ВАКУУМНЫЕ ТРУБКИ

 

Основным компонентом солнечных водонагревателей и СК являются стеклянные вакуумные трубы. Каждая вакуумная труба состоит из двух стеклянных труб. Внешняя труба сделана из прозрачного сверхпрочного боросиликатного стекла, которое выдерживает воздействие града диаметром 25мм. Внутренняя труба также сделана из прозрачного боросиликатного стекла, покрытого специальным селективным покрытием (Al-N/Al), которое обеспечивает прекрасное поглощение тепла с минимальным отражением. Во избежание кондуктивных и конвективных теплопотерь из пространства между двумя трубами выкачан воздух и создан вакуум. Для поддержания вакуума между двумя стеклянными трубами используется бариевый газопоглотитель (такой же, как в телевизионных трубках). При производстве газопоглотитель подвергается воздействию высоких температур, вследствие чего нижний конец вакуумной трубы покрывается слоем чистого бария. Этот слой бария поглощает CO, CO2, N2, O2, H2O и H2, которые выделяются из трубы в процессе хранения и эксплуатации, поддерживая таким образом состояние вакуума. Слой бария также является четким визуальным индикатором состояния вакуума. Когда вакуум исчезает, бариевый слой из серебряного становится белым. Это дает возможность легко определить, исправна ли труба. См. рисунок ниже. Солнечный водонагреватель с вакуумными трубами и СК показывают превосходные результаты и в облачные дни, потому что трубы способны поглощать энергию инфракрасных лучей, которые проходят через облака. Благодаря изоляционным свойствам вакуума воздействие ветра и низких температур на работу вакуумированных труб также незначительно по сравнению с воздействием на плоский СК. Стеклянные вакуумные трубы уложены параллельно; угол наклона зависит от географической широты данного места. Ориентированные с Севера на Юг трубы пассивно «следуют за солнцем» в течение всего дня. Форма труб обеспечивает превосходную степень поглощения по сравнению с плоскими коллекторами по целому ряду причин, а именно:

  • 1. Труба круглая, поэтому солнечные лучи всегда падают на поверхность трубы под прямым углом, сводя отражение к минимуму.
  • 2. Если поверхность коллектора плоская, количество солнечного излучения, которое на него попадает, достигает своего максимума только в полдень, когда солнце находится прямо над коллектором.
  • Утром и вечером солнечные лучи падают на поверхность коллектора под углом, и количество поглощаемого солнечного излучения уменьшается.Вакуумированные трубы круглые, следовательно, количество солнечного излучения, попадающего на коллектор, остается довольно постоянным с середины утра до середины дня. Благодаря этому общее количество поглощаемого солнечного излучения возрастает. Более того, угол падения солнечных лучей всегда перпендикулярен поверхности труб, и отражение, таким образом, уменьшается. 

Обычная тепловая труба из неорганического стекла состоит из описанной выше стеклянной вакуумной трубы, в которую вставлена медная тепловая трубка. Медная тепловая трубка передает тепло из вакуумной трубы в наконечник (конденсатор), который вставляется в трубу теплосборника, расположенную внутри теплопровода. Дальше тепло от медной тепловой трубки передается воде, которая течет через трубу теплосборника.

На рисунке слева показана стеклянная вакуумная труба и медная тепловая трубка с алюминиевыми ребрами для передачи тепла. Тепловая трубка вставляется в стеклянную трубу и фиксируется между двумя алюминиевыми ребрами. Форма ребер такова, что площадь их контакта с тепловой трубкой и внутренней поверхностью вакуумной трубы максимальна. Такая модель ребер обеспечивает максимальную передачу тепла к медной тепловой трубке, а потом воде теплопровода. Способ передачи тепла от тепловой трубки теплопроводу очень прост. Медная тепловая трубка внутри полая и содержит запатентованную неорганическую нетоксичную жидкость- теплоноситель. Полая внутренность тепловой трубки – это вакуум, поэтому эта жидкость испаряется даже при температуре около 25-30? С.При нагревании пар поднимается к наконечнику (конденсатору) тепловой трубки, где тепло отдается воде, которая течет по теплопроводу. Отдав тепло, пар конденсируется и течет обратно, вниз по тепловой трубке, где процесс повторяется сначала. Тепловые трубки с использованием неорганических теплоносителей демонстрируют эффективность теплопередачи в 30 000 раз большую, чем у серебра.В тепловых трубках с неорганическими теплоносителями тепло быстро передается от стеклянной вакуумированной трубы к воде. Бблагодаря своей надежности и длительному сроку эксплуатации тепловые трубки широко используются во многих целях, среди которых - кондиционирование воздуха и охлаждение компьютеров.Мы используем тепловые трубки известного производителя, в которых применяется неорганический теплоноситель. Эта смесь нетоксична и в случае попадания на слизистую кожи и глаз не вызывает раздражения. Однако, как правило, тепловая трубка никогда не контактирует с жидкостью, циркулирующей по трубе теплопровода.Уровень вакуума неорганических тепловых трубок 4 х 10 –6 Ра, вследствие чего теплоноситель испаряется уже при температуре 25 – 30 ?С.
Каждая тепловая трубка проходит индивидуальное тестирование на теплопроизводительность и качество сварки перед её использованием.
 

Схема присоединения тепловой вакуумной трубки к изолированному теплосъемнику.

*Горячий пар поднимается вверх по тепловой трубе. Охлажденный пар, конденсируясь, опускается вниз трубы, и цикл повторяется снова.Изолированный теплопровод

Изолированный теплопровод состоит из медной трубы теплосборника, слоя пенополиуретана и кожуха теплопровода. Теплосборник СК предназначен для обеспечения эффективной передачи тепла и предотвращения коррозии. Его установка осуществляется простым модульным способом.Основные характеристики:1. Соединения тепловой трубы позволяют применять удобный модульный способ установки, при которой обеспечивается тесный контакт с тепловыми трубами для максимальной передачи тепла. Перед установкой тепловой трубы её конденсатор смазывают термостойкой теплопроводящей смазкой с целью повышения теплопроводности. При высоких температурах в теплопроводе происходит тепловое расширение конденсатора тепловой трубы, в результате чего она оказывается надежно зафиксированной на своем месте (этому способствует и теплопроводящая смазка). Это обеспечивает прекрасную теплопередачу в течение всего срока эксплуатации СК. Поскольку тепловая трубка исключительно надежна и имеет долгий срок службы и не требует удаления или замены даже при замене солнечной трубы.

2. Форма двойных трубок теплосборника точно соответствует форме соединений тепловой трубки, что позволяет максимально увеличить площадь соприкосновения. Кроме того, соединения тепловых трубок припаяны к двойным трубкам теплосборника, образуя таким образом металлическое соединение.

3. Контурная схема трубки теплосборника создает турбулентный поток воды, что увеличивает эффективность теплопередачи.

4. Существуют конфигурации с задним или боковым соединениями входа-выхода.

5. Медные соединения температурного датчика (внутр. разм 8 мм) на входе и выходе припаяны непосредственно к трубке теплосборника с целью обеспечить точность измерения температуры.

В теплоизоляции применяется пенополиуретан. Изоляция обладает высокой плотностью и надолго сохраняет отличные теплоизоляционные качества.

Кожух теплопровода служит двум главным целям:

1) защитная – защищает теплосборник и пенополиуретан от воздействий окружающей среды;
2) эстетическая.

Кожух обеспечивает хорошую защиту от внешних воздействий и обладает долгосрочной коррозийной стойкостью.

Крепежная рама

Крепежная рама СК изготовлена из нержавеющей стали. СК можно установить на большинстве крыш, расположенных под любым углом. Со всеми видами коллекторов поставляется стандартная рама, также имеются дополнительные комплекты рам для наиболее распространенных типов установки. Различные компоненты рамы можно также использовать для установки на других нестандартных поверхностях.

Рамы выдерживают скорость ветра до 180 км/ч (112 м/ч), однако место, куда крепится рама, должны быть достаточно прочным, чтобы выдержать нагрузку, возникающую во время сильного ветра.

В вакуумном коллекторе, в котором используется 12-ти слойное селективное покрытие, поглощающее солнечное излучение, теплоизолированное вакуумированным пространством, задерживается 95% падающей энергии и практически полностью устранены ее потери в окружающую среду за счет теплопроводности и конвекции, а потери на излучение в значительной степени подавляются за счет применения селективного покрытия.
Существуют 3 основных типа вакуумных солнечных коллекторов – с заполнением внутреннего пространства теплоносителем, с тепловыми трубками и с тепловыми трубками типа "Super Heat (SHWC)". Почти во всех наших системах мы используем вакуумные коллекторы с тепловыми трубками. За счет улучшенной конструкции, они занимают первое место по показателю цена/производительность

Так как полный коэффициент потерь в вакуумном коллекторе мал (меньше 3%), теплоноситель в нем можно нагреть до температур 200-230°С для систем на с тепловыми трубками типа "Super Heat (SHWC)", 160-180 °С для систем на тепловых трубках и 80-100 °С для трубок с полным заполнением теплоносителем.

Благодаря отличной теплоизоляции вакуумные солнечные коллекторы работают очень эффективно при любых температурах окружающей среды. Преимущество вакуумных коллекторов перед плоскими наиболее очевидно при большей разнице температур теплоносителя в коллекторе и окружающей среды.

  • Удобство монтажа вакуумных коллекторов:
  • Коллектор поднимается и монтируется по частям.
  • Монтаж трубопроводов и проверка системы проводится до установки вакуумных трубок.
  • Монтаж или замена отдельного элемента не влияет на работу системы в целом.
  • В качестве теплоносителя может быть использована вода и высокотемпературный теплоноситель.

Солнечные тепловые установки на основе вакуумных коллекторов эффективно применяются для горячего водоснабжения, отопления домов, подогрева бассейнов и кондиционирования. Это существует, прекрасно работает на бесплатной энергии, и зависит только от Вас, насколько энергонезависимым Вы строите свой дом, как Вы хотите использовать энергию солнца, и насколько экологически чистые технологии нужны Вам.

Варианты использования:
1) Только нагрев воды от солнца – система конфигурируется в зависимости от предполагаемого расхода горячей воды на каждого человека. Солнечный коллектор становится основным источником нагрева воды, а бак теплонакопитель компенсирует погодные изменения и ночное время. Автономность 1-2 дня. Для бесперебойного снабжения система оборудуется дополнительным источником нагрева. Стандартная солнечная система компенсирует до 80% годовых энергозатрат, а при сезонном использовании летом 100%.
2) Нагрев воды и поддержка отопления – система конфигурируется в зависимости от тепловых потерь дома и расхода горячей воды на каждого человека. Больший бак теплонакопитель (800-5000 литров) становится центральным источником энергии, компенсирует погодные изменения, ночное время. Солнечная система работает совместно с котлом и обеспечивает автономность отопления дома в течение 12-30 часов это позволяет сократить время использования котла в межсезонье до 50%, а зимой до 25% при 100% обеспечении горячей водой и подогревом бассейна от солнца.

3) Кондиционирование – вакуумные коллекторы используются как источник энергии в кондиционерах абсорбирующего типа за счет малых теплопотерь и высокой температуры теплоносителя.