для горячего водоснабжения. Рассмотрим особенности их использования в различных системах.
Коллекторы для систем отопления
Для солнечных установок отопления нужны более мощные и большие по размеру вакуумные трубки. Они должны обеспечивать сбор тепла при меньшей интенсивности солнечного излучения в холодный период года.
- Солнечные концентраторы. В концентрирующих коллекторах применяются специальные трубки с высокой стойкостью к перегреву. Они выдерживают очень высокие температуры фокусируемого солнечного излучения.
- Промышленные солнечные установки. Для нужд промышленности используются очень длинные вакуумные трубки большого диаметра. Они монтируются в большие поля коллекторов и обеспечивают получение тепла в промышленных масштабах.
- Фотоэлектрические панели. Вакуумная изоляция применяется и в солнечных батареях для улучшения производительности фотоэлементов. Трубки предохраняют их от перегрева и повышают КПД преобразования энергии.
Вакуумные трубки в разных производителях коллекторов
Разные компании-производители солнечных коллекторов используют вакуумные трубки своих собственных разработок и производства.
- Коллекторы Viessmann. Немецкая компания Viessmann устанавливает в свои вакуумно-трубчатые коллекторы Vitosol трубки собственной разработки. Они отличаются высоким качеством вакуумирования и надежностью.
- Коллекторы Toshiba, Buderus, Bosch. Японская корпорация Toshiba использует запатентованную технологию вакуумных трубок со сроком службы до 20 лет. Немецкие Bosch и Buderus устанавливают в свои коллекторы трубки от проверенных поставщиков.
