Vacuümzonnecollector: werkingsprincipe + hoe u deze zelf in elkaar zet

Er wordt aanzienlijk geld uitgegeven aan warmwatervoorziening en ruimteverwarming. Maar er is een alternatieve energiebron: een vacuümzonnecollector.Heb je hiervan gehoord? Hiermee kunt u de financiële kosten voor het behoud van comfort aanzienlijk verlagen, waardoor u een maximaal verwarmingseffect krijgt met minimaal warmteverlies.

Dit apparaat kan worden gekocht bij fabrikanten van huishoudelijke apparatuur of u kunt het zelf thuis in elkaar zetten. Om het juiste model te kiezen, moet je veel informatie bestuderen. Wij helpen u bij het bepalen van de belangrijkste aankoopcriteria.

Het artikel bespreekt het werkingsprincipe en het ontwerp van een vacuümspruitstuk. We zullen het hebben over de ontwerpkenmerken van verschillende modellen, de voor- en nadelen van deze installaties overwegen. Daarnaast beschrijven we uitgebreid hoe je zelf een vacuümzonnecollector kunt maken en installeren.

Het materiaal gaat vergezeld van video's waaruit u meer leert over de belangrijke kenmerken en werkingsprincipes van vacuümspruitstukken.

Werkingsprincipe van de vacuümunit

De vacuümzonnecollector verschilt qua manier van conventionele zonnesystemen verwerking van zonne-energie. Een klassieke batterij neemt eenvoudigweg licht en zet dit om in elektriciteit. De collector bestaat uit glazen buizen waarin een vacuüm wordt gecreëerd. Via speciale dockingunits worden ze gecombineerd tot één systeem.

In elke buis bevindt zich een kanaal van een of twee koperen staven met koelvloeistof. Het actieve element vangt de zonnestralen op en verwarmt het koelmateriaal, waardoor de werking van de collector wordt gegarandeerd.

Dankzij dit ontwerp neemt het niveau van energie-efficiëntie aanzienlijk toe en wordt het warmteverlies aanzienlijk verminderd, omdat u met de vacuümlaag ongeveer 95% van de opgevangen zonne-energie kunt besparen.

Een vacuümzonnecollector die op het dak van een woonhuis wordt geplaatst, zorgt het hele jaar door voor warm water voor de bewoners, en tijdens het koude seizoen kunt u de kamer comfortabel verwarmen zonder er veel geld aan uit te geven.

Bovendien wordt de afhankelijkheid van de collectorproductiviteit van seizoensinvloeden, omgevingstemperatuur en verschillende weersomstandigheden, zoals windstoten, gedeeltelijk bewolkt, neerslag, enz., verminderd.

Hoe werkt een vacuümspruitstuk?

Moderne vacuümapparaten die kamers van warmte en warm water voorzien met behulp van zonne-energie, variëren technologisch.

Verzamelaars zijn onderverdeeld in de volgende typen:

• buisvormig zonder glasbeschermende coating;
• module met verminderde conversie;
• standaard platte versie;
• apparaat met transparante thermische isolatie;
• lucht eenheid;
• vlak vacuümspruitstuk.

De vacuümzonnecollector kan op elk moment van het jaar en onder alle weersomstandigheden zorgen voor warmwatervoorziening en verwarming (+)

Ze hebben allemaal een gemeenschappelijke ontwerpovereenkomst, dus ze bestaan ​​uit:

• externe transparante pijp, vanwaar de lucht volledig is weggepompt;
• verwarmde pijpgelegen in een grote pijp waar vloeibaar of gasvormig koelmiddel beweegt;
• één of twee geprefabriceerde verdelers, waarop pijpen van groter kaliber zijn aangesloten en een circulatiecircuit van binnenin geplaatste dunne buizen binnenkomt.

Het gehele ontwerp doet enigszins denken aan een thermoskan met transparante wanden, waardoor een ongekend hoog niveau van thermische isolatie behouden blijft. Dankzij deze functie krijgt het lichaam van de binnenband het vermogen om efficiënt op te warmen en de energiebron volledig over te dragen aan het koelmiddel dat binnenin circuleert.

Ontwerpnuances en classificatie

Vacuümcollectoren worden geclassificeerd op basis van het type glazen buizen dat in de structuur is geïnstalleerd, of op basis van de kenmerken van de thermische kanalen. De buizen zijn meestal coaxiaal en veervormig, en de warmtekanalen zijn van het U-vormige type met directe stroming en warmtepijp. .

Kenmerken van coaxiale buizen

Coaxiale buizen zijn een thermosfles van dubbel glas met een kunstmatig gecreëerde vacuümruimte tussen de wanden. Het binnenoppervlak van de buis is voorzien van een laag speciale warmteabsorberende coating, zodat de daadwerkelijke warmteoverdracht rechtstreeks vanaf de wanden van de glazen bol plaatsvindt.

Coaxiale buizen zijn gemaakt van hoogwaardig borosilicaatglas, dat een hoge lichtdoorlatendheid heeft. De elementen hebben, afhankelijk van de fabrikant, maximaal drie lagen magnetronsputteren, vertonen uitstekende sterkte en weerstand tegen verschillende atmosferische omstandigheden (regen, hagel, enz.), zijn bestand tegen een druk van 1 MPa en gaan betrouwbaar 15 jaar mee

Als absorberend element wordt een koperen buis met daarin een ethersamenstelling in een glazen buis gesoldeerd. Tijdens het verwarmingsproces verdampt het, geeft effectief zijn warmte af, condenseert en stroomt naar de bodem van de buis.De cyclus wordt vervolgens herhaald, waardoor een continu warmtewisselingsproces ontstaat.

Kenmerken van verenbuizen

Vacuümverenbuizen hebben een grotere wanddikte dan coaxiale buizen en bestaan ​​niet uit twee, maar uit één fles. Het interne koperen absorptie-element is over de gehele lengte uitgerust met een duurzame versterker: een golfplaat met een hoogwaardige energie-absorberende coating.

Dankzij dit ontwerpkenmerk bevindt het vacuüm zich direct in het thermische kanaal, waarvan een deel, samen met het absorbens, rechtstreeks in de fles is geïntegreerd.

De verenvacuümbuis bevat een plaat aan de binnenkant die de vorm heeft van een veer. Het efficiëntieniveau overtreft de mogelijkheden van zijn coaxiale tegenhanger, maar heeft aanzienlijk hogere kosten en is moeilijk te vervangen als de integriteit van de lamp beschadigd is of als het verwarmingselement defect raakt

Collectoren gemaakt van verenvacuümbuizen worden beschouwd als de meest efficiënte in hun klasse, presteren goed en bieden jarenlang betrouwbare service.

Werkingsprincipe van de heatpipe

Warmtepijpen bestaan ​​uit gesloten buizen waarin zich een gemakkelijk verdampende vloeibare samenstelling bevindt. Onder invloed van zonlicht warmt het op, beweegt het naar het bovenste gedeelte van het kanaal en wordt daar geconcentreerd in een speciale warmtecollector (verdeelstuk).

Op dit moment geeft de werkvloeistof alle opgehoopte warmte af en valt weer naar beneden om het proces te hervatten.

De heat-pipe-warmtewisselaarhuls is verbonden met de warmtewisselaar van het spruitstuk via een speciale mof die in de 1-pijpswarmtewisselaar zelf is gesoldeerd, of is rond een 2-pijpswarmtewisselaar gewikkeld.

Het werkelement van de warmtepijp is gemaakt van koper en, in zeldzamere gevallen, van aluminium. Het vertoont een hoge weerstand tegen operationele belastingen, doet 15 jaar betrouwbaar dienst, heeft redelijke kosten en is een van de meest populaire elementen van moderne vacuümzonnesystemen van het buistype.

De vrijkomende energie wordt door het koelmiddel uit het thermische reservoir gehaald en verder door het systeem getransporteerd, waardoor de beschikbaarheid van warm water in kranen en radiatoren wordt gegarandeerd. Het heatpipe-systeem is eenvoudig te installeren en vertoont een hoog bedrijfsrendement.

Collectoren uitgerust met vacuümwarmtepijpen hebben een goede betrouwbaarheid en zijn niet alleen geschikt voor gebruik in het dagelijks leven, maar ook in hogedrukzonnesystemen

In het geval van een storing of storing zonder problemen, is het mogelijk om de beschadigde eenheid te vervangen door een nieuwe zonder toevlucht te nemen tot reconstructie van het hele systeem.

Reparatiewerkzaamheden kunnen eenvoudig direct op de locatie van de collector worden uitgevoerd, zonder de unit te demonteren en zonder onnodige inspanning bij de werkzaamheden.

Beschrijving van U-vormige doorstroomwarmtewisselaar

De buis van de directe stroomwarmtewisselaar heeft de vorm van de letter U. Water of het werkende koelmiddel van het verwarmingssysteem circuleert naar binnen. Eén deel van het element is bedoeld voor koud koelmiddel, en het tweede verwijdert op de juiste manier het reeds verwarmde.

Bij verhitting zet de actieve samenstelling uit en komt in de opslagtank terecht, waardoor een natuurlijke vloeistofcirculatie in het systeem ontstaat. Een speciale selectieve coating aangebracht op de binnenwanden verhoogt het warmteabsorptievermogen en verbetert de efficiëntie van het systeem als geheel.

Vergeleken met heatpipe-buizen hebben U-vormige producten een grotere hydraulische weerstand, stellen hogere eisen aan de koelvloeistof en zijn aanzienlijk duurder. Collectoren die werken met U-buizen met directe stroming kunnen niet onder hoge druk werken en bieden alleen tijdens het warme seizoen warmteoverdracht van hoge kwaliteit

U-type buizen vertonen hoge prestaties en zorgen voor een solide warmteoverdracht, maar ze hebben één belangrijk nadeel. Ze vormen één integrale structuur met het spruitstuk en worden altijd samen daarmee gemonteerd.

Het is niet mogelijk om een ​​afzonderlijke, defecte buis te vervangen. Voor reparaties zal het nodig zijn om het hele complex te demonteren en een nieuw complex op zijn plaats te zetten.

Vergelijking van verschillende wijzigingen

Bij de vervaardiging van zonne-eenheden worden thermische kanalen en vacuümglasbuizen voor zonnecollectoren in verschillende combinaties gecombineerd.

De meest populaire onder consumenten zijn coaxiale modellen met een heatpipe. Kopers worden aangetrokken door de loyale prijs van de apparaten en het zeer eenvoudige, betaalbare onderhoud gedurende de gehele levensduur.

Een vacuümzonnecollector met een heatpipe-werkkanaal kan eenvoudig worden gerepareerd. Vervanging van beschadigde buizen gebeurt ter plaatse en vereist geen demontage of verplaatsing van het systeem naar een andere locatie. De warmteoverdracht in deze modellen is echter moeilijk, waardoor het rendement niet meer dan 65% bedraagt

Vacuümapparaten met heatpipe-kanalen tonen een hoge betrouwbaarheid en kennen geen gebruiksbeperkingen, zelfs niet in hogedruk-zonnethermische complexen.

Apparaten met een coaxiale kolf met U-vormige kanalen met directe stroming zijn ook opgenomen in de lijst met populaire. Ze worden gekenmerkt door parameters als een laag warmteverlies en een rendement van 70% en hoger.

Om correct te kunnen functioneren, moet een vacuümapparaat met U-kanaal correct worden geïnstalleerd. Het is wenselijk dat de minimale kantelhoek minimaal 20⁰ bedraagt. Alleen zo kan een maximaal rendement worden behaald

De situatie wordt enigszins bedorven door: een complex reparatieproces, specifiek onderhoud tijdens bedrijf en het onvermogen om een ​​individuele beschadigde eenheid te vervangen. Als er iets met het apparaat gebeurt, wordt het gedemonteerd en wordt er een compleet nieuwe collector geplaatst.

Veerbuizen zijn structureel een enkele cilinder van glas met verdikte, sterke wanden (afhankelijk van de fabrikant, vanaf 2,5 mm en hoger). Het verenabsorberende inzetstuk aan de binnenkant past nauwsluitend in het werkkanaal en is gemaakt van warmtegeleidend metaal.

Door de vacuümruimte in de glazen container ontstaat een vrijwel perfecte isolatie. Het absorbeermiddel draagt ​​de geabsorbeerde warmte zonder verlies over en geeft het systeem een ​​rendement tot 77%.

In geval van een storing moeten spruitstukken die zijn uitgerust met veerbuizen worden gerepareerd. Het is niet nodig om het hele systeem te veranderen; het volstaat om een ​​beschadigde eenheid te vinden, te demonteren en een nieuwe op zijn plaats te zetten

Modellen met een veerelement zijn iets duurder dan coaxiale modellen, maar bieden vanwege hun hoge efficiëntie volledig comfort in de kamer en betalen zichzelf snel terug.

Het meest efficiënt en productief zijn verenkolven met interne direct-flow-kanalen. Hun werkelijke efficiëntie bereikt soms recordniveaus van 80%.

Bij het installeren van verenbuizen in het frame wordt op de stang van elk onderdeel een sterke krimpmoer met een ring en een hittebestendige pakking geplaatst. Dit garandeert de dichtheid van de gehele constructie en zorgt ervoor dat de collector onder alle omstandigheden volledig kan functioneren

De prijs van de producten is vrij hoog en bij het uitvoeren van reparaties is het noodzakelijk om alle koelvloeistof uit het systeem af te tappen en pas dan te beginnen met het oplossen van problemen.

Hoe moet de warmtecollector eruit zien?

De warmtecollector is een ander zeer belangrijk werkelement van het vacuümspruitstuk. Via deze unit wordt de verzamelde warmte van de buizen naar de koelvloeistof overgedragen.

De warmtecollector bevindt zich aan de bovenkant van het apparaat. Een van de componenten, een koperen kern, ontvangt energie en brengt deze over naar het hoofdkoelmiddel dat circuleert in een gesloten tank-collector-warmtewisselaarsysteem.

Bij aansluiting op het systeem is een correcte werking gegarandeerd. circulatiepomp. De automatisering die het verwarmingscomplex aanstuurt, bewaakt duidelijk het temperatuurniveau in de kanalen en stopt de pomp als deze onder het toegestane kritische minimum daalt (bijvoorbeeld 's nachts).

Hierdoor kunt u opwarming voorkomen, wanneer de koelvloeistof de warmte begint weg te nemen van het warme water dat in de opslagtank is verzameld.

Voor- en nadelen van vacuümcollectoren

Het belangrijkste voordeel van de units is de vrijwel volledige afwezigheid van warmteverlies tijdens bedrijf. Dit wordt mogelijk gemaakt door een vacuümomgeving, een van de hoogste kwaliteit natuurlijke isolatoren. Maar daar houdt de lijst met voordelen niet op.

De apparaten hebben nog andere duidelijke voordelen:

• bedrijfsefficiëntie bij lage temperaturen (tot -30°C);
• vermogen om temperaturen tot 300°C te accumuleren;
• maximaal mogelijke absorptie van thermische energie, inclusief het onzichtbare spectrum;
• operationele stabiliteit;
• lage gevoeligheid voor agressieve atmosferische manifestaties;
• lage windkracht vanwege de ontwerpkenmerken van buissystemen die luchtmassa's met verschillende dichtheden er doorheen kunnen laten gaan;
• hoog efficiëntieniveau in regio's met gematigde en koele klimaten met een klein aantal heldere en zonnige dagen;
• duurzaamheid onderworpen aan fundamentele exploitatieregels;
• toegankelijkheid voor reparatie en de mogelijkheid om niet het hele systeem te veranderen, maar slechts één mislukt fragment.

De nadelen zijn onder meer het onvermogen van de collectoren om zichzelf te reinigen van vorst, ijs, sneeuw en de hoge prijs van de componenten die nodig zijn om de unit thuis te monteren.

Een zonnecollector is een effectief apparaat waarmee u zonne-energie vrijwel verliesvrij kunt omzetten in thermische energie.

Doe-het-zelf-montage van het apparaat

Het proces van het assembleren van een vacuümspruitstuk begint met de vervaardiging van een steunframe voor de werkelementen. Het wordt onmiddellijk geïnstalleerd op de plaats die voor de unit is toegewezen.

De maat en afmetingen van het frame zijn volledig afhankelijk van het model dat gemaakt gaat worden, en worden doorgaans voorgeschreven in de instructies die te vinden zijn in de begeleidende documenten voor de componenten.

Het afgewerkte frame voor de collector wordt zo aan het dak bevestigd dat het een vrije positie inneemt en niet zwaait. Als het dak van het gebouw uit leisteen bestaat, gebruik dan omhullende balken en dikke schroeven van groot kaliber. Voor andere dakbedekkingsmaterialen worden conventionele ankers gebruikt

Bovendien bevestig ik de plaatsen waar het frame het dakoppervlak raakt met kit, zodat er in de toekomst geen water via de gaten het huis binnendringt. Vervolgens wordt de opslagtank op de installatieplaats afgeleverd en met schroeven aan de bovenkant van het frame vastgezet.

In de volgende fase worden het verwarmingselement, de temperatuursensor en de automatische ontluchter gemonteerd. Alle hulpcomponenten en aanverwante onderdelen worden op de meegeleverde verzachtende pads geplaatst. Gebruik een dopsleutel om de temperatuursensor te bevestigen.

Vervolgens wordt de levering van watervoorzieningscommunicatie geregeld. Voor dit doel worden buizen gemaakt van elk materiaal dat bestand is tegen lage temperaturen en bestand is tegen temperaturen tot 95°C. Goed bewezen polypropyleen buizen en fittingen.

Polypropyleen buizen zijn ideaal voor het aansluiten van de zonnecollector op het sanitaire systeem van woningen. De wapening heeft goede fysische eigenschappen en operationele duurzaamheid, gaat vele jaren betrouwbaar mee en is gemakkelijk te vervangen in geval van scheuren of scheuren.

Nadat de watertoevoer is aangesloten, wordt de opslagtank gevuld met water en getest op lekkage. Als er ergens binnen 3-4 uur lekkages worden geconstateerd, worden deze gerepareerd.

Aan het einde worden verwarmingselementen geïnstalleerd. Om dit te doen, wordt de koperen buis in aluminiumfolie gewikkeld en in een glazen vacuümbuis geplaatst. Van onderaf worden een bevestigingsbeker en een laars van duurzaam, flexibel rubber op de fles geplaatst.

Het bovenste koperen uiteinde van de buis wordt helemaal in de koperen condensor geduwd. Viskeus thermisch contactvet wordt niet uit de leidingen verwijderd. Klik het vergrendelingsmechanisme op de beugel en monteer alle overige glazen buizen volgens hetzelfde principe.

Buisvormige zonnecollectoren vereisen regelmatig onderhoud en verplichte reiniging, vooral tijdens periodes van actieve sneeuwval. Als u deze eenvoudige regels volgt, zullen ze lang werken en gedurende hun hele levensduur een hoog niveau van efficiëntie behouden.

Er wordt een montageblok op de constructie geplaatst, er wordt een voeding van 220 volt aan geleverd en er worden drie hulpeenheden op het systeem aangesloten: een verwarmingselement, een ontluchter en een temperatuursensor.

Het laatste dat u moet aansluiten, is een controller die is ontworpen om het complex correct te besturen. De gewenste bedrijfsparameters worden in het controllermenu ingevoerd en het systeem start in de standaardmodus.

Stapsgewijze instructies voor het bouwen van een zonnecollector vindt u in Dit artikel.

Hoe plaats je het apparaat correct?

Om de vacuümcollector volledig en effectief te laten werken en de woonruimte van de nodige energie te voorzien, is het noodzakelijk om de meest gunstige locatie ervoor te vinden en het apparaat correct te oriënteren ten opzichte van de delen van de wereld.

Zonnecollectoren van het vacuümtype zijn veel praktischer dan hun platte tegenhangers. Wanneer een van de werkbuizen beschadigd raakt en kapot gaat, is deze heel eenvoudig te vervangen door een nieuwe. Hierna blijft het systeem functioneren zoals voorheen. Als er niet onmiddellijk de mogelijkheid is om een ​​nieuw element in de plaats van het beschadigde element te plaatsen, maakt het niet uit. De eenheid kan zijn “taken” uitvoeren, zelfs als hij een eenheid heeft met een beschadigd element.

Voor nederzettingen op het noordelijk halfrond is het belangrijk om de collector in het zuidelijke deel van het dak van het huis of aan de zonnige kant van het perceel te plaatsen. Het is raadzaam om een ​​minimale afwijking van het vlak van het apparaat te garanderen.

Als het niet mogelijk is om het oppervlak naar het zuiden te richten, moet u de helderste hoek in de open ruimte tussen het westen en oosten kiezen.

Het hoge bedrijfsrendement van een vacuümcollector is ook te danken aan het feit dat deze werkt volgens het principe van een spiegel en zijn thermische kracht egaliseert op basis van de huidige hoogte van de zon.

Het zonne-energiecomplex mag niet worden bedekt door schoorstenen, decoratieve dakfragmenten, uitgestrekte boomtakken en hoge woon- of technische gebouwen. Dit zal de bedrijfsefficiëntie verminderen en het verwarmingsniveau van de bedieningselementen verminderen.

Als de unit correct wordt geplaatst, zorgt deze het hele jaar door voor vrijwel dezelfde warmteoverdracht, ongeacht het seizoen.

Als je geen ruime ervaring hebt met het uitvoeren van complexe reparatie-, installatie- en loodgieterswerkzaamheden, is het irrationeel om buizen thuis te stofzuigen. Dit proces is zeer arbeidsintensief en vereist speciale kennis en gespecialiseerde apparatuur.

Bovendien hebben onafhankelijk vervaardigde vacuümelementen een veel lager efficiëntieniveau dan fabrieksonderdelen. Daarom is het het meest logisch om producten van een gespecialiseerde fabrikant te kopen en vervolgens thuis verschillende secties te monteren.

Op de website vindt u een selectie artikelen over het regelen van een zonneverwarmingssysteem, wij raden u aan deze te lezen:

1. Zonneverwarmingssystemen: analyse van verwarmingstechnologieën op basis van zonnesystemen
2. Een privéhuis verwarmen met zonnepanelen: diagrammen en apparaat
3. Flexibele zonnepanelen: soorten, kenmerken + aansluiteigenschappen

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Een gedetailleerde, gedetailleerde beschrijving van de vacuümbuis, het principe van de werking ervan en de kenmerken van de werking van de zonnecollector als geheel. De auteur vertelt over enkele interessante nuances en laat zien dat de installatie een echt alternatief kan worden voor een gasboiler.

Interessante informatie over de werking van de zonnecollector in de winter.

Hoe u thuis een vacuümzonnecollector op de juiste manier met uw eigen handen installeert. Alle nuances van het proces, aanbevelingen en nuttige tips.

Als u het basisprincipe van een buisvormige vacuümzonnecollector kent, kunt u de unit zelf monteren. De installatie wordt volledig afgestemd op uw individuele wensen en behoeften.

Dit is geen erg moeilijke taak, maar het vereist meer aandacht, nauwgezetheid en bepaalde vaardigheden, anders neemt het risico dat de integriteit van de fles wordt beschadigd en de dichtheid ervan wordt verbroken aanzienlijk toe.

Wij nodigen iedereen die geïnteresseerd is in het kiezen, installeren of zelf monteren van een zonnecollector uit om opmerkingen achter te laten en vragen te stellen. Het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.